涵洞流量水文分析计算书(四川盆地)
桥涵洞水文计算书
省道202线泾川至渗水坡（甘陕界）段第二合同段桥涵水文计算深圳高速工程顾问有限公司二○○九年1、综述本项目所在地深居内陆，属高原性大陆气候，高寒湿润气候区。
其气候特点是高寒，冬季漫长、春秋季短促，无夏季；湿润，光照不足，降温频繁。
年平均气温 4.5℃，最热月7月，平均13.2℃，最冷月1月，平均-8.4℃。
降水量：年平均降水量499.7-634，年降水量的季节分配很不均匀，夏季最多，占年降水量的50%以上，次为春秋两季，分别占年降水量的22%和26%，冬季最少，只占年降水量的1.4%-2.0%。
蒸发量：项目区内降水量充沛，空气湿润，蒸发量不大，约为1200mm，一年中冬季蒸和春末夏初蒸发量小，7月份蒸发量大。
冻土：从11月下旬开始进入冻结期，大地开始封冻，随着温度不断下降，冻土深度逐渐加深。
最大冻土深度为146cm，次年4月下旬开始解冻。
风向：一年中盛行东风，东北风次之，平均风速1.6m/s。
在全国公路自然区划中属河源山原草甸区（Ⅶ3）。
沿线地下水较为发育，小溪纵横。
沿线地表水及地下水较为丰富，水质良好，对施工用水的开采非常有利，但由于路线所经的部分地段地下水埋藏较浅，对公路路基及构造物造成一定的不利影响，需采取有效的工程措施以降低地下水的影响。
本项目对全线小桥及涵洞进行水文计算，最后确定其孔径。
2、参阅文献及资料1、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）2、《公路涵洞设计细则》(JTGTD65-04-2007)3、《公路桥位置勘测设计规范》4、《公路小桥涵设计示例》——刘培文等编。
5、《公路桥涵设计手册（涵洞）》6、《桥涵水文》——张学龄3、涵洞水文计算该项目水文计算共采用三种不同的方法进行水文计算，通过分析比较确定流量。
方法1：交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量；方法2：交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量；方法3：甘肃省地区经验公式；（1）、交通部公路科学研究所暴雨径流公式：βγδφ5423)(FzhQp-= (F≤30Km2)pQ——规定频率为p时的洪水设计流量（m3/s）φ——地貌系数，根据地形、汇水面积F、主河沟平均坡度决定h ——径流厚度（mm）Z ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm）F ——汇水面积（Km2）β——洪峰传播的流量折减系数γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数参数取值：F：根据1:10000地形图，在图上勾出汇水区。
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。
涵洞+通道水文计算程序
1-2x2.0 1.0
备注
2 K119+795.0 0.05 1.5 11 0.044 0.25 Ⅱ 0.9 110 260
#NAME? 1.00 1.00 #NAME? 涵洞
1-4x3.5 1.0 兼过人，洞内设计台阶
3 K120+087.0 0.06 1.5 27 0.113 0.24 Ⅱ 0.9 110 260
0.357
#NAME? 1.00 1.00 #NAME? 涵洞
1-2x2.0
#NAME? 1.00 1.00 #NAME? 分离式立交 1-16m
1.531 #NAME? 1.00 1.00 #NAME? 涵洞
1-4x3.5
1.0
3.5m宽的碎石路，外业初定为1-6x4.5的通道，由于大里程方
1.0 向水田与被交道的高差较大，该路、排水都比较困难，内业修
计算：
复核：
成安渝 高速公
涵洞水力计算表
第2页 共2页 图号：C15-14
0.439 0.449
0.255 0.253
#NAME? 1.00 1.00 #NAME?
1.730 1.645
1.102 1.053
#NAME? 1.00 1.00 #NAME? #NAME? 1.00 1.00 #NAME? #NAME? 1.00 1.00 #NAME? #NAME? 1.00 1.00 #NAME? #NAME? 1.00 1.00 #NAME? #NAME? 1.00 1.00 #NAME? #NAME? 1.00 1.00 #NAME?
