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行业《标准》中几个水力学问题的讨论 崔广涛 (天津大学水利水电工程系) 摘要我国水利水电、港航、城建等行业《标准》，大都有水力摩阻损失内容。但所规定 的内容，建议的算法、公式、系数却很不同。就是水利行业本身的《标准》，如，《溢洪道 设计规范》，《港口、航道设计规范》、《隧洞设计规范》、《水工模型试验规程》等，其规定 也很不一致。和国外以及国内混凝土生产实际水平，也不相适应。特别是在国内还较新型 的混凝土工艺和管道，如PCCP管等，就没有做过什么较系统性的研究。工程设计采用的数 据与实际，差距较大，实有进一步研究、探讨、协调、统一的必要。本文主要就混凝土流 道(洞、涵、管)这个水力系数认识和对规范、规程的这一方面规定，表达点看法，以及 由此而引发的对“标准”中的水力学问题几点建议。 关键词水利技术《标准》 混凝土流道水力摩阻损失PCCP管糙率系数 l 问题提出 水头损失一直是诞生100多年来的水动力学重要命题。现在，我国正在大兴长距离输(泄) 水工程建设，小小的水力摩阻(糙率系数就成了大问题。如，南水北调中线工程，为了争 取一米水头就要多投资数亿。北京干线不到百公里。经评估，每把n值降下0．001，就会使 线路(包括泵站)的投资减少数亿。澜沧江大朝山水电站导流洞全长687．78m，城门洞型断面 数取大了，实际上只有0．012【l】。有关影响的工程实例还有不少。实际上是受较早的手册、规 范推荐数据的影响，这些数据取值普遍偏大。如，引滦隧洞、暗渠的糙率系数，设计时也都采 都偏大20—30％渠道设计也如此，引滦入津两个明渠泵站由于渠运糙度设有估计那大，只好 另辟自流道，从而大量闲置设备，造成浪费。 35 我国已成为混凝土生产大国，技术也随之不断进步。与糙率密切相关的钢模、滑模、不 平整、缝处理与控制的新工艺、新材料和管道技术发展都比较快。但就PCCP管这种新型管 材的水力学参数就没有什么专门研究，对这些基本资料该采用多大。实际采用值，设计单位 和厂家都没有准确的把握。我国现有厂家约80。生产线几百条，生产量很大。但却都没有 自己研究过糙率这一基础数据。更不要说‘规范’了。 2调整的根据 水工程离不开一个重要数据，就是水头损失。它关系到需、供水输水能力、水电站发电 究这个问题已有230多年的历史。就是爱尔兰人曼宁(Manning1889)公式也有了110多年历 公式。有关理论、方法， 达西一魏斯巴赫公式按水动力学原理，对管道分析肯定为合理， 是压力管道基本公式。理论与实践经验都很很丰富，早己成为国际通用主流公式。但对非圆 形断面，摩阻系数如此描述并不完善，水力半径常常不足以说明一切，即使在紊流条件下。 而这方面，谢才．曼宁公式的经验优势就被突显出来。但必须承认，曼宁公式是有尺度的； 对值解释也不如水力摩阻系数那样细致。因此，在不同尺度建筑物上做试验所得到的系数会 有较大的差异，这是不争的事实。只有在一定条件下(阻力平方区)两公式结果才能一致起 来n】。 我国水利水电行业规范(规程)都推荐谢才公式 v=c4m (1) 和曼宁公式 c：三R1，6 (2) ，l 其合成式 1，：三尺o．67．，o．5 ，z (3) 常被美国文献称之曼宁公式。其实应当称之为谢才一曼宁(Manning)公式。实际上只是“谢 才系”公式的一种，求解值公式还有很多，如著名的哈森一威廉姆斯()公式等。 从流体动力学均匀流理论出发推导出未的压力管道的基本公式：达西一魏斯巴赫公式 36 以=五万L瓦v2 (4) 这个公式也可以用因次分析，即定埋方法导出。其实谢才公式可