涵洞水力计算

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涵洞水力计算书

项目名称_____________日期_____________

设计者_____________校对者_____________

一、示意图：

二、基本设计资料

1．依据规范及参考书目：

武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）

中国水利水电出版社《涵洞》（熊启钧编著）

2．计算参数：

计算目标: 已知设计流量、洞身高度、进、出口水深，确定洞身宽度。

进口型式: 八字墙。

设计流量Q = 40.000 m3/s

洞身形状：矩形

洞身高度D = 4.000m

洞身长度L = 30.000m 纵坡i = 0.0020

糙率n = 0.0140 上游行近流速V = 0.700m/s

进口水深H = 4.050m

出口水深h = 3.500m

流量系数m = 0.360 侧收缩系数ε= 0.950

进口损失系数ξ1 = 0.200 拦污栅损失系数ξ2 = 0.000

闸门槽损失系数ξ3 = 0.000 出口损失系数ξ4 = 1.000

进口渐变段损失系数ξ5 = 0.200 出口渐变段损失系数ξ6 = 0.300

三、计算过程

采用试算，拟定洞身宽度B = 3.460m进行流量计算。

1．判断流态：

进口水深与洞高之比H/D = 4.050/4.000 = 1.013 < 1.2，

同时因下游水深h = 3.500m < 洞高D = 4.000m，因此判定流态为无压流。

无压流洞身水面以上净空面积与洞身横断面面积的比值(D-h)/D = 0.125，不小于10%～30%，满足要求。

当洞高D>3.0m时，无压流洞身净空高度D-h = 0.500m ≥0.5m，满足要求。

涵洞水力计算

洞宽
B
8.8
1.5
上游行近流速V0
H0
0.04
8.80
洞高 D
2
Q计算
25.37
过水面积 A
3
Q设计
5
三、非淹没压力流涵洞过流能力
2
非淹没压力流涵洞过流能力计算表
进口损失系拦污栅损失闸门损失系
数ξ1
系数ξ2
数ξ3
0.2
0.3
0
进口渐变段ξ5
0
洞宽B
பைடு நூலகம்
洞高D 过水面积A
χ
1.5
2
3
7
出口渐变段 ξ6
5
0
0.4
Σξ 0.90
洞底比降 i
0.020
洞宽 B 洞高 D 过水面积 A
χ
1.5
2
3
7
R 0.429
n 0.014
C
流量系数m3
62.02 0.852
动能修正系数α
1.05
H0
淹没系数σ Q计算
8.80 0.2375 14.08
Q设计 5
进口水深流量系数
H
m2
8.8 0.636
H0
Q计算
8.80 23.74
Q设计 5
进口水深出口水深出口下游过
H

箱涵、涵洞半压力流和非淹没压力流水力计算程序

半压力流涵洞计算适用条件：1.2D<H<1.5D,h<D(H为进口水深，D为涵洞高，

△Z=a.q2^2/(2g.φ^2.hs^2)-a.q2^2/(2g.hc2^2) 1.093 d1=σ0.hc2-hs-△Z0.880池深差：d1-d0.000 3）消力池长度计算：

水跃长度Lj=6.9×(hc2-hc1)20.62斜坡段长度Ls=m×(P+d) 5.64消力池长度：Lsj=Ls+β.Lj21.10

三、消力池底板厚度计算

1.基本资料

消力池进口处的单宽流量q(m3/s.m)17.692上游总水头H0(m) 6.748消力池底板计算系数k1(可采用0.15～0.20）0.15消力池底板安全系数k2(可采用1.1～1.3） 1.2消力池底板的饱和重度γb(kN/m3)24消力池跃前收缩水深hc1(m) 1.912消力池跃后水深hc2(m) 4.900消力池跃前收缩断面流速Vc(m/s)9.253 2.按抗冲要求计算消力池底板厚度t(m)

