涵洞流量水文分析计算书(四川盆地)

省道202线泾川至渗水坡（甘陕界）段第二合同段桥涵水文计算深圳高速工程顾问有限公司二○○九年1、综述本项目所在地深居内陆，属高原性大陆气候，高寒湿润气候区。

其气候特点是高寒，冬季漫长、春秋季短促，无夏季；湿润，光照不足，降温频繁。

年平均气温 4.5℃，最热月7月，平均13.2℃，最冷月1月，平均-8.4℃。

降水量：年平均降水量499.7-634，年降水量的季节分配很不均匀，夏季最多，占年降水量的50%以上，次为春秋两季，分别占年降水量的22%和26%，冬季最少，只占年降水量的1.4%-2.0%。

蒸发量：项目区内降水量充沛，空气湿润，蒸发量不大，约为1200mm，一年中冬季蒸和春末夏初蒸发量小，7月份蒸发量大。

冻土：从11月下旬开始进入冻结期，大地开始封冻，随着温度不断下降，冻土深度逐渐加深。

最大冻土深度为146cm，次年4月下旬开始解冻。

风向：一年中盛行东风，东北风次之，平均风速1.6m/s。

在全国公路自然区划中属河源山原草甸区（Ⅶ3）。

沿线地下水较为发育，小溪纵横。

沿线地表水及地下水较为丰富，水质良好，对施工用水的开采非常有利，但由于路线所经的部分地段地下水埋藏较浅，对公路路基及构造物造成一定的不利影响，需采取有效的工程措施以降低地下水的影响。

本项目对全线小桥及涵洞进行水文计算，最后确定其孔径。

2、参阅文献及资料1、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）2、《公路涵洞设计细则》(JTGTD65-04-2007)3、《公路桥位置勘测设计规范》4、《公路小桥涵设计示例》——刘培文等编。

5、《公路桥涵设计手册（涵洞）》6、《桥涵水文》——张学龄3、涵洞水文计算该项目水文计算共采用三种不同的方法进行水文计算，通过分析比较确定流量。

方法1：交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量；方法2：交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量；方法3：甘肃省地区经验公式；（1）、交通部公路科学研究所暴雨径流公式：βγδφ5423)(FzhQp-= (F≤30Km2)pQ——规定频率为p时的洪水设计流量（m3/s）φ——地貌系数，根据地形、汇水面积F、主河沟平均坡度决定h ——径流厚度（mm）Z ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm）F ——汇水面积（Km2）β——洪峰传播的流量折减系数γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数参数取值：F：根据1:10000地形图，在图上勾出汇水区。

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)0.4σ = 2.31×3.440/4.076×(1-3.440/4.076)0.4 = 0.927Q = 0.927×0.950×0.360×3.460×(2×9.81)0.5×4.0763/2= 40.003 m3/s4．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。

水文计算书一、计算公式本路段各桥涵处汇水面积F≤30km2，根据《涵洞设计细则》径流形成法计算。

计算公式如下：Q p＝Ψ（h-z）3/2F4/5βγδQ p——规定频率为P％时的雨洪设计流量；Ψ——地貌系数；h——径流厚度；z——被植物或坑洼滞留的径流厚度；F——汇水面积；β——洪峰传播的流量折减系数；γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数；δ——小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数；二、典型桥涵处水文计算：1、k3+685涵洞处：设计洪水频率1/100。

汇水面积在1：10000地形图上勾划，F＝5.6km2，汇水区内水库面积f＝1.7 km2。

主河沟平均坡度3.8‰，属平原地形，地貌系数取值0.07。

汇水面积重心至桥涵的距离L＝2.5km，洪峰传播折减系数为0.925。

水库湖泊所占面积30％，折减系数δ为0.91。

暴雨分区为第5区。

降雨不均匀折减系数为1。

汇水区内分布有水稻土（约30％）、粘土（约30％），壤土（约40％），表土吸水类属为I、II、III类。

径流厚度h＝56×0.3+48×0.3+46×0.4＝49.6，取50。

汇水区内为中等稠度林和水平带梗的梯田，被植物或坑洼滞留的径流厚度z取25。

Q p＝Ψ（h-z）3/2F4/5βγδ＝0.07×（50-25）^1.5×5.6^0.8×0.925×1×0.91＝29.22（m3/s）查公路道路设计资料集——《涵洞》，净跨径3.4×净高3.4的钢筋砼盖板涵泄水能力Q＝31.59（m3/s），为统一跨径，且该处河沟宽4m，深2.5m，故设1-4×3.5涵洞排洪。

