大皮營引渠流量計算及涵洞孔徑驗證

喬敏源

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

1 研究背景

大皮營引渠位于廊坊市西北側，由北向南流。上游為安大灌渠，下游流入龍河，河道較為順直。根據廊坊市規劃，大皮營引渠將進行斷面改造，并且從既有的農田灌溉、排澇功能轉變為城市排水受納水體，并擔負起城市防洪排澇的功能。

大皮營引渠于廊萬路南側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，大皮營引渠現狀為2根d1500管涵。根據現場勘察，管涵過水能力不足，涵口淤積嚴重。擬新建3-6.0m×3.5m框架箱涵。

本文首先計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，再驗證擬建框架箱涵斷面尺寸是否合理。

2 百年流量計算

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

2.1 百年流量計算

（1）地方經驗公式法

根據所收集到的資料《廊坊市中心城區排水與污水治理專項規劃》（2018-2030年）、《廊坊市中心城區排水（雨水）防澇綜合規劃》（2013-2030年）等規劃，廊坊市暴雨強度公式如下：

根據收集到的資料，當P=30時，

由此可推得百年流量為

（2）公路計算法

本計算方法來源于《橋渡水文》[1]公路部門暴雨徑流計算方法。

計算可得：

（3）鐵三院法

根據《廊坊水文水資源指南》[2]和《橋涵水文》，可查得工點所在地區

故，

綜上，保守考慮，采用計算流量最大的地方經驗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證

（1）計算水渠滿槽流量

根據500地形圖及大皮營引渠清淤后的斷面 繪制清淤后的實際斷，面如下圖1

圖1 清淤后的實際斷面

（2）驗證斷面過水能力

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，在通過設計流量時，既有涵按無壓、臨界流設計，且洞內頂點至少高出洞內設計水位0.5m。

3.2 水力計算

（2）其他水力特征值

首先假定通過設計流量時，涵洞處于無壓、臨界流狀態，然后將所得結果與臨界流的判定條件進行對比，以此驗證假定是否正確。

1）臨界水深計算

2）收縮斷面處水深h0

3）涵前積水深計算

4）臨界流速計算

5）涵內臨界坡度計算

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：

經計算，

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 結論

1、經比較地方經驗公式法、公路法、鐵三院法，最終采用地方經驗公式法的計算結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計要求。

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