导流水力计算补充资料
导流水力学计算补充资料
导流水力学计算目的: 拟定泄水建筑物尺寸；确定围堰高程及高度；为计算导流方案工程量提供依据。分为四类介绍：分段围堰法前期之束窄河床导流水力计算、导流后期之底孔与缺口导流水力计算、隧洞导流水力计算、明渠导流水力计算。
一、分段围堰法之前期导流的水力计算
要求:束窄河床流速校核；确定上、下游围堰的高程及长度；确定纵向围堰的高程及长度。
1.上游水位计算(上游水位壅高计算,其中下游水位按实测水位流量关系确定)绘出束窄河床导流水位计算简图如下：
图中z为上下游水位差，m；v
0为上游围堰前(原河床)水流的行近流速,m/s；v
c
为
束窄河床段水流收缩断面处的流速,m/s。
(1)计算公式[教材公式(1-3)]
上述计算简图中，可近似假定h
c =h
d
，按能量方程：
式中,河床束窄断面处流v
c
为：(公式1-4)
Q
D
为导流设计流量,m3/s.
设上游围堰前水位壅高后,河床过水面积为A
u
:
则v
0为而A
u
与河床地形与z有关.
A
u
=f(Hu)=f(z)
(2)试算法求z：
已知:导流设计流量Q
D
;河床水位-面积曲线H-A(或图上得量H对应的A值)；
下游水位-流量关系曲线h
d
-Q；K及其它系数。
计算步骤:
step1:由Q
D ,K求v
c
,校核v
c
是否小于允许流速[v
c
]，并选定各种系数值；
step2:设z=z
s ,求h
u
,=h
d
+z
s
。并查得A
u
；
step3:求v
0=Q
D
/A
u
；
step4:将v
c 和v
代入公式(1-3),求出z；
step5:比较判定 |z-z
s
| e为计算控制精度,可取0.01m，计算至满足精度要求为止. 2.围堰剖面设计 围堰剖面设计包括：堰顶高程计算、堰顶宽度拟定、上、下游边坡拟定、围堰绘横剖面图，并进行上、下游围堰及纵向围堰布置设计。 完成习题时应查阅参照类似工程围堰设计和布置资料。 二、分段围堰法之后期导流的水力计算(底孔、缺口水力计算) 在导流水力学计算中，常遇到两个及以上泄水建筑物联合泄流问题。最常见的组合有：底孔+缺口联合泄流、隧洞+过水围堰联合泄流、厂房中双层泄水孔联合泄流等。由于不同建筑物泄水状况相互干扰，对此类问题难以准确计算。为了使用计算需要，通常假定几种建筑物泄水相互不干扰，即，参与联合泄流的几种建筑物总的泄水能力可由各建筑物单独泄水能力曲线叠加而得。导流水力学计算中常用联解方程法和图解法解决此类问题。以下以底孔+缺口联合泄流为例说明其计算应用，如图1所示。 一般来讲，河流枯期流量小时，底孔引导水流，缺口上升。而汛期流量大时，缺口与底孔联合渲泄洪水。 计算要求:缺口、底孔的过流量及流速、确定二期上、下游围堰的高程及长度、确定二期纵向围堰的高程及长度。 河流流量由小到大增加时的流态：底孔无压-底孔有压-底孔+非淹没堰流-底孔+淹没堰流。 1.上游水位计算 (联合泄流计算工况) 假定：几种建筑物泄水互不干扰。 (1)计算简图及公式 绘出底孔与缺口联合泄流计算简图： 计算公式: (1)底孔流量 (2)缺口流量 (3)水量平衡方程： Q D =Q 1+Q 2 Q D 为导流设计流量，m 3/s ；各项物理意义参见导流水力学计算补充资料。 一般可联解上面三个方程求解。 2.图解计算法 (联合泄流计算工况) 3.围堰高程计算 同前期导流计算方法 4.围堰布置及尺寸 与前期导流法布置类似；注意围堰位置及其相互关系.5.缺口设计 ／[q] .缺口宽度B: B=Q 缺 [q]为临时缺口允许单宽流量,取60-80m3/s/m; .缺口布置:施工方便:结构可靠: 6.底孔设计 .底孔面积:ω=Q /[v] 孔 .底孔数目:N= ω /(b*h b) .底孔布置:从结构要求、封堵闸门设备、底坎高程、河流综合利用等方面考虑。 三、全段围堰法之隧洞导流的水力计算 要求:隧洞的过流量及流速； 确定隧洞过水断面形式及面积； 确定上、下游围堰的高程及长度； 1.上游水位计算 (1)洞内流态: 枯期流量较小时为明流:按明渠水流计算；流量逐步增大时可能出现明满交替流情况:尽可能避免； 汛期流量较大时可能为有压流：按能量方程推导公式计算(计沿程损失)； (2)有压流计算简图及公式 导流隧洞有压流计算简图如下。 隧洞有压流计算公式：公式中各项物理意义见导流水力学补充资料。 2.围堰高程及布置 同前 3.导流隧洞洞径D选择(洞径优化) 若洞径 D大,可加大泄流量Q,相应围堰高度低；反之，若洞泾D减小,泄流能力Q减小,会增加围堰高度高， 一般来讲，以隧洞开挖衬砌费用+围堰费用→min 应结合导流隧洞临时支护形式,进行方案的技术经济比较 4.导流隧洞消能防冲 略 四、明渠导流的水力计算 计算要求:明渠的过流量及流速；确定明渠过水断面形式及面积；确定上、下游围堰的高程及长度； 1.上游水位计算 明渠进水口可初估为堰流形式，即可按堰流公式计算渠道进口泄流能力，进而求出相应于导流设计流量Q 的明渠进口上游水位。 D 2.明渠均匀流计算公式 流速v=C√RJ 流量Q=Av=AC√(Ri) 若C采用曼宁公式计算，则 流速v=R2/3i1/2/n 流量Q=AR2/3i1/2/n 式中，n-糙率；R-水力半径；i-坡比 2.渠内水面曲线推求 用于确定明渠边墙高度。参见水力学。 3.明渠断面选择： 矩形；梯形；复合断面。 4.其余计算同前 第三章给水排水管道系统水力计算基础 本章内容： 1、水头损失计算 2、无压圆管的水力计算 3、水力等效简化 本章难点：无压圆管的水力计算 第一节基本概念 一、管道内水流特征 进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。 对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑 紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。 