Excel水力计算展示——消力坎式消力池水力计算演示(精)
Excel水力计算展示——消力坎式消力池水力计算 设计.
Excel 水力计算展示之专题11. 消力坎式消力池的水力计算当泄水建筑物下游发生远离式水跃时，也可以采用修建消能墙，使墙前水位壅高，以期在池内发生稍有淹没的水跃。
其水流现象与挖深式消力池相比，主要区别在于池出口不是淹没宽顶堰流而是淹没折线型实用堰流。
水力计算的主要任务是确定墙高C 和池长B L 。
【工程任务】如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m ，闸墩厚度d=2m ，上游河道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即d 0c B B nb (n 1)==+-，上下游水位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m 3/s ，试求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
【分析与计算】1.判断是否需要修建消力池上游水面收缩断面处河底总能量为[]220021022()v Q E p H p H gg p H B α=++=+++ （式11-1）将 11551055()p p m ==-=162.41557.4()H m =-= 31400(/)Q m s =0(1)57(51)232()B nb n d m =+-=⨯+-⨯=代入上式可得： []2021400557.462.41()29.8(557.4)43E m =++=⨯⨯+⨯收缩断面处的河道宽度043()c B B m ==，则收缩断面处的单宽流量3/1400/4332.56(/())c c q Q B m s m ===坝面流速系数10.015/10.01555/7.40.885p H ϕ=-=-⨯= 收缩断面水深的计算公式为20222c c cq E h g h ϕ=+ （式11-2） 即 222232.5669.662.4129.80.885c c c c h h h h =+=+⨯⨯ 经迭代得 1.061()c h m =c h 的共轭水深为：22331.06132.56''(181)(181)13.758()229.8 1.061c c c h q h m gh =+=⨯+⨯=⨯ 下游水深11010010()t h m =-=。
Excel水力计算展示——消力坎式消力池水力计算设计.
Excel 水力计算展示之专题11.消力坎式消力池的水力计算当泄水建筑物下游发生远离式水跃时，也可以采用修建消能墙，使墙前水位壅高, 以期在池内发生稍有淹没的水跃。
其水流现象与挖深式消力池相比，主要区别在于池出 口不是淹没宽顶堰流而是淹没折线型实用堰流。
水力计算的主要任务是确定墙高C 和池 长L B 0【工程任务】如图所示为一 5孔溢流堰，每孔净宽b=7m ，闸墩厚度d=2m ,上游河道宽度与下 游收缩断面处河道宽度相同，即Bo=Bc= nb + (n-1)d ，上下游水位的高程如图中所注, 当每孔闸门全开时，通过的泄流量 Q=1400m 3/s ，试求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
【分析与计算】1.判断是否需要修建消力池上游水面收缩断面处河底总能量为p = p = 55-10= 5m （）水力分析与计算a E 0 =p+H +^^ = p + H +2gQ 22g Rp 1+H ）B 0]2（式 11-1）H =1 6 2. 4 1=5 5 n7. 4Q =1 40Onn S )B 0 = nb+( n/) d =5 x 7 +( 5 -2= 3r2 ()代入上式可得:E 0 =55 +7.4 +=62.41(m)2X9.8X [(55+7.4)x43r收缩断面处的河道宽度B 0 = Be =43(m),则收缩断面处的单宽流量 q c =Q/B e =1400/43=32.56(m 3/(Sr))坝面流速系数半=1-0.015 p/H =1 —0.015x55/7.4 =0.885 收缩断面水深的计算公式为经迭代得h c =1.061(m)h e 的共轭水深为:h e '今卜8話"譽(卄91^"13.758何下游水深h t =110-100 =10(m)。
因为n <13.758(m)，所以产生远离式水跃，故需要 修建修建消力池，或修建消力坎。
