水利消能防冲自动计算表(ELCEL)
常用水力计算Excel程序使用说明解析
目录目录 (1常用水力计算Excel程序使用说明 (1一、引言 (1二、水力计算的理论基础 (11.枝状管网水力计算特点 (12.枝状管网水力计算步骤 (23.摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法 (2 3.1摩擦阻力损失的计算方法 (23.2局部阻力损失的计算方法 (33.3附加压头的计算方法 (4三、水力计算Excel的使用方法 (41.水力计算Excel的主要表示方法 (52.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (52.1计算流程: (52.2计算模式: (62.3计算控制: (63.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (73.1计算流程: (73.2计算模式: (73.3计算控制: (74.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (84.1计算流程: (84.2计算模式: (84.3计算控制: (95.中压外管水力计算表格的使用方法 (95.1计算流程: (95.2计算模式: (95.3计算控制: (106.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (106.1计算流程: (106.2计算模式: (106.3计算控制: (11四、此水力计算的优缺点 (111.此水力计算的优点 (111.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (111.2.减少了查找同时工作系数,当量长度的繁琐工作 (12 1.3.进行了计算公式的选择 (121.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (122.此水力计算的缺点 (122.1不能进行环状管网的计算 (122.2没有采用下拉菜单等可操作性强的方式 (122.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌入计算表中 (122.4没有将气源性质计算公式计算表中 (12五、存在问题的改进 (13六、后记 (13常用水力计算Excel程序使用说明一、引言随着我国经济的迅猛发展,人们对居住环境及生活条件改善的需求更加迫切。
燃气以其高热值、低污染、使用方便、快捷等的优点正迅速代替其他燃料,成为城市居民及公共建筑、工业用户的主要燃料。
消能防冲计算
3.99 2.10 1.19 1.86 1.19
hs下游水深Байду номын сангаас参考情况有下列几种：
（此时下游河宽同出池口河宽且海漫较短）
此时根据下游出口河宽相应临界水深为
0.57
即为下游水深hs 0.75
此时σˊ[hs/(hc″-d)]=
σ=
d + hs′ + ∆z hc′′
hs下游水深为： 1.19 跃后水深hc＂为： 2.78
①根据抗冲要求：
t = k1 q2
式中： k1池底板计算系数
H′
0.2 q2为池末端单宽流量 4.80 1.23 注k1为（0.15～0.20）
ΔH泄水时上下游水位差： 经计算得t为： 0.46 ②根据抗浮要求：
t =
式中：
k2⋅h r1 − 1
1.2 r1为消力池容重： 0.60 2.50 t/m3 注k2为（1.1～1.3）
式中：
b1池前宽度为：
经试算得hc＂为： 2.68 反求池长为：L=4*d＋0.75*6.9*(hc＂-hc）+1＝ 计算采用的池长值： 式中： в校正系数取0.75， 求出池差ΔZ： 10.0
计算池两端加宽各为0.5m，0.8m
2 2 2
9.33 接近假定
d为池深，坡度1：4
αq αq 2 z= − 2 gϕ 2 hs′ 2 2 gh
总长度L为12.63 下游水深 2.20 池前单宽 11.14
2
计行进流速堰上水头H0
3.716
池末单宽单宽流量 3.99 假定hc为 1.4409
α q2 h c − T 0 hc + =0 2 gϕ 2
1.03 1.44
式中： а水流动能校正系数 经试算得hc为： 求跃后水深hc＂：
Excel表格在水库调洪演算中的应用
Excel 表格在水库调洪演算中的应用白云峰（辽宁省阜蒙县佛寺水库管理处）【摘要】水库的洪水调节计算在设计阶段主要是用来确定泄洪建筑物的尺寸，而在蓄水运行阶段则是为洪水调度提供依据的重要手段。