二、有压流与无压流 水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流 给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。 从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多 三、恒定流与非恒定流 给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。 四、均匀流与非均匀流 液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。 对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。 管道水力计算 新大技术研究所：戴颂周 2012 年3 月2 日 目录 第一章单相液体管内流动和管道水力计算 (3) 第一节流体总流的伯努利方程 (3) 一、流体总流的伯努利方程 (3) 二、流体流动的水力损失 (3) 第二节流体运动的两种状态 (6) 一、雷诺实验 (6) 二、雷诺数 (7) 三、圆管中紊流的运动学特征—速度分布 (7) 四、雷诺数算图 (8) 第三节沿程水力损失 (9) 一、计算方法： (9) 第四节局部水力损失 (14) 第五节管道的水力计算 (17) 一、管道流体的允许流速（经济流速供参考） (17) 二、简单管道的水力计算 (19) 第二章玻璃钢管道水力计算 (20) 第一节玻璃钢管道水力计算公式 (20) 一、玻璃钢管道水力计算公式 (20) 二、管道水力压降曲线 (21) 三、常用液体压降的换算 (21) 四、常用管件压降 (23) 第二节油气集输管道压降计算 (24) 第三节玻璃钢输水管线的水力学特性 (25) 一、玻璃钢输水管水流量计算 (25) 二、玻璃钢输水管水击强度计算 (25) 第三章管道水力学计算中应注意的几个问题 (28) 一、热油管道的工艺计算 (28) 二、油水两相液体的工艺计算 (28) 三、地形变化时的水力坡降 (30) 第一章 单相液体管内流动和管道水力计算 第一节 流体总流的伯努利方程 一、流体总流的伯努利方程 1. 流体总流的伯努利方程式（能量方式） =++g c g P Z 22 1111αρw h g c g P Z +++22 2222αρ 2. 方程的分析 (1) 方程的意义 物理意义：不可压缩的实际流体在管道内流动时的能量守恒，或者说，上游机械能=下游机械能+能量的损失。 (2) 各项的意义 -21,z z 单位重量流体所具有的位能，或位置水头，m ，即起点、终点标高。-g p g p ρρ/,/21单位重量流体所具有的压能，或压强水头，m ；即P 1 P 2为起点、 终点液流压力，-g c g c 2/,2/2 22211αα单位重量流体所具有的动能，或速度水头， m ；即C 1 C 2为液流起、终点的流速。 -21,αα单位重量流体的动能修正系数；-w h 单位重量流体流动过程的水力损失，m 。 二、流体流动的水力损失 1. 水力损失的计算 液体所以能在管道中流动，是由于泵或自然位差提供的能量。液体流动过程中与各种管道、阀件、管件发生摩擦或撞击而产生阻力。同时液体质点间的互相摩擦和撞击也要产生阻力。为了使液体继续流动，就必须供给能量，以克服这些阻力。用于克服液流阻力的能量，就是管路摩阻损失。水力损失一般包括两项，即沿程损失 f h 与局部损失 m h 。因此，流体流动时上、下游截面间的总水力损失 w h 应等于两截面间的所有沿程损失与局部损失之和，即 目录 第一章坝体计算................................................................................................................................. - 3 - 1.1防浪墙顶高程及坝顶高程确定 (3) 1.1.1防浪墙顶高程确定............................................................................................................... - 3 - 1.1.2 防浪墙底高程的确定........................................................................................................ - 5 - 1.1.3 坝顶高程的确定................................................................................................................ - 6 - 1.1.4 坝顶面宽度的确定............................................................................................................ - 6 - 1.2防浪墙应力稳定计算及配筋计算 (6) 1.2.1 防浪墙应力稳定计算........................................................................................................ - 6 - 1.2.2 防浪墙配筋计算................................................................................................................ - 9 - 1.3面板的计算 (10) 1.3.1 面板的厚度计算.............................................................................................................. - 10 - 1.3.2 面板的配筋计算...............................................................................................................