11 消力坎式消力池水力计算
=IF(B14>D4,"远趋式水跃
",IF(B14=D4,"临界式水跃
","淹没式水跃"))
hc
''
与h
的大小关系判断
t
/
工作簿 01
水力分析与计算子项目
首次计算按照自由溢流， 取值为1
=($B$9/(A16*$A$6*SQRT (2*9.8)))^(2/3)
水力计算Excel展示厅
之十一 消力坎式消力池水力计算
/ 水利水电建筑工程
水力分析与计算子项目
一 工程任务
如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m，闸墩厚度d=2m，上游河道 宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即B0=Bc=nb+（n-1）d，上下游水 位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m3/s，试 求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
水力分析与计算子项目
使用编制好的excel表格
情形一：
计算结果：
水头H: 5m；
消力坎高度C：6.15m；
上游堰高P1:55m； 流量Q：900m3/s；
池长LB：51.15m。 不需修建第二道消力坎
下游水深ht=10m。
情形二：
计算结果：
水头H: 5m； 上游堰高P1:55m； 流量Q：900m3/s； 下游水深ht=6m。
工作簿 01
水力分析与计算子项目
1 0.015 p
H
/
工作簿 01
水力分析与计算子项目
=C4/A9 qQ
b
=$C$6*$D$6+($C$6 -1)*$E$6
B0 nb (n 1)d
11 消力坎式消力池水力计算
试算消力坎高度C′堰上总水头H10′(m)实用堰出流淹没高度h s（m）淹没系数σs′6.0 5.340.00 3.8206.1 5.24(0.10) 4.1146.2 5.14(0.20) 4.4406.3 5.04(0.30) 4.8026.4 4.94(0.40) 5.2046.5 4.84(0.50) 5.6526.6 4.74(0.60) 6.1516.7 4.64(0.70) 6.7076.8 4.54(0.80)7.3296.9 4.44(0.90)8.025如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m，闸墩厚度d=2m，上游河道宽度B0=Bc=nb+（n-1）d，上下游水位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m3/s，试判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一挖深式消力池。
注2：若D13单元格中显示“否建消力池”，则无需进行消力池的水力计算。
注1：表格使用方法：1.橙色区域对应的参数为基本参数值，需人工输入具体数值；绿色区域所对应的数据为程序自动运算的结果，切勿人工输入数值。
单宽流量q′（m3/(sm)）是否为所求高度C(精度2%)87.552否91.653否96.097否100.910否106.121否111.764否117.873否124.488否131.652否139.414否注3：①“试算消力坎高度C”在折线实用堰淹没溢流的条件下，对消力坎的高度重新计算，当在橙色区域输入第一个试算高度后，可得到其后一差值为0.1的等差数列；②判断试算结束的精度默认为2%，若改变精度，需调整单元格F22:F31的程序。
③E8“消力高度C取值”为符合试算精度要求的多个假设坎高的平均值。
道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即门全开时，通过的泄流量Q=1400m 3/s，试求：。
示“否，不需修无需进行消力池的水力1.橙色区域对应数值，需人工输入具体所对应的数据为程序自切勿人工输入数值。
利用excel表格进行自动喷水灭火系统的水力计算p
利用Excel表格进行自动喷水灭火系统的水力计算提要利用Excel电子表格进行自动喷水灭火系统的水力计算，可以减少工作量，提高准确度。
介绍了中危险II级一算例的计算方法。
关键词 Excel 喷头工作压力系统计算流量系统供水压力在进行自动喷水灭火系统的设计工作中，系统的水力计算是最核心的工作。
