水力计算基础
水力计算书
水力计算书水力学是研究液体流动规律、动力学和能量转换的学科，而水力计算是水力学研究的基础。
在水资源利用、水电站工程、城市供水、排水等领域，水力计算都发挥着重要的作用。
本文将从水力学基本公式、计算方法和应用实例等方面，探讨水力计算的相关内容。
1.水力学基本公式在水力计算中，最基础的是水力学的基本公式。
经典的水力学基本公式包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
其中，质量守恒方程描述了物质在流动过程中的守恒特性，即入口质量等于出口质量。
动量守恒方程描述了流体动量在流动过程中的守恒特性，即入口动量等于出口动量。
能量守恒方程描述了能量在流动过程中的守恒特性，即入口能量等于出口能量。
这些基本公式为水力计算提供了理论基础，也为数值模拟和实验验证提供了准确的标准。
2.水力计算方法在实际工程中，我们需要根据具体情况，采用不同的水力计算方法。
常用的水力计算方法有试算法、推导法、模拟法和实验法等。
试算法是根据已有的数值或经验关系，结合基本公式，进行计算预测。
推导法是根据基本公式，根据物理图像和数学模型推导解析解。
模拟法是通过计算机数值模拟，模拟真实的流动过程，得到结果。
实验法是通过实验室模型或原型进行实验，得到流体力学参数。
这些方法有各自的优缺点和适用范围，选择合适的方法，能够提高水力计算的准确度和可靠性。
3.应用实例水力计算广泛应用于水力工程和城市供水、排水等领域。
以水电站工程为例，水力计算是水轮机型式选择、水头、流量和发电量等的计算基础。
在多级水电站的设计中，需要进行水头和水量的分配和调整，保证水轮机在不同负荷下的最大效率和整个电站的最大效益。
在城市供水领域，水力计算可用于预测城市供水管网的水压和流量变化，指导供水压力的调节和管网的规划建设。
在城市排水领域，水力计算可用于评估城市排水系统的水流速度和压力，指导排水管网的建设和排水管理。
综上所述，水力计算是水力学研究和应用的重要部分。
水力学基本公式、计算方法和应用实例，为水力计算提供了理论依据和实践指导，促进了水力学理论的发展和水力工程的进步。
(整理)第三章给水排水管道系统水力计算基础
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。
对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。
《水力计算手册》
《水力计算手册》一、引言水力计算在水务工程中具有举足轻重的地位，它关乎工程的合理性、安全性和经济性。
水力计算手册作为一本实用工具书，旨在为工程技术人员提供便捷、准确的计算方法和技术支持。
二、水力计算基础概念1.水力参数水力计算涉及的主要参数包括流量、压力、流速、粗糙度等。
正确获取这些参数是进行水力计算的前提。
2.水力计算公式与方法水力计算公式和方法主要包括达西-威斯巴赫公式、莫迪公式、埃克特公式等。
了解这些公式和方法有助于快速完成水力计算。
三、水力计算步骤1.确定计算目标：明确计算目的，如管道直径、泵站规模等。
2.收集相关资料：包括工程设计资料、水质检测报告等。
3.进行初步计算：根据已知条件，采用适当的方法进行初步计算。
4.校核计算结果：对初步计算结果进行校核，确保其准确性。
5.编写计算报告：将计算过程和结果整理成报告，以便审阅和存档。
四、水力计算应用于实际工程案例1.给水排水工程：通过水力计算确定管道直径、泵站规模等参数。
2.水利枢纽工程：对水库、水闸等建筑物进行水力计算，确保工程安全。
3.输水管道工程：计算管道内水流速度、压力损失等，为工程设计提供依据。
4.泵站工程：通过水力计算选择合适型号的泵站设备。
五、水力计算软件介绍与使用方法1.常见水力计算软件概述：简要介绍市场上常见的水力计算软件。
2.水力计算软件操作演示：以某款水力计算软件为例，演示操作流程。
六、水力计算注意事项与建议1.遵守国家相关法规与标准：在进行水力计算时，应遵循国家法规和行业标准。