- 11 - 1.4结论 (11) 第二章趾板计算............................................................................................................................. - 12 -2．1趾板剖面尺寸 (12) 2.1.1河床连接板 ........................................................................................................................ - 12 - 2.1.2岸坡趾板段 ........................................................................................................................ - 12 - 2．2趾板配筋 (14) 2.2.1连接板 ................................................................................................................................ - 14 - 2.2.2趾板 .................................................................................................................................... - 14 - 2．3结论 (15) 第三章坝体稳定和变形计算........................................................................................................... - 16 -3．1边坡稳定计算 (16) 3．1．1 计算公式.................................................................................................................... - 16 - 3.1.2 计算程序 ..................................................................................................................... - 19 -边坡稳定计算的FORTRAN语言程序................................................................................................... - 19 -3．1．3 计算成果.................................................................................................................. - 37 - 3.2变形计算 (38) 3.2.1 坝顶沉降值估算............................................................................................................ - 38 - 3.2.2 施工期坝体自重引起的垂直沉降计算........................................................................ - 39 - 建筑排水塑料管的简便水力计算 近十几年来，在我国硬聚氯乙烯管材和管件的生产技术和施工技术以及配套的防火措施都有了很大发展。其用量日趋增加，特别是《建筑排水硬聚氯乙烯管道设计规程》(CJJ29-89)简称“规程”的实施，进一步促进了硬聚氯乙烯塑料管的应用。 由于“规程”的编写距今已有10年，其在实施过程中尚存在下列问题： (1)对塑料排水立管通水能力的确定值，近年来提出不同观点和结论，但仍然停留在理论分析上。只有今后在有条件的情况下，结合水工试验才能有完善的结论。本文亦不进行该方面的讨论。 (2)在塑料横管的水力计算方面，“规程”中提供的方法是无可非议的，但由于出版过程的疏忽，横管计算图附图2.3和2.4的适用管径颠倒。再加上4幅水力计算图制版印刷较粗糙，造成内插不便。 另外，有些设计人员忽视了硬聚氯乙烯管和排水铸铁管的水力计算的前提条件n值和约束条件i值的差异，直接使用排水铸铁管的水力计算图表，使其结果失真。 鉴于上述情况，本文就硬聚氯乙烯排水横管提出比较精确的计算方法。 