调洪计算的基本原理是水库水量平衡。
计算方法主要有“列表试算法、半图解法、图解法、简化三角形法”等，其中列表试算法具有概念清楚、易于理解，精确度高等优点，但存在计算繁琐、反复查图、速度较慢的缺点。
随着计算机应用的普及，笔者针对试算法进行了探索，利用Excel 表格强大的计算功能，简化调洪演算方法，取消了人工查图、手工反复试算的的过程，极大地提高了计算速度。
一、试算法调洪的原理试算法的基础就是求解如下联立方程：⎪⎩⎪⎨⎧=-=∆+-∆+)()(21)(21122121V f q V V t q q t Q Q 式中：21Q Q 、——时段t ∆始末的入库流量，米3/秒；21q q 、——时段t ∆始末的出库流量，米3/秒；21V V 、——时段t ∆始末的水库蓄水量，米3；t ∆——时段长，小时。
时段入库流量，由设计洪水过程线提供。
时段末的出库流量，可根据水库下泄流量变化趋势，假定数值进行试算。
起调时，一般011==q Q ，假定一个2q ，就能根据2Q 求出时段的蓄水增量12V V V -=∆。
再从q ～V 关系曲线上由2V 查出2q 。
如果这个2q 与原假设的2q 相等，可继续下一个时段的计算，否则，需重新假定2q ，直到两者相符为止。
由此可见手工进行试算法调洪是相当麻烦的。
目前利用Excel 表格将上述计算所需的公式逐一输入相应的表格，可实现假设泄量q至水库蓄水量V逐栏的自动计算，然后根据试假设蓄水量查q～V曲线，再计算出下泄流量与假设的泄量比较。
如此，仍然是比较麻烦的。
见下图：二、应用Excel调洪计算的必要条件下面仅以佛寺水库设计洪水（100年一遇）和校核洪水（2000年一遇）为例说明洪水调节计算的方法和过程。
灭火器配置自动计算表
单具灭火器 最小
配置灭火级 别
单位灭火级 别最大 保护面积 (m2/A)
U
25
1A
100
20
2A
75
15
3A
50
15
21B
1.5
12
55B
1.0
9
89B
0.5
计算单元 保护面积
(m2)
S 600 600 600 2000 2000 2000
修正 系数
K 0.9 0.9 0.9 0.5 0.5 0.5
别
Qe=e*m
4A 4A 4A 68B 68B 198B
灭火器数量不得少于2 一个计算单元；
计算单元最 小
需配灭火级 别
(A)
Q=K*S/U或 Q=1.3*K*S/U
5.40 7.20 10.80 866.67 1300.00 2600.00
注：1、根据《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005第6.1.1条一个计算单元内配置的灭火器数量不得少于2 2、根据《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005第7.2.1条本计算以一个楼层作为一个计算单元； 3、灭火器按采用磷酸铵盐干粉灭火器计算。
计算单元灭 火器设置点
数
（个）
计算单元每 个
设置点最小
需配灭火级 别
N
Qe=Q/N
2
2.70
2
3.60
2
5.40
14
61.90
20
65.00
25
104.00
附表1-24
每个设置点灭火器选型
灭火器规格
数量
装量(kg) 灭火级别
（具）
g
e
溢洪道excel计算表
流量 Q(m3/s)
3.10
g （m/s2）
9.81
渐扩式矩形断面消力池
收缩断面弗 自由水跃跃
劳德数 后共轭水深
Fr1
h2（m）
3.34
1.86
水跃长度 L（m）
7.62
下挖式消力池
水跃淹没度 σ
水流自消力 池出流的流
速系数φ
消力池宽度 b（m）
下游水深 （m）
ht
消力池长 Lk（m）
1.05
0.95
2.87 3.21 3.63 4.19 4.94 6.02 6.87 7.99 9.55 11.66 14.89 20.59 33.34 87.63 -139.51 -38.84 -22.56 -15.90 -12.27 -9.99 -8.43 -7.29 -6.43 -5.75 -5.20
侧墙高度计算
Δs （m）
0.16 0.46 0.95 1.85 3.70 3.76 6.30 11.97 27.03 223.32 -65.53 -39.61 -34.82 -34.05 -35.38 -32.58 -25.74 -17.95 -11.91 -7.93 -5.41 -3.85 -2.85 -2.18 -1.72
修正系数 安全超高 掺气水深
ζ 1.20
Δh (m) 0.50
hb (m) 0.87
