桥涵 涵洞水力计算

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。

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海漫长度计算系数ks7当满足： 6.779246595海漫长度：47.45五、海漫长末羰沟槽冲刷深度及防冲槽计算基本资料海漫末端水深hm(m) 3.5沟槽土质允许不冲流速[V0]1渠槽末端宽度Bs(m)6海漫长末端单宽流量qm=Q/Bs7.667海漫长末端沟槽冲刷深度：dm=1.1qm/[V0]-hm 4.933公式来洞计算洞宽B源：《灌溉与适应计算备注例题黄色底纹标记为需要手动输入部分463.5300.002为半压力流 4.70.72.81.05点选进口型式八字墙自动选择0.67自动选择0.744.7+1.05*0.7^2/(2*9.81) 4.7346/(0.67*3.5*(2*9.81*(4.726+0.002*30-0.74*3.5))^0.5) 2.99。

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. 67mB 1. 2e其中ψ取0.95；ε2H 02*1. 67h k ==0. 669. 8x k =0. 66⨯2+1. 2=2. 52mA k =0. 66⨯1. 2=0. 79m 2R k =0. 79=0. 31m 2. 5211C k =⨯0. 36=54. 95m0. 01522=0. 0068 i k =220. 79⨯54. 95⨯0. 31i=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：12(1++m h ) nQ ) h =(m b 1+h b22535oioitHoi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＜hk ，故洞内水面线型式为c 2型壅水曲线。

因此水面线应从起始端开始向下游计算。

基本公式如下：计算结果见表4-9⎛v i 2⎛⎛v i 2+1⎛h i +⎛- h i +1+⎛ ⎛ 2g ⎛⎛2g ⎛⎛⎛=i -J =∆l（5）波动及掺气水深计算⎛v 2⎛∆ h +2g ⎛⎛⎛⎛∆l深孔闸后洞内无压流的流速很大，一般都要考虑因水流掺气而增加的水深，已得到设计涵洞的高度。

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. 67mB 1. 2e其中ψ取0.95；ε2H 02*1. 67h k ==0. 669. 8x k =0. 66⨯2+1. 2=2. 52mA k =0. 66⨯1. 2=0. 79m 2R k =0. 79=0. 31m 2. 5211C k =⨯0. 36=54. 95m0. 01522=0. 0068 i k =220. 79⨯54. 95⨯0. 31i=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：12(1++m h ) nQ ) h =(m b 1+h b22535oioitHoi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＜hk ，故洞内水面线型式为c 2型壅水曲线。

因此水面线应从起始端开始向下游计算。

基本公式如下：计算结果见表4-9⎛v i 2⎛⎛v i 2+1⎛h i +⎛- h i +1+⎛ ⎛ 2g ⎛⎛2g ⎛⎛⎛=i -J =∆l（5）波动及掺气水深计算⎛v 2⎛∆ h +2g ⎛⎛⎛⎛∆l深孔闸后洞内无压流的流速很大，一般都要考虑因水流掺气而增加的水深，已得到设计涵洞的高度。