1.5 35 0.292 0.12 Ⅱ 0.9 110 260 1.5 37 0.032 1.14 Ⅱ 0.9 110 260 1.5 68.6 0.037 1.83 Ⅱ 0.9 110 260 1.5 30 0.188 0.16 Ⅱ 0.9 110 260 1.5 35 0.250 0.14 Ⅱ 0.9 110 260 1.5 57 0.204 0.28 Ⅱ 0.9 110 260 1.5 67 0.137 0.49 Ⅱ 0.9 110 260 1.5 85 0.142 0.60 Ⅱ 0.9 110 260
涵洞水力计算
出口渐变段 ξ6
0.5
R
0.429
Σξ
1.00 n
0.014
洞底比降 修正系数β
i
2
0.010 0.85
C
上游行近流 速V0
62.02 4.67
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ξ1
系数ξ2
数ξ3
0.2
0.3
0.05
出口损失系数ξ4
0
进口渐变段 损失系数ξ
洞宽
B
洞高 D
1
26
0.65
上游行近流 速V0
1.27
H0 1.08
Q计算 128.86
过水面积 A
16.9
Q设计
35
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
6
1
6
14
出口渐变段损 失系数ξ6
5
0
0.4
洞宽 B
洞高 D
过水面积 A
χ
R
n
Σξ 0.95
C
洞底比降 i
0.003
流量系数m3
4
3
12
14
0.857 0.014 69.62 0.514
动能修正系 数α
1.05
H0
淹没系数σ Q计算
1.1
1
H0
2.11
流量系数m2
涵洞流量计算
水头之比
在图
中查取 短管进口收缩断面水深 可直接取 值 长管进口收缩断面
水深 计算复杂 故不宜采用经验淹没系数 而应用现场率定系数
图
无压淹没管流
关系线图
第
条 根据现场率定流量系数或取经验系数推求流量时 应从流量系数关系线上查得
流量系数值 代入相应的流量公式计算流量 自由流时应绘制
关系线 淹没流时 可绘制
计算 但在出口水流为
淹没流时 式
根号内第二项局部阻力系数中应加入下游渠道流速水头的影响 出口局部水
头损失系数 应根据出口型式按附表 查用
第
条 应用现场率定和经验流立的
流量系数关系线查读流量系数 值 代入式
推算流量
二 用式
计算流量系数 代入式
推算流量
三 绘制水位 水位差 流量
数
与 相应的过水断面面积
有压短管的长度
有压短管的平均过水断面面积 相应的水力半径和谢才系数
第
条 应用式
计算流量系数 代入式
推求流量 同时应绘制水位 闸门
开高 流量
关系线和编制流量查算表 用以查算流量
水工建筑物测流规范
第六章 隧 涵洞流量推算
第一节 有压 半有压自由管流
第
条 流量计算可用下式
式中
有压 半有压自由管流流量系数
洞管过水断面面积
从洞出口处底板高程起算的上游总水头
出口洞高或洞直径
比势能修正系数 根据洞出口渠道情况采用下列数值
出口为与洞口等宽的矩形平底槽
出口为跌坎水流顺直无侧限约束 直接流入大气中时
关系线和编制流量查算表 用于查算流量
第三节 无压管流
第
条 长短管可用界限管长 进行判别
涵洞水文计算
水文计算书一、计算公式本路段各桥涵处汇水面积F≤30km2，根据《涵洞设计细则》径流形成法计算。
计算公式如下：Q p＝Ψ（h-z）3/2F4/5βγδQ p——规定频率为P％时的雨洪设计流量；Ψ——地貌系数；h——径流厚度；z——被植物或坑洼滞留的径流厚度；F——汇水面积；β——洪峰传播的流量折减系数；γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数；δ——小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数；二、典型桥涵处水文计算：1、k3+685涵洞处：设计洪水频率1/100。
汇水面积在1：10000地形图上勾划，F＝5.6km2，汇水区内水库面积f＝1.7 km2。
主河沟平均坡度3.8‰，属平原地形，地貌系数取值0.07。
汇水面积重心至桥涵的距离L＝2.5km，洪峰传播折减系数为0.925。
水库湖泊所占面积30％，折减系数δ为0.91。
暴雨分区为第5区。
降雨不均匀折减系数为1。
汇水区内分布有水稻土（约30％）、粘土（约30％），壤土（约40％），表土吸水类属为I、II、III类。
径流厚度h＝56×0.3+48×0.3+46×0.4＝49.6，取50。
汇水区内为中等稠度林和水平带梗的梯田，被植物或坑洼滞留的径流厚度z取25。
Q p＝Ψ（h-z）3/2F4/5βγδ＝0.07×（50-25）^1.5×5.6^0.8×0.925×1×0.91＝29.22（m3/s）查公路道路设计资料集——《涵洞》，净跨径3.4×净高3.4的钢筋砼盖板涵泄水能力Q＝31.59（m3/s），为统一跨径，且该处河沟宽4m，深2.5m，故设1-4×3.5涵洞排洪。