1.20
0.50
0.78
1.20
0.50
0.69
1.20
0.50
0.61
1.20
0.50
0.52
1.20
0.50
0.43
1.20
0.70
0.38
1.20
0.70
浅谈水闸工程中的消能防冲计算
第5期（总第265期）相0，|_祈5杉洪2021 年 5 月 U R B A N R O A D S BRIDGES &FL O O D C O N T R O LDOI:10.16799/ki.csdqyfh.2021.05.047浅谈水闸工程中的消能防冲计算防洪排水陈杰(上海嘉定水务工程设计有限公司，上海市201800)摘要：消能防冲计算是水闸工程设计中的重要环节，消力池、海漫段、防冲槽等消能防冲设施的结构尺寸都需要 通过计算确定。
水闸设计规范给出了相应的消能防冲计算公式。
结合工程实例，从计算水位组合的选取、河道不冲流 速及允许流量的计算、闸门开度及过闸流量的确定、消能防冲计算过程、消能防冲设施布置等几个方面对水闸工程 中的消能防冲计算及消能防冲设施设计进行了简要介绍。
关键词：水位组合；不冲流速；过闸流量；消能防冲计算中图分类号：TV66 文献标志码：B文章编号：1009-7716(2021 )05-0160-030引言水闸是一种调节水位、控制流量，既挡水又泄水的低水头水工建筑物。
水闸主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄（引）水的双重功能，在防洪、治涝、灌 慨、供水、航运、发电等方面有着广泛的应用。
为保护水闸下游河床免受冲刷，需采取必要的消能防冲措施。
水闸的消能方式，一般采用底流式水跃消能。
其主要消能结构为消力池，在池中利用水跃消能。
海漫段紧接在消力池之后，继续消除水流余能，使水流扩散并调整流速分布，减少底部流速，保 护下游河床免受冲刷。
防冲槽设置在海漫段末端，主 要作用是保护海漫段的安全。
消力池、海漫段、防冲槽等消能防冲设施的设计离不开消能防冲计算。
现以“嘉定蕰藻浜以南地区近期引水调度工程”中的盐铁塘泵闸为例，对水闸消能防冲计算的内容作简要介绍。
1项目概况上海嘉定蕰藻浜以南地区，位于嘉定区的最南端，西北以蕰藻浜为界，南依苏州河，东临中槎浦和新槎浦，区域总面积约]00.36 k m2。
利用Excel进行水能调节计算_吴立新
在 Ｐ１２（“谷电量”列）输入“＝￥Ｅ￥３＊Ｏ１２”； 选择 Ｅ１２：Ｐ１２，向下拖曳完成 Ｅ１３：Ｐ３７６ 的输入。
在 Ｃ３７７ 输入“＝ＳＵＭ（Ｃ１２：Ｃ３７６）”，并向右拖曳至 Ｐ３７７。 ３．４ 计算结果
Ｍ３７７ 为年峰电利用小时数，Ｎ３７７ 为年发高峰电量，Ｏ３７７ 为年谷电利用小时数，Ｐ３７７ 为年发谷电量。
２ 小水电代燃料生态工程概况
根据国务院关于大力发展小水电，解决农村生活用电和 保护生态、改善环境等重要指示精神，把“小水电代燃料生 态工程”作为巩固“天保工程”退耕还林还草成果的主要途 径。“小水电代燃料生态工程”的总体规划原则是：水电为 主，多能互补，因地制宜，综合利用，分部实施，注重实效。
苍南县现在仍正常发电的电站有桥墩水库电站等 １６ 座，装机 ４６ 台，１２１００ｋＷ。“十五”期间，准备新建赤溪电 站等 １３ 座，装机 ３４ 台，１６１１０ｋＷ。“十一·五”期间准备新 建仕新电站等 １２ 座，装机 １２ 台，４９８０ｋＷ。根据规划要求， 需对基准年（２０００ 年）至达标年（２００５ 年）及 ２０１０ 年共 ７ 年进行电力电量平衡分析，每一年都必须按照丰水年 （Ｐ＝１５％）、中水年（Ｐ＝５０％）、枯水年（Ｐ＝８５％）的情况进行 水能调节计算。由于每一个电站的装机容量、水头、库容等 基本条件都不一样，需对每一个电站进行水能调节计算，工 作量相当繁重，根本无法用人工计算。现选择枫树坪电站为 例具体说明 Ｅｘｃｅｌ 用于水能调节计算方面的编程和应用。
日发电利用小时数：日发电利用小时数＝日发电用水量
·４２·
利用 Ｅｘｃｅｌ 进行水能调节计算
２００２ 年第 ４ 期
÷日满发用水量×每日发电小时数。 日发电量：日发电量＝日发电利用小时数×装机容量。
消能防冲计算
0.57
即为下游水深hs 0.68
此时σ ˊ[hs/(hc″-d)]=
d hs z hc
0.700 0.58 hs下游水深为： 跃后水深hc＂为： 1.34 2.68
式中：
d为消力池池深： 出池差Δ Z值为：
经计算得σ o为：
0.98
当σ o为（1.05～1.10）
此时反求池深
0.70
第 1 页
该水位组合计算结果见下表： 工况 1 1 选定
⑵
池深d 0.70 1.20
