Z1
p1
g
1V12
2g
Z2
p2
g
2V22
2g
hw
hj
(Z1
Z
2
)
(
p1
g
p2 ) (2V12 g 2g
1V22 )
2g
列X方向的动量方程式
p1 A2 p2 A2 gA2L cos Q(V2 V1)
化简整理得：
( z1
p1
g
)
(z2
p2
g
)
v2 g
(v2
v1 )
若v2
0
则 (z1
第6章 有压管流
供水管道破裂
6.1 概 述
1. 有压管道：整个断面均被液体充满没有自 由液
面、管壁处处受到水压力作用、管 中液体的动水相对压强不为零的管 道。 管中水流称为有压管流。
2. 管流: 无压管流→明渠 有压管流→满管液流，无自由液面
3. 短管、长管 v2 短管: hj 和 2g 与 hf 相比不能忽略，
若绘制虹吸管的总水头线和测管水头线，其 测管水头线位于管轴线以下的区域，为真空 发生区。
(1)计算虹吸管的流量。 列断面1，3的能量方程或采用淹没出流
Q vA c A 2gH
c
1
l d
在水流的局部负压区边界上设置通气孔，使与大气相连 可以有效地降低负压值并改善水流的流态。在我国的水工建 筑中，高压闸门后一般埋设有通气孔。对压力管道的收缩段、 转弯段以及其他可能产生负压的局部区域原则上均可埋没通 气孔，并宜埋设在负压区的略偏上游之处。若负压区随水流条 件作上下移动．则通气孔可埋设多处。
p1
g
)
(
z2
p2 )
g
若v2
0 ，v2
v1 , 则( z1
p1
g
)
(z2
p2
g
)
自由出流
淹没出流
淹没出流
6.2.3 短管的水力计算举例
1 . 虹吸管的水力计算 虹吸管是指有一段管道高出上游液面，而出口低于 上游液面的管道。
虹吸管的水力计算 主要是：确定虹吸 管的流量以及确定 虹吸管顶部的允许 安装高度。
管嘴出流： 在孔口上装一段长度
为3～4倍孔径的短管， 称为管嘴。 液体经过管嘴并在出 口断面满管流出，称 管嘴出流。
l (3 ~ 4)d
孔口、管嘴出流的特点：
局部水头损失起主要作用，沿程水头损失可 以忽略不计。
6. 空化与空蚀
水轮机、水泵以及船舶螺旋桨推进器受到的空蚀破挥也比较严重。我 国水轮机通常
例6.1 某渠道用直径d = 0．5m的钢筋混凝土虹吸管 从河道引水灌溉，如图所示。河道水位为120.0 m， 渠道水位为119.0 m。虹吸管各段长度为10m，6m， 12m。进口装滤水网，无底阀，ζ=2．5，管的顶部 有60度的折角转弯两个，每个弯头ζ=0.55。
求：(1)虹吸管的流量；(2)当虹吸管内最大允许真空值 为7.0m时，虹吸管的最大安装高度.
总水头线总是沿程下降的，而测压管水头线沿程 可升可降。
在绘制总水头线时，局部水头损失可集中图示在 边界突然变化的断面上。
6.2.2 管道动水压强的分布
----------总水头线和测管水头线的绘制
山东邹县电厂
华能海门电厂
华能电厂
盐城市城西水厂取水口 过滤池
在绘制总水头线和测管水头线时，有以下几 种情况可以作为控制条件：
使用l一2年就要停机检修一次。某些水泵使用1000小时左右即出现严重 的空蚀，见
。船舶螺旋桨在使用一段时间后也因空蚀而效率大大降低。
新安汀水电站4号水轮机在1964年检查时，叶片空 蚀破坏面积达41321cm2：， 占
转轮叶片总面积的1／3，破坏最深处达30一33mm ，该电站另一台水轮机1972年7
须同时考虑 的管道。
长管： hf 起主要作用， hj和 略的管道。
v2 2g
可以忽
4.自由出流、淹没出流
自由出流: 液流出口流入大气的出流。 淹没出流：液流出口淹没在下游水面以
下的出流。
自由出流
淹没出流
5. 孔口、管嘴出流
孔口出流：在盛有液体的容器侧壁或底部 开一孔口，液体经孔口流出， 称为孔口出流。
其中， c 为管道流量系数，c
1
l d
2. 淹没出流
H1
0
v2
01 01
2g
H2
0
v 02 022
2g
hw
v2
01 01
v 02 022
2g
2g
H H1 H2 hw
H
l d
v2 2g
v2 2g
(
l d
)
v2 2g
则
v
1
l d
2gH c 2gH
Q vA c A 2gH
其中， c 为管道流量系数
压管线的绘制）
6.2.1 出流公式 –流量
1. 自由出流
总水头H0
H0
H
0v02
2g
H
0 0v02
2g
0 0 v2
2g
hw
H0
v2
2g
hf
hj
H0
v2
2g
l v2
d 2g
v2
2g
（管径不变）
则
H0
(
l d
)
v2 2g
v
1
l d
2gH0 c 2gH0
Q vA c A 2gH0
(1) 上游水面线是测管水头线的起始线。 (2) 进口处有局部损失，集中绘在进口处，即总
水头线在此降落 (3) 出口为自由出流时，管道出口断面的压强为
零，测管水头线终止于出口断面中心 (4) 出口若为淹没出流，下游水面是测管水头线
的终止线
淹没出流 v02 不为零测压管线的位置分析
对1-1、2-2断面列能量方程式
本章研究内容：
1. 有压管道恒定流： 短管水力计算 长管水力计算
2. 有压管道非恒定流： 水击现象及简单水力计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.2 短管的水力计算
短管水力计算的任务：
给定管线布置，水头H，管径d，求流量 Q；
已知流量 Q ，求管径d ； 已知管径d ，流量 Q ，求水头H ； 已知管径d ，流量 Q，求 沿管动水压强的变化（测
月检查时发现，14个转轮叶片中有7个叶片因空蚀 破坏而穿孔。六朗洞水电站水轮机
在空蚀与泥沙磨蚀的作用下，某台水轮机曾发生平 均12天检修一次的情况。
减蚀措施： 1 控制合理的边界轮廓线
从避免空蚀的角度看，边界轮廓最好能做到“平、直。 光”。从运转要求和施工水平看，这几乎是不可能际但应切 忌骤弯、急折、突缩或突扩。在边界不得已发生变化之处，应 注意流线化、椭圆化或圆角化；在局部凹凸不平整之处应修 成适当的平顺缓坡。 2.掺气 掺气的减蚀作用最早是在水轮机运转中发现的。当春、 夏季上游水库来水中含气较大时，水轮机空蚀损伤程度大为减 弱。后来用人工的方法在水轮机的空蚀区掺入气体发现空蚀 破坏也大为改善甚至消失。 3 在局部负压区设通气孔