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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。
3
设计流量Q = 40.000 m /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ξ 4 = 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D3.0m 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
2
式1中包括行近流速水头在内的进口水深Ho = H+α ×V /(2g)
2
Ho = 4.050+1.05×0.700 /(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)0.4
σ = 2.31×3.440/4.076×(1-3.440/4.076)0.4 = 0.927
0.5 3/2
Q = 0.927×0.950×0.360×3.460×(2×9.81) ×4.076
3
= 40.003 m /s
4 .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。
当洞高D3.0m 时,无压流进口洞身净空高度D-hs = 0.560m ≥ 0.5m ,满足要求。
当洞身宽度B = 3.460m 时,计算流量与设计流量大约相等,
洞宽3.460m 即为所求
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