水利工程常用计算公式

水利专业常用计算公式

一、枢纽建筑物计算

1、进水闸进水流量计算：Q=B 0δεm（2gH 03

）1/2

式中：m —堰流流量系数 ε—堰流侧收缩系数 2、 明渠恒定均匀流的基本公式如下： 流速公式： u ＝ Ri C 流量公式 Q ＝Au ＝A Ri C

流量模数

K ＝A R

C

式中：C —谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即

C ＝

6/1n 1R

R —水力半径（m ）； i —渠道纵坡；

A —过水断面面积（m 2）；

n —曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。

3、水电站引水渠道中的水流为缓流。水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。逐段试算法的基本公式为

△x=f

2

1112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+

式中：△x ——流段长度（m ）；

g ——重力加速度（m/s ²）；

h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）； v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）； a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；

f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用

⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+=∆=3/4222

224/312121f f v n R v n 21x h i R

式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）

； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）； A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）； 4、各项水头损失的计算如下： （1）沿程水头损失的计算公式为

⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+∆=3

/422

2223

/41

2121f v n v n 2x h R R （2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：

L f 2

122c f c i g 2v g 2v f h h h -+⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=+=ω 5、前池虹吸式进水口的设计公式

（1）吼道断面的宽高比：b 0/h 0=1.5—2.5； （2）吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=1.5—2.5； （3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—2.5； （4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =1—1.65；

（5）吼道断面底部高程（b 点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m —0.2m ； （6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9； 6、最大负压值出现在吼道断面定点a 处，a 点的最大负压值按下式确定：

γαν

p

*

w 20

0a h g

2h h -

++

+Z +∆Z =∑、B

式中：Z —前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；

h 0—吼道断面高度（m ）；

∑w

h

—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m ）；

γ/p *

—因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。

附加压强水头按下式计算：

⎥⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛

+-=2

000

20*2h 1g 2/p γγνγ 式中：0γ—吼道断面中心半径（m ） 计算结果，须满足下列条件：

v a a h h h -≤、B

式中： h a —计算断面处的大气压强水柱高（m ）

；

H v —水的气化压强水柱高（m ） 最小淹没深度S ，可按下式估算：

0075.1~1h /γF S ）（=

式中：0γF —吼道断面的水流弗劳德数，000gh /V F =γ。 虹吸的发动与断流宜选用以下的几种装置和方法来实现： （1）用真空泵抽气发动，可根据设计条件和工况做设备选型； （2）自发动； （3）水力真空装置； （4）水箱抽气装置。

断流装置常采用真空破坏阀。在已知h B 、a 值时，真空破坏时的瞬间最大进气量可按下式估算：

a a

a

gh 2、B Q ρρ

μω= 式中：μ—真空破坏阀系统的流量系数； a ω—真空破坏阀的断面面积（㎡）； a ρρ、—分别为水河空气的密度。 7、水库蓄水容积 1、总库容估算公式

（1）根据库区尺寸初佑： V=BLH/K V —水库总库容，104

·m 3

(万立米)。

B —坝址处的河谷宽度(相当于坝顶的部仪)，m 。 L —蓄水后库区延伸长度(回水长度)，km(公里)。 H —最大坝前水深，m 。

K —按库尾蓄水断面与坝址蓄水断面之比采用的系数： l:lO 时，K=32；1:5时，K=27 （2）根据淹没面积初估： V=HA/K V —水库总库容，104

·m 3(万立米)。 A —库区最大水面面积(淹没面积)，亩。 K —按以下原则采用的系数:

库底平坦 K=25~30， 库底坡度陡 K=30~38 2、有效库容估算公式： V=ChoF V —水库有效库容，104

·m 3

(万立米)。

ho —多年平均径流深(查《水文手册》)，mm(毫米)。 F —水库集雨面积(流域面积)，km 2

(平方公里)。 C —按以下原则采用的系数： 水库为不完全年调节 C=O.2~0.4