水力及高程计算表.xls
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 =-=。
喷淋水力计算表
hi 沿程水头损失 (m) 3.667581627 1.57954217 1.654747713 1.248129282 0 0 3.02903537 0 11.17903616
所用公式
V2 i 0.0000107 1.3 dj
hi i L
13.4148434
3.HS湿式报警阀的水头损失(m) 4.HL水流指示器(m) 6.Hf富余水头(m) 7.水泵扬程或系统入口的供水压力
H z Z P0 h H S H L H f
49.8148434
注： 单个喷头流量计算：
K为喷头流量系数 80
q K 10 P
P为喷头工作压力(MPa) q为喷头流量(L/min) (按系统最不利点处喷头的工作压力计算) 0.1 80 q为喷头流量(L/S) 1.333333333
喷淋水力计算表
1.最利点栓口几何高度
最高层顶几何高度 (m) 23 泵房标高 (m) 0 梁高 (m)心线之间的高程差(m) 22.4
2.P0系统最不利点外喷头工作压力(m) 3.水头损失
dj 管道计算 内径（mm） 150 100 80 65 50 40 32 25 L 管道长度 (m) 100 20 10 10 0 0 5 0 qg 给水设计流量 （L/s） （供水喷头个数） 30 15 12 6 6 15 2 1 V 为管道内的平均 流速（m/s） 1.6985138 1.910828025 2.388535032 1.809067953 3.057324841 11.94267516 2.488057325 2.038216561
i 每米管道的水头损失 （MPa/m） 0.000366758 0.000789771 0.001654748 0.001248129 0.005044429 0.10356262 0.006058071 0.005670349 hz 沿程水头损失总 (m) h 总水头损失(m) (120%Σ hz) 4 2 3
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
桥墩水力计算
桥面高程确定（含引堤高程确定）
项目 频率为P%的设计流量(m /s) 全河过水断面（河槽+河滩）面积(m2) 多年所测洪水期（10分钟）平均最大风速的平均值(m/s) 多年所测洪水期（2分钟）平均最大风速的平均值(m/s) 计算浪程(m) 平均水深(m) 重力加速度(m/s2) 波浪平均高度(m) Δ h'/h 波浪高度系数 波浪计算高度(m) 边坡糙渗系数 与风速有关的参数 相对波浪侵袭高度 波浪爬高(m) 断面平均流速（m/s) 冲涮系数 一般冲刷后墩前行近流速(m/s) 桥下平均流速(m/s) 桥前雍水系数 桥前最大雍水高度（m) 桥下雍水高度（m) 桥下净空安全值（ｍ） 桥梁上部构造建筑高度(m) 设计洪水位(m) 桥顶高程(m) 堤顶安全加高（m) 堤顶高程
3
符号 Qp A
数值 81.00 41.59 15.10 16.25 1000.00 1.49 9.81 0.21 0.14 2.30 0.48 0.90 1.20 1.82 0.94 1.95 1.25 1.34 1.49 0.10 -0.16 -0.08 0.50 0.60 28.20 29.70 0.60 29.74 （非粘性土）
渠道水力参数计算表
蛤蟆井水库烟水工程渠道断面计算表
设 计 渠帮 水 渠 过水 湿 水力 比降 糙率 计 算 深 深H 宽B 面积 周X 半径 I R 流 流 M3/ M3/ KM M M M M2 M M S S 流 速 M/ S
总干
东干渠 (道部) 东干渠 (尾部)
2.5 1.1 0.8
1
0.8 2.6 0.3
累计 4.31 5.36 6.51 7.76 9.11 10.56
高程 872.4 873 874 875 876
面积 0 0.2 0.6 0.9 1
香树坪山塘面积、库容统计表 体积 累计 高程 面积 0 0 0.06 0.06 877 1.2 0.3 0.36 878 1.5 0.7 1.06 879 1.8 0.95 2.01 880 2.1
(尾)
牛拦门烟水配套工程渠道断面计算表
表--08
桩号 主干渠 渠长 KM 渠帮 过水 水深H 渠宽B 深 面积 M M M M2 湿周 水力半 比降I X 径R M M 糙率 设计 流量 计算 流速 流量 灌溉面积 田 土
M3/S M3/S M/S
0.44
0.6
0.3
0.5
0.15 1.1 0.136 0.002 0.017 0.09 0.1
渠道水力参数计算汇总表 渠 渠 道 名 称 道 水 力 参 数 汇 总 水 湿 力 比 周 糙率 半 降I X 径R M 2.1 1.8 2.7 3.5 3.8 1.3 M 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4 0.2 0 0 0 0 0 0 n 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 表 设 计 计 算 流 流 量 量 M3/ M3/ S S 0.4 0.4 0.9 0.9 1.2 1.2 1.8 1.9 2.2 2.1 0.2
