泵站穿堤涵计算书
一、基本资料
1、防洪标准：设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为100年一遇。 2、设计引水流量：Q=5.5m3/s
3、土坝设计资料：坝顶宽8.0米，迎水坡边坡系数1:3.0，背水坡边坡系数
1:3.0。
4、涵洞进、出口高程的确定：进口底高程114.5m，出口高程为114.34m。 5、水泵设计扬程：4.21m。
特征水位 最高水位 设计水位 进水池 最高运行水位 最低运行水位 平均水位 校核水位 防洪水位 出水池 设计水位 最高运行水位 最低运行水位 平均水位
二、工程总体布置
该泄水涵洞工程位于东风民主堤9+700处。
主要由泄水涵洞、闸室段、出口U型槽和海漫段组成。
1、泄水涵洞：涵洞按无压流短洞设计，孔径尺寸为1.8×1.8m， 1孔；涵洞总长40m，分为4节，每节10m；涵洞纵坡为1/250；涵洞型式为钢筋砼箱形结构，壁厚0.5m。
2、闸室段：闸室段长8m，闸孔尺寸为1.8×1.8m， 1孔，闸底板1.0m厚，顺水流方向两端设齿墙，设检修闸门一道。工作桥桥面高程为120.90 m。为防止闸门出现故障时洪水倒灌，工作桥下设竖井，竖井顶高程与工作桥齐平，交通桥为连接工作桥与堤顶而设置。交通桥与工作桥周围侧均设置1m高的钢筋栏杆。
115.43 115.11 115.43 113.80 115.11 119.57 118.8 118.01 118.8 117.26 118.01 3、出口U型槽：出口为钢筋砼U型槽消力池，底板厚0.8m，池长13.0m，池深1.0m，出口接海漫长25m。
4、海漫：U型槽出口与海漫直接连接，干砌石护坡、护底，厚度30cm，下设20cm的碎石垫层、10cm的粗砂垫层和一层无纺布。 三、水力计算
1、计算内容：过流能力计算和消能防冲设计。
2、计算工况：涵洞过流能力计算采用的是上游设计水位，下游最高运行水位（防洪水位），即上下游水位差最小时计算出的孔口尺寸能满足任何工况下过流能力；消能防冲计算采用上下游最大水位差工况，即上游采用最高水位，下游采用最低水位进行计算，此时对消能防冲要求是最高的。
3、过流能力计算
<1>已知条件：上游水位：115.11m
下游水位：118.80m 水泵扬程：4.21m 进水口孔数：4孔 孔口直径：0.8m 进口洞底高程：114.5m 出口洞底高程：114.34m
设计流量：5.5m3/s
<2>拟定洞高：本工程采用洞高D=1.8m，其理由是1.8m洞高便于施工及检修涵洞。
<3>流态判别：上游水深：H=上游水位+水泵扬程-进口洞底高程
=115.11+4.21-114.5=4.82m
下游水深：h=下游水位-出口洞底高程
=118.80-114.34=4.46m
洞高：D=1.8m
H/D=4.82/1.8=2.67>1.5
h/D=4.46/1.8=2.48>1为淹没压力流。
<4>过流能力计算：
a. 计算参数：进口水头损失系数：ξ1=0.2
拦污栅损失系数：ξ2=0.3 闸门槽损失系数：ξ3=0.1 出口损失系数：ξ4=1
进口渐变段损失系数：ξ5=0 出口渐变段损失系数：ξ6=0.5
总水头损失系数：Σξ=ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+ξ5+ξ6
=0.2+0.3+0.1+1+0+0.5 =2.1
洞长：L=40m
纵坡坡度：i=(进口洞底高程-出口洞底高程)/洞长
=(114.5-114.34)/40=0.004
糙率：n=0.014
上游行进流速：V=设计流量/（进水口孔数×进水口面积） =5.5/(4×3.41×0.82/4)=2.74m/s
b. 洞宽计算：拟定洞宽：B=1.8m
洞身过水断面面积：A=BD=1.8×1.8=3.24m2
湿周：χ=2B+2D=2×1.8+2×1.8=7.2m 水力半径：R=A/χ=3.24/7.2=0.45m 谢才系数：C=
1nR1/6=
10.014×0.45=62.53 =
2.1?12?9.81?4062.53?0.452流量系数：m3=
1??包括行进流速的进口水深：HO=H+
?V?2gLCR2=0.63
22g=4.82+
2.7422?9.81=5.20m
核算过流能力：Q=m32g?Ho?iL?h?
=0.63×2?9.81??5.20?0.004?40?4.46? =8.54m3/s>5.5 m3/s，满足设计流量要求。
考虑到工程维修及管理方便，选定孔口为1.8m×1.8m。
4、消能防冲设计
<1>已知条件：上游水位：115.43m
下游水位：115m 水泵扬程：5.96m 进水口孔数：4孔 孔口直径：0.8m 进口洞底高程：114.5m 出口洞底高程：114.34m
设计流量：5.5m3/s
过闸单宽流量：q=设计流量/孔宽=5.5/1.8=3.06 m3/s/m 上游行进流速：V=设计流量/（进水口孔数×进水口面积） =5.5/(4×3.41×0.82/4)=2.74m/s
<2>上游水深：H=上游水位+水泵扬程-进口洞底高程
=115.43+5.96-114.5=6.89m
<3>上游总能头To计算：考虑最危险情况即最大水头和上游流速水头及坡高作为消能计算的上游总能头。
To=H+
?V2g2+iL=6.89+
2.7422?9.812c+0.004×40=7.81m
?q23<4>收缩水深hc计算：计算公式：h?Toh?其中hC—收缩水深(m)；
3c2g??0
To—由消力池底板顶面算起的总势能(7.81m)； q—过闸单宽流量(3.06m3/s/m)；
φ—流速系数(0.95)。
经电子表格Excel试算得收缩水深hc=0.26m
<5>跃后水深hc”计算及消能防冲判别：在判别是否设消能设施时，采用b1=b2,
2?hc?8?q???hc?1??1?32?ghc???
2?0.26?8?1?3.05=?1? ?1?32?9.81?0.4??? =2.58m>0.66m,需设消力池。
<6>消力池深度计算：消力池水平段首端底宽b1采用与洞宽相等，即b1=1.8m，末端宽b2采用与下游渠底宽相等，即b2=5.4m。
a. 第一次池深计算：
2??bhc?8?q1??1跃后水深：hc????1??3?b2?ghc????2????0.25
2??1.8?0.250.27?8?1?3.05?1??= ?1??32?5.49.81?0.4????? =1.94m
临界水深：hk=3q2g?33.0629.81=0.68m
因hs 1.0?3.0622 = 1.0?3.0622?9.81?0.95?0.662?2?9.81?1.94 =0.90m 消力池深：d??0hc???hs??Z =1.05×1.94-0.66-0.90 =0.45m b. 第二次池深计算： 上游总能头:TO=7.81+0.45=8.27m 收缩水深hc计算公式：h?Toh?其中hC—收缩水深(m)； To—由消力池底板顶面算起的总势能(8.27m)； q—过闸单宽流量(3.06m3/s/m)； 3c2c?q232g??0