1 理论根据 1.1 计算公式 v＝1／nR2／3i1／2 （1） Q＝vA (2) 式中 Q——流量，m3/s； v——流速，m/s； n——塑料管的粗糙系统，n＝0.009； R——水力半径，m； i——水力坡度； A——水流断面积，m2。 qn＝0.12αNp1／2＋qmɑx(3) 该式的各项的含义及其公式的适用范围详见“规程”。 1.2 计算公式的约束条件 “规程”中确认的管径、最小坡度和最大计算充满度见表1。 表1 “规程”中确定的管径、最小坡度、最大充满度 管道坡度的一般取值，“规程”推荐为0.026，在该推荐i值情况下，其对应流速见表2。 从表2可见，后两种管径的相应流速都高于有防噪要求的管道的规定范围。这两种较大口径的排水管多用于高层建筑中的管道转折层中或埋地，作为横管使用时存在天然的防噪音条件，又能兼顾到减小转折层的高度及埋深变化较小的客观要求，故一般情况下仍能使用 表2 推荐i值对应的流速 排水铸铁管和硬聚氯乙烯排水管都有最小坡度的限制(约束条件)，最小坡度的确定都是根据式(1)计算的流速不得小于排水管的最小允许流速0.6m/s为前提。 由排水铸铁管的通用坡度，根据式(1)不难导出其不同管径、充满度时相应的流速，其值见表3。 表3 不同管径、充满度时铸铁管相应的流速 导流水力学计算补充资料 导流水力学计算目的: 拟定泄水建筑物尺寸;确定围堰高程及高度;为计算导流方案工程量提供依据。分为四类介绍:分段围堰法前期之束窄河床导流水力计算、导流后期之底孔与缺口导流水力计算、隧洞导流水力计算、明渠导流水力计算。 一、分段围堰法之前期导流的水力计算 要求:束窄河床流速校核;确定上、下游围堰的高程及长度;确定纵向围堰的高程及长度。 1、上游水位计算(上游水位壅高计算,其中下游水位按实测水位流量关系确定)绘出束窄河床导流水位计算简图如下: 图中z为上下游水位差,m;v 0为上游围堰前(原河床)水流的行近流速,m/s;v c 为束 窄河床段水流收缩断面处的流速,m/s。 (1)计算公式[教材公式(1-3)] 上述计算简图中,可近似假定h c =h d ,按能量方程: 式中,河床束窄断面处流v c 为:(公式1-4) Q D 为导流设计流量,m3/s、 设上游围堰前水位壅高后,河床过水面积为A u : 则v 0为而A u 与河床地形与z有关、 A u =f(Hu)=f(z) (2)试算法求z: 已知:导流设计流量Q D ;河床水位-面积曲线H-A(或图上得量H对应的A值); 下游水位-流量关系曲线h d -Q;K及其它系数。 计算步骤: step1:由Q D ,K求v c ,校核v c 就是否小于允许流速[v c ],并选定各种系数值; step2:设z=z s ,求h u ,=h d +z s 。并查得A u ; step3:求v 0=Q D /A u ; step4:将v c 与v 代入公式(1-3),求出z; step5:比较判定 |z-z s | 流体力学第五章压力管路的水力计算 第五章压力管路的水力计算 主要内容 长管水力计算 短管水力计算 串并联管路和分支管路 孔口和管嘴出流 基本概念： 1、压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压） 注：输送气体的管路都是压力管路。 2、分类： 按管路的结构特点，分为 简单管路：等径无分支 复杂管路：串联、并联、分支 按能量比例大小，分为 长管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路。短管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。 第一节管路的特性曲线 一、定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。 二、特性曲线 l l L g V d L g V d l l g V d l d l g V d l g V h h h f j w + = = + = ?? ? ? ? ? + = + = + = 当 当 当 其中， 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 λ λ λ λ λ ζ （1） 把2 4 d Q A Q V π = = 代入上式得： 2 2 5 2 2 2 28 4 2 1 2 Q Q d g L d Q g d L g V d L h w α π λ π λ λ= = ? ? ? ? ? = = （2） 把上式绘成曲线得图。 第二节长管的水力计算 一、简单长管 1、定义：由许多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程损失较大、局部损失 较小，计算时可忽略局部损失和流速水头。 2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式 2 2 1 1 A V A V=（3） f h p z p z+ + + γ γ 2 2 1 1 ＝ （4） g V D L h f2 2 λ = （5） 说明：有时为了计算方便，h f的计算采用如下形式： 水管网流量简单算法如下： 自来水供水压力为市政压力大概平均为0.28mpa。 如果计算流量大概可以按照以下公式进行推算，仅作为推算公式， 管径面积×经济流速（DN300以下管选1.2m/s、DN300以上管选1.5m/s）=流量如果需要准确数据应按照下文进行计算。 水力学教学辅导 第五章有压管道恒定流 【教学基本要求】 1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。 2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道的压强分布。 3、了解复杂管道的特点和计算方法。 