收缩深hc
跃后深hc＂ 淹没度σ 2.68 2.78 0.98 1.06
选定池长L
下游水深hs
出池口σ ˊ
1.60 1.44
10.00 13.00
1.34 1.19
0.68 0.75
反求池深 0.70 1.20
（一）
消力池计算： 假定消力池深d为： 0.70 有已知：池末宽度 6.96 故总势能T0=H0+d＝ 求收缩水深hc： 4.416
3
⑴
总长度L为 9.33 下游水深 2.10 池前单宽 11.14
2
计行进流速堰上水头H0
3.716 4.80
池末单宽单宽流量 假定hc为 1.6009
q2 hc T 0 h c 0 2 g 2
（三） 河床冲刷深度计算： ⑴
q2为池末端单宽流量 4.80 注：ks可查上表
Δ H泄水时上下游水位差： 20.76
冲坑深度计算:
dm 1.1
qm hm v0
1.34 hm海漫河床水深 0.95 1.34
3
式中： qm海漫末端单宽流量 经计算得dm为： ⑵ 抛石断面计算: 经计算得ω 为： 0.21
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二：输入数据： 注：水位（深）以m计，流量m3/s，单宽m2/s计
池前宽度 3
下游水位 0.93 闸底高程 -0.87 扩散角 12
下游河宽 25.00 海漫末端宽 25 水闸流量 33.41 下游水深 2.10
三：数值计算： 注：需假定有消力池深度d，总长L,及比较下游水深hs。
（一） ⑴
消力池计算： 假定消力池深d为： 1.20 有已知：池末宽度 8.37 故总势能T0=H0+d＝ 4.916
14～13 12～11
10～9
8～7
式中： ks海漫长度计算系数
9
q2为池末端单宽流量 4.80
ΔH泄水时上下游水位差： 1.23
注：ks可查上表
经计算得Lp为：
20.76
（三 ）
河床冲刷深度计算：
⑴ 冲坑深度计算:
dm 1.1
qm
hm
v0
式中： qm海漫末端单宽流量 1.34 [Vo]河床土质允许不冲流速
13.0 计算池两端加宽各为0.5m，0.8m d为池深，坡度1：4
求出池差ΔZ：
z q22 q22 2g 2hs2 2ghc2
式中： ① ② ③
q2为池末单宽流 根据已知量提：供水深 按出池口为临界水深 由下游水为面线推 三者比求较：后确定
为：
经计算得ΔZ为： 0.55
3.99 hs下游水深可参考情况有下列几种：
内河消能防冲设计（内0.63外2.63对应流量）
一：适用范 二围：：输入数 据：
已知下游水深 注：水位（深）以m计，流量m3/s，单宽m2/s计
池前宽度 3
下游水位 0.93 闸底高程 -0.87
扩散角 12
下游河宽 25.00
海漫末端宽
25 水闸流量 33.41
三算（）：：一数值计消力池计注算：：需假定有消力池深度d，总长L,及比较下游水深hs。
⑴ 假定消力池深d为： 0.70
总长度L为 9.33
下游水深
2.10
有已知：池末宽度 6.96
下游水深 2.10
计行进流速堰上水头H0
3.716
故总势能T0=H0+d＝ 4.416 池前单宽 11.14
池末单宽单宽流量 4.80
求收缩水深hc：
h3 c
T 0hc2
q2 2g 2
0
假定hc为
1.6009
底板厚度计算:
①根据抗冲要求：
t k1 q2 H
式中： k1池底板计算系数 0.2 q2为池末端单宽流量 3.99
ΔH泄水时上下游水位差： 1.39
注k1为（0.15～0.20）
经计算得t为： 0.43
②根据抗浮要求：
（二）
（三） ⑴
t k2h r1 1
式中： k2池底板安全系数 1.2 h核算断面上渗压水头：
跃后深hc ＂
淹没度σ
选定池长L
2.68
0.98
10.00
2.78
1.06
13.00
①根据抗冲要求：
下游水深hs
1.34 1.19
出池口σˊ 反求池深
0.68
0.70
0.75
1.20
t k1 q2 H
式中： k1池底板计算系数
0.2
ΔH泄水时上下游水位差：
q2为池末端单宽流量 4.80
1.23
注k1为（0.15～0.20）
⑵
抛石断面计算:
其中δ护面厚度（0.3～0.5m）取
d 1 m2
m
m堆石形成的护面坡率（2～3）取
0.5 2
经计算得ω为： 0.40 m2
第4页
② 按出池口临界水深为 1.34
（此时下游河宽同出池口河宽且海漫较短）
③ 由下游水面线推求： 1.24
此时根据下游出口河宽相应临界水深为
0.57
三者比较后确定为： 1.34
即为下游水深hs
经计算得ΔZ为： 0.58