按照《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001以下简称“规范”）系统的设计流量应从作用面积内最不利点喷头的节点流量计算开始，然后对作用面积内喷头的流量逐个累加才能求得。
常见的几种典型布管情况的算例[1]中，利用表格形式进行计算，较为简洁明了。
但计算过程中若均由手工完成则工作量较大，同时常需要根据计算结果对最不利点工作压力和配水管管径进行调整。
这样，整个计算过程都将重新进行。
本文利用Excel电子表格进行自动喷水灭火系统的水力计算，只需输入原始数据及计算公式，即可利用Excel表格的自动填充功能迅捷得出计算结果，若需进行调整也十分便捷。
同时其它工程设计时也可利用本工程建立的表格，修改部分数据即可。
某些参数值如不同管径的比阻、管件的当量长度，一次输入后，以后计算时就不用再查阅工具书。
这样就可以提高设计工作的效率以及准确性。
1原算例简介现选取中危险II级一侧配水支管控制8只喷头算例，其布管形式见图1,原计算表格详见文献[1]。
其基本设计参数：①喷水强度q0=8L/(min﹒m2)；②计算作用面积F=160m2;③采用标准喷头，其流量系数K=80；④最不利点喷头工作压力的初次取值P=10mH2O;⑤喷头流量按式（1）计算：q=K/60*(P/10)1/2 （1）式中 P—喷头的工作压力，mH2O；q—喷头流量，L/s。
⑥各管段的管径系根据“规范”中表8.0.7确定。
⑦配水管管件的阻力按当量长度计算，其当量值见“规范”附录C。
⑧管道的阻力按比阻法计算，其计算公式如下：H=ALQ2 (2) 式中 H—管段的阻力损失，mH2O；L—管段的计算长度，m；Q—管段负荷流量，L/s；A—管道的比阻值，S2/L2。
利用Excel软件进行排水管道水力计算
面积 A 公式为
A = (arccos (1 - 2 k) - (4 k - 4 k2) 0. 5 ×
(1 - 2 k) ) D2/ 4
(4)
当 > 0. 5 时 , 据文献 [2 ] , 推导出水力断面面积
A 公式为
A = (π - arcos (1 - 2 k) - (4 k - 4 k2) 0. 5 ×
目前 ,市场上有一些商业性的排水管网设计计 算软件 ,鉴于其知识产权及二次开发问题 ,一些设计 部门开始利用 Excel 软件来辅助排水管道的水力计 算 。从设计部门制作和网上下载的 Excel 电子表格 看 ,体现了 Excel 辅助排水管道水力计算直观 、快捷 的优点 ,但还存在查表频繁 、少数计算公式不正确及 参数调整随意等缺点 ,另外 ,在少数文献中 ,也存在 一些值得推敲的问题 。为此 ,有必要对 Excel 辅助 排水管道水力计算中出现的一些问题 ,作进一步的 探讨 ,并制作出科学的 Excel 电子表格 ,以保证排水 管道水力计算的规范和准确 。
m2 ,前者小于后者 。显然 , 公式 (5) 又出现充满度 k
值增大 ,水力断面面积 A 减小的错误 。
1. 3 管径 D 的求算问题
在进行管道水力计算时 , 是在已知设计流量 Q
及管道粗糙系数 n 条件下 , 求管径 D 、水力半径 R 、
充满度 k 、管道坡度 I 和流速 v 。由于方程中有 5 个
- (4 k - 4 k2) 0. 5 (1 - 2 k) ) ]} 0. 5
(7)
当 k > 0. 5 时 , D = { 4 Q/ [ v ×(π - arccos (2 k
- 1) - (4 k - 4 k2) 0. 5 (1 - 2 k) ) ]} 0. 5
底流消能坎式消力池水力计算 - scu
备注
各工况调洪后的最大下泄流量 消力池出口下游一定距离的水位 下游原始河床高程 谨慎决定下游水深的计算方式
Байду номын сангаас
用于计算库区行近流速水头0.5v02/g
按《手册》式4-2-2计算，能量损失越大，流速系数越小 按《手册》表4-2-1查取，能量损失越大，流速系数越小 根据堰型不同采用不同的流速系数φ E0=E+0.5v02/g E0=hc+qc2/（2gφ2hc2） 单变量求解hc
单位 / m/s2 m3/s m m m m m m m m m/s / m m m /s m / / / m m m m m/s / / m / m / m / m / m m m / m m
3