对以下桩位处涵洞为例给出详细过程，其它以表格形式给出桥涵位置：涵洞交角：α=90o一、流量计算:《涵洞》 第108页 公式4-8公式有关参数的确定0.12km 210‰0km 20.0912 区,土的类别Ⅱ30min 41mm 23mm 1.01.01.00则该设计流量为: =1.3m 3/s0.12km 2K=11.22 n'=0.73Cv=0.81Cs/Cv =2.003.763.26 =2.8m 3/s查表4-10 汇流时间 τ =K1+100.002、采用全国水文分区经验公式(桥位设计手册 第193页)Qp =1% =ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ Q 1%=(K 1%/K 2%)·K·F n'汇水面积 F =主河沟平均坡度 Iz =查表4-11 径流厚度 h = 查表4-13 洪峰传播的流量折减系数 β =Q 1%=K 1%Q 2%/K 2%=K 1%*KF n'/K 2%查《桥位设计》表3-3-4 得P=2%时模比系数 K 2%=Qp=ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ小桥涵水文计算书1、采用径流公式(公路科研所简化公式)查《桥位设计》表3-5-1公式有关参数的确定:汇水面积 F =查表4-12 滞留径流厚度 z =查《桥位设计》表3-5-1水库（湖泊)控制的汇水面积 f =查表4-8 地貌系数 ψ =95区查《桥位设计》表3-5-2查表4-14 降雨量不均折减系数 γ =查表4-7及4-9 本地区暴雨分区属第查《桥位设计》表3-5-3查《桥位设计》表3-3-4 得P=1%时模比系数 K 1%=查表4-15 湖泊(小水库)调节折减系数 δ=由《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》提供的推理公式计算最大流量 Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F 0.12km 20.22km 10‰流域特征系数 θ = 1.7192项目所在区域属于Ⅰ.盆地丘陵区汇流参数 m=0.4468根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，Cs=3.5Cv 由暴雨等值线图，查得暴雨特征值及变差系数：10分钟暴雨参数H 1/6=16 mm ; Cv=0.361小时暴雨参数H 1=40 mm ; Cv=0.436小时暴雨参数H 6=90 mm ; Cv=0.5524小时暴雨参数H 24=96 mm; Cv=0.6查皮尔逊Ⅲ型曲线得K1%值，并计算（N 年）一遇暴雨量如下：N=2010分钟暴雨参数K 1%=1.69; H 1/6=27.04 mm 1小时暴雨参数K 1%=1.84; H 1=73.60 mm 6小时暴雨参数K 1%=2.1; H 6=189.00 mm24小时暴雨参数K 1%=2.2; H 24=211.20 mm 计算暴雨公式指数n1、n2、n3及(N 年)一遇暴雨雨力S1%得：t=1/6~1小时范围内时： n 1=0.4412; S 1%=73.59 mm/h t=1~6小时范围内时： n 2=0.4737; S 1%=73.60 mm/h t=6~24小时范围内时： n 3=0.9199; S 1%=163.73 mm/h假定用n 2作初试计算：当ψ=1的流域汇流时间τ0=0.46 h 设计流域属于Ⅱ.盆地丘陵区，平均损失率 μ=7.181 mm/h 0.067根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》P13页，可判别为全面汇流：ψ=0.926τ=0.47 h计算结果：τ值在n 2适用范围内；由推理公式计算最大流量： Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F= 3.258m 3/sm'=0.4476m=0.4468桥址断面沿主河道至分水岭的长度 L =汇水面积 F =沿L 的平均坡度 J =公式有关参数的确定:3、采用四川省水文计算经验公式经校核，m’与m十分接近。