1.02取消力池的底板厚度（等厚）为：t= 1.1 3.按抗浮要求验算

消力池底板顶面的水重（水深为跃后水深）：W=γ.hc249.00

消力池底板上的脉动压力（跃前收缩断面流速水头的5%）

2.18 Pm=0.05γ.Vc^2/(2g)

消力池底板底面的扬压力：U=γ(hc2+t)60.00

消力池底板安全系数： 2.00

抗浮安全系数k2大于1.1～1.3,安全

四、海漫长度计算

基本资料

消力池末端单宽流量qs=Q/B217.692

上游总水头T0(m) 6.748

涵管过水能力计算计算过程

0.7707 d2
0.2865 d
0.50
0.3927 d2
0.2500 d 1.00
0.7845 d2
0.2500 d
分别就管径为 1、1.5m 两种情况计算。其中粗糙系数 n=0.013，管底坡度
i=0.0036。
计算过程见表 3。
二、涵管数量确定
1.根据河道安全过流能力确定水深 h 约为 0.7~~0.8m，以保证通行安全。当管径为 d=1m 时，从节约成本考虑 h 取 0.75m，涵管数量 n=12 根；当管径为 d=1.5m 时，取 n=7 根。
不同充满度时圆形管道过水断面积 A 和水力半径 R 的值（表中 d 以 m 计）表 1-2
充满度
过水断面积 A（m2）
水力半径充满度
（R）
过水断面积 A（m2）
水力半径（R）
0.05
0.0147 d2
0.0326d 0.55
0.4426 d2
0.2649 d
0.10
0.0400 d2
0.0635 d 0.60
0.4920 d2
0.2776 d
0.15
0.0739 d2
0.0929 d 0.65
0.5404 d2
0.2881 d
0.20
0.1118 d2
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涵洞水力相关计算

涵洞过流能力采用《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL482-2011）附录D公式计算【黑色数为输入

红色

设计流量Q=

一、无压流涵洞过流能力

二、半有压流涵洞过流能力

三、非淹没压力流涵洞过流能力

四、淹没压力流涵洞过流能力

为输入值，红色数值为计算值】

涵管水力计算

涵管1：

桩号：GK2+300

①暴雨强度公式：

q=1598 (1+0.69lgP)/(t+1.4)0.64（l/s·hm2）其中：P设计暴雨重现期：采用P=5a；

设计降雨历时：t= t1+m t2；

式中，m—延缓系数，自排取1；

t1地面集水时间：t1=15min；

t2管内流行时间；t2=5min；

由此可得：q=333.5（l/s·hm2）

②汇水流量：

Q=ΨqF（t/s）

其中：Q――设计流量(l/s)

Ψ――地面雨水综合径流系数：ψ=0.60；

F――汇水面积(hm2)：本管涵汇流面积为197515m2

q――暴雨强度(l/s·hm2)