消能防冲 高堰 9.81 106.05 876.46 845.91 841.00 4.91 872.00 35.00 35.00 4.46 0.68 是 0.023524 10.00 10.61 35.46 0.90 0.85 0.85 35.48 35.48 0.47 0.00 22.38 10.38 √ 6.72 远离水跃 须设置消能坎 1.00 6.72 0.42 3.19 1.05 3.08 3.98 7.17 0.90 7.17 1.08
校核洪水位 高堰 9.81 245.61 877.46 846.98 841.00 5.98 872.00 150.00 50.00 5.46 0.45 是 0.010314 10.00 24.56 36.46 0.90 0.89 0.89 36.47 36.47 1.05 0.00 23.47 7.32 √ 10.33 远离水跃 须设置消能坎 1.00 10.33 0.42 5.59 1.05 5.32 5.52 11.11 0.90 11.11 2.05
消力池水力计算
一、输入参数
闸孔总净宽………………………B 0=84m 重力加速度……………………… g=
9.81 上游水位……………………… H 上=1301.65
m 上游行进流速……………V 0=2 底板高程…………………… H 上底=1292.5
侧收缩系数……………ε=0.95 下游水位……………………… H 上=1299.57
m 流量系数……………m=0.38
下游底高程………………… H 下底=1292m 二、计算过程
1、当hs/H0<0.9
上游水深 H=9.150
m 流速水头 V0^2/2/g=0.204 下游水深 h s =
7.570m 计入行近流速水头的堰上水深 H 0=9.354 淹没系数σ=2.31hs/H0(1-hs/H0)^0.4=0.964
淹没出流过流能力 Q=
3702.4452、当hs/H0>0.9
综合流量系数 μ0=
0.902 淹没出流过流能力 Q=3394.634附：侧收缩系数计算
1、单孔闸
闸孔净宽…………………… b 0=4m 上游河道一半水深处的宽度… b s =6m 堰流侧收缩系数 ε=0.948
2、多孔闸
闸孔孔数…………………… n=
6 中闸墩厚度……………………… d z =4m 闸孔净宽…………………… b 0=14m 边闸墩厚………………………b b =3
m 中闸孔侧收缩系数 εz=0.964
中闸孔侧收缩系数 εz=0.958 堰流侧收缩系数 ε=0.963平底宽顶堰淹没出流过流能力计算(校核洪水)。
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qc 2 E0 hc 2 2 2 g hc 2（“02 自动迭代（勿动）”） 工作簿
=C4 ='02 自动迭代 （勿动）'!C8 水力分析与计算
工作簿 01
水力分析与计算子项目
=IF(OR(C14="远趋式水跃",C14=" 临界式水跃"),"是，需要修建消 力池","否，不需修建消力池") 远趋式或临界式水跃，
qc 2 E0 ' j hc '' 2 g ( j hc '')2
工作簿2（“02 自动迭代（勿动）”）
=G4
水力分析与计算
工作簿 01
水力分析与计算子项目
=3.8214.9*C22/B22+25.74*(C22/B22)^214.66*(C22/B22)^3 试算消力坎 高度C输入 =IF(ABS((E22$B$9)/$B$9)<0.02,"是","否 hs 3 ") 14.66( ) q ' qc =$B$6*$B$13 0.01 H10 q=$D$4-A22 ' A22+$B$9^2/(2*9.8*($B$6*$B$13)^2) =D22*$A$6*SQRT (2*9.8)*B22^(3/2) 2
水力分析与计算
Excel水力计算展示厅 消力坎消力池水力计算
主讲人：韩红亮 杨凌职业技术学院
2014.11
水力计算Excel展示厅
消力坎式消力池水力计算
水力分析与计算
水利水电建筑工程
水力分析与计算子项目
一 工程任务
如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m，闸墩厚度d=2m，上游河道 宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即B0=Bc=nb+（n-1）d，上下游水 位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m3/s，试 求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
