涵洞水力计算

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涵洞水力计算书

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。

5_小桥涵水力计算资料

5_小桥涵水力计算资料
水流的类型有临界流、缓流、急流三类。
当计算基线通过河底时,
位能: Ep H
v2 动能: Ek 2g v2 Q2 能率: E0 E p Ek H H 2g 2 g 2
20
五、小桥涵水流状态
当流量及流水断面形状为已知时,能率为水深的函数:
Q2 E0 f ( H ) H 2 g 2
7
二、小桥涵水力计算的特点
2. 涵洞孔径计算的特点
(1)跨径与台高之间有一定比例关系,其经济比例通常为 1∶1~1.5∶1,孔径计算要解决跨径及台高两个关系; (2)考虑洞身过水阻力的影响,因为过水孔道长而小; (3)通常人工加固河床,提高允许流速; (4)洞身水流可充满洞身并可触及洞顶。
8
二、小桥涵水力计算的特点
涵洞孔径计算与小桥孔径计算有什么不同? 涵洞洞身随路基填土高度增加而增长,洞身断面尺寸对工 程量影响较大。因此计算涵洞孔径时,还要求跨径与台高 有一定的比例关系。通常采用加固河床提高容许流速的办 法来减小涵洞孔径,由于河床加固后的容许流速都比较高 ,如计算孔径时仍按容许不冲刷流速控制,根据设计流量 计算出涵洞孔径会很小,从而使得涵前水深增加,它将危 及到涵洞与路堤的安全。
11
四、小桥涵孔径与水毁
1. 公路桥涵水毁的成因分析 2. 小桥涵水毁的防治
12
公路桥涵水毁的成因分析
从小桥涵水毁实况,可归纳其水毁主要成因:
( 1 )较大孔径的小桥、涵洞,由于基础的埋置深度不够或 未设必要的调治防护构造物,而致桥台及涵洞进出口被冲 毁。
沪陕高速大桥桥墩受损 严重 商州水务局称洪 水冲刷所致
Q (a 1)
2
mi a
3 3 8 16
5 8
其中: Qs ——设计流量(m3/s)

涵洞水力计算

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

桥涵、涵洞水力计算
5
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

箱涵、涵洞半压力流和非淹没压力流水力计算程序

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。

放水涵洞水利计算说明书

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。

涵洞水力相关计算

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

流域坝系工程涵洞设计

流域坝系工程涵洞设计

涵洞设计
1)涵洞水力计算
涵洞选取用钢筋砼管,底坡1:100,坝下涵洞为无压流,涵洞的流量按明渠均匀流公式计算:
Ri ωC Q =
式中:Q —涵管流量,m 3/s ;ω—涵洞横断面过水面积,m 2,对于圆形)sin (8
2θθω-=d ; d —管径,m ;θ—水面线与圆心的夹角(当水面线大于半径时大于180°,水面线小于半径时小于180°),
θ以弧度计;C —谢才系数,611R n
C =; R —涵洞横断面的水力半径,m ,圆管)θ
sin θ-
(14d R =,θ以弧度计; i —涵管比降,取1/100;
n —糙率,取0.017。

为检修方便,涵管管径应不小于0.80m ,为了保证洞内水流呈明流状态,涵洞内水深应不大于涵洞总高度的75%。

2)涵洞结构设计
涵管为钢筋混凝土圆形结构,砼管座,为预制安装构件,管接头处采用钢筋混凝土套管连接。

涵管与套管间预留1cm 宽缝隙,用沥青油麻填塞。

为防止涵管壁集中渗流情况,设计延涵洞长每10m 设一道节水环,节水环厚60cm ,伸出洞壁50cm ,涵管基用砼浇筑。

涵管管壁厚12cm ,管垫厚30cm ,管垫肩宽20cm ,。

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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)。

P.0.4 半压力流过水能力可按下列公式计算:
(P.0.4)
式中 m1——半压力流时的流量系数,由表 P.0.4 查得;
表P.0.4 流量系数和修正系数
图P.0.3 σn~f(h c/h0)
[或σn=f(A bc/A b0)]关系曲线
P.0.5 压力流过水能力可按下列公式计算:
1 非淹没流时:
(P.0.5-1)
(P.0.5-2)
式中 m2——压力流时的流量系数;
i——洞底坡降;
L——涵洞长度(m);
β2——修正系数,可取0.85;
Σξ——局部水头损失系数的总和,包括拦污栅、闸门槽、进口、出口、转弯段、渐变段等损失系数;
C——谢才系数(m1/2/s);
R——水力半径(m)。

2 淹没流时:
(P.0.5-3)
式中 h2——涵洞出口水深(m)。

(注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。

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