此时σˊ[hs/(hc″-d)]=
0.68
验算淹没度σo： d hs z hc
0.000
求跃后水深hc＂：
hc
hc 2
1 8 q2 ghc3
1
b1 b2
0.25
式中： b1池前宽度为： 3
b2池后宽度为：
8.37
经试算得hc＂为： 2.78
式中：
反求池长为：L=4*d＋0.75*6.9*(hc＂-hc）+1＝ 12.63 接近假定
计算采用的池长 в校正值系：数取
0.75，
式中： d为消力池池深： 0.700 出池差ΔZ值为： 0.58
hs下游水深为： 跃后水深hc＂为：
1.34 2.68
经计算得σo为：
0.98
当σo为 （1.05～
第1页
此时反求池深
0.70
工况 池深d 收缩深hc
1 0.70
1.60
1 1.20
1.44
选定
⑵ 底板厚度计算:
该水位组合计算结果见下表：
r1为消力池容重： 2.50
t/m3
0.60
注k2为（1.1～1.3）
经计算得t为： 0.48
故确定t为 0.6
（规范要求大于 0.5m）
海漫长度计算：
Lp ks q2 H
粉砂细纱
中粗砂壤 土
粉质粘土
坚硬粘土
14～13 12～11 10～9 8～7
式中：
ks海漫长度计算系 数
9
q2为池末端单宽流量 3.99
总长度L
为
12.63
下游水深 2.20
池前单宽 11.14
计行进流速堰上水头 H0
3.716
池末单宽单宽流量 3.99
求收缩水深hc：
h3 c
T 0hc2
q2 2g 2
0
假定hc为
1.4409
式中：
а水流动能校正系 数
经试算得hc为：
1.44
1.03 ф为流速系数取值为 0.95
公式左右都为： 0
式中： а水流动能校正系数 1.03 ф为流速系数取值为 0.95
经试算得hc为： 求跃后水深hc＂：
1.60
公式左右都为： 0
hc
hc 2
1
8 q2 ghc3
1
b1 b2
0.25
0.000
式中： b1池前宽度为： 3
b2池后宽度为：
经试算得hc＂为： 2.68
反求池长为：L=4*d＋0.75*6.9*(hc＂-hc）+1＝
2.10 1.19 1.86
（此时下游河宽同出池口河宽且海漫较 短）
此时根据下游出口河宽相应临界水深为 0.57
1.19
即为下游水深hs
此时σˊ[hs/(hc″-d)]=
0.75
验算淹没度σo： d hs z hc
式中： d为消力池池深： 1.200 出池差ΔZ值为： 0.55
hs下游水深为： 跃后水深hc＂为：
ΔH泄水时上下游水位差： 1.39
注：ks可查上表
经计算得Lp为： 河床冲刷深度计
算： 冲坑深度计算:
19.53
dm 1.1 qm hm
v0
式中：
qm海漫末端单宽流 量
1.34
hm海漫河床水深 1.19
m
[Vo]河床土质允许不冲流速 0.95
抛石允许流速可达2.5m3/S
经计算得dm为： 0.36
1.19 2.78
经计算得σo为：
1.057 当σo为 （1.05～ 第3页
此时反求池深
1.20
工况 1 1
选定 ⑵
池深d 0.70 1.20
收缩深hc 1.60
该水位组合计算结果见下表：
跃后深hc ＂
淹没度σ
选定池长L
2.68
0.98
10.00
1.44
2.78
1.06
13.00
下游水深hs 出池口σˊ 反求池深 1.34 0.68 0.70 1.19 0.75 1.20h来自海漫河床水深 1.34m
0.95
抛石允许流速可达2.5m3/S
经计算得dm为：
0.21
⑵ 抛石断面计算: dm 1 m2
其中δ护面厚度（0.3～0.5m）取 m堆石形成的护面坡率（2～3）取
0.7 4
经计算得ω为：
0.59 m2
第2页
内河消能防冲设计（内0.63外2.63对应流量）
一：适用范围： 已知下游水深
计算采用的池长值：
10.0
6.96 9.33 接近假定
式中： в校正系数取0.75， 计算池两端加宽各为0.5m，0.8m
d为池深，坡度1：4
求出池差ΔZ：
z q22 q22 2g 2hs2 2ghc2
式中： q2为池末单宽流量： 4.80 hs下游水深可参考情况有下列几种：
① 根据已知提供水深为 2.10
经计算得t为：
0.46
②根据抗浮要求：
t k2h r1 1
式中： k2池底板安全系数
1.2
r1为消力池容重： 2.50
t/m3
h核算断面上渗压水头： 0.60
注k2为（1.1～1.3）
经计算得t为：
0.48
故确定t为 0.6
（二 ）
海漫长度计算：
Lp ks q2 H
（规范要求大于 0.5m）
粉砂细纱 中粗砂壤土 粉质粘土 坚硬粘土