2.确保计算数据的准确性：收集完整、准确的数据，避免因数据错误导致计算结果失真。
3.结合实际工程合理选用计算方法：根据工程特点选择合适的计算方法。
4.注重计算结果的可行性：在计算过程中，要充分考虑工程实际，确保计算结果具有可行性。
七、总结与展望1.水力计算手册为工程技术人员提供了一部实用的工具书，有助于提高水力计算的准确性和效率。
2.随着技术的发展，水力计算将面临更多挑战，如复杂地形、新型材料的应用等。
第三章给水排水管道系统水力计算础
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。
对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。
给水排水管道系统水力计算基础
ADV 点式流速仪
ADCP
Acoustic － 声学 Doppler － 多普勒 Current － 流速 Profiler － 剖面仪
深度单元和流速剖面
水流在垂向上被分割成若干层，叫做深度单元 （depth cell）。
一台ADCP相当于许多台单点流速仪
Depth cells
11 10
9 8 7 6 5 4 3 2 1
深度单元
ADCP
机械式流速仪
粒子成像速度计( PIV)
• PIV 原理
粒子第一 个的像
t 后，粒子 第二个的像
Y X
X X
U lim 2
1,
V lim Y2 Y1
t2t1 t2 t1
么是不相平行的直线。举例。
控制流动的规律
• 能量守恒 • 质量守恒
4
微小流束的能量方程
单位位能
z
单位总能量
p u2 z
2g
单位压能 单位动能
单位势能
p
u2 2g
z p
z1
p1
1v12
2g
z2
p2
2v22
2g
hw12
实际流体恒定总流 的能量方程
分析水力学问题 最常用也是最重 要的方程式
2g 8g
l d
满管流
4
v2 l hf C2 R
满管流、非满管流
8
达西
• 1.奠定比托管构型 • 2.确定管流达西公式 • 3.达西渗流定律 • 4.求谢才系数
9
比托管
• 1732年，法国皮托发明比托管 • 达西发明了沿流动方向布置的静压管
水力计算文档
水力计算引言水力计算是指在水力学领域中，根据给定的水体条件和水流参数，通过运用一系列公式、计算方法和理论基础，对与水有关的各种现象、过程和工程进行计算和预测，以便为水利工程设计、水资源管理等提供科学依据和技术支持。
水力计算的主要目的是通过计算来确定水流的流速、流量、压力、液面高度等参数，从而对水流的运动特性和水力性能进行分析和评估。
它广泛应用于各个领域，包括给水系统、排水系统、河流治理、水电站工程等。
本文将介绍水力计算的基本概念、常用方法和应用领域，并给出一些具体的实例说明。
基本概念流速流速是流体通过单位横截面积的体积流量，常用单位为米/秒。
对于自由流条件下的水流，通常使用流速来描述水体的运动速度。
流速的计算可以通过测量水流通过一个已知长度的管道或河道所需的时间来进行。
假设已知水体在时间t内通过管道的长度L，那么流速V可以计算为V=L/t。
流量流量是单位时间内通过一个横截面的体积流量，常用单位为立方米/秒。
流量是水力计算中最基本的参数之一，用于描述水流的总体排放情况。
流量的计算可以通过测量单位时间内通过一个横截面的水流体积来进行。
假设单位时间内通过一个横截面的水流体积为V，那么流量Q可以计算为Q=V/t。
压力压力是单位面积上的力，常用单位为帕斯卡。
在水力学中，压力是描述水体受到的压力或力的作用的参数，常用来描述液体在管道中的流动状态。
压力的计算可以通过测量液体对单位面积上物体施加的力来进行。
根据帕斯卡定律，压力P可以计算为P=F/A，其中F 为液体对单位面积上物体施加的力，A为单位面积。
液面高度液面高度是指液体的上升或下降的高度，常用单位为米。
在水力学中，液面高度用于描述与液体有关的各种现象和过程，如水位变化、波浪高度等。
液面高度的计算可以通过测量液体从基准面上升或下降的距离来进行。
