明渠、涵洞过流能力计算

渠道流量计算方法和步骤在水利建筑工程设计和施工中常遇到流量计算问题，农田水利小型排灌渠道、排灌涵闸流量计算，是根据水流的过水断面形状和水流流态不同进行的流量计算方法也不一样，渠道过水断面是根据各地的土质情况确定，土质坚硬的一般以梯型、矩型为主，也有采用建筑物工程的圆型过水断面，水闸流量计算是根据进水闸的水流流态形式情况进行流量计算的，本次主要是以梯型断面为例介绍流量计算方法和计算步骤。

小型农田排灌渠道是由渠底宽度，渠道边坡和渠道安全超高，渠道堤顶宽度组成，渠道流量计算在平原湖区是大都采用《明渠均匀流计算公式》计算，明渠均匀流是水流在渠道中流动，各断面的水深、断面平均流速和流速分布都沿流向不变，这种水流状况称为明渠均匀流。

明渠均匀流的流量计算公式为i R C W Q ⋅⋅⋅=计算公式中各符号表示为；糙率渠道纵坡水力半径谢才系数过水断面流量===========n i x wR R R n C C W W s m Q g 1/23求公式中的各项数据，首先要计算出渠道断面的水力要素如下表；渠道断面的水力要素表例；某地计划开挖一条排灌渠道，渠道断面形状为梯形断面，设计该渠道底宽b=4m, 边坡m=1:2,渠道内正常过水深h=2.5m, 渠底纵坡i=1/1000, 渠道边坡糙率i=0.025. 计算该排灌渠道可通过最大流量为：s m Q /3=计算步骤； 1. 过水断面计算250.225.2)5.224()2(m h h m b W =⨯⨯+=⋅⋅+= 2. 湿周计算12.20215.22421222=+⋅⨯+=++=m b x 3. 水力半径计算12.112.2050.22215.2225.250.224(2122)(22==+⨯⨯+⨯⨯+=+++=h h mh b R 4. 谢才系数计算 025.112.10225.011225.0=⨯==g R nC 225.012.1=g R225.015.05.15.1=⨯==n g 5. 流量计算S m i R C W Q /32.34001.012.144.445.223=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅= 该排灌渠道设计的过水断面可通过S m /32.343渠道引水灌溉的坡降一般为：1/250、1/500、1/750、1/1000、1/2000、1/2500、1/5000七种。

0000第六章 明渠水流水力计算（一）一、是非题1、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。

2、缓坡上可以出现均匀的急流。

3、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。

4、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。

5、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于2。

二、问答题1、写出水力半径R 的表达式。

2、明渠均匀流产生的条件是什么？3、与有压管流相比，明渠水流的主要特征是什么？4、如下图示的各种长渠中，糙率沿程不变，试从力学的观点分析是否可能产生均匀流动。

5、什么叫正常水深？它与渠道底坡、糙率、流量之间有何关系？6、今欲将产生均匀流的渠道中的流速减小，以减小冲刷，但流量仍然保持不变，试问有几种方法可以达到此目的。

三、计算题1、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。

进口处槽底高程1Z =52.16m ，出口槽底高程2Z ＝52.04m ，当槽中均匀流水深0h =1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。

2、有一梯形渠道，底宽b =10m ，水深 h ＝3 m ，边坡为1:1，糙率n ＝0.014，底坡i ＝0.001。

如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q 。

3、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。

进口处槽底高程1Z =52.16m ，出口槽底高程2Z ＝52.04m ，当槽中均匀流水深0h =1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。

4、有一梯形断面渠道，底宽b=2.0m ，边坡系数m=1.5，底坡i=0.0006，糙率n=0.014，渠中发生均匀流时的水深0h =3.0m 。

试求通过渠中的流量Q 和流速 。

5、已知梯形断面棱柱体渠道，底坡¡=0.00025，底宽b=1.5m ，边坡系数m=1.5，正常水=4.0m，h2=h3=2.0m时，主槽的糙率n2=n3=0.03，求通过运河的流量Q。

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。

各种渠道、河道过流的计算表1、工程概况：北门江钟山水厂段现状宽8.8m，堤防洪水采用20年一遇257.9m3/s。

北门江钟山水厂段0+000.00至0+098.00m,进口0+000.00m底板高程131.29m，出口0+098.00m底板高程130.80m,河底坡降0.005。