【容提要和学习指导】 前面几章我们讨论了液体运动的基本理论，从这一章开始将进入工程水力学部分，就是运用水力学的基本方程（恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程）和水头损失的计算公式，来解决实际工程中的水力学问题。本章理论部分容不多，主要掌握方程的简化和解题的方法，重点掌握简单管道的水力计算。 有压管流水力计算的主要任务是：确定管路过的流量Q；设计管道通过的流量Q所需的作用水头H和管径d；通过绘制沿管线的测压管水头线，确定压强p沿管线的分布。 5.1 有压管道流动的基本概念 （1）简单管道和复杂管道 根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。直径单一没有分支而且糙率不变的管道称为简单管道；复杂管道是指由两根以上管道组成管道系统。复杂管道又可以分 为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。 （2） 短管和长管 在有压管道水力计算中，为了简化计算，常将压力管道分为短管和长管： 短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道； 长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管 道为，一般认为（ ）＜（5~10）h f %可以按长管计算。 需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。 5.2简单管道短管的水力计算 （1）短管自由出流计算公式 （5—1） 式中：H 0是作用总水头，当行近流速较小时，可以近似取H 0 = H 。 μ称为短管自由出流的流量系数。 （5—2） （2）短管淹没出流计算公式 （5—3） 式中：z 为上下游水位差，μc 为短管淹没出流的流量系数 （5—4） 请特别注意：短管自由出流和淹没出流的计算关键在于正确计算流量系数。我们比较短管自由出流和淹没出流的流量系数（5—2）和（5—4）式，可以看到（5—2）式比（5—4）式在分母中多一项“1”，但是计算淹没出流的流量系数μc 时，局部水头损失系数中比自由出流多一项管道出口突然扩大的局部水头损失系数“1”，在计算中不要遗忘。 （3）简单管道短管水力计算的类型 简单管道短管水力计算主要有下列几种类型： 1）求输水能力Q:可以直接用公式（5—1）和（5—3）计算。 2）已知管道尺寸和管线布置，求保证输水流量Q 的作用水头H 。 这类问题实际是求通过流量Q 时管道的水头损失，可以用公式直接计算，但需要计算管流速，以判别管是否属于紊流阻力平方区，否则需要进行修正。 3）已知管线布置、输水流量Q 和作用水头H ，求输水管的直径 d 。 j h g v ∑+22 02gH A c Q μ=ζλμ∑++= d l 11 z g A c Q 2μ=ζλμ∑+=d l c 1 水利工程施工课程设计说明书 （2014-2015年度第1学期） 学院：_______ 长春工程学院___ 专业：农业水利工程 班级：水利1142 姓名： xxx 学号：小小小 指导老师: 闫雪莲 2014年09月19日 第一部分 （一）工程条件 鸽子洞水电站是以发电为主，结合防洪、工业及生活供水，兼顾灌溉等综合利用的小（1）型水利枢纽工程，枢纽建筑物包括蓄水池和电站。蓄水池拦河坝为浆砌石重力坝，坝顶长315.0m，最大坝高43.5m，总库容910万m3。电站布置在蓄水池拦河坝下游河床右侧，装机容量520kW，装有2台单机容量分别为200kW和320kW的机组，水电站年平均发电量65.59万kW.h，通过电站尾水每年可向下游提供270万m3水量。 主要工程量：坝基砂卵石等土石方开挖7.17万m3，石方明挖5.47万m3 ，洞挖石方0.04万m3，土石方回填6.09万m3，混凝土浇筑3.17万m3，平硐衬砌混凝土145m3，钢筋及钢材制安300t，C10混凝土砌块石11.94万m3，M10砂浆砌条石2.93万m3，砂浆砌块石385m3，坝基固结灌浆4598m，坝基帷幕灌浆4374m。金属结构设备安装各类型闸门7扇，启闭机7台，电站装设型号为HL160-WJ-50、HLA153-WJ-50的混流式机组各1台。 工程所在地对外交通条件较好，现有101国道从其下游通过，从坝址现有砂石路3.5km在三道河子村附近与其相接。坝址下游地势较开阔，有可供施工时使用的生产及生活设施的场地。 工程所用块石可由蓄水池上游的王土坊村块石场开采，储量丰富，完全可满足本工程之需，运距2.5km左右；混凝土粗骨料由王丈子村的人工料场供应，运距20km左右，砂子可由水库下游二道河子村附近河道的滩地开采筛分，运距10km 左右。施工用电由城西变电站提供，可从该变电站511线路“T”接10kV高压线路，“T”接地点在王土坊乡三道河子村附近，距工地3.5km。 工期要求。根据建设单位意见及工程实际情况，初步拟定工程施工期为三年。 （二）水文、气象条件设计资料 1、水文气象条件 鸽子洞水电站坝址区处于温湿带和寒温带过渡地带，属大陆性燕山山地气候，四季分明，春季干旱少雨，天气多变；夏季高温多雨，多雷雨天气；秋季天高气爽，昼暖夜凉；冬季干燥少雪，天气寒冷。据统计，年平均气温8.0℃，最高38℃，最低-23℃，全年无霜期110～170d，多年平均降雨量为560mm，降雨量年内分配极不均匀，年降雨量的70～80％集中在6～9月份。受降水不均影响， 2.2给水系统 2.2.1 给水用水定额及时变化系数 本设计建筑用水主要为住宅部分和商场卫生间。因为本商住楼一层商业区用 水量由市政供水管网直接供水，住宅区采用水泵并联分区供水的方式。