溢洪道水力计算(各种表格公式)
T0=以下游下游消力池底板顶面算起的总势能。
q=收缩断面处的单宽流量`P54》5.55 4.37hc 3-T 0hc 2+aq 2/2gφ2=0a=1，《水闸设计规范P56》b=-T0hc''=跃后水深（m ）c=ag 2/2gφ2hc=收缩断面水深hc=收缩水深（m)q=收缩断面处的单宽流量b 1=消力池首端宽度（m ）b 2=消力池末端宽度（m ）hs'=下游水深(m)水位m流量m³/s 329.3 4.2157329.413.10371329.467329.525.23308329.639.95381329.5854329.756.84367v=C(Ri)0.5C=R 1/6/n R=A/X A=(b+mh)h X=b+2h(1+m 2)0.5式中：hc"=0.5*h （1+8aq 2/g海曼取设计水位 下游水深深跃后水深（m ）收缩断面水深收缩断面处的单宽流量1=消力池首端宽度（m ）2=消力池末端宽度（m ）下游水深(m)下游河道水位计算表)0.5h)h(1+m 2)0.5武水水力手册，41页0.5*hc*(（1+8aq 2/ghc 3）^0.5-1)(b1/b2)^0.251.05~1.10φ'=消力池出流的流速系数，取0.95m）/（2gφ2*hs'2）-aq2/（2g*hc''2）Lsj=Ls+bLjLj=6.9(h''-hc)L k=（0.7~0.8）L jLsj=消力池长度Ls=消力池水平段投影长度b=水跃长度校正系数，可采Lj=水跃长度（m)长bLjLj=6.9(h''-hc)=（0.7~0.8）L jk消力池长度消力池水平段投影长度（m）水跃长度校正系数，可采用0.7~0.8水跃长度（m)。
水力计算表(方案一)
雨水干管水力计算表（面积
注：
1.因为缺少嘉鱼县暴雨强度公式的资料，这里采用与嘉鱼县气候相近的武汉暴雨强度公式q＝983×(1+0.65×Lg(P 政工程中南设计院发布。
取设计重现期P＝5年 ，设计降雨历时t等于集水时间t
2.由于堆场底部做了防渗处理，所以径流系数ψ=1
3.取折减系数m=2
4.本计算表采用钢筋混凝土圆管（满流，n=0.013）水力计算表。
采用塑料管材（n=0.009）如HDPE时，或者夹砂玻璃钢
5.非金属管道内流速不应大于5m/s，以免水流冲刷破坏管道
6.3个跌水井为溢流堰式跌水井
（面积叠加法）
式q＝983×(1+0.65×Lg(P))/((T+4)^0.56)，该公式由中国市如HDPE时，或者夹砂玻璃钢管RPMP时，排水能力会更好。
大坝设计水力计算公式
6.83
2.47
2.47
1.63
1.12
1.10
1.02
1
3.00 0.36
3.82 1.17 3.16 0.32 31 0.920 0.30
3.00 0.36
3.90 1.19 3.16 0.32 31 0.920 0.30
3.00 0.19
2.65 0.71 3.16 0.18 31 0.920 0.16
表3.1.1
项目名称 系数 w w1/6 g D w2 gD/w2
(gD/w2)1/3 h2% p(%) hm Hm
hm/Hm
平均波高计算表
单位 m/s
m
m m m
正常蓄水位 0.00625 20.00 1.65 9.81 240 400 5.89 1.81 0.758
2.13 0.36 3.34 0.11
（适用于w<20m/s及D<20km）
h1%---累计频率为1%的波高。
表3.1.2
项目名称 系数 w g D w2 gD/w2
(gD/w2)1/2 Lm
平均波长计算表
单位 m/s m
m
正常蓄水位 0.0386 20.00 9.81 240 400 5.89 2.43 3.82
设计洪水位 0.0386 20.00 9.81 250 400 6.13 2.48 3.90
坝顶高程计算表
单位 m
m m m m m m m
正常蓄水位 0.30 0.11 1.75 0.519 0.004 0.50 1.02
368.00 369.02
369.02
设计洪水位 0.30 0.11 1.75 0.518 0.004 0.50 1.02
生物反应池(SBR、AAO)与高程计算
生物反应池（ SBR 、AAO ）与高程计算一、SBR 生物反应池平均水量 40000T/d,Kz=1.37 Qmax=54800T /d ，主要设计参数：生物选择池 反应时间： 1hr ；生物主反应池：进水同时曝气，其中进水时间 0.5 hr ，曝气反 应时间 2.8 hr ，沉淀时间 1 hr ，排水时间 0.5 hr ，一个周期共 4.8 hr ，每天 有 24/4.8=5 个周期。
设排出比 1/m=1/4 ，（选取） 反应池 MLSS=3500 mg/L ，BOD 污泥负荷 0.07kgBOD/kgMLSS.d, 单池反应器容积：mq 4 V= nNq=5 4 40000 =8000m3有效水深： 6m,故所需水面积为 1333 m 2, 设主曝气区单格平面尺寸（组） ： 长 55.0 ×宽 24.0m ，则所需表面积为 1320 m 2。
