路基路面排水设计3明渠计算课件.pptx

1、第四节明渠的水文水力计算一、设计流量 排水设计重现期【design frequency】指的是设计暴雨强度出现的周期。是道路排水设计的标准。 某特定暴雨强度的重现期指大于或等于该值的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间，单位是年（a）。重现期与频率成反比。 径流系数由地表种类确定。平均降雨强度由设计重现期和降雨历时确定。aqtb有气象观测资料时例广东湛江地区修建高速公路，选用沥青混凝土路面。单侧路面和路肩横向排水的宽度为11.25mm，坡度为2%，路线纵向坡度为1%。拟在路肩外边缘设置拦水带，试计算设计流量。解（1）汇水面积和径流系数设出水口间距为l,两个出水口之间的汇水面积为径流系数为0.95

2、（2）汇流历时设为5min（3）设计重现期按公路的重要程度，取5年（4）降雨强度)(1025.1126kmlFmin/5 . 38 . 225. 10 . 125. 1min55 . 0min600 . 15min;/8 . 210, 556010, 5mmqccqCCcmmqtpp降雨历时转换系数为降雨强度转换系数为该地区系数年重现期时重现期转换（5）设计流量min5min13. 266. 047. 1min66. 026. 1605060/26. 101. 02020min47. 1)02. 025.11013. 0(445. 1445. 1,m25.11,02. 0,013. 0m)6(

3、/0312. 050000624. 050/000624. 01025.115 . 395. 067.1667.1621126 . 06 . 0467. 0467. 011s1336ttvltsmiviLmtLismQmlslmlqFQniiigsss汇流历时为坡面长度为路面横坡度为地表粗度系数为检验汇流历时假设，则设计径流量为如选取出水口间距二、明渠水力计算 3）容许流速最小流速（控制淤积）minVR最大流速（控制冲刷）maxV4）水力要素计算()b mh hbh22 1bm h 2bh R2bhRbh0.2mH h 水力半径湿 周过水面积矩形沟梯形沟水力半径湿 周过水面积矩形沟梯形沟1）水

4、力要素计算1）基本公式 流速 VC Ri m/s 流量 QVC Ri m3/s 2）流速系数 满宁公式 2) m3/s 2）流速系数 满宁公式 1YCRn 其中，n粗糙系数 y指数，2.50.130.75(0.10)ynRn 加固沟渠，近似取 y=1/6； 未加固沟渠， y=1/4。 3）容许流速最小流速（控制淤积）minVR最大流速（控制冲刷）maxV4）水力要素计算()bmh hbh22 1bmh 2bh R2bhRbh0.2mHh 水力半径湿周过水面积矩形沟梯形沟水力半径湿周过水面积矩形沟梯形沟见表714 例：某新沟渠设计，已知i=0.005，对称梯形断面m=1.5 ，重砂质粘土n=0.

5、025，Qs=1.1m3/s，试确定沟渠的尺寸 例：某新沟渠设计，已知i=0.005，对称梯形断面m=1.5 ，重砂质粘土n=0.025，Qs=2.1m3/s，试确定沟渠的尺寸5）明渠设计示例例如，对称梯形排水沟，已知30.005,1.5,0.025,2.10m /ssimnQ试设计排水沟的尺寸。解：采用试算法，设0.5m,0.8mbh，则2220.253()1.36m2 13.384m0.402m1131.850.0251.428m/s1.36 1.4281.94m /sYsbmh hbmhRCRRnVCRiQVQ可见沟渠尺寸偏小。再设0.5m,0.83mbh，同样计算得31.448 1.4

6、622.12m /ssQVQ符合设计要求，故可确定该排水沟底宽0.5m，水深0.83m，沟深为0.83+0.2=1.03m。 最佳水力断面确定 1、 最佳水力断面的概念 2、水力最佳断面的宽深比（表715） 3、最佳断面面积： 4、最佳断面的容许最大流速：10 .51 .2 500 .50 .512ysyQBiBnKm0 .51 .2 50yvB习 题 某灌区需兴建一条跨越巩固上方的钢筋混凝土举行输水渡槽，其底宽为5.1m，水深为3.08m，粗糙系数n=0.014，设计流量Q=25.6m3/s，试确定渠底坡度及渠中流速 已知梯形渠道底宽b=1.5m,边坡系数m=1.0,底坡i=0.0006,流

7、量Q=1m3/s,测得渠中水深为0.86，求粗糙系数 四、跌水 进水口宽度、消力池、出水口 五、急流槽 临界纵坡、急流槽长度、水面曲线长度 六、倒虹吸管第五节 暗沟的水力水文计算 按 达 西 定 律 计 算渗 水 量WKIt渗 流 速 度WVKIt渗 流 量QVKI1） 完 整 式 渗 沟 （ 沟 底 在 含 水 层 以 下 ）00()QKL HhIm3m/sm3/s1）完整式渗沟（沟底在含水层以下）00()QKL HLI2）不完整式渗沟（沟底在含水层以内）不完整式渗沟（沟底在含水层以内）含水层无限含水层无限 0 02lnHK LQHI r 含水层有限含水层有限 00 02()lnLI KHT

8、QHI r（填石渗沟）1）基本公式渗流速度mVKi渗流流量mQVKi其中，i沟底纵坡；Km紊流状态渗流系数(m/s)，由经验公式计算：14(20)mKdd2）渗沟设计示例例如，已知30.013m /s,3%Qi填料平均粒径1cm，孔隙率为6，试确定该填石渗沟的尺寸。解：由于1cm,6%d21414(20)(20)6%10.36m/s10.0130.208m0.360.03mmKddQKi若盲沟底宽取0.4m，则深度为0.2080.52m0.41420mKdd1）基本公式渗流速度mVKi渗流流量mQVKi其中，i沟底纵坡；Km紊流状态渗流系数(m/s)，由经验公式计算：14(20)mKdd2）渗

9、沟设计示例例如，已知30.013m /s,3%Qi填料平均粒径1cm，孔隙率为6，试确定该填石渗沟的尺寸。解：由于1cm,6%d21414(20)(20) 6%1 0.36m/s10.0130.208m0.360.03mmKddQKi若盲沟底宽取0.4m，则深度为0.2080.52m0.42) 渗沟设计示例渗沟设计示例 水力坡度，又称比降（WATER SURFACE SLOPE OR GRADIENT）：河流水面单位距离的落差，常用百分比、千分比、万分比表示。如河道上A、B两点的距离为100公里，B点的水位比A点高20米，则水力坡度为万分之二（20米除以100公里，即20米除以100，000米。）国外常用另一种表示方法，称每100公里升高20米。