参考《建 筑给水排水设计规范》 （GB50015-2003）的有关规定的用水量标准及时变化系数，本设计中采用的用 水量标 准见表2-1： 用水量表2-1 序号用水类别用水量标准使用单位数使用时间时变化系数 1 住宅200L/人.d 476人1 2 2.5 2 商场6L/m2.d 1210m224 1.5 注：在此住宅用水人数是按每套房 3.5 人计 2.2.2 最高日用水量 Q d=m·q d ? 式中：Q d——最高日用水量，L/d； m——用水单位数； q d——最高日生活用水定额，(L/人·d） 则： Q d1=m1·q d1=476×200=95200L/s=95.2m3/d Q d2=m2·q d2=1210×6=7260L/s=7.26m3/d 未预见用水量按总用水量的10%计算，即： Qd'=10%×(Q d1+Q d2)=(95.2+7.26)=10.25m3/d 2.2.3则本建筑的最高日用水量为： Q d=Q d1+Q d2+Q d'=95.2+7.26+10.25=112.71m3/d Q h=K h·Q p 式中： Q h——最大小时用水量，m3/h； K h ——小时变化系数； Q p ——平均小时用水量，m3/h 。 则： Q h1=K h1·Q p1=2.5×95.2÷24=9.58m3/h Q h2=K h2·Q p2=1.5×7.26÷24=0.45m3/h Q'=10%（Qh1+Q h2）=(Q h1+Q h2)=10%(9.58+0.45)=1.00m3/h Q h=Q h1+Q h2+Q'=9.58+0.45+1.00=11.00m3/h 2.2.4设计秒流量 进行给水管网最不利管段的水力计算，目的是算出各管段的设计秒流量，各 某混凝土重力坝施工导流设计 一、工程概况 本水库是该流域水利水电建设规划中的主体工程之一。坝址位于某乡上游3km处，控制流域面积317km2，坝址处多年平均流量s，年径流总量×108m3。本工程是一座兼有防洪、灌溉、发电、水产养殖效益的综合开发的水利枢纽工程。 工程总库容为×108m3，正常高水位，死水位，设计洪水位，校核洪水位，水库有效库容达×108m3，为年调节性水库。 该工程拦河坝的坝型为砼重力坝，电站布置在河床右侧的非溢流坝段的后面，为坝后式布置，坝顶全长315m，坝顶高程135m，其中左非溢流坝坝段长度为100m，溢流坝段长度为48m，右非溢流坝段长度167m，溢流坝段布置在河床中部偏左岸，设有3孔6m×12m的弧形工作闸门，堰顶高程124m，坝底最大宽度为54m，消能方式为挑流消能，在坝后式厂房处，非溢流坝段的最大底度为，厂房最大宽度为，厂坝联结段为4m。 电站装机容量为2×3200KW。引水压力钢管设在非溢流坝段内，进水口底板高程为，管径，采用单机供水的布置方式。水轮机安装高程，设计工作水头，最大工作水头，最小工作水头。 工程枢纽处地形及工程布置见图1。 二、基本资料 1.工程水文资料 该水库库容在1×108m3以上，主坝工程为二级建筑物，坝址设计洪水过程线，是根据上游3km处水文观测站实测某年最大一次洪水典型加以修正，以洪峰、洪量控制进行放大而得。 现将各设计频率洪水过程线、施工设计洪水等水文资料列于表1～表5。 表1 坝址设计洪水过程线单位：m3/s 表2 施工设计洪水成果单位：m3/s 表3 水文站实测历年月平均流量单位：m3/s 表4 坝址水位—流量关系曲线 表5 水库容积曲线 2.坝址地形地质条件 （1）左岸：地形自然坡度为1：~，覆盖层2~3m，全风化带厚3~5m，强风化加弱风化带厚5m，微风化厚4m。 某水利枢纽工程施工导流建筑物为5级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004初步确定导流标准为5年一遇（P=20%）,5年一遇枯水期洪峰流量为80m3/s，洪水历时为24小时； 采用全段围堰（挡枯水期洪水）泄洪洞导流围堰为不过水土石围堰,初步确定泄洪洞底高程663m宽4-6m，高5-7米，洞长400米； 试根据拟定的泄洪洞尺寸计算堰前最高水位及最大下泄流量。 假设泄洪洞底坡为0.005，出口为自由出流。 分析：Z-V关系曲线（或Z-F关系曲线）； 洪水标准及相应设计洪水过程线； 拟定的泄洪建筑物型式与尺寸，并推求q-V关系； 水库汛期的控制运行规则； 初始边界条件（包括起调水位、初始库容、初始下泄流量）。 水位～库容关系曲线表 查魏璇主编《水利水电工程施工组织设计指南》中隧洞导流水力计算水位-泄量关系。 解：1.根据题意及条件绘制Z-V关系曲线如下图 2.洪水标准及洪水过程线 3. 拟定的泄洪建筑物型式与尺寸及相应得水力计算，并推求q-V关系 该泄洪建筑物为矩形泄洪洞，拟定其宽为5m，高为5m，泄洪洞底高程663m，过水面积A=25m2。因为隧洞为自由出流判别式如下： 无压流H/D<1.2 有压流H/D>1.5 半有压流或半有压与有压交替的不稳定流 1.2 一、空调水系统的设计原则： 1、力求水力平衡； 2、防止大流量小温差； 3、水输送符合规范要求； 4、变流量系统宜采用变频调节； 5、要处理好水系统的膨胀与排气； 6、解决好水处理与水过滤； 7、切勿忽视管网的保冷与保温效果。 二、冷冻水、冷却水管的计算 1、压力式水管道管径计算 D=103πνL 4（mm ） 公式中 L------水流量（m 3/s ） v-------计算流速（m/s ） 一般水管系统的管内水流速可参考表13-12的推荐值取用 表13-13选择。 2、直线管段的阻力计算 Δh=d l λ×2 2v ρ=R ×l 式中Δh---长度为l （m ）的直管段的摩擦阻力（Pa ） λ---水与管内壁间的摩擦阻力系数； l----直管段的长度（m ）； d----管内径（m ）； ρ----水的密度（kg/m 3），当4℃时为1000kg/m 3 R-----长度为1m 直管段的摩擦阻力（Pa/m ） 三、空调设备流量计算 由Q=CM ΔT 可得出：M=Q/C*ΔT （Kg/S ） Q-----空调制冷或制热量（Kw ） C-----水的比热容，4.2KJ/Kg*℃ ΔT---进出空调设备的供回水温差，ΔT =T G -T H 四、风机盘管选择 1、计算室内空调冷负荷Q （W ），简单依单位面积指标及经验估算。 