第４８卷第２０期 人 民 长 江 Ｖｏ１．４８．Ｎｏ．２０ ２ ０ １ ７年１ ０月 Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｏｃｔ．． ２０１７ 文章编号：１００１—４１７９（２０１７）２０—００７１—０５ 大型倒虹吸工程水头损失及水力计算 李 新，谢晓勇 （新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆乌鲁木齐８３００００） 摘要：针对三个泉倒虹吸实际过流能力富余、小洼槽倒虹吸实际过流能力不足的问题，基于工程特点及水力设 计习惯，借鉴当量糙度的取值方法，分析了不同流量下三个泉与小洼槽倒虹吸的沿程水头损失，并与实测值对 比。结果表明：对于三个泉倒虹吸的ＰＣＣＰ管和钢管，用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值更接 近，明显小于水力设计时采用谢才公式所得值；对于小洼槽倒虹吸的玻璃钢管，用柯尔布鲁克公式计算所得的 水头损失与实测值也更接近，但明显大于水力设计时采用谢才公式所得值。在此基础上，利用计算获得的沿 程水头损失反算得出糙率ｎ值和当量糙度△值，发现实际过流能力出现偏差的主要原因是水力设计时采用的 谢才公式不适用于大口径倒虹吸管道内的流态。 关键词：水头损失；过流能力；谢才公式；柯尔布鲁克公式；大型倒虹吸 中图法分类号：ＴＶ１３１．４ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｅｎｋｉ．１００１—４１７９．２０１７．２０．０１４ １工程概况 率ｎ的取值对管道过流能力影响很大。三个泉与小洼 槽倒虹吸自２００５年开始通水运行，其中三个泉倒虹吸 新疆三个泉倒虹吸是迄今为止亚洲最大的倒虹吸 实际过流能力一直大于设计值，而小洼槽倒虹吸实际 工程…，综合难度系数（水头ｘ管径ｘ管长）４９．２８，工 过流能力则一直小于设计值。本文采用不同的方法复 程全长约１１ ｋｍ，双管平行布置，设计流量（单管）为 核计算两个工程的水头损失 ，再与实测值对比分 １５．２５ ｍ ／ｓ，加大设计流量（单管）为１７．５ ｍ ／ｓ。考虑 析，从而对上述问题进行探究。 工程安全、经济等因素，管段采用钢管和ＰＣＣＰ管的组 合方案：内水压力１．４ ＭＰａ以上的管段采用直径为２．７ ２计算方法 ｍ钢管，管道长３ １８１ ｉｎ；１．４ ＭＰａ以下（含１．４ ＭＰａ） 总水头损失 的管段采用直径为２．８ ｉｎ的ＰＣＣＰ管，管道长７ ３８５．２７ ｈ总＝ｈｉ＋ｈ （１） ｍ。沿管线在１０个横断面上布置了压力计，以监测管 式中， ，为沿程水头损失；ｈ 为局部水头损失。 道内水压力。管道纵横剖面见图１。 局部水头损失 小洼槽倒虹吸全长５ １３６ Ｉｎ，采用直径３．１ Ｉｎ的玻 璃钢管，平行双管布设，设计流量（单管）为１５．２５ ｈＪ＝∑ （２） ｎＩ ／ｓ，加大设计流量（单管）为１７．５ ｍ ／ｓ，最大工作静 式中， 为局部水头损失系数； 为管内平均流速；ｇ 水压力为０．４６ ＭＰａ。沿管线在７个横断面上布置了 为重力加速度。 压力计，以监测管道内水压力。管道纵横剖面见图２。 沿程水头损失 三个泉与小洼槽倒虹吸水力设计时采用的是谢才 公式，该公式只有一个影响参数，即谢才系数Ｃ，设计 ＝Ａ （３） 时用曼宁公式计算谢才系数，最终的影响参数为管道 式中， 为计算管长；ｄ为管径；Ａ为沿程水头损失系 内壁糙率ｎ，糙率ｎ与水头损失成正比，因此计算时糙 数，Ａ值的计算主要有以下几种方法。 收稿日期：２０１７—０３—１２ 作者简介：李新，男，高级工程师，主要从事工程管理，大坝及工程安全监测工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｌｘｘ一６３５＠１６３．ｃｏｍ 第２Ｏ期 李 新，等：大型倒虹吸工程水头损失及水力计算 ７３ 计算过程各参数设置如下：①ＰＣＣＰ管。糙率ｎ 糙度对应的多组流量工况下的管道水头损失值，给出 ＝０．０１３ ５（设计值），局部水头损失系数 ＝１．４，对于 ＰＣＣＰ管当量粗糙度取值范围为０．０３—０．０７ ｍｍ ，出 ＰＣＣＰ管当量粗糙度的取值，袁前盛等对直径８００， 于安全考虑，当量糙度Ａ＝０．１ ｍｍ是合理的。②钢 １ ６００ ｍｍ两种规格的ＰＣＣＰ管进行原型测试，最终得 管。糙率凡＝０．０１２ ０（设计值），局部水头损失系数 到ＤＮ８００，ＤＮ１６００的管道当量粗糙度分别为０．６７５，０． ＝０．１，对于钢管当量糙度的取值，陈风等建议我国无 １１４ ｍｍ＿５ ；田世炀等通过管道试验得到ＰＣＣＰ管当量 内涂层钢管和有涂层钢管当量糙度分别取０．０４，０．０１ 粗糙度范围为０．０６１ ９—０．１８９ ０ ｍｍ，平均值为０．