有压涵洞水力计算
坝下涵管水力计算wsg(水库放水洞管流量计算)
Q
μc查
D
ω
H
0.080451 0.285 0.285 0.063762 1
0.285
3、有压渠（路）下涵的水力计算
（1）自由出流 Q=μω（2g（H0+iL-βd）)^0.5 μ=1/(1+∑ζ+2gL/C^2R)^0.5
β=0.85
Q
μc
n
L
D
ω
x
0.068146 0.32465 0.014 39.5
0.2
0.0314 0.628
R 0.05
（2）淹没出流 Q=μHω（2g（H0+iL-ht）)^0.5 μH=1/(ζ出+∑ζ+2gL/C^2R)^0.5 ht-以出口洞底为标高的出口水位
ζ出-涵洞断面面积与出口尾水渠断面积比值选取
μc
n
L
0.561635 0.009
30
D
ω
x
0.25 0.049063 0.785
0.014 0.012
坝下涵管水力计算
1、无压流坝下涵管的水力计
Q=ωC(Ri)^0.5
经验公式
D 0.25 查得
h 0.1875
h/D 0.75
Q圆涵 C*i^0.5*0.347d^2.5
0.035606364
Q方涵 C*i^0.5*0.411b^2.5
当涵洞中水深为洞高的7
Kω圆
Kr圆
ω方涵
0.632 0.302
0.75bh
n
C
I
b
h
0.017 48.89939 0.005 1.11.2 Nhomakorabea1
200 0.005
涵洞水力计算
5
0
0.4
Σξ 0.90
洞底比降 i
0.020
洞宽 B 洞高 D 过水面积 A
χ
1.5
2
3
7
R 0.429
n 0.014
C
流量系数m3
62.02 0.852
动能修正系 数α
1.05
H0
淹没系数σ Q计算
8.80 0.2375 14.08
Q设计 5
进口水深 流量系数
H
m2
8.8 0.636
H0
Q计算
8.80 23.74
Q设计 5
进口水深 出口水深 出口下游过
H
h
水面积A下
8.8
8.7
13.05
上游行近流 速V0
H0
Q计算
0.04 8.80 10.75
Q设计 5
洞宽
B
8.8
1.5
上游行近流 速V0
H0
0.04
8.80
洞高 D
2
Q计算
25.37
过水面积 A
3
Q设计
5
三、非淹没压力流涵洞过流能力
2
非淹没压力流涵洞过流能力计算表
进口损失系 拦污栅损失 闸门损失系
数ξ1
系数ξ2
数ξ3
0.2
0.3
0
进口渐变段ξ5
0
洞宽B
洞高D 过水面积A
χ
1.5
2
3
7
出口渐变段 ξ6
2
0.36
0.95
进口水深 洞进口内水深 洞底比降 上游行近流
H
hs
i
速V0
8.8
8.77
桥涵、涵洞水力计算
Σ ξ 0.90 C 62.02
洞底比降 i
0.2
洞宽 B
0.3
洞高 D
0
过水面积 A
0 χ 7
0
0.4
0.020
流量系数m3
R 0.429
n 0.014
1.5
2
3
0.852
【黑色数为输入值，红色数值为计算值】
动能修正系 数α
H0
淹没系数σ
Q计算 14.08
Q设计 5
1.058.80来自0.23755
出口渐变段 ξ 6
Σ ξ
洞底比降 修正系数β i 2
0.2
洞宽B
0.3
洞高D
0
过水面积A
0 χ 7
0.5 R 0.429
1.00 n 0.014
0.020 C 62.02
0.85
上游行近流 速V0
1.5
2
3
0.04
四、淹没压力流涵洞过流能力
淹没压力流涵洞过流计算表
进口损失系 拦污栅损失 闸门损失系 数ξ 1 系数ξ 2 数ξ 3 进口渐变段 出口渐变段损 出口损失系数ξ 4 损失系数ξ 失系数ξ 6
为短洞
一、无压流涵洞过流能力
无压流涵洞过流能力计算表
洞宽B 洞高D 流量系数 m 侧收缩系数ε 进口水深 洞进口内水深 洞底比降 上游行近流 速V0 H hs i