根据地面高程的参考点和液体的位置来计算液面高度。
常用方法流速计算方法常用的流速计算方法包括：舍诺特公式、曼宁公式和流速测量法等。
水力计算书
水力计算书水力计算是涉及到水流、水体运动以及水力学原理的一门学科，广泛应用于水力工程、水资源管理、水利规划等领域。
水力计算的目的是通过各种计算方法来研究水体流动的各种参数，如流速、水位、水压等，并对水力结构和工程进行设计和优化。
水力计算的基本原理包括质量守恒定律和能量守恒定律。
质量守恒定律表明，在封闭的系统中，流入的水量必须等于流出的水量，即入流=出流。
能量守恒定律则表明在流体运动中，流体的总能量保持不变，包括动能和势能。
根据这两个基本原理，可以推导出一系列水力计算的公式和方法。
在水力计算中，常用的参数包括流量、流速、水位和水压等。
流量是单位时间内通过某一横截面的水量，通常用Q表示，单位为m³/s或m³/h。
流速是单位时间内通过某一横截面的水流速度，通常用v表示，单位为m/s。
水位是指水面的高度或者压力水头，通常用H表示，单位为m。
水压是单位面积上受到的水力作用力，通常用P表示，单位为Pa。
根据质量守恒定律，可以得到流量计算公式：Q = Av，其中A 是横截面的面积，v是水流的速度。
根据能量守恒定律，可以得到水位和流速之间的关系：v = (2gH)^(1/2)，其中g是重力加速度。
通过这些公式，可以相互计算不同的水力参数。
在水力计算中，还经常需要考虑一些特殊情况，如管道阻力、水库泄洪等。
管道阻力是由于水在管道内运动而产生的阻力，可以根据Darcy-Weisbach公式来计算。
水库泄洪是指水库在超过一定水位后，通过泄洪口排放多余水量，通常需要根据水库的形状和放水能力来进行计算。
除了上述基本原理和方法，水力计算还涉及一些复杂的计算模型和数值计算方法，如有限元法、计算流体力学等。
这些方法可以用来模拟和计算复杂的水力现象，如水力振荡、水波传播等。
总之，水力计算是研究水流、水体运动以及水力学原理的一门学科，通过质量守恒定律和能量守恒定律，可以得到一系列水力计算的公式和方法。
水力计算在水力工程、水资源管理、水利规划等领域具有重要的应用价值。
水利工程中的水力计算方法
水利工程中的水力计算方法水力计算是水利工程设计与建设中非常重要的环节之一。
水力计算方法的准确性和合理性对于工程的安全和效益具有直接的影响。
本文将介绍水利工程中常用的水力计算方法，包括流量计算、水头计算和水力特性计算。
一、流量计算流量是水力计算的基本参数，常用的流量计算方法有以下几种。
1. 雨量-径流关系法雨量-径流关系法是通过分析雨量和径流之间的关系，来估计流量的一种方法。
通过历史雨量与径流数据的统计分析，可以建立不同降雨强度和流量之间的经验关系，从而预测未来的流量。
2. 集水面积法集水面积法是通过测量水流汇合的面积，来计算流量的方法。
流域面积的大小和形状对流量有很大的影响，通过测量流域面积并结合流域特征参数，可以计算出流域的平均流量。
3. 水位-流量关系法水位-流量关系法是通过观测水位和流量之间的关系，来计算流量的方法。
通过在水利工程中设置水位计和流量计，可以实时监测水位和流量，并建立水位-流量曲线，从而可以根据水位来推算流量。
二、水头计算水头是水利工程中常用的参数，常用的水头计算方法有以下几种。
1. 均匀流速公式均匀流速公式是计算水头损失的常用方法之一。
根据流体力学原理，通过流速、管径和摩阻系数可以计算出单位长度上的水头损失。
2. 白肋公式白肋公式是计算水头损失的另一种常用方法。
该方法是根据流体在曲线管道中的流动特点，通过曲率半径和流速来计算水头损失。
3. 安培公式安培公式是计算水头转换效率的一种方法。
该方法通过计算水轮机的出力和输入水头之间的比值，来评估水轮机的性能。
三、水力特性计算水力特性是指水流在水利工程中的特殊性质，常用的水力特性计算方法有以下几种。
1. 流量流速关系法流量流速关系法是通过观测流量和流速之间的关系，来计算水流的特性。