１２７ ｍｍ ，三个泉倒虹吸钢管内壁防腐采用喷锌＋环氧云 ５ ｍｍ【６ ；郑双凌等给出ＰＣＣＰ管道的粗糙度测量及修 铁中间漆＋环氧类无毒面漆…，所以，当量糙度△＝ 正计算值范围为０．０８７ ６—０．２７９ ８ ｍｍ¨ ，常胜等选用 ０．０１ｍｍ。不同流量下的水头损失计算结果分别见表 齐恩公式、哈兰德公式计算ＰＣＣＰ管９个典型当量粗 １～３ 表１ 三个泉倒虹吸水头损失计算结果１（设计流量Ｑ＝１５．２５ ｍ ／ｓ） ＰＣＣＰ ０＋５７５ ８．００ １．３０ ０．００ ３８５．００ ０．００ ０．４８ Ｏ．Ｏ０ ０．４８ ０．４２ ０．ＯＯ ０．４２ ０．３４ ＰＣＣＰ ２＋１５０ ８．００ １．３０ ０．０Ｏ １９６０．Ｏ０ ０．０Ｏ １．２６ ０．００ １．２６ Ｏ．９２ ０．００ Ｏ．９２ １．Ｏ９ ＰＣＣＰ ３＋９２５ ８．００ １．３０ Ｏ．ＯＯ ３７３５．０Ｏ Ｏ．ＯＯ ２．１４ ０．００ ２．１４ １．４９ Ｏ．Ｏ０ １．４９ １．５６ ＰＣＣＰ ５＋０５０ ８．Ｏ０ １．３０ ０．００ ４８６０．００ Ｏ．ＯＯ ２．７０ Ｏ．ＯＯ ２．７０ １．８５ ０．００ １．８５ １．９７ ＰＣＣＰ ６＋４４７ ８．００ １．３０ Ｏ．Ｏ０ ６２５７．００ ０．００ ３．３９ Ｏ．Ｏ０ ３．３９ ２．３０ ０．００ ２．３Ｏ ２．４６ 钢管８＋０２５ ８．００ １．３０ １．４０ ６２５７．０Ｏ １５７８．Ｏ０ ３．３９ ０．９６ ４．３５ ２．３Ｏ Ｏ．７ｌ ３．ＯＯ ３．１６ 钢管８＋９７５ ８．００ １．３０ １．４０ ６２５７．Ｏ０ ２５２８．Ｏ０ ３．３９ １．４１ ４．８０ ２．３０ １．Ｏ１ ３．３１ ３．２Ｏ 钢管９＋５３３ ８．００ １．３０ １．４０ ６２５７．Ｏ０ ３１８１．０Ｏ ３．３９ １．７２ ５ １１ ２．３０ １．２２ ３．５ｌ ３．３Ｏ ＰＣＣＰ １０＋０７５ ８．００ １．３０ １．４０ ６７０４．００ ３１８１．ＯＯ ３．６１ １．７２ ５．３３ ２．４４ １．２２ ３．６６ ３．９４ ＰＣＣＰ １０＋３７５ ８．００ １．３０ １．４０ ７００４．ＯＯ ３ｌ８１．Ｏ０ ３．７６ １．７２ ５．４８ ２．５３ １．２２ ３．７５ ４．３４ ＰＣＣＰ １０＋７７７ ８．００ １．３０ １．４０ ７３８５．２７ ３１８１．０Ｏ ３．９５ １．７２ ５．６７ ２．６６ １．２２ ３．８７ ４．４２ ７４ 人 民 长 江 ４小洼槽倒虹吸水头损失计算 小洼槽倒虹吸玻璃钢管直径ｄ＝３．１ ｍ，管线长 ５ ３１５ ｍ，单管设计流量Ｑ＝１５．２５ ｍ ／ｓ，单管设计加 大流量ｑ＝１７．５ ｍ ／ｓ，设计最大水头损失４．８８ Ｉｎ，单 管实测最大流量ｑ…＝１５．３８ ｍ ／ｓ。 三个泉倒虹吸明显。 分析上述问题，柯尔布鲁克公式中的自变量是当 量糙度△，而谢才公式中的自变量是谢才系数Ｃ（一 般用曼宁公式计算ｃ，最终自变量是糙率ｎ），因此， 水头损失计算结果是否准确，取决于两种公式中当量 糙度△和糙率ｎ的取值是否符合实际。 为了能作出直观的对比，将实测水头损失，通过谢 才公式反算得出糙率／７，，通过柯尔布鲁克公式反算得 出当量糙度△，所得结果列入表６，即ｎ 是设计取值， ｎ：是由实测水头损失反算得到的糙率值，△ 是本文取 值，△：是由实测水头损失反算得到的当量糙度值。 表６ ３种材料管道糙率和当量糙度计算 计算过程各参数设置如下：糙率ｎ＝０．００９（设计 值），局部水头损失系数 ＝１．４，对于玻璃钢管的当量 糙度，常胜等利用齐恩公式、哈兰德公式，计算不同当 量粗糙度取值情况下各工况的水头损失值，将计算结 果与实测数据作比较分析和误差分析，结果表明，大口 径有压玻璃钢管道当量粗糙度取值范围宜为０．００５～ ０．０１ｍｍ¨ ，因此当量糙度Ａ＝０．０１ ｍｍ。不同流量下 的水头损失计算结果分别见表４～５。 表４小洼槽倒虹吸水头损失计算成果１ （设计流量ｑ＝１５．２５ ｍ ／ｓ） 由上表可以看出，对于三个泉倒虹吸的ＰＣＣＰ管 和钢管，糙率设计取值大于由实测水头损失反算得到 的糙率值，由此带来的结果是水力设计的水头损失大 于实际运行时的水头损失，所以三个泉倒虹吸管道的 实测最大流量（２１．４ ｍ ／ｓ）远超设计加大流量（１７．５ ｍ ／ｓ）；对于小洼槽倒虹吸的玻璃钢管，糙率设计取值 小于由实测水头损失反算得到的糙率值，设计水头损 失小于实际运行的水头损失，因此小洼槽倒虹吸的实 表５ 小洼槽倒虹吸水头损失计算成果２ （设计流量Ｑ，ｈ＝７ ｉｎ ／ｓ） 测最大流量（１５．３８ ｍ ／ｓ）达不到设计加大流量（１７．５ ｍ。／ｓ）。 由表中可以看出玻璃钢管的糙率设计取值比钢管 小，而反算得出的玻璃钢管糙率比钢管大，这是由于在 实际安装过程中，玻璃钢管管段间承插口的连接并不 完美，再经过连续１１ ａ运行，玻璃钢管内部的冲刷磨 损比钢管大，因此由实测水头损失反算得到的玻璃钢 管糙率值比钢管大。 