由此可得：Q =3952.052(l/s)=3.95m3/s

③管涵流量：

采用圆管涵φ1500,粗糙系数n=0.013，底坡i=0.003

R0=d/4=0.375m

C0=1/n*R1/6=65.3m/s

V0= C0*( R0i)1/2=2.19m/s

Q0=3.86m3/s

当充满度为0.85时，A=1.03，Q=AQ0=1.03*3.86=3.975 m3/s

因此建议该处采用φ1500圆管涵。

涵管1：

桩号：GK2+830

F――汇水面积(hm2)：本管涵汇流面积为165600m2故参照以上计算，可得该处采用φ1500圆管涵。

放水涵洞水利计算说明书

放水洞的水力计算

1、闸孔出流计算

根据闸孔出流公式计算闸门开度：

Q =μ2gH 0

式中：Q ——下泄流量，为2.0m 3/s；

μ——闸孔出流流量系数，μ=ε2ϕ-ε2

取0.62；

b——闸孔宽度，为1.2m ； e——闸门开度；

H0——闸前水头，为13.02m ；

试算得闸门开度e=0.181m时，下泄流量为2.0 m3/s。（1）涵洞临界底坡 q =

3Q 2

==1. 67m

B 1. 2

其中ψ取0.95；ε2H 0

*1. 67h k ==0. 66

9. 8

x k =0. 66⨯2+1. 2=2. 52m

A k =0. 66⨯1. 2=0. 79m 2

R k =

0. 79

=0. 31m 2. 52

1C k =⨯0. 36=54. 95m

0. 015

=0. 0068 i k =22

0. 79⨯54. 95⨯0. 31

=0. 01>i k =0. 0068

根据计算结果，涵洞纵坡大于临界底坡，涵洞为陡坡，按短洞考虑。（2）涵洞正常水深

涵洞正常水深计算公式如下：

2(1++m h ) nQ ) h =(

m b 1+h b

oitH

涵洞的过水流量Q=2 m3/s,涵洞底板宽度b 本工程取1.2m 。由以上已知条件可求得: h0=0.57m。

（3）闸孔收缩断面水深计算

计算公式：hc=eε=0.62*0.18=0.12m

式中：hc──闸孔收缩断面水深；

e──闸门开度, 为0.18m ；

ε——垂直收缩系数，0.62。

（4）涵洞水面线计算

涵洞水面线计算按明渠水面线计算方法计算，采用分段求和法计算。由于hc ＜h0＜

水工涵洞—认识水工涵洞构造与水力计算

外伸八字式
涵洞进出口建筑物型式
进口抬高式：在 1.2 倍洞高的长度范围内抬高进口，以保证进口水流不封住洞顶，改善进流条件。水面在该段内降落，从而降低其后明流涵洞高度，结构简单，常被采用。
进口抬高式
涵洞进出口建筑物型式
进、出口胸墙的高度，应分别按上、下游设计水位确定，通常顶部挡土墙高度为0.5~1.0m。进出口一定范围内的渠道，沟床应护砌以防冲刷，护砌长度一般为3~5m。当出口流速大时，应采取消能防冲措施。
涵洞进出口建筑物型式
涵洞常见的进出口型式主要有以下几种：（1）圆锥护坡式（2）八字斜降墙式（3）反翼墙走廊式（4）外伸八字墙式（5）进口抬高式
涵洞进出口建筑物型式
圆锥护坡式：进出口设圆锥形护坡与堤外连接，其构造简单、省材料，但水力条件较差。一般用于中小型涵洞或出口处。
圆锥护坡式
涵洞进出口建筑物型式
八字斜降墙式：在平面上呈“ 八”字形，结构简单，扩散角一般为20°~40°，水力条件较好。
八字斜降墙式
涵洞进出口建筑物型式Leabharlann Baidu
反翼墙走廊式：涵洞进口两侧翼墙高度不变以形成廊道，水面在该段跌落后进入洞身，可降低洞身高度，但工程量较大。
反翼墙走廊式
涵洞进出口建筑物型式
外伸八字式：因八字翼墙伸出填土边坡外，其作用与反翼墙式相似。有时可改成扭曲面翼墙。水力条件更好，但扭曲面翼墙施工较麻烦。

涵洞水力计算

K0+438.00涵洞孔径计算

（1）选择涵洞孔径汇水面积：2

0.432km

F =采用经验公式，设计流量：()2

F u -S Q m

p p λψ=其中：，，100

S p

=3.261001S K u

71.0p 11=⨯==β67

.01m 76.02===ψλ，，()67

.01

432.03.2610076.0Q 1001⨯-⨯=

m 92.313=设涵洞进水口净高：m

5.2h d

='涵前水深：m 39.287

.065

.25.287

.0h H d =-

=∆-'=

涵洞宽度：m

46.539

.2581.192

.31H

581.1Q B 2

=⨯=

⨯=

选一净跨径的钢筋混凝土盖板涵，此时涵前实际水深：

m 6L 0

25.2L 581.1Q H 3

20p =⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯=因此，进水口水深：m 95.1H 87.0H =='查表5-8，则涵洞净高6h ≥

