大皮营引渠流量计算及涵洞孔径验证

乔敏源

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

1 研究背景

大皮营引渠位于廊坊市西北侧，由北向南流。上游为安大灌渠，下游流入龙河，河道较为顺直。根据廊坊市规划，大皮营引渠将进行断面改造，并且从既有的农田灌溉、排涝功能转变为城市排水受纳水体，并担负起城市防洪排涝的功能。

大皮营引渠于廊万路南侧下穿既有京沪铁路和京沪高铁。其中，京沪铁路为三线路基，路基填土高约0.5m；京沪高铁为双线桥梁，墩高约3m。下穿铁路处，大皮营引渠现状为2根d1500管涵。根据现场勘察，管涵过水能力不足，涵口淤积严重。拟新建3-6.0m×3.5m框架箱涵。

本文首先计算大皮营引渠的百年流量Q1%，并校核改造后的断面尺寸是否满足需求，再验证拟建框架箱涵断面尺寸是否合理。

2 百年流量计算

本文采用地方经验公式法、公路计算法、铁三院法对大皮营引渠的百年流量进行计算，并通过与满槽流量法进行比对，确定改造后的断面是否满足需求。

2.1 百年流量计算

（1）地方经验公式法

根据所收集到的资料《廊坊市中心城区排水与污水治理专项规划》（2018-2030年）、《廊坊市中心城区排水（雨水）防涝综合规划》（2013-2030年）等规划，廊坊市暴雨强度公式如下：

根据收集到的资料，当P=30时，

由此可推得百年流量为

（2）公路计算法

本计算方法来源于《桥渡水文》[1]公路部门暴雨径流计算方法。

计算可得：

（3）铁三院法

根据《廊坊水文水资源指南》[2]和《桥涵水文》，可查得工点所在地区

故，

综上，保守考虑，采用计算流量最大的地方经验公式法所算得的流量作为大皮营引渠的百年流量。

2.2 改造后的水渠断面验证

（1）计算水渠满槽流量

根据500地形图及大皮营引渠清淤后的断面 绘制清淤后的实际断，面如下图1

图1 清淤后的实际断面

（2）验证断面过水能力

因此，改造后的大皮营引渠在百年洪水来临时不会满溢，既有断面满足要求。

3 涵洞尺寸检算

3.1 流量检算原则

由《肆桥5007》可知，在通过设计流量时，既有涵按无压、临界流设计，且洞内顶点至少高出洞内设计水位0.5m。

3.2 水力计算

（2）其他水力特征值

首先假定通过设计流量时，涵洞处于无压、临界流状态，然后将所得结果与临界流的判定条件进行对比，以此验证假定是否正确。

1）临界水深计算

2）收缩断面处水深h0

3）涵前积水深计算

4）临界流速计算

5）涵内临界坡度计算

6）涵洞有压、无压及临界流判定条件

有压无压判定条件：

临界流判定条件：

经计算，

故，满足无压涵洞条件。

故，满足临界流条件。

假定合理，本涵为无压涵洞，且满足临界流条件，孔径满足要求。

4 结论

1、经比较地方经验公式法、公路法、铁三院法，最终采用地方经验公式法的计算结果作为大皮营引渠的百年流量。

2、通过比较改造后的大皮营引渠满槽流量与百年流量，可以确定改造后的水渠断面满足百年设计要求。

3、拟建 3-6.0m×3.5m框架箱涵在百年洪水来临时，为无压涵洞，且满足临界流条件，孔径满足要求。