涵洞水力计算1
满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足
0.6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.6 0.6
0.44 0.37 0.37 0.35 0.36 0.35 0.35 0.31 0.33 0.35 0.36 0.35 0.35 0.33 0.36 0.35 0.34 0.36 0.36 0.34 0.35 0.39 0.37 0.34 0.39 0.36 0.34 0.41 0.41
0.60 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.60 0.60
0.385 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36
1.5 1.5 1.5 2 2 2 2 2 2 2 2 3 7 2 2 2 2 2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.86 0.86 0.86 1.20 1.20 1.10 0.80 0.69 0.46 0.36 0.36 0.86 2.00 0.69 0.86 0.69 0.69 0.69 0.16 0.16 0.12 0.18 0.14 0.15 0.16 0.16 0.16 0.18 0.18 0.18 0.18 0.16 0.14 0.18 0.13 0.13 0.17 0.15 0.17 0.13 0.17 0.13 0.13 0.17 0.57 0.57 0.57 0.48 0.48 0.47 0.43 0.52 0.36 0.35 0.35 0.42 0.46 0.41 0.45 0.43 0.43 0.43 0.40 0.40 0.37 0.41 0.38 0.39 0.40 0.40 0.40 0.41 0.41 0.41 0.41 0.40 0.38 0.41 0.38 0.38 0.40 0.39 0.40 0.38 0.40 0.38 0.38 0.40 0.62 0.62 0.62 0.79 0.79 0.75 0.63 0.48 0.47 0.47 0.47 0.54 0.56 0.58 0.84 0.62 0.62 0.62 0.40 0.40 0.35 0.43 0.37 0.39 0.40 0.40 0.40 0.43 0.43 0.43 0.43 0.40 0.37 0.43 0.36 0.36 0.42 0.39 0.42 0.36 0.42 0.36 0.36 0.42 1.5 1.5 1.5 2 2 2 2 2 2 1.5 1.5 3 6 2 2 2 2 2 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
3四川小桥涵水文计算书(李)
对以下桩位处涵洞为例给出详细过程，其它以表格形式给出桥涵位置：涵洞交角：α=90o一、流量计算:《涵洞》 第108页 公式4-8公式有关参数的确定0.12km 210‰0km 20.0912 区,土的类别Ⅱ30min 41mm 23mm 1.01.01.00则该设计流量为: =1.3m 3/s0.12km 2K=11.22 n'=0.73Cv=0.81Cs/Cv =2.003.763.26 =2.8m 3/s查表4-10 汇流时间 τ =K1+100.002、采用全国水文分区经验公式(桥位设计手册 第193页)Qp =1% =ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ Q 1%=(K 1%/K 2%)·K·F n'汇水面积 F =主河沟平均坡度 Iz =查表4-11 径流厚度 h = 查表4-13 洪峰传播的流量折减系数 β =Q 1%=K 1%Q 2%/K 2%=K 1%*KF n'/K 2%查《桥位设计》表3-3-4 得P=2%时模比系数 K 2%=Qp=ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ小桥涵水文计算书1、采用径流公式(公路科研所简化公式)查《桥位设计》表3-5-1公式有关参数的确定:汇水面积 F =查表4-12 滞留径流厚度 z =查《桥位设计》表3-5-1水库（湖泊)控制的汇水面积 f =查表4-8 地貌系数 ψ =95区查《桥位设计》表3-5-2查表4-14 降雨量不均折减系数 γ =查表4-7及4-9 本地区暴雨分区属第查《桥位设计》表3-5-3查《桥位设计》表3-3-4 得P=1%时模比系数 K 1%=查表4-15 湖泊(小水库)调节折减系数 δ=由《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》提供的推理公式计算最大流量 Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F 0.12km 20.22km 10‰流域特征系数 θ = 1.7192项目所在区域属于Ⅰ.