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。

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。

K0+438.00涵洞孔径计算（1）选择涵洞孔径汇水面积：20.432kmF =采用经验公式，设计流量：()2F u -S Q mp p λψ=其中：，，100S p=3.261001S K u71.0p 11=⨯==β67.01m 76.02===ψλ，，()67.01432.03.2610076.0Q 1001⨯-⨯=sm 92.313=设涵洞进水口净高：m5.2h d='涵前水深：m 39.287.065.25.287.0h H d =-=∆-'=涵洞宽度：m46.539.2581.192.31H581.1Q B 2323p=⨯=⨯=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=m25.2L 581.1Q H 320p =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=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 35.295.156H 56h d ≈=⨯='≥（2）确定ck c k V V h h 、、、此时，临界水深m45.1H 6435.0==kh 收缩断面水深：m30.19.0k c==h h 收缩断面流速：s m 6V s m 4.09134.025.2134.0H V y 2121c =〈=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛=临界流速：sm 6V m 68.3V 9.0V y c k=〈==（3）计算临界坡度：水力半径：m98.045.12645.16h 2B h B P R k k kkk =⨯+⨯=+⨯==ω()max 23234k 2k k 22kk i %356.098.068.3016.0R V n R C V i 〈=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⨯==满足要求，故选取涵洞m5.20.32⨯-K1+268.00涵洞孔径计算（1）选择涵洞孔径（按25年一遇）汇水面积：2km65.1F =采用经验公式，设计流量：3F CS Q p pλβ=其中：，，70S p=42.20701S K u 71.0p11=⨯==β67.00.36C 07.13===λβ，，67.007.165.17036.0Q 1001⨯⨯=sm 45.473=设涵洞进水口净高：m5.2h d='涵前水深：m 39.287.065.25.287.0h H d =-=∆-'=涵洞宽度：10mm 40.939.2366.145.47H366.1Q B 2323p≈=⨯=⨯=选一净跨径的拱涵，此时涵前实际水深：m 10L 0=m29.2L 366.1Q H 320p =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=因此，进水口水深：m99.1H 87.0H =='查表5-8，则涵洞净高6h ≥∆ 2.5mm 39.299.156H 56h d ≈=⨯='≥（2）确定c k c k V V h h 、、、此时，临界水深m 35.1H 591.0==kh 收缩断面水深：m22.19.0k c==h h 收缩断面流速：s m 6V s m 4.13134.029.2134.0H V y 2121c =〈=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=临界流速：sm 6V s m 72.3V 9.0V y c k=〈==（3）计算临界坡度：水力半径：m06.135.121035.110h 2B h B P R k k kkk =⨯+⨯=+⨯==ω()max 23234k 2k k 22k k i %328.006.172.3016.0R V n R C V i 〈=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⨯==满足要求，故选取涵洞m5.20.52⨯-K3+692.00涵洞孔径计算（1）选择涵洞孔径汇水面积：20.854mF =采用经验公式，设计流量：()2F u -S Q mp p λψ=其中：，，100S p=3.261001S K u71.0p 11=⨯==β67.01m 76.02===ψλ，，()67.01854.03.2610076.0Q 1001⨯-⨯=sm 39.503=设涵洞进水口净高：m3h d='涵前水深：m 87.287.063387.0h H d =-=∆-'=涵洞宽度：8mm 59.787.2366.139.50H366.1Q B 2323p≈=⨯=⨯=选一净跨径的拱涵，此时涵前实际水深：m 8L 0=m77.2L 366.1Q H 320p =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=因此，进水口水深：m41.2H 87.0H =='查表5-8，则涵洞净高6h ≥∆3mm 89.241.256H 56h d ≈=⨯='≥（2）确定c k c k V V h h 、、、此时，临界水深m 78.1H 6435.0==k h 收缩断面水深：m60.19.0k c==h h收缩断面流速：s m 6V s m 4.55134.077.2134.0H V y 2121c =〈=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=临界流速：m 6V m 10.4V 9.0V y c k=〈==（3）计算临界坡度：水力半径：m23.178.12878.18h 2B h B P R k k kkk =⨯+⨯=+⨯==ω()max 23234k 2k k 22kk i %326.023.11.4016.0R V n R C V i 〈=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⨯==满足要求，考虑甲方排水要求，故选取涵洞m5.40.42⨯-K4+832.50涵洞孔径计算（1）选择涵洞孔径汇水面积：2m598.0F =采用经验公式，设计流量：()2F u -S Q mp pλψ=其中：，，100S p=3.261001S K u71.0p 11=⨯==β67.01m 76.02===ψλ，，()67.01598.03.2610076.0Q 1001⨯-⨯=m 68.393=设涵洞进水口净高：m2h d='涵前水深：m 92.187.062287.0h H d =-=∆-'=涵洞宽度：m11m 92.1092.1366.168.39H366.1Q B 2323p≈=⨯=⨯=选一净跨径的拱涵，此时涵前实际水深：m 11L 0=m87.1L 366.1Q H 320p =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=因此，进水口水深：m63.1H 87.0H =='查表5-8，则涵洞净高6h ≥∆2mm 96.163.156H 56h d ≈=⨯='≥（2）确定ck c k V V h h 、、、此时，临界水深m 20.1H 6435.0==k h 收缩断面水深：m08.19.0k c==h h 收缩断面流速：sm 6V s m 74.3134.087.1134.0H V y 2121c =〈=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛=临界流速：sm 6V s m 37.3V 9.0V y c k =〈==（3）计算临界坡度：水力半径：m99.02.12112.111h 2B h B P R k k kkk =⨯+⨯=+⨯==ω()max 23234k 2k k 22kk i %297.099.037.3016.0R V n R C V i 〈=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⨯==满足要求，考虑甲方排水要求，故选取涵洞m25.5-2⨯K5+291.00涵洞孔径计算（1）选择涵洞孔径汇水面积：20.65kmF =采用经验公式，设计流量：()2F u -S Q mp pλψ=其中：，，100S p=3.261001S K u71.0p 11=⨯==β67.01m 76.02===ψλ，，()67.0165.03.2610076.0Q 1001⨯-⨯=sm 94.413=设涵洞进水口净高：m0.2h d='涵前水深：m 92.187.060.20.287.0h H d =-=∆-'=涵洞宽度：m97.992.1581.194.41H581.1Q B 2323p =⨯=⨯=选一净跨径的钢筋混凝土盖板涵，此时涵前实际水深：m 10L 0=m92.1L 581.1Q H 320p =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=因此，进水口水深：m67.1H 87.0H =='查表5-8，则涵洞净高6h ≥∆ 2.0m m 004.267.156H 56h d ≈=⨯='≥（2）确定c k c k V V h h 、、、此时，临界水深m 24.1H 6435.0==k h 收缩断面水深：m12.19.0k c==h h 收缩断面流速：s m 6V m 785.3134.092.1134.0H V y 2121c =〈=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=临界流速：m 6V m 41.3V 9.0V y c k=〈==（3）计算临界坡度：水力半径：m99.024.121024.110h 2B h B P R k k kkk =⨯+⨯=+⨯==ω()max 23234k 2k k 22kk i %304.099.041.3016.0R V n R C V i 〈=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⨯==满足要求，故选取涵洞m0.20.52⨯-。