2、考虑机组的盘管用后积垢积尘对传热的影响，对空调冷负荷要进行修正，冷负荷应乘以系数a 仅冷却使用 a=1.10 作为加热、冷却两用 a=1.20 仅作为加热用 a=1.15 3、依据空调冷负荷选择风机盘，一般按中档运行能力选择。 4、校核风量：L=) (3600s n h h Q -ρ L-----风机盘管名义风量（m 3/h ） 《水利工程施工》课程设计任务书 （水利水电工程专业） 1 前言 根据水利水电工程专业培养计划和《水利工程施工》教学大纲的规定，本专业的学生有一周半时间的《水利工程施工》课程设计。本课程设计的主要目的是巩固和掌握课堂所学理论知识，培养学生运用本课程的知识解决相应实际问题的能力，并使学生在水力计算、CAD绘图、设计说明书编写等方面能得到初步训练，为毕业设计和今后的工作、学习打下坚实基础。本次课程设计的主要内容是水利水电工程施工导流设计和截流设计，以下为导流设计的相应资料。 2基本资料 2.1工程概况 本水电站位于XC市某村境内，系YJ干流水电建设规划的梯级电站之一，距XC市公路里程约80km。 本工程主要任务是发电，水库正常蓄水位1330.00m，死水位1328.00m，总库容7.6亿m3，属日调节水库。 本工程等级为一等工程，主要水工建筑物为1级，次要建筑物为3级。电站枢纽建筑物主要由左右岸挡水坝、中孔坝段和溢流坝段（为碾压混凝土重力坝）、消力池、右岸引水发电系统组成，右岸地下厂房装机4台600MW机组，总装机容量2400MW。工程枢纽处地形及工程布置见附图。 大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程1334.00m，最低建基面高程1166m，最大坝高168.0m，最大坝底宽153.2m，坝顶轴线长516m；整个坝体共24个坝段，从左至右由左岸挡水坝1#～9#坝段、左中孔10#坝段、溢流坝11#～14#坝段、右中孔15#坝段和右岸挡水坝16#～24#坝段组成；溢流坝段布置5孔溢流表孔，每孔净宽15m，溢流堰顶高程1311.00m；放空中孔孔口底高程1240.00m，孔口尺寸5×8m；溢流坝段下游接消力池，消力池边墙为混凝土斜边墙，消力池边墙顶高程1224.0m，建基高程分别为1166.0m、1180.0m，底板高程为1188.0m，消力池长145m。 建筑给水排水水力计算及优化 摘要：在经济快速发展的今天，高层建筑的高度和层数也随着科学水平不断的提高而增加。目前，高层建筑正向着层数更多、功能更齐全、设备更完善、技术更先进的方向发展。那么，给水排水系统就是建筑工程的灵魂，为了让其变得更加鲜活，对给水排水设计的要求也越来越高。 关键词：高层建筑给水排水优化设计 随着建筑业的高速发展，以及研究者们的不懈努力，高层建筑对给水排水的技术要求也随之而越来越高。目前，我国已在高层建筑的给水排水领域上取得了非常可观的成绩，以后的发展过程中应该更加注重实用性、可行性、安全性以及其有机结合，为打造世界一流的工程提供可靠的技术支撑和质量保障。 一、建筑给排水中的水力计算要点 1.水力计算形式的分类 和多层建筑一样，高层建筑给水排水工程的水力计算总是围绕着流量，管径，水压，水头损失等几个水力要素进行的。按管道内的水压状况可分为有压流和无压流(重力流)。高层建筑给水系统均需要升压装置，故给水管道内的水流均属有压流；而排水系统一般是依靠重力自流，故排水管道内的水流属于重力流。 一般说来，给水管道内有压流的情况复杂一些，但任何给水管道的水力计算可以归纳为以下几类： 第一类是已知管材、管长、管件种类和数量、管中配水流量及要求的最低水压值，然后确定管道的管径。这类计算在工程设计阶段进行。 第二类是已知管材、管长、管件、管路中流量及管径，求管路所需水压，作为选择管网增压设备的依据。这类计算一般也在工程设计阶段进行。 第三类是己知管材、管长、管件、拟更换管路的管径、现在水压工况，需校核该工况下管中输配流量，或是在满足流量的前提下校核管路所需的水压值。这类计算多见于对原有工程进行改扩建时的校核。 2.给水管道水力计算 1、给水管道水力计算目的 建筑内部给水管网水力计算目的，在于确定给水管网各管段的管径，求得设计秒流量通过管段时造成的水头损失、复核室外给水管网的水压能否满足最不利处的配水点或消火栓所需的水压要求、选定加压装置所需扬程和高位水箱的设置高度。 CB34报告单 （葛洲坝[2011]报告011号） 合同名称：南水北调中线一期引江济汉工程渠道3标合同编号：HBNSBD-YJ01-2011-05 说明：本表一式四份，由承包人填写，监理机构、发包人审批后，承包人2份，监理机构、 发包人各1份。 关于庙湖两期围堰与一期围堰方案比较及导流明渠设计的报告 一、工程概况 1、工程概况 引江济汉作为南水北调中线水源区工程之一，是从长江上荆江河段附近引水至汉江兴隆河段、补济汉江下游流量的一项大型输水工程。工程的主要任务是向汉江兴隆以下河段（含东荆河）补充因南水北调中线调水而减少的水量，同时改善该河段的生态、灌溉、供水和航运用水条件。引水干渠的引水口位于荆州市龙洲垸、出水口为潜江市高石碑，线路地跨荆州、荆门两地级市所辖的荆州区和沙洋县，以及省直管市潜江市和仙桃市，干渠全长67.23km 工程区位于江汉平原的腹地，桩号为13+756～18+947，地形平坦开阔，地面高差起伏不大，渠道的两侧均为农田、鱼塘及村庄，地面高程在32～34m之间。 渠道3标长度为5.191km，沿线共布置各类建筑物4座，3座排水倒虹吸，一座分水闸。引水干渠设计引水流量350m3/s，最大引水流量500m3/s。 本标段引水干渠按1级建筑物设计，干渠上的跨渠倒虹吸等主要建筑物按1级建筑物设计，倒虹吸的进出口连接建筑物、消能防冲设施、庙湖分水闸后的输水管、出口连接建筑物、消能防冲设施等次要建筑物按3级建筑物设计。