钟山水厂处北门江1994年7月23日最大洪水位134.22m2、过流能力计算水面宽：B=b过水面积：A=bh湿周：水力半径：（2）明渠均匀流计算公式：谢才系数：0+000.000+098.00流量：131.29130.8m 257.9m 3/s 北门江流量与水深的计算水面宽B h(m)b(m)(m)A(m 2)(m)(m)(m 1/2/s) (m 3/s)(m/s)m 0+0000.400.40.80.16 1.20.130.0235.740.010.21 1.30131.690+098 5.668.80.4549.822220.1232 2.480.02546.520.005257.90 5.18136.460+000 2.9318.290.4553.594924.1518 2.220.02545.680.005257.90 4.81134.220+098 3.4215.070.4551.549421.9129 2.350.02546.130.005257.90 5.00134.220+000 2.74200.4554.750725.4751 2.150.02545.440.005257.90 4.71134.030+098 2.74200.4554.750725.4751 2.150.02545.440.005257.90 4.71133.54水力半径R 糙率n 编号假设底宽过水面积北门江过流能力与水深的计算20年洪水流量河道底板高程经以上计算分析，本设计护堤取北门江水深h=2.74m。

库水位谢才系数C度坡i 过流量Q 流速V 湿周ＸχA R =6/11R n C =Ri AC Q =。

第六章 明渠均匀流一、一、概念：明渠是具有自由表面液体的渠道 分类（据形成）： 天然渠道→天然河流人工渠道→人工河流、不满流的排水管渠明渠流——明渠中流动的液体又称重力流（依靠重力作用而产生） 也称无压流（自由表面相对大气压为0） 分类： 恒定流 均匀流 非恒定流 非均匀流注意特殊性：A 随θ的变化而变化，故不可能发生非恒定均匀流动。

2、水流运动的影响因素： 过水断面形状过水断面尺寸底坡的大小 2、 据影响把明渠分为： 1、棱柱形渠道 非棱柱性渠道 2、顺坡、平坡和逆坡渠道 二、1、 1、 棱柱形渠道：凡是断面形状、尺寸沿程不变，过水断面仅随水深变化而变化的常直渠道。

过水断面面积随形状沿程变化的渠道，称非棱柱形渠道。

棱柱断面 断面规则的长直人工渠道，同管径的排水管道、涵洞 非棱柱断面 连接两条在断面形状、尺寸，不同渠道的过渡段。

渠道断面类型：矩形、梯形、圆形、半圆形、此外有组合型、三角型（复式）、抛物线型、卵型2、 2、 顺坡、平坡、逆坡渠道：底坡——渠道底面的坡度，用i 表示，通常是指单位渠长。

l 上的渠道高差，即θsin =∆=lz iz∆——渠底高差l ——对应z ∆的相应渠长θ——渠底与水平线的夹角一般渠道底坡都很小，即θ很小，实际中，为方便测量渠长和水深，故常用θtg 代替θsin ，水平渠长代替水流方向渠长，铅垂水深代替垂直于底坡的水深。

底坡分类：顺坡：0>i ，渠底沿程降低的底坡。

平坡：0=i ，渠底水平，平坡 逆坡：0<i ，渠底沿程升高。

意义：底坡i 反映了重力在流动方向上的分力，表征水流推动力的大小，i 愈大，重力沿水流方向分力愈大，流速愈快。

§6-1 明渠均匀流的形成条件和水力特征一、一、明渠均匀流的形成条件：1、 1、 明渠均匀流——水深、断面平均流速沿程都不变的流动。

⑴ 渠底必须沿程降低，即0>i 并且要在较长一段距离内保持不变。

（是重力流，依靠重力分力驱使水流运动，保证流动流向必须有恒定不变的作用力。

1前池段12 2.40.00150.014 2.1508911.99976 2渠段110540.0130.015 3.04588105
3渠段226 1.80.0070.015 3.2673226
4渠段31520.0010.015 4.1132314.99998 5渠段42 1.20.0020.015 1.05981 2.000084 6输水隧洞0.80.80.00050.015 1.453460.800217
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使用说明：
1、使用时在A－G列的空白段内输入计算数据（也可将原有数据删除或清除后输入计算数据），其中，E列数据（即水深）可以不输入，但请保持H列和J列（即前述青色区域）的公式不变；
2、点击计算按钮，程序即可进行明渠均匀流正常水深试算；
3、每一行为一个计算段，用户可以根据自己的需要增加任意条计算段（行），程序会自动读取计算段的数据并进行计算。

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最后，祝大家使用愉快！gdzrgcsjyxgs_gzy 2010.08.14。