∆ 2.5m m 35.295.15

6H 56h d ≈=⨯='≥（2）确定c

k c k V V h h 、、、此时，临界水深m

45.1H 6435.0==k

h 收缩断面水深：m

30.19.0k c

==h h 收缩断面流速：s m 6V s m 4.09134.025.2134.0H V y 2

c =〈=⎪⎭

⎫

⎝⎛=⎪⎭⎫

⎝⎛=临界流速：s

m 6V m 68.3V 9.0V y c k

=〈==（3）计算临界坡度：水力半径：m

98.045

.12645

.16h 2B h B P R k k k

k =⨯+⨯=+⨯=

()max 2

323

k 2

涵洞水力计算

附录P 涵洞（或隧洞）水力计算

P.0.1 涵洞水流流态可按以下情况进行判别：圆形、拱形涵洞进口水深h1≤1.1D（洞高）或矩形涵洞h1≤1.2D时，为无压力流；圆形、拱形涵洞h1>1.1D或矩形涵洞h1>1.2D，且洞长L≤l0（洞内回水曲线长度）+2.7D时，为半压力流；圆形、拱形或矩形涵洞h1>1.5D，且L>l0+2.7D时，为压力流。

P.0.2 无压力流可按下列情况进行判别：

1 淹没流与非淹没流的判别：

0≤i（洞底坡降）≤ik（洞底临界坡度），且涵洞出口水深h2≤（1.2～1.25）h k（洞内临界水深）或h2≤（0.75～0.77）H0（计及流速水头的涵洞进口水头）时，为非淹没流；反之，则为淹没流。I>i k，且L≤（8～15）h1时，仍可按上述标准判别涵洞是否淹没。

2 长洞与短洞的判别：

i≈0时，且L ≤（52～64）h1或L ≤（86～106）h k时，为短洞；反之，则为长洞。0＜i≤i k，且L ≤（52～83）h1或L ≤（86～138）h k时，为短洞；反之，则为长洞。，i

＞i k且L≥4h1时，均按短洞进行水力计算。

P.0.3 无压力流过水能力可按下列公式计算：

1 涵洞为短洞时：

式中Q——涵洞设计流量（m3/s）；

m——无压力流时的流量系数；

B——矩形涵洞底宽（m），涵洞为非矩形断面时，按公式（P.0.3-3）计算；

g——重力加速度（m/s2）；

H0——计及流速水头的涵洞进口水头（m）；

m0——进口轮廓形状系数，可根据进口型式，由表P.0.3查得；

坝下涵管水力计算wsg(水库放水洞管流量计算)

I 0.025
n（糙率）砼管钢管
Q矩形涵 0.336*i^0.5*b^(8/3)/n
当涵洞中水深为洞高的75%
R方涵 0.3b
R 0.33
n
C
I
b
h
0.017 48.89939 0.005 1.1
1.2
Q=ωC(Ri)^0.5 1.80200442 矩形函的宽度计算 d=(n*Q/(0.366*i^0.5))^(3/8)
则
ω
R
n
C
i
ω
R
0.0395 0.0755 0.014 46.43689 0.005
0.99
0.33
下泄流量为
Q
Q
1.803483
0.035638
圆函的直径计算
1.966439406
d=(n*Q/(0.284*i^0.5))^(3/8
2、有压流坝下涵管的水力计 Q=μcω（2gH）^0.5
7.8 218.8648 0.6
n
C
I
b
h
0.017 48.89939 0.005 1.1
1.2
1
Baidu Nhomakorabea
200 0.005
Q矩形涵 0.336*i^0.5*b^(8/3)/n
当涵洞中水深为洞高的7 ω方涵 0.75bh

