涵洞水力计算书

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。

洞长L = 30.00m < 8H = 8×4.05 = 32.40m，按无压流短洞计算。

2．计算公式

无压流短洞流量计算公式:

Q = σ×ε×m×B×(2g)0.5×Ho3/2<式1>

3．流量计算

<式1>中包括行近流速水头在内的进口水深Ho = H+α×V2/(2g)

Ho = 4.050+1.05×0.7002/(2×9.81) = 4.076m

进口内水深hs = h-i×L = 3.500-0.0020×30.00 = 3.440m

当hs/Ho = 3.440/4.076 = 0.844 > 0.72时，<式1>中淹没系数σ计算公式如下: σ = 2.31×hs/Ho×(1-hs/Ho)0.4

σ = 2.31×3.440/4.076×(1-3.440/4.076)0.4 = 0.927

Q = 0.927×0.950×0.360×3.460×(2×9.81)0.5×4.0763/2

= 40.003 m3/s

4．计算成果分析

无压流进口洞身水面以上净空面积与洞身横断面面积的比值(D-hs)/D = 0.140，不小于10%～30%，满足要求。

当洞高D>3.0m时，无压流进口洞身净空高度D-hs = 0.560m ≥0.5m，满足要求。

当洞身宽度B = 3.460m时，计算流量与设计流量大约相等，

洞宽3.460m即为所求洞宽。