单箱涵过流水力学计算
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)0.4σ = 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。
水力学常用计算公式
水力学常用计算公式水力学是研究液体流动的力学学科，其中包含了一系列常用的计算公式。
以下是一些水力学常用计算公式的介绍：1.流速计算：流速是流体通过一个截面的体积流量与该截面的面积之比。
常用的流速计算公式有：-海明公式：V=K*R^2/3*S^1/2，其中V表示流速，K为常数，R为液体通过管道、河道等的湿周长度，S为这段的坡度。
-曼宁公式：V=K*R^(2/3)*S^(1/2)，其中V表示流速，K为摩擦系数，R为水流断面湿周和湿径的比值，S为水流的坡度。
2.流量计算：流量指的是单位时间内流经其中一截面的液体体积，常用的流量计算公式有：-面积乘以流速：Q=A*V，其中Q表示流量，A为液体流动截面的面积，V为流速。
-引伯定理：Q=Cd*A*dH^1/2，其中Q表示流量，Cd为管道或孔洞的流量系数，A为流动截面的面积，dH为压力差。
3.湿周计算：湿周是液体通过管道、河道等截面时湿润的周边长度，常用的湿周计算公式有：-圆形截面的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为圆的直径。
-矩形截面的湿周：P=2*(L+H)，其中P表示湿周，L为矩形的长，H 为矩形的高。
-圆形管道的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为管道的直径。
4.重力控制流量计算：重力控制流量是指由重力作用下，液体流经管道、河道等截面时的流量。
-拉金方程：v=C*(2g*H)^1/2，其中v表示流速，C为拉金系数，g为重力加速度，H为压力头。
5.水头计算：水头是流体流动过程中的压力能。
常用的水头计算公式有：-静水头：H=h+P/ρg+V^2/2g，其中H表示总水头，h为液面高度，P 为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度，V为速度。
-压力头：P/ρg，其中P为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。
-速度头：V^2/2g，其中V为速度，g为重力加速度。
以上只是水力学中一些常用的计算公式，还有很多其他的公式在不同的具体问题中也会使用到。
箱涵、涵洞半压力流和非淹没压力流水力计算程序
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。
涵洞过流能力计算
9.81
1.38
0.617
9.81
1.58
0.616
9.81
1.74
0.615
流速系数 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95
相对开度e/H 0.333333333 0.256410256 0.204081633 0.169491525 0.144927536 0.126582278 0.114942529
1936.82
1936.22 0.1142935 0.58615
0.1
0.6
1937.00
1936.22 0.1318221 0.5852
0.1
0.6
1937.20
1936.22 0.1488124 0.58425
0.1
0.6
1937.40
1936.22 0.1642168 0.58425
0.1
0.6
流量Q
面积A
2.184962024 0.72
水深 0.9
涵洞过流能力（矩形）
涵洞h 涵洞b
湿周
1.2
0.8
2.6
C 57.6675927
R
n
0.276923 0.014
i 0.01
1937.40
1936.22 0.4695675
1937.60
1936.22 0.512381
1937.80
1936.22 0.5536233
1937.96
1936.22 0.5827496
流量系数u 0.61275 0.59945 0.59375 0.5909 0.58805 0.58805 0.58615
收缩系数取值表
单箱涵过流水力学计算
MURUNYDAM
单箱涵过流水力学计算[断面简图 ]
[基本参数]
渠道类型: 清水渠道
水流运动状态:均匀流
计算目标: 计算流量
断面类型: 矩形断面
渠道的等值粗糙高度:(mm)
水的运动粘滞系数: ×10^-6(m2/s)
计算谢才系数公式采用manning公式
不验算不冲不淤流速:
渠道底坡：
[几何参数]
渠道底宽b: (m)
渠道深度H: (m)
渠道中水深h0: (m)
[糙率参数]
粗糙的砼面糙率n:
[ 计算过程 ]
一、假定水流处于:水力粗糙区。
渠道的过水断面面积：(m2)
渠道断面的湿周：(m)
渠道断面的水力半径：(m)
渠道断面的水面宽：(m)