通过不同位置的流速测量，可以揭示出水流的速度分布和变化规律，从而分析水流的特性。
2. 水马力计算法水马力计算法是计算水轮机水力特性的一种方法。
通过测量水轮机的进口流量、进口水头和出口水头，可以计算出水轮机的水马力，从而评估水轮机的性能。
《水力计算手册》
《水力计算手册》摘要：一、引言二、水力计算的基本概念与原理1.水力资源的定义与分类2.水力计算的目的与意义3.水力计算的基本原理三、水力计算的方法与步骤1.数据的收集与处理2.水力资源的评估与分析3.水电站的规划与设计4.经济与社会影响分析四、水力计算的应用领域1.水力发电2.水资源的合理利用与保护3.水环境的改善与治理五、我国水力计算的现状与发展趋势1.我国水力资源的概况2.我国水力计算的成就与挑战3.水力计算的未来发展趋势六、结论正文：一、引言水力计算在水利工程建设和水资源管理中具有重要的地位和作用。
随着我国经济的快速发展和水资源的日益紧缺，水力计算在保障国家水安全、促进可持续发展方面面临着更为严峻的挑战。
本文旨在简要介绍水力计算的基本概念、方法和应用，并探讨我国水力计算的现状与发展趋势。
二、水力计算的基本概念与原理1.水力资源的定义与分类水力资源是指水体中因重力产生的能量，具有可再生、清洁和无污染等特点。
根据水力资源的形成条件和水电站的类型，可将其分为潮汐能、海浪能、海洋温差能、水力能等。
2.水力计算的目的与意义水力计算的目的是为了评估水力资源的开发潜力，为水电站的规划、设计、建设和运行提供科学依据。
水力计算对于促进可再生能源的开发利用，保障国家能源安全，保护生态环境具有重要意义。
3.水力计算的基本原理水力计算的基本原理包括水力学原理、水文学原理和电气工程原理。
通过分析流域水文特征、水力特性、地形地貌等条件，评估水力资源的开发潜力，为水电站的规划与设计提供依据。
三、水力计算的方法与步骤1.数据的收集与处理数据的收集和处理是水力计算的基础工作。
主要包括地形地貌数据、水文气象数据、地质地貌数据等。
数据处理的方法有插补、拟合、滤波等。
2.水力资源的评估与分析通过数据处理，分析流域的水文特征、水力特性等，评价水力资源的开发潜力。
常用的方法有马斯京干法、威尔逊法等。
3.水电站的规划与设计根据水力资源的评估结果，进行水电站的规划与设计。
给水排水管道系统水力计算
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。
对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。
水力计算公式选用
水力计算公式选用水力计算是指通过水力学原理和公式来计算液体在管道、河道等流动过程中的各种参数和特性。
水力计算公式是水力学研究的基础，能够用来预测流体的流速、压力、流量等参数，对水利工程的设计和运行具有重要意义。
下面介绍几种常用的水力计算公式及其选用情况。
1.流量计算公式流量是指单位时间通过其中一截面的液体体积，常用的流量计算公式有：流量计算公式为：Q=A×v，其中Q为流量，A为流动截面的横截面积，v为流速。
该公式适用于对流量有明确要求的场合，如管道流量、水库泄洪流量等。
2.流速计算公式流速是指单位时间内通过其中一截面的液体速度，常用的流速计算公式有：流速计算公式为：v=Q/A，其中v为流速，Q为流量，A为流动截面的横截面积。
该公式适用于需要计算流速的情况，如河流流速、管道流速等。
3.压力计算公式压力是指液体对单位面积所产生的压力，常用的压力计算公式有：压力计算公式为：P=γh，其中P为压力，γ为液体的密度，h为液体的压力高度。
该公式适用于计算液体的静态压力，如水塔的压力、泵站的压力等。
4.速度计算公式速度是指液体在流动过程中的速度，常用的速度计算公式有：速度计算公式为：v=√(2gh)，其中v为速度，g为重力加速度，h为液体的压力高度。
该公式适用于计算液体的速度，如水流速度、潜流速度等。