反应器运行水位计算如下： （反应器水位概念图如图 3.4 ） h 1（LWL 排水结束后的水位）55=611.125 41 44mh 3 h 2 h 1 h 4h 2（MWL 一个周期的平均进水量进水结束后1的水位） =65.33m1.125h 3（ HWL1个周期的最大污水量进水结束后的水位） =6m,h （ HHWL 超过 1 个周期最大污水量的报 h s （污泥界面） =4-0.5=3.5m. 生物选择池容积为： 40000/24 1=1667 m 3h s图 3.4 反应器水位概念图有效水深： 6m （与主反应区同深） , 故所需表面积为 278 m 2 生物选择池数量： 2 池， 每池与两主反应区对应 净尺寸约为： 2 池×3.0 ×48.0m 实际有效容积：1728m 3生物反应池计算简图生物选择池搅拌功率：3～5w/m3 设剩余污泥产率为0.9kgDS/kgBOD5 原污水BOD5 为150mg/L, 经预处理后降低25%，则进入反应池的污水，其BOD5为：150（1-25%）=112.5mg/L 水中非溶解性BOD5 值：BOD5= 7.1bXaCe式中Ce ——处理水中悬浮固体浓度，取值20mg/L Xa——活性微生物在处理水中所占的比例，取值0.4 b——微生物自身氧化率，一般介于0.05 ～0.1 之间，取0.1 代入各值，BOD5= 7.1 0.1 0.4 20 =5.7 mg/L 处理水中溶解性BOD5值为20-5.7=14.3 mg/L 去除了112.5-14.3=98.2 mg/L，去除率为98.2/112.5=87%剩余污泥0.9 98.2 54800/1000=4843kgDS/d量：污泥龄：31680 3.54843 / 0.7 =16dDa Lrb MLVSS T A +4.57N O -2.86N D A式中 O D ——每周期需氧量， kg O 2/周期；Lr —— BOD 去除量， kg BOD/周期；∑MLVS —S —反应器内的生物量， kg ；T A ——曝气时间， h/ 周期； N o ——硝化量， kg N/ 周期； N D ——脱氮量， kg N/ 周期； a ——系数， kgO 2/kg BOD 5，取 1；b ——污泥自身氧化需氧率， kgO 2/ (kg MLVSS ·h )，取 0.07；O D =1 98.2 54800/(5 1000)+0.07 3.5 2283 2.8 +4.57 3 54800/(5 1000)-2.86 30 54800/(5 1000)=1778 kg O 2/ 周期=635 kg O2/h635最大需气量：331.4 21.5% 20%=10548m/h=176 m /min176 60 24气水比：=6.3 ︰ 140000混合液回流比： R 1=20%； 上清夜排出装置：每池的排水负荷每池设一台滗水器，则排水负荷为 54800考虑到流量变化系数为则滗水器的最大排水负荷为 33.3 ×1.37=45.6 m 3/min=2737 m 3/h 。
各种渠道、河道过流的计算表
1、工程概况：北门江钟山水厂段现状宽8.8m，堤防洪水采用20年一遇257.9m3/s。
北门江钟山水厂段0+000.00至0+098.00m,进口0+000.00m底板高程131.29m，出口0+098.00m底板高程130.80m,河底坡降0.005。
钟山水厂处北门江1994年7月23日最大洪水位134.22m2、过流能力计算水面宽：B=b过水面积：A=bh湿周：X=b+2h 水力半径：（2）明渠均匀流计算公式：谢才系数：0+000.000+098.00流量：131.29130.8m 257.9m 3/s 北门江流量与水深的计算水面宽B h(m)b(m)(m)A(m 2)(m)(m)(m 1/2/s)(m 3/s)(m/s)m 0+000 5.668.80.4549.822220.1232 2.480.02546.520.005257.90 5.18136.950+098 5.668.80.4549.822220.1232 2.480.02546.520.005257.90 5.18136.460+000 2.9318.290.4553.594924.1518 2.220.02545.680.005257.90 4.81134.220+098 3.4215.070.4551.549421.9129 2.350.02546.130.005257.90 5.00134.220+000 2.74200.4554.750725.4751 2.150.02545.440.005257.90 4.71134.030+098 2.74200.4554.750725.4751 2.150.02545.440.005257.90 4.71133.54北门江过流能力与水深的计算20年洪水流量河道底板高程经以上计算分析，本设计护堤取北门江水深h=2.74m。
库水位谢才系数C度坡i 过流量Q 流速V 湿周Ｘ水力半径R 糙率n 编号假设底宽过水面积χA R =6/11R n C =Ri AC Q =。