涵洞水力计算

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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）。