二、计算流量。
1、计算当量粗糙系数。
当量粗糙系数为：
2、计算谢才系数。
采用的计算公式为：manning公式
谢才系数为：
3、计算渠道流量。
渠道流量为:(m3/s)
三、验算假定的水流区是否正确。
1、计算渠道流速。
渠道流速为：(m/s)
2、计算雷诺数。
雷诺数为：.079
所以，Re*K/(4R)等于：
假定的水流状态正确。
排洪沟与集水箱涵计算(用于计算雨水洪峰流量)
附表三：涵洞水力计算洪水量采用公路科学研究所经验公式(适用于汇水面积小于10 Km2))：Q p =KpF mQp——设计洪峰洪量(m3/s）K p——流量模数，根据地区划分及设计标准（广州地区属东南沿海，重现期采用25年一遇时， Kp=22)F—汇水面积（Km2)) ,m——面积指数，当F≤1Km2时，m=1;当1<F<10 Km2时，m=0.751、K6+140～K6+220 2-4x3m箱涵汇水面积：F=0.45+0.50+1.31=2.26（Km2)) Q p=K p F m =22* 2.340.75 =40.5(m3/s）2-4x3m箱涵，坡度为0.001,箱涵过水流量为52(m3/s）> 40.5(m3/s），因此K6+140～K6+220 2-4x3m箱涵可满足排洪要求。
2、K6+700 3-Φ1.5m圆管涵汇水面积：F=0.50（Km2)) Q p=K p F m =22* 0.501 =11(m3/s）3-Φ1.5m圆管涵，坡度为0.004,管涵过水流量为13.44(m3/s）> 11(m3/s），因此K6+700 3-Φ1.5m圆管涵可满足排洪要求。
3、K6+923.2 1-3x2.5m箱涵汇水面积：F=0.45（Km2)) Q p=K p F m =22* 0.451 =9.9(m3/s）1-3x2.5m箱涵，坡度为0.003,箱涵过水流量为19.2(m3/s）> 9.9(m3/s），因此K6+923.2 1-3x2.5m箱涵可满足排洪要求。
4、K8+675.3 2-4x2m箱涵汇水面积：F=1.10（Km2)) Q p=K p F m =22* 1. 10.75=23.6(m3/s）2-4x2m箱涵，坡度为0.003,箱涵过水流量为46.8(m3/s）> 23.6(m3/s），因此K8+675.3 2-4x2m箱涵可满足排洪要求。
箱涵计算表格
寸和液体流动情况而有所不同。
以下是一些常见的计算参数及其相关公式：
水力半径(R)：通过通道横截面积(A) 和通道周长(P) 计算，R = A / P。
流速(V)：通过流量(Q) 和通道横截面积(A) 计算，V = Q / A。
通道横截面积(A)：通过通道宽度(B) 和通道高度(H) 计算，A = B * H。
通道周长(P)：通过通道宽度(B) 和通道高度(H) 计算，P = 2B + 2H。
其他参数，如入口水位(H1)、出口水位(H2) 等，根据具体情况输入或根据问题要求计算。
根据您的具体需求和箱涵的形状，您可以在表格中输入相应的数值并进行计算。
请注意，实际的箱涵计算可能涉及更复杂的参数和公式，具体的计算方法应根据相关设计规范和标准进行。
涵洞水力计算
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⨯-。
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MURUNYDAM
单箱涵过流水力学计算
[断面简图 ]
[基本参数]
渠道类型: 清水渠道
水流运动状态:均匀流
计算目标: 计算流量
断面类型: 矩形断面
渠道的等值粗糙高度:1.800(mm)
水的运动粘滞系数: 1.011×10^-6(m2/s)
计算谢才系数公式采用manning公式
不验算不冲不淤流速:
渠道底坡： 0.0117
[几何参数]
渠道底宽b: 2.500(m)
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------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------渠道深度H: 2.250(m)
渠道中水深h0: 2.250(m)
[糙率参数]
粗糙的砼面糙率n: 0.01700
[ 计算过程 ]
一、假定水流处于:水力粗糙区。
渠道的过水断面面积：5.625(m2)
渠道断面的湿周：7.000(m)
渠道断面的水力半径：0.804(m)
渠道断面的水面宽：2.500(m)
二、计算流量。
1、计算当量粗糙系数。
当量粗糙系数为： 0.01700
2、计算谢才系数。
采用的计算公式为：manning公式
谢才系数为：56.71811
3、计算渠道流量。
渠道流量为:30.935(m3/s)
三、验算假定的水流区是否正确。
1、计算渠道流速。
渠道流速为：5.500(m/s)
2、计算雷诺数。
雷诺数为：17484783.079
所以，Re*K/(4R)等于：9791.479
假定的水流状态正确。