无压流洪涵设计
一、水力计算
（一）洪峰流量计算
本次所设计的洪水涵洞穿越的山洪沟系无水文资料，按《辽宁省水文手册》计算设计洪水，防洪标准按20年一遇（P=5%）设计。在万分之一地形图和实测地形图上量出集水面积（km2）、主河道长（L）、主河道平均坡降J（‰）。
（1）基本资料
（2）暴雨洪水计算
暴雨计算表
各种频率洪峰流量计算表
（二）涵前积水计算
考虑涵前积水的洪峰流量根据下式计算：
)1()1()1(ληλσ
-=-=-
⨯=P a P p a P A Q W W
Q W W Q Q 1)2)(()
1(1
2
2--+----
=K K K K K ξξξξη K=
σh H σ
ξh LI =
16
38
3
8
18
52
8
3)1(137.4I
Q a
a m
h P ⋅
+⨯
⨯
=σ
式中：Q A —考虑积水的设计频率洪峰流量（m 3/s ）； Q P —未考虑积水的设计频率洪峰流量，Q P = m 3/s ； W P —洪水总量(m 3)； W a —涵前积水体积（m 3） W σ—涵前主河槽内蓄水体积(m 3)；
λη⋅—参数（σ
σ
ηλW W 、W W a P ==
）λ取0.1； m —主河道粗糙系数，（065.0—,1
糙率为n n
m =）
15065
.01
1===
n m ； a —主河道洪水河槽横断面的边坡坡度，a =1.18；
H —通过设计洪峰流量Q P 时涵前积水深（m ）；
σh —通过Q P 时河槽内的天然水深(m)；
L —主河道长度，L= km;
F —汇水面积，F= km 2； I —主河道平均坡度， ‰。
①涵前积水根据实际地形确定H 为 米。 ②16
38
3
8
58
12
8
3)1(137.4I
Q a
a m
h P ⨯
+⨯
⨯=σ
= ③==σh H K ④==
σ
ξh LI ⑤1)2)(()1(1
2
2--+----=k k k k k ξξξξη =
⑥=-=)1(ληP A Q Q ⑦
=-A
A
P Q Q Q 故不考虑涵前积水影响，本次设计流量采用Q= m 3/s （三）涵洞过水能力计算
涵洞两侧边墙为浆砌石重力墙，洞顶采用钢筋砼板，选择为无压流态。
（1）初拟涵洞基本尺寸见下表
（2）涵洞出流形式判别
该涵洞出口高程为 m，出口河槽地面高程为 m ，涵洞出口直接衔接跌水。已知下游河道底宽b= 米，糙率n= ，比降为i= ，边坡系数m= 通过明渠均匀流公
式Ri c Q ω= 61
1
R n
c =推求通过流量Q= m 3/s 时的水深h s 。计
算下游水深h s = 米<a （= m ），所以涵洞出流形式为非淹出流。
（3）坡度陡缓的判别 ①临界水深h k 计算
3
2
g
q h k α=
式中：α—流速分布不均匀系数，α=1； q —单宽流量，==B
Q
q 米3/(秒·米）；
B —涵洞净宽。 则=k h
因为h 0>h k ，为缓坡洞。 ②正常水深h 0
已知流量Q= m 3/s ，底坡i= ，涵洞宽b= 米，糙率n=
○
1计算流量模数==i
Q K
○
2计算=nk b 67
.2 查《涵洞》附图Ⅰ用图解法得=⎪⎭
⎫ ⎝⎛b h ，则h 0==⎪⎭
⎫
⎝⎛b b h .
(4)淹没系数s σ计算
○
1 计算H 0 2
202ϕ
g v h H c c +
= 灌区水工建筑物丛书《涵洞》（3-58）
式中：H 0 —计入行近流速水头的涵前水头,= m ；
c v —收缩断面流速，0
0bh Q
v v c =
≈= ， m/s ； ϕ—进口流速系数，取 ； c h —收缩断面水深（0h h c ≈= m 。
○
2计算s σ 当72.00
≤H h c
时，均为非淹没流态，淹设系数s σ=1； 当
72.00
>H h c
时，选用以下列公式： 取水输水建筑物丛书《涵洞》（3-6）
4.00
0)1(31
.2H h
H h c c s -=σ 式中： σs —淹没系数；
c h —收缩断面水深（0h h c ≈= m ；
H 0 —计入行近流速水头的涵前水头，H 0= m 。 则31.2=s σ （5）流态判别
=a
H 0
<1.15 所以属于无压流。
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