大皮營引渠流量計(jì)算及涵洞孔徑驗(yàn)證

喬敏源

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

1 研究背景

大皮營引渠位于廊坊市西北側(cè)，由北向南流。上游為安大灌渠，下游流入龍河，河道較為順直。根據(jù)廊坊市規(guī)劃，大皮營引渠將進(jìn)行斷面改造，并且從既有的農(nóng)田灌溉、排澇功能轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘信潘芗{水體，并擔(dān)負(fù)起城市防洪排澇的功能。

大皮營引渠于廊萬路南側(cè)下穿既有京滬鐵路和京滬高鐵。其中，京滬鐵路為三線路基，路基填土高約0.5m；京滬高鐵為雙線橋梁，墩高約3m。下穿鐵路處，大皮營引渠現(xiàn)狀為2根d1500管涵。根據(jù)現(xiàn)場勘察，管涵過水能力不足，涵口淤積嚴(yán)重。擬新建3-6.0m×3.5m框架箱涵。

本文首先計(jì)算大皮營引渠的百年流量Q1%，并校核改造后的斷面尺寸是否滿足需求，再驗(yàn)證擬建框架箱涵斷面尺寸是否合理。

2 百年流量計(jì)算

本文采用地方經(jīng)驗(yàn)公式法、公路計(jì)算法、鐵三院法對大皮營引渠的百年流量進(jìn)行計(jì)算，并通過與滿槽流量法進(jìn)行比對，確定改造后的斷面是否滿足需求。

2.1 百年流量計(jì)算

（1）地方經(jīng)驗(yàn)公式法

根據(jù)所收集到的資料《廊坊市中心城區(qū)排水與污水治理專項(xiàng)規(guī)劃》（2018-2030年）、《廊坊市中心城區(qū)排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》（2013-2030年）等規(guī)劃，廊坊市暴雨強(qiáng)度公式如下：

根據(jù)收集到的資料，當(dāng)P=30時(shí)，

由此可推得百年流量為

（2）公路計(jì)算法

本計(jì)算方法來源于《橋渡水文》[1]公路部門暴雨徑流計(jì)算方法。

計(jì)算可得：

（3）鐵三院法

根據(jù)《廊坊水文水資源指南》[2]和《橋涵水文》，可查得工點(diǎn)所在地區(qū)

故，

綜上，保守考慮，采用計(jì)算流量最大的地方經(jīng)驗(yàn)公式法所算得的流量作為大皮營引渠的百年流量。

2.2 改造后的水渠斷面驗(yàn)證

（1）計(jì)算水渠滿槽流量

根據(jù)500地形圖及大皮營引渠清淤后的斷面 繪制清淤后的實(shí)際斷，面如下圖1

圖1 清淤后的實(shí)際斷面

（2）驗(yàn)證斷面過水能力

因此，改造后的大皮營引渠在百年洪水來臨時(shí)不會滿溢，既有斷面滿足要求。

3 涵洞尺寸檢算

3.1 流量檢算原則

由《肆橋5007》可知，在通過設(shè)計(jì)流量時(shí)，既有涵按無壓、臨界流設(shè)計(jì)，且洞內(nèi)頂點(diǎn)至少高出洞內(nèi)設(shè)計(jì)水位0.5m。

3.2 水力計(jì)算

（2）其他水力特征值

首先假定通過設(shè)計(jì)流量時(shí)，涵洞處于無壓、臨界流狀態(tài)，然后將所得結(jié)果與臨界流的判定條件進(jìn)行對比，以此驗(yàn)證假定是否正確。

1）臨界水深計(jì)算

2）收縮斷面處水深h0

3）涵前積水深計(jì)算

4）臨界流速計(jì)算

5）涵內(nèi)臨界坡度計(jì)算

6）涵洞有壓、無壓及臨界流判定條件

有壓無壓判定條件：

臨界流判定條件：

經(jīng)計(jì)算，

故，滿足無壓涵洞條件。

故，滿足臨界流條件。

假定合理，本涵為無壓涵洞，且滿足臨界流條件，孔徑滿足要求。

4 結(jié)論

1、經(jīng)比較地方經(jīng)驗(yàn)公式法、公路法、鐵三院法，最終采用地方經(jīng)驗(yàn)公式法的計(jì)算結(jié)果作為大皮營引渠的百年流量。

2、通過比較改造后的大皮營引渠滿槽流量與百年流量，可以確定改造后的水渠斷面滿足百年設(shè)計(jì)要求。

3、擬建 3-6.0m×3.5m框架箱涵在百年洪水來臨時(shí)，為無壓涵洞，且滿足臨界流條件，孔徑滿足要求。