回旋水域建筑等级类别为三类，但水工建筑物按1级设计，其它建筑物按3级设计。 本标段主体工程主要工程量：土方开挖约213万m3，土石方填 筑约98万m3，混凝土约7万m3，钢筋约0.67万t。 2、穿湖段的原招标围堰施工方案 本标段穿湖段桩号为17+306～17+800，其中有两座建筑物，桩号分别是分水闸K17+400，倒虹吸K17+650，为了满足穿湖段在施工过程中湖汊上游来水能顺利泄入湖中而不致影响其施工，因此，进行分期施工，结合工程布置、进场交通条件及施工布置，一期施工桩号17+306～17+660段（含渠道、分水闸、回旋水域及倒虹吸等），纵向围堰轴线桩号17+683，由桩号17+700～17+800段湖汊过流，二期施工桩号17+660～17+800段渠道，由一期已建的倒虹吸过流，庙湖曾家湾倒虹吸设计过流标准为50年一遇，因此满足穿湖段施工20年一遇的度汛洪水要求。 一期围堰形成一个封闭的基坑，在倒虹吸进出口处围堰向外侧折转，总长约1140m，其中纵向围堰长约263m，采用土方填筑，堰底高程26.5m，堰顶高程为29.0m，顶宽10m，两侧边坡均为1∶5，一期基坑渠道填筑在4月底可达到脱险高程，但是纵向围堰不满足度汛要求，在其上采用袋装土填筑到32.0m高程，堰高3m，袋装土堰顶宽2m，两侧边坡均为1∶1。汛期渠道内可继续施工。二期只填筑两条横向围堰与一期横向围堰衔接，堰顶高程29.0m，顶宽10m，两侧边坡均为1∶5，二期围堰共长620m，在合龙后纵向围堰可以拆除，此时一二期基坑合为一个整体。在二期围堰合龙前，倒虹吸进出口前围堰必须拆除，倒虹吸作为二期渠道施工导流建筑物。 一、二期土围堰填筑7.8万m3，袋装土填筑3000m3，土围堰只 1．高压、中压燃气管道水力计算公式： Z T T d Q L P P 0 5 210 2 2 2 110 27.1ρ λ ?=- 式中：P 1 — 燃气管道起点的压力（绝对压力，kPa ）； P 2 — 燃气管道终点的压力（绝对压力，kPa ）； Q — 燃气管道的计算流量（m 3/h ）； L — 燃气管道的计算长度（km ）； d — 管道内径（mm ）； ρ — 燃气的密度（kg/m 3）；标准状态下天然气的密度一般取0.716 kg/m 3。 Ｚ — 压缩因子，燃气压力小于1.2MPa （表压）时取1； Ｔ — 设计中所采用的燃气温度（K ）； Ｔ0 — 273.15（K ）。 λ— 燃气管道的摩擦阻力系数； 其中燃气管道的摩擦阻力系数λ的计算公式： 25 .06811.0??? ? ??+ =e R d K λ K — 管道内表面的当量绝对粗糙度（mm ）；对于钢管，输送天然 气和液化石油气时取0.1mm ，输送人工煤气时取0.15mm 。 R e — 雷诺数（无量纲）。流体流动时的惯性力Fg 和粘性力(内摩擦 力)Fm 之比称为雷诺数。用符号Re 表示。层流状态，R e ≤ 2100；临界状态，R e =2100～3500；紊流状态，R e >3500。 在该公式中，燃气管道起点的压力1P ，燃气管道的计算长度L ，燃气密度ρ，燃气温度T ，压缩因子Z 为已知量，燃气管道终点的压力2P ，燃气管道的计算流量Q ，燃气管道内径d 为参量，知道其中任意两个，都可计算其中一个未知量。 如燃气管道终点的压力2P 的计算公式为： ZL T T d Q P P 0 5 210 2 1210 27.1ρ ?-= 某DN100中压输气管道长0.19km ，起点压力0.3MPa ，最大流量1060 m 3/h ，输气温度为20℃,应用此公式计算，管道末端压力2P =0.29MPa 。 长距离输水管道水力计算公式的选用 1． 常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22 **=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度，m d-----管道计算内径，m g----重力加速度，m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降； R ―――水力半径，m Q ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/s C n ----海澄――威廉系数 其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2． 规范中水力计算公式的规定 3． 查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力 计算公式也有所差异，见表1： 表1 各规范推荐采用的水力计算公式 3．1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广.给水排水管道系统水力计算汇总
管道水力计算
泰安抽水蓄能电站水利枢纽——上水库库盆、材料及导流建筑物设计计算书
建筑排水塑料管的简便水力计算
导流水力计算补充资料
流体力学 第五章 压力管路的水力计算资料
水流量计算公式
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给水部分水力计算
混凝土重力坝施工导流设计
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2017年水利工程施工课程设计任务书(导流设计)
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燃气管道水力计算
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