盆地丘陵区汇流参数 m=0.4468根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，Cs=3.5Cv 由暴雨等值线图，查得暴雨特征值及变差系数：10分钟暴雨参数H 1/6=16 mm ; Cv=0.361小时暴雨参数H 1=40 mm ; Cv=0.436小时暴雨参数H 6=90 mm ; Cv=0.5524小时暴雨参数H 24=96 mm; Cv=0.6查皮尔逊Ⅲ型曲线得K1%值，并计算（N 年）一遇暴雨量如下：N=2010分钟暴雨参数K 1%=1.69; H 1/6=27.04 mm 1小时暴雨参数K 1%=1.84; H 1=73.60 mm 6小时暴雨参数K 1%=2.1; H 6=189.00 mm24小时暴雨参数K 1%=2.2; H 24=211.20 mm 计算暴雨公式指数n1、n2、n3及(N 年)一遇暴雨雨力S1%得：t=1/6~1小时范围内时： n 1=0.4412; S 1%=73.59 mm/h t=1~6小时范围内时： n 2=0.4737; S 1%=73.60 mm/h t=6~24小时范围内时： n 3=0.9199; S 1%=163.73 mm/h假定用n 2作初试计算：当ψ=1的流域汇流时间τ0=0.46 h 设计流域属于Ⅱ.盆地丘陵区，平均损失率 μ=7.181 mm/h 0.067根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》P13页，可判别为全面汇流：ψ=0.926τ=0.47 h计算结果：τ值在n 2适用范围内；由推理公式计算最大流量： Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F= 3.258m 3/sm'=0.4476m=0.4468桥址断面沿主河道至分水岭的长度 L =汇水面积 F =沿L 的平均坡度 J =公式有关参数的确定:3、采用四川省水文计算经验公式经校核，m’与m十分接近。
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式
Q p=1.2KF n
3/s）；
4、参考《公路排水设计规范》3-0-1公式推算流量：
Q p=16.67ψq p,t F
3/s）；
2；
<10km2）
涵洞水文分析计算书
二、设计流量计算
1、径流形成法是以暴雨资料为主推算小流域洪水流量的一种方法，目前公路部门普遍使用的一种计
Q p=ψ(h-z)1.5F0.8βγδ
3/s）；
一、项目概况
本项目路线起点（K0+000）位于保家镇场口接319国道（近重庆彭水工业园区），终点
（K14+982.337）位于乔梓乡场口，路线长度14.975公里。
本项目无桥梁工程；有新建涵洞501米/52道，平均每公里3.47道。
算方法。
按《公路涵洞设计细则》6.2.2泾流成因简化公式推算流量：
2；
时）
3/s）；
2；
Q p=CSF2/3；当汇水面积<3km2时,Q p=CSF
——相应于设计洪水频率的一小时降雨量，可向当地雨量站
了解；
4.9m 3/s
式
1.9L 0=B= 1.9H 实=#####（m）h d =0.87H 实=
1.20（m）
#####（m）
2）；由《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007）表4.3.7查得，无压力式涵洞净空高度h d （m）
3/s）；
选一孔H=L=深：（Q p /1.581/B）^2/3=
参考公路桥涵设计手册《涵洞》第五章第四节第式5-28可得，涵洞进水口水深：
从涵前水深H至进水口水深H'的降落系数取0.87；结论：MaxQ p =2；三、涵洞孔径选择（初步拟定尺寸）
参考公路桥涵设计手册《涵洞》第五章第四节第5-33简化公式计算所需的涵洞净
宽：
B=Q p ×（1.581×H 1.5）-1
临界流状态计算：
则涵洞净高H 0≥H 实+h d =因此根据现场实际勘测、涵洞孔径选择计算、填土高度,初拟孔径涵洞尺寸满足要求。
四、涵洞孔径验算
1、根据以上初拟孔径，按《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007）第7.2.1条进行涵洞孔径验算；本涵为无压力式涵洞，按下列公式验算涵内流速、水深、和涵前壅水位。
3/s)；
结论：涵洞洞内铺砌采用M7.5浆砌片石，H顶>Hy,满足设计要求。
2、根据以上初拟孔径，按《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007）第7.2.2条进行涵洞孔径验算；本涵为淹没状态（倒虹吸过水断面流量确定），按下列公式计算：
Q=Ψ0A(2gZ）
0.5=Ψ0A(2giL）0.53/s)；3/s)；2)；h 2L h /R 4/3；n h 糙率，对混凝土洞身采用。