5.阻力计算公式阻力是指液体在流动过程中由于各种因素的作用而产生的阻碍力，常用的阻力计算公式有：阻力计算公式为：f=KLRV^2/2g，其中f为阻力，K 为阻力系数，L为流动的长度，R为流动的半径，V为流体的速度，g为重力加速度。
该公式适用于计算流动中的阻力，如管道流动阻力、水泵阻力等。
在选用水力计算公式时，需要根据具体情况进行考虑。
首先要了解需要计算的参数，并根据参数的性质选择相应的计算公式。
其次要考虑计算公式的适用范围和精度，以及参数的测量方法和所需数据的可获取性。
最后还要结合实际应用需求，选择合适的计算公式进行计算和分析。
《水力计算基础》课件
海拔高度和气压的影响
气压变化
液体高度的变化受到气压变化的影响，特别是在高海拔地区，需要重新计算液体流量。
水力涡轮发电机基本原理
详细介绍了水力涡轮发电机动力学原理，将充分满足读者的好奇心。
水力发电和燃料发电的对比
1
水力发电
介绍水力发电的特点及其与燃料发电之间的差异，如环保、修理维护成本等等。
2
燃料发电
《水力计算基础》PPT课 件
想要深入了解水力计算基础？本课程将带你浏览水力学的各个方面，从流体 静力学、动力学到阻力与流量计算，一一介绍并深入剖析。
流体静力学及其应用
1
浮力
2
什么是浮力？以及为什么小密度的物
体会浮在水表面上？
3
流速计算
4
万有引力定律是计算液体流速的基础 公式，结合管直径和液体密度就可以
雷诺数与流动类型
流体的行为与雷诺数密切相关。在分析流动 类型和过渡时需要利用到它。
流量计算
不同流量计算方法的优缺点，以及如何选择 适合你的流量计算方法。
液位计算和水头损失
使用液位计算流量
通过液位计算流量是常用的经济实用方法。通过 特定管道直径和用途，杜绝误差。
水头损失
液体在管道中运动时，受到摩擦力、弯曲、扩散 等因素影响导致的能量损失就是水头损失。
利用扬程式流量计、涡轮 流量计等不同的流量计 法，实现不同的测量方法。
测量误差
河流流量测量中误差难免， 因此需要对误差进行深入 研究和降低。
详细地介绍了燃料发电的三种类型——化石燃料、天然气和核燃料——以及这三 种类型发电的方式、原理。
3
比较分析
比较了水力发电和燃料发电之间的优劣势，以及所处的市场和投资范围。描述地 生动有意思。
给排水系统的水力计算方法
给排水系统的水力计算方法在建筑物的给排水系统设计中，水力计算是非常重要的一环。
通过合理的水力计算，可以确保给排水设备运行正常，提供稳定的水流和充足的水压，从而满足建筑物的日常用水需要。
本文将介绍给排水系统水力计算的基本原理和方法。
一、水力计算的基本原理水力计算是根据流体力学的基本原理，通过考虑系统中各个元件之间的水流阻力和水流动力等因素，计算出给排水管道系统中的水流速度、水压、流量等参数。
水力计算的目标是确保在设计工作条件下，给排水系统中的水流能够保持正常、平稳的运行。
二、水力计算的步骤1. 收集设计参数：首先需要收集建筑物的相关设计参数，包括供水设备的流量、水压要求，排水设备的流量要求等。
这些参数将作为水力计算的基础。
2. 选择管道材料和管径：根据设计需求和已有条件，选择适当的管道材料和管径。
常用的给水管道材料有PVC、钢管等，排水管道材料有PVC、铸铁管等。
管道的管径选择应考虑流量和水压要求。
3. 确定水流速度和管道截面积：根据设计需求和管道材料，确定水流速度和管道截面积。
流速的选择应使水流保持在合理范围内，并避免过高或过低。
管道截面积的计算应符合流量和流速的要求。
4. 计算水流阻力：根据管道长度、管道材料和截面积等参数，计算出给排水管道中水流的阻力。
常用的方法有Darcy-Weisbach公式和Hazen-Williams公式等。
5. 求解水流参数：根据系统中各个元件的水流阻力和其他因素，求解出水流的速度、水压、流量等参数。
可以使用数值计算方法，如有限元法、CFD模拟等，也可以使用经验公式进行近似计算。
6. 评估设计方案：根据水力计算结果，评估设计方案的合理性。
如果计算结果符合设计要求，即可认为设计方案是可行的；如果计算结果不符合要求，则需要调整设计参数或采用其他方案。