1.5
2
0.36
0.95
8.8
8.77
0.020
0.039
二、半有压流涵洞过流能力
半有压力流涵洞过流能力计算表
流量系数m1 洞身长 L 修正系数β 1 洞底比降 i 进口水深 H 洞宽 B 洞高 D 过水面积 A
放水涵洞水利计算说明书
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。
有压隧洞水力计算实例
c
1
0.759
10.50 00.6 2387
则隧洞流量
Q c 2 g 0 H 0 .7 6 5 .12 9 3 9 .8 2 .1 7 1 9 .0 米 0 3秒 8
c
1
i dlii
()2 i
i( i )2
因
8g C2
C 1 R1 6 n
d4R
则
dl C 8g2 dl n128R g13 41R2Rg4n32l
2 9.8 0.014 2 l R 4/3
0.00384 l R 4/3
取 1。于是得
c 1
1
0.003Rl84i/34( i)2
可见图4-1拟定的隧洞尺寸可以满足通 过设计流量的要求。
三、绘制库水位与隧洞流量关系曲线
保证隧洞为有压流的最小洞前水深为 1.5d=1.5×3.5=5.25米
则保证隧洞为有压流的最低库水位为 1.5d＋进口洞底高程=5.25＋96.0=101.25米
或 Scr=cv(d)1/2 c为经验系数(0.55-0.73),取c=0.55;v为闸门断面的 水流流速;d为闸门空口高度,d=2.8米。则 Scr=0.55×108/(2×2.8×1.75)×(2.8)1/2=10.14(米)
• 1.核算库水位为设计洪水位时，隧洞能否通 过相应的设计流量；
• 2.绘制库水位与隧洞流量关系曲线； • 3.当隧洞通过设计流量时，绘制隧洞的总水
头线和测管水头线；
• 4.按设计流量进行隧洞出口的消能计算。
二、核算库水位为设计洪水位时，隧洞能否通过 相应的设计流量
涵洞水力相关计算
系数ξ 2
数ξ 3
0.2
0.3
0
出口损失系数ξ 4
0
进口渐变段 损失系数ξ
出口渐变段损 失系数ξ 6
5
0
0.4
Σξ 0.90
洞宽 B
洞高 D
过水面积 A
χ
R
n
C
1.5
2
3
7
0.429
0.014 62.02
洞底比降 i
0.020
流量系数m3
0.931
【黑色数为输入值，红色数值为计算值】
动能修正系 数α
1.05
H0
1.29
淹没系数σ
0.8017
Q计算 2.65
Q设计 5
进口水深 流量系数
H
m2
1.2 0.666
H0
Q计算
1.28 0.85
Q设计 5
进口水深 出口水深 出口下游过
H
h
水面积A下
1.2
1.2
1.8
上游行近流 速V0
H0
Q计算
1.26 1.28 8.82
Q设计 5
无压流涵洞过流能力计算表
洞宽B
洞高D 流量系数 m
1.5
2Байду номын сангаас
0.36
侧收缩系数ε
0.95
二、半有压流涵洞过流能力
进口水深 洞进口内水深 洞底比降 上游行近流
H
hs
i
速V0
1.2
1.17 0.020 1.263
半有压力流涵洞过流能力计算表
流量系数m1
洞身长 L
修正系数β 1
0.670
21.4
0.74
涵洞水力计算1
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ξ 1 = 0.200 拦污栅损失系数ξ 2 = 0.000闸门槽损失系数ξ 3 = 0.000 出口损失系数ξ4 = 1.000进口渐变段损失系数ξ 5 = 0.200 出口渐变段损失系数ξ 6 = 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。
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⨯-。