柯尔布鲁克公式为紊流综合公式，不仅适用于紊 流过渡区，水力光滑区和紊流粗糙区均适用，谢才公式 ５结果分析 由表１～３可以看到，对于三个泉倒虹吸，实测水 中谢才系数的计算一般用曼宁公式或巴甫洛夫斯基公 式，只适用于紊流粗糙区 ，而大１５径倒虹吸管道的 水流流态可能处于紊流过渡区，水力设计计算用一般 头损失与柯尔布鲁克公式计算所得水头损失基本一 致，小于谢才公式计算所得水头损失。随着流量的增 管道的糙率经验取值计算得到的水头损失可能与实际 情况不同，因此，谢才公式不适用于三个泉倒虹吸和小 洼槽倒虹吸的管道水流流态，水力计算应使用柯尔布 鲁克公式。 大，实测水头损失与谢才公式计算所得水头损失的偏 差越来越大；由表４～５可以看出，对于小洼槽倒虹吸， 实测水头损失与用柯尔布鲁克公式计算所得水头损失 基本一致，但大于谢才公式计算所得水头损失。随着 流量的增大，实测水头损失与谢才公式计算所得水头 损失的偏差越来越大，由于水头小、计算管较短，不如 ６结论 经过上述分析，可以得到以下结论。 （１）三个泉和小洼槽倒虹吸水力设计时采用谢才 第２０期 李 新，等：大型倒虹吸工程水头损失及水力计算 研究［Ｊ］．人民长江，２０１３，４４（１６）：４３—４５． ７５ 公式计算水头损失，三个泉倒虹吸运行中实测水头损 失远小于设计值，而小洼槽倒虹吸实测水头损失大于 设计值，造成偏差的主要原因是谢才公式不适用于大 口径倒虹吸管道，最终导致三个泉倒虹吸过流能力有 ［４］ 廖康，吕平毓．三峡库区重庆段一维水流模型糙率修正分析［Ｊ］． 人民长江，２０１１，４２（９）：６４—６６． ［５］ 袁前盛，徐运海．大口径混凝土管水力摩阻的试验研究［Ｊ］．人民 黄河，１９９５（７）：２９—３０． ［６］ 田世炀，彭新民，李东丽，等．预应力钢筋混凝土管输水阻力测试 富余，小洼槽倒虹吸过流能力不足。 （２）因谢才公式只适用于紊流粗糙区，为避免因 流态判断不清造成设计计算值与实际过流量的较大偏 差，建议在进行大型倒虹吸水力计算时采用不仅适用 于紊流综合区，也适用于水力光滑区的柯尔布鲁克公 式。 分析［Ｊ］．水利水电技术，２００５，３６（１Ｏ）：４７—７７． ［７］ 郑双凌，马吉明，南春子，等．预应力钢筒混凝土管（ＰＥＥＰ）的阻力 系数与粗糙度研究［Ｊ］．水力发电学报，２０１２，３１（３）：１２６—１３０． ［８］ 常胜，牧振伟，李新．大口径预应力钢筒混凝土管当量粗糙度取值 探究［Ｊ］．水电能源科学，２０１６，３４（５）：１２４—１２７． ［９］ 陈凤，余汉成，孙在蓉，等．管道内壁粗糙度的确定［Ｊ］．天然气与 石油，２００７，２５（６）：８—１Ｏ． 参考文献： ［１］石泉，张立德，李红伟．大型倒虹吸工程设计与施工一大１３．径、高 压力预应力钢筒混凝土管与玻璃钢管在倒虹吸工程中的应用 ［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００７． ［１Ｏ］ 常胜，牧振伟，万连宾．大口径有压玻璃钢管当量粗糙度取值 ［Ｊ］．南水北调与水利科技，２０１５，１３（５）：１０１６—１０２０． ［１１］ 任坤杰，王凤，韩继斌．电站进水口的水流数值模拟分析［Ｊ］．人 民长江，２０１０，４１（１５）：６３—６６． ［２］ 周赤，黄薇，何勇．大型渠道倒虹吸水力特性试验研究［Ｊ］．人民长 江，１９９７，２８（３）：３５—３８． （编辑：胡旭东） ［３］ 张明恩，杨春治。买居结，等．南水北调中线沙河渡槽水力学试验 Ｗａｔｅｒ ｈｅａｄ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｐｈｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ＬＩ Ｘｉｎ．ＸＩＥ Ｘｉａｏｙｏｎｇ （Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｉｒｔｙｓｈ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｂｕｒｅａｕ，Ｕｒｍｑｉ ８３００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｆｌｏｗ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｎｇｅｑｕａｎ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｐｈｏｎ ｉｓ ｓｕｒｐｌｕｓ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ Ｘｉａｏｗａｃａｏ ｉｎｖｅｒｔ ｓｉｐｈｏｎ ｉｓ ｓｍａｌｌ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｈａｂｉｔ，ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｈｅａｄ ｌｏｓｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｎｇｅｑｕａｎ ａｎｄ Ｘｉａｏｗａｃａｏ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｐｈｏｎｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｏｗｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖａｌｕｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅ— ｓｕｈｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｅａｄ ｌｏｓｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ ｆｏｒｍｕｌａ ｉｓ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ＰＣＣＰ ｐｉｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｓａｎｇｅｑｕａｎ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｐｈｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｖａｌｕｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｈｅｚｙ ｆｏｒｍｕｌａ．Ｆｏｒ ｔｈｅ Ｘｉａｏｗａｃａｏ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｐｈｏｎ ＦＲＰ ｐｉｐｅ，ｔｈｅ ｈｅａｄ ｌｏｓｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ Ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ ｆｏｒｍｕｌａ ｉｓ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖａｌｕｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｉｇｎｉｉｃａｎｔｆｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｖａｌｕｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｈｅｚｙ ｆｏｒｍｕｌａ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｈｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅ— ｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｖａｌｕｅ ａｒｅ ｉｎｖｅｒｓｅｌｙ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｈｅａｄ ｌｏｓｓ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｆｌｏｗ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｃｈｅｚｙ ｆｏｒｍｕｌａ ｉｓ ｎｏｔ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｐｈｏｎ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅ ｉｎｖｅｒｔ ｓｉｐｈｏｎ；ｗａｔｅｒ ｈｅａｄ ｌｏｓｓ；ｆｌｏｗ ｃａｐａｃｉｔｙ；Ｃｈｅｚｙ ｆｏｒｍｕｌａ；Ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ ｆｏｒｍｕｌａ （上接第７Ｏ页） Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｈｉｐ ｄｒａｆｔ ｃｈｅｃｋ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｈｉｐ ｌｉｆｔ ＬＵ Ｌｅｉ ，ＸＩＯＮＧ Ｍｕｄｉ ，ＧＡＯ Ｙｕｎｆｅｉ ，ＬＩＵ Ｃｈａｏ ，ＬＩ Ｒａｎ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１１００６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｎａｖｉｇ ａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓ— ｔｒａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ ４３００７１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｉａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＧＰ ｓｈｉｐ ｌｉｔ，ｔｆｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕａｌｌｙ ｒｅａｄｉｎｇ ｔｈｅ ｄｒａｆｔ ｓｃａｌｅ ｗａｓ ｓｔｉｌｌ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｈｉｐ ｄｒａｆｔ ｓａｆｅｔｙ ｃｈｅｃｋ，ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｎｇ ｉｔｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａ ｌｏｗｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２ ａｎｄ ＦＰＧＡ ｏｆ ｄｕａｌ—ｃｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＦＣ ｗｅｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｍａｉｎｌｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｗａｖｅ，ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅｌｉｎｅｓｓ ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｖａｒｉ— ａｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｌａｔｔｉｃｅ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｓｈｉｐ ｄｒａｆｔ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｄｒａｆｔ ｄｅｐｔｈ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎ—ｓｉｔｕ ｅｘ— ｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ ＴＧＰ ｓｈｉｐ ｌｉｆｔ ａｎｄ ｃｅｒｔｉｉｃａｔｉｆｏｎ ａｐｐｒｏｖｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，ｉｔ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅａｓｙ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｉｍｅｌｉｎｅｓｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄｒａｆｔ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｍａｎｕａｌ ｒｅａｄ ｏｎｅ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．０８ ｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐ ｄｒａｆｔ ｃｈｅｃｋ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ；ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ；ＴＧＰ ｓｈｉｐ ｌｉｔ ｆ