涵洞水力计算

附录P涵洞（或隧洞）水力计算

P.0.1涵洞水流流态可按以下情况进行判别：圆形、拱形涵洞进口水深hι≤ 1.1D （洞高）

或矩形涵洞hι≤ 1.2D时，为无压力流；圆形、拱形涵洞h i>1.1D或矩形涵洞hι>1.2D ,且洞

长L≤ I。（洞内回水曲线长度）+2.7D时，为半压力流；圆形、拱形或矩形涵洞hι>l.5D ,且

L>∣o+2.7D时，为压力流。

P.0.2无压力流可按下列情况进行判别：

1淹没流与非淹没流的判别：

0≤ i （洞底坡降）≤ ik （洞底临界坡度），且涵洞出口水深h2≤（ 1.2〜1.25） h k （洞内临

界水深）或h2≤（ 0.75〜0.77） H o （计及流速水头的涵洞进口水头）时，为非淹没流；反之，则为淹没流。∣>i k,且L ≤（ 8〜15） h i时，仍可按上述标准判别涵洞是否淹没。

2长洞与短洞的判别：

i≈ 0时，且L ≤（ 52〜64） h1或L ≤（ 86〜106） h k时，为短洞；反之，则为长洞。0

V i ≤ i k ,且L ≤（ 52〜83） h1或L ≤（ 86〜138） h k时，为短洞；反之，则为长洞。，i

>i k且L ≥ 4h1时，均按短洞进行水力计算。

P.0.3无压力流过水能力可按下列公式计算：

1涵洞为短洞时：

Q = mI3

In —mθ + (0.385 —WiQ)2A∏ /GA y—Ah)

B=Ak /虹

HO= Λ i + aV↑ ∕2g

式中 Q――涵洞设计流量（m3∕s）;

m――无压力流时的流量系数；

B――矩形涵洞底宽（m）,涵洞为非矩形断面时，按公式（P∙033）计算;

(完整word版)涵洞水力计算

K0+438.00涵洞孔径计算

（1）选择涵洞孔径汇水面积：2

0.432km F = 采用经验公式，设计流量：()2F u -S Q m

p p λψ=

其中：100

S p

=，3.261001S K u 71.0p 11

=⨯==β

，67.01m 76.02===ψλ，，

()67.01

432.03.2610076.0Q 1001⨯-⨯=

m 92.313

设涵洞进水口净高：m 5.2h d ='

涵前水深：m 39.287

.065

.25.287

.0h H d =-

∆-'=

涵洞宽度：m 46.539

.2581.192.31H

581.1Q B 2

3p =⨯=

⨯=

选一净跨径m 6L 0=的钢筋混凝土盖板涵，此时涵前实际水深：m 25.2L 581.1Q H 3

20p

=⎪

⎪⎭⎫

⎝

⎛⨯=

因此，进水口水深：m 95.1H 87.0H =='

查表5-8，，6h ≥∆则涵洞净高 2.5m m 35.295.15

H 56h d ≈=⨯='≥

（2）确定c k c k V V h h 、、、

此时，临界水深m 45.1H 6435.0==k h 收缩断面水深：m 30.19.0k c ==h h

收缩断面流速：m 6V m 4.09134.025.2134.0H V y 2

121

c =〈=⎪⎭

⎫

⎝⎛=⎪⎭⎫

⎝⎛= 临界流速：m 6V m 68.3V 9.0V y c k =〈== （3）计算临界坡度：水力半径：m 98.045

.12645

.16h 2B h B P R k k k

k =⨯+⨯=+⨯=

()max 2

涵洞水力计算

1、涵洞宽1.3m,高1.7m

按满流计算，阻力系数按0.017，坡度按0.002

计算得：最大通过流量2987.34 L/s

Q=c ω√Ri 手册76页

2、青岛暴雨强度公式P=5（年） q=12440/(t+33.2)