涵洞水力计算范文涵洞是一种用于通行水流的构筑物，通常用来处理道路交通中的雨水排放及排水问题。

水力计算是设计涵洞时必不可少的一部分，它用于确定涵洞的尺寸和设计流量，以确保涵洞的稳定性和正常运行。

下面将详细介绍涵洞水力计算的相关内容。

涵洞的水力计算主要包括设计流量的确定和涵洞类型的选择。

设计流量是指在特定设计条件下，涵洞需要处理的最大水流量。

涵洞设计流量的计算一般采用降雨径流法或水位过高法。

降雨径流法是指根据设计降雨的强度和持续时间，计算出降雨量，并通过降雨径流系数和面积来确定设计流量。

降雨径流系数是指降雨量中流失到涵洞中的比例，它受到地表状况、土壤类型、降雨时长等因素的影响。

根据地区的气候和地理条件，可以选择适当的降雨径流系数进行计算。

水位过高法是指根据涵洞的设计水位和流量来确定设计流量。

设计水位是指涵洞水面的最高水位，一般应考虑涵洞的水封高度、流速和流量对涵洞稳定性的影响。

通过控制涵洞的出口水位，可以确保涵洞的运行正常。

在进行涵洞水力计算时，还需要考虑涵洞的类型和几何形状。

涵洞的类型通常有圆形涵洞、长方形涵洞和梯形涵洞等。

不同类型的涵洞在水力计算中需要采用不同的公式和计算方法。

涵洞的几何形状包括涵洞的高度、宽度和长度等参数，这些参数会直接影响涵洞的流通能力和稳定性。

涵洞水力计算还需要考虑涵洞的水力特性，如涵洞的流速、流量分布和流态等。

通过测量涵洞内的水位变化和流速，可以确定涵洞的流量分布和流态。

这些数据可以被用来验证涵洞的设计流量和稳定性，并进行必要的调整和改进。

对于较大的涵洞，还需要进行涵洞的堵塞分析和溃决计算。

涵洞的堵塞分析是指根据涵洞的设计流量和流速，确定涵洞内的泥沙和杂物沉积情况，并通过计算涵洞的堵塞率来评估涵洞的维护和清淤需求。

溃决计算是指根据涵洞的设计流量和水位，分析涵洞结构的强度和稳定性，以确定涵洞的最大承载能力和安全系数。

综上所述，涵洞水力计算是设计涵洞时不可或缺的一部分，它通过确定设计流量、选择涵洞类型和计算涵洞的水力特性，以确保涵洞的稳定性和正常运行。

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；A h——相应于涵洞进口水深的过水断面面积（m2）；A j——进洞水流的过水断面面积（m2）；A k——相应于临界水深的过水断面面积（m2）；h k——洞内临界水深（m）；h1——涵洞进口水深（m）；α——流速分布系数，可取1.05～1.10；V1——涵洞进口断面平均流速（m/s）。

表P.0.3 涵洞进口轮廓形状系数2 涵洞为长洞时：（P.0.3-5）矩形断面σn＝f（h c/H0）（P.0.3-6）非矩形断面σn＝f（A hc/A h0）（P.0.3-7）式中σn——淹没系数，可由图P.0.3查得；h c——进口段收缩断面水深（m），当洞身较长，且底坡0＜i＜i k时，h c≈h0（正常水深）；A hc——相应于h c的过水断面面积（m2）；A h0——相应于h0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/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。

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。