新沭河治理工程大浦第二抽水站引水涵洞工程计算书[初步设计阶段]审核：校核：计算：中水淮河工程有限责任公司2007年1月目录一水力计算 (2)1涵洞过水流量验算 (2)1.1 计算任务 (2)1.2 计算条件和依据 (2)1.2.1 计算条件 (2)1.2.2 设计依据 (2)1.3 计算过程 (2)1.3.1 计算流量系数m (2)1.3.2 判别长洞或短洞 (3)1.3.3 计算公式 (3)1.3.4 计算淹没系数σ (3)1.3.5 验算流量 (3)2、涵洞消能计算 (3)2.1计算任务 (3)2.2计算条件和依据 (3)2.3计算过程 (4)二稳定计算 (5)0.1计算任务 (5)0.2计算条件和依据 (5)0.2.1计算条件 (5)0.2.2设计依据 (6)1涵洞第二节洞身（控制段） (6)1.1计算过程 (6)2 清污机室整体稳定计算 (13)2.1计算过程 (13)3上游翼墙2-2断面 (18)3.1计算过程 (18)4 下游翼墙1-1断面 (23)4.1计算过程 (23)三、地基基础计算 (29)1、地质参数 (29)2、基础计算 (29)2.1涵洞控制段 (29)2.2涵洞进口段 (30)2.3清污机室 (31)2.4上游第一、二节翼墙 (32)2.5下游第一节翼墙 (32)2.6下游第二节翼墙 (33)四、涵洞结构内力计算 (34)一水力计算1涵洞过水流量验算计算任务大浦二站引水涵洞考虑结合一站原涵洞扩建，原涵洞设计流量40 m3/s,扩建后设计流量为100 m3/s,通过初拟扩建后涵洞的总尺寸进行流量验算。

计算条件和依据1.1.1计算条件（1）初拟尺寸：原涵洞长18m，涵洞3孔截面净尺寸3.6×3.35（宽×高），洞底坡降0.5%；新建涵洞长18m，3孔截面净尺寸3.6×3.35（宽×高），洞底坡降0.5%。

上游河道河底拓宽至47m，涵洞进口为圆弧翼墙，r=13m。

涵洞水文计算范文涵洞是一种用于排除或稳定道路上积水的结构，在道路运输中起到了非常重要的作用。

本文将介绍涵洞的设计原理、水文计算方法和涵洞的维护管理。

涵洞的设计原理是基于流体力学的原理，通过合理地设计涵洞的尺寸和形状，使涵洞能够承受预计的流量，并确保涵洞内的流速和流量在安全范围内。

涵洞的设计流量是指在一定时间内通过涵洞的最大水流量，在设计涵洞时需要考虑的因素包括降雨频率、降雨强度、流域面积、地形等。

水文计算是确定设计流量的关键步骤，常用的计算方法有经验公式法和数值模拟法。

经验公式法根据实际经验和历史数据，以简化的计算公式来计算设计流量；数值模拟法则基于数学模型和计算机模拟技术，通过模拟涵洞中的水流变化来计算设计流量。

常用的数值模拟软件有HEC-RAS、MIKE等。

涵洞的水文计算主要包括两个方面：一是确定设计洪水位，即涵洞内水位与河流或道路高程之差，通常要求涵洞内水位不超过设计高程；二是确定涵洞的设计流量，即通过涵洞的最大水流量。

在进行水文计算时，需要考虑流域面积、流域降雨量、流域时间集中参数等因素，并根据设计准则和规范的要求进行合理选择。

涵洞的维护管理是确保涵洞正常运行和延长使用寿命的重要环节。

维护管理包括涵洞的巡检、清理、修复和改造等工作。

定期巡检可以及时发现涵洞存在的问题，确保涵洞的畅通和安全；清理工作主要包括清除涵洞内的积水、泥沙和垃圾等，以提高涵洞的排水能力；修复工作针对涵洞存在的破损、渗漏等问题进行修复和加固；改造工作则是对老旧涵洞进行改进和升级，以适应新的环境要求。

在涵洞的设计、水文计算和维护管理中，需要密切关注环境变化和道路使用情况的变化，及时进行调整和改进。

合理的涵洞设计和水文计算是确保涵洞正常运行和安全使用的基础，而科学的维护管理则是保障涵洞长期有效的关键。

通过不断的研究和实践，涵洞的设计、水文计算和维护管理将得到进一步的完善，并在实际应用中发挥更大的作用。

涵洞水文计算书根据《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04—2007），四级公路涵洞设计洪水频率二十五年一遇（1/25），新建涵洞应采用无压力式涵洞，根据暴雨推理法相关公式，并结合现场实际情况，计算求得相应洪峰流量，从而选择合适的盖板涵尺寸以满足过洪要求。