3、洪水量计算，青岛气象科技中心观测数据21.3mm/h ，设计此数据为设计雨力S p ，汇水面积F ＝25.3ha 小于3km 2 按水科院水文研究所经验公式：洪峰流量Q p =0.6S p F 计算得3.195m 3/s ＝3195L/s

1、河渠水力计算公式流量计算：

Q=c ω√Ri

Q －雨水量（m 3/s ）

R －水力半径（m ）

i －河渠底坡 q(暴雨强

度)5a

Ψ－径流系数F-汇水面积Q-降雨量T1 m T2 T T+33.2 182.404692

0.65 25.3 2999.645161 15 2 10 35 68.2

C －流速系数（谢才系数）

ω－过水断面面积（m 2）

桥过水断面宽10.2m,高0.65m

按满流计算，阻力系数按0.017，坡度按0.002

计算得：最大通过流量2987.34 L/s

2、青岛暴雨强度公式P=5（年） q=12440/(t+33.2)

q(暴雨强

度)5a

Ψ－径流系数F-汇水面积Q-降雨量T1 m T2 T T+33.2 182.404692

涵洞水力计算

附录P 涵洞（或隧洞）水力计算

P.0.2 无压力流可按下列情况进行判别：

1 淹没流与非淹没流的判别：

2 长洞与短洞的判别：

i≈0时，且L ≤（52～64）h1或L ≤（86～106）h k时，为短洞；反之，则为长洞。0＜i≤i k，且L ≤（52～83）h1或L ≤（86～138）h k时，为短洞；反之，则为长洞。，i ＞i k且L≥4h1时，均按短洞进行水力计算。

P.0.3 无压力流过水能力可按下列公式计算：

1 涵洞为短洞时：

式中Q——涵洞设计流量（m3/s）；

m——无压力流时的流量系数；

B——矩形涵洞底宽（m），涵洞为非矩形断面时，按公式（P.0.3-3）计算；

g——重力加速度（m/s2）；

H0——计及流速水头的涵洞进口水头（m）；

m0——进口轮廓形状系数，可根据进口型式，由表P.0.3查得；

A h——相应于涵洞进口水深的过水断面面积（m2）；

涵洞水力计算

1、涵洞宽1.3m,高1.7m

按满流计算，阻力系数按0.017，坡度按0.002

计算得：最大通过流量2987.34 L/s

Q=c ω√Ri 手册76页

2、青岛暴雨强度公式P=5（年） q=12440/(t+33.2)

3、洪水量计算，青岛气象科技中心观测数据21.3mm/h ，设计此数据为设计雨力S p ，汇水面积F ＝25.3ha 小于3km 2

按水科院水文研究所经验公式：洪峰流量Q p =0.6S p F 计算得3.195m 3/s ＝3195L/s

1、河渠水力计算公式流量计算：

Q=c ω√Ri

Q －雨水量（m 3/s ）

R －水力半径（m ）

i －河渠底坡 q(暴雨强

度)5a

Ψ－径流系数 F-汇水面积 Q-降雨量 T1 m T2 T T+33.2 182.404692

0.65 25.3 2999.645161 15 2 10 35 68.2

C －流速系数（谢才系数）

ω－过水断面面积（m 2）

桥过水断面宽10.2m,高0.65m

按满流计算，阻力系数按0.017，坡度按0.002

计算得：最大通过流量2987.34 L/s

2、青岛暴雨强度公式P=5（年） q=12440/(t+33.2)

3、洪水量计算，青岛气象科技中心观测数据21.3mm/h ，设计此数据为设计雨力S p ，汇水面积F ＝25.3ha 小于3km 2

按水科院水文研究所经验公式：洪峰流量Q p =0.6S p F 计算得3.195m 3/s ＝3195L/s

q(暴雨强

度)5a

Ψ－径流系数 F-汇水面积 Q-降雨量 T1 m T2 T T+33.2 182.404692