工作簿 01
水力分析与计算子项目
'01 计算表格'!$B$10/('01 计算表格 '!$E$4*SQRT(2*9.8*('01 计算表格 '!$D$10+$B$2-'02 自动迭代（勿动）'!B5)))
='01 计算表格'!$B$10/('01 计算表格 '!$E$4*SQRT(2*9.8*('01 计算表格 '!$D$10+$B$2-'02 自动迭代（勿动）'!B4)))
水力分析与计算
工作簿 01
水力分析与计算子项目
='01 计算表格'!$B$9/('01 计算表格 '!$F$4*SQRT(2*9.8*('02 自动迭代（勿 动）'!$F$2-'02 自动迭代（勿动）'!F4)))
qc hc1 2 g ( E0 ' hc1 )
='01 计算表格'!$B$6*'01 计算表格 '!$B$13+'01 计算表格 '!$B$9^2/(2*9.8*( 计算表格'!$B$13)^2)'!$G$8
2 qc 2 qc C j hc '' ( )3 2 2 g ( j hc '') m 2g
=D4-C16 hs ht C
=D16/B16 hs / H 0
水力分析与计算
工作簿 01
水力分析与计算子项目
='02 自动迭代（勿动） '!$G$8
工作簿2（“02 自动迭代（勿动）”）
q ' qc试算法
水力分析与计算子项目
二 挖深式消力池的excel计算
根据消力坎式消力池的计算思路，编写消力坎式消力池的excel计 算过程。 注：褐色部分为基本参数，人工输入；绿色部分为程序自动运算， 切勿人工修改！
水力分析与计算
工作簿 01
水力分析与计算子项目
1 0.015
p H
水力分析与计算
水力分析与计算子项目
思路分析：
① 判断是否需要修建消力池
收缩水深 hc
qc 2 E0 hc 2 g 2 hc 2
收缩断面共轭水 深 hc ''
hc1 qc 2 hc1 '' ( 1 8 1) 3 2 ghc1
由 hc '' 和ht的关系判断水跃形式，若为远趋 式水跃，则修建消力池。 ② 若需修建消力池，则按照坎顶自由溢流 计算坎高C
qc 2 qc 2 C j hc '' ( )3 2 2 g ( j hc '') m 2g
hs 0.45 H0
2 qc 2 qc C j hc '' ( )3 2 2 g ( j hc '') m 2g
③
校核是否为自由溢流
是
否
重新计算堰高C′
④
判断是否需要修 水力分析与计算 方法同第①步 第二道消力坎
工作簿 01
水力分析与计算子项目
首次计算按照自由溢流， 取值为1
=($B$9/(A16*$A$6*SQRT (2*9.8)))^(2/3)
2 ( ) q H0 ( )3 m 2g
=IF(E16>0.45," 淹没溢流","自 由溢流") hs 0.45, 为自由出流 H0
=$B$6*$B$13+$B$9^2/(2* 9.8*SQRT($B$6*$B$13))^ 2-B16
s 3.82 14.9
hs h 25.74( s ) 2 H10 H10
hs ht C qc H10 ' j hc '' c ' 2 g ( j hc '')2
水力分析与计算
q ' ( ' m 2 g H 0 )
3 2
工作簿 01
水力分析与计算子项目
=IF($D$13="是，需要修建消力池 ",IF($F$16="自由溢流 ",$C$16,IF(COUNTIF(F22:F31,"是 ")>0,SUMIF(F22:F31,"是 ",A22:A31)/COUNTIF(F22:F31,"是"),"假 设坎高不符合要求，请重新假设")),"不需 修建消力池")
才需修建消力池
=A14/2*(SQRT(1+8*$B$1 0^2/(9.8*A14^3))-1)
hc1 qc 2 hc1 '' 水力分析与计算 ( 1 8 1) 3 2 ghc1
=IF(B14>D4,"远趋式水跃 ",IF(B14=D4,"临界式水跃 ","淹没式水跃")) hc '' 与h t的大小关系判断
水力分析与计算
工作簿 01
水力分析与计算子项目
=C4/A9
q Q b
=A4+B4+C10^2/(2*9.8)
v0 2 E0 P 1H 2g
=$C$6*$D$6+($C$6 -1)*$E$6 B0 nb (n 1)d 水力分析与计算
=C4/((A4+B4)*A10)
v0 Q (H P 1 ) B0