1、暴雨推理公式F S Q npP μ）-=τ(278.0 （1-1）式中：Q P ——规定频率为P%的洪峰流量（m ³/s ）；S p ——频率为P%的雨力(rnm/h)，查附录B 各省(区)雨力等值线图(图B-1~图B-3)；τ——汇流时间(h)；汇流时间二按下式计算：北方可采用13(ατ）ZI L K = (1-2) 南方可采用324(βατ-=P ZS I L K ） (1-3) 43K K 、——系数，查附录B 表B-1；L ——主河沟长度（km ）； I Z ——主河沟平均坡度(0.001)；321βαα、、——系数，查附录B 表B-1；n ——暴雨递减指数；查附录B 各省(区)暴雨递减指数n 值分区图（图B-4）和表B-2，表中n 1、n 2、n 3由τ值分查；μ——损失参数(mm/h)；损失参数μ按下式计算：北方可采用11βμP S K = (1-4)南方可采用122λβμ-=F S K P(1-5) 21K K 、——系数，查附录B 表B-3，表中土壤植被分类，查附录B 表B-4；121λββ、、——指数，查附录B 表B-3； F ——汇水面积（km 2）。

2、推理公式中各参数的取值计算（1）流域特征值F ，L ，I ZF 、L 为计算流域的汇水面积及主沟长度，在Google Earth 地形图上勾画出流域范围后，直接量算得出；I Z 为主沟道纵坡，采用加权平均法计算得出。

有关流域特征参数计算结果见表2-1。

表2-1 流域特征值F 、J 、I Z（2）暴雨雨力S P根据设计洪水频率1/25，查《公路涵洞设计细则》JTG/T D65-04—2007附录B （图B-3）得暴雨雨力Sp 见表2-2。

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/sQ=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/s1、河渠水力计算公式流量计算：Q=c ω√RiQ －雨水量（m 3/s ）R －水力半径（m ）i －河渠底坡 q(暴雨强度)5aΨ－径流系数F-汇水面积Q-降雨量T1 m T2 T T+33.2 182.4046920.65 25.3 2999.645161 15 2 10 35 68.2C －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/s2、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/sq(暴雨强度)5aΨ－径流系数F-汇水面积Q-降雨量T1 m T2 T T+33.2 182.4046920.65 25.3 2999.645161 15 2 10 35 68.2。

162附录H 涵洞流态判别及过流能力计算 H.0.1 涵洞水流流态决定过流能力所采用的计算公式。

涵洞的流态主要根据进口水深、出口水深与洞高的关系，分为无压流、半压力流、非淹没压力流及淹没压力流，其判别标准为： 1 时D H 2.1≤当h<D ，为无压流；当h ≥D ，为淹没压力流。

2 1.2D<H ≤1.5D 时当h<D ，为半压力流；当h ≥D ，为淹没压力流。

3 H>1.5D 时当h<D ，为非淹没压力流，当h ≥D ，为淹没压力流。

式中 H——从进口洞底算起的上游进口水深（m ）； h——从出口洞底算起的下游出口水深（m ）； D——洞高（m ）。

H.0.2 无压流涵洞流态还与洞身长度有关，分为长洞与短洞，其判别标准为：L<8H 时为短洞；L ≥8H 时为长洞。

式中的L 为洞身身长度（m ），H 的意义同前。

H.0.3 涵洞过流能力按下列不同流态分别计算：1 无压流涵洞过流能力可按公式（H.03—1）～ 公式（H.0.3--4）计算2302H g mB Q σε= （H.0.3--1）g v H H 220ε+= （H.0.3--2）4.000131.2⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=H h H h s sσ （H.0.3--3）163iL h h s −= (短洞) （H.0.3--4）式中 Q——涵洞过流量（m 3/s ）；B——洞宽（m ）；m——流量系数，可近似采用m=0.36；ε——侧收缩系数，可近似取ε=0.95；H 0——包括行近流速水头在内的进口水深（m ），按公式（H.0.3--2）计算求得；g——重力加速度，g=9.81（m/s 2）； h s ——洞进口内水深（m ），对短洞，可按公式（H.0.3--4）计算求得，对长洞需以出口水深为控制水深，从出口断面向上游推算水面线以确定洞进口内水深；σ——淹没系数，可按公式（H.0.3--3）计算求得或按表H.0.3—1查得。