三、常用的水力计算方法1. Darcy-Weisbach公式：该公式是一种经验公式，用于计算管道中的水流阻力。
计算公式如下：f = (2 * L * V^2 * R) / (g * D^5)其中，f为摩擦系数，L为管道长度，V为水流速度，R为管道摩擦阻力系数，g为重力加速度，D为管道直径。
水力计算基础
第一篇水力计算基础第一章水流运动形态及液体的物理性质根据以下观点对水流运动形态进行分类：1.根据水流运动要素（如流速、压力等）在时间和空间的变化状态，将水流分成不同的类型。
2.根据水流的内部结构及影响水流形态的内在因素进行分类。
3.根据水流局部发生的特殊水流现象进行分类。
第一节水流运动类型水流流速：一般可分为瞬时流速u、时均流速ū、脉动流速u’及断面平均流速v。
压力：分为瞬时压力、时均压力、脉动压力。
本书中没有特别说明就是指时均值。
一．根据压力在空间的特征进行分类无压流：凡过水断面的周界不全部被固体边界所限制，具有自由表面的水流。
动力主要是重力（促使流动）。
1个工程大气压为10t/m2。
有压流：水流充满封闭的固体边界，没有自由表面的水流。
动力主要是压力（促使流动）。
二．根据水流运动要素随时间变化进行分类恒定流（又称稳定流）:流场中每一固定点的水流质点的运动要素（如时均速度、时均压力、密度等）不随时间而改变的水流。
非恒定流（又称非稳定流）:流场中每一固定点的水流质点的诸多要素中，至少有一个是随时间而改变的水流运动。
（注：由于非恒定流中运动要素随时间变化，计算时比恒定流要复杂的多，因此当观察到水流运动要素虽然随时间变化，但变化不大，而忽略这种变化又对工程实践的精确度影响不大时，往往按恒定流处理。
）三．根据水流运动要素在空间上的变化进行分类均匀流：各个过水断面中相应点(即位于同一流线上的点)的流速（包括大小和方向）相同的水流。
在恒定流情况下，离进口一段距离的过水断面大小及形状不变的直线管道中的水流。
或离进口一段距离的过水断面大小和水深及表面糙率沿程不变的直线正坡长渠中的水流。
非均匀流：同一流线上的点流速沿程发生变化的水流。
非均匀流有两种，即渐变流和急变流。
渐变流就是一种流线之间近乎平行的水流，它的极限情况便是均匀流。
满足两个条件：1.流线之间的夹角很小2.流线的曲率半径r很大或曲率很小。
渐变流中的过水断面可近似看作平面，动水压强在过水断面上按静水压强分布规律分布。
给排水水力计算书
给排水水力计算书一、引言给排水系统是建筑物中不可或缺的基础设施之一，其设计合理与否直接关系到建筑物正常运行和使用的安全与舒适。
在给排水系统设计中，水力计算是十分重要的一部分，它能够确定管道的尺寸与坡度，以确保水流畅通，避免出现堵塞和漏水等问题。
本文档旨在介绍给排水水力计算的基本原理和方法。
二、计算基础1. 流量计算在给排水系统中，首先需要确定各个管道段的流量。
流量的计算可通过建筑物的需水量和排水量来确定。
需水量通常根据建筑物类型、使用功能、人口等因素来确定，而排水量则可根据水槽、洗手池、厨房等设备的设计要求来确定。
2. 管道尺寸计算根据流量确定后，下一步是确定管道的尺寸，以确保水流畅通。
管道尺寸的计算通常考虑以下几个因素：流速、水压损失和管道阻力。
流速一般根据水流稳定和管道自清洁的要求确定，水压损失则根据管道长度、运输高度和相关水力参数计算得出。
3. 坡度计算给排水系统中，管道的坡度是确保水能自由流动的关键。
坡度的计算依赖于管道的材料和直径、流速等因素。
一般情况下，管道的坡度应根据水流速度和自洁速度来确定。
流速过低会导致较大的污垢沉积，而流速过高则会增加水压损失和噪音。
三、水力计算方法1. 曼宁公式曼宁公式是给排水管道水力计算中常用的一种方法。
该公式根据流量、管径、坡度和摩擦系数等参数来计算流速。
曼宁公式如下：Q = (1.486/n) * A * R^0.667 * S^0.5其中，Q为流量；A为管道横截面积；R为流面与湿周的比值；S为摩擦坡度；n为摩擦系数。
2. 雨水系统计算。
水力计算手册 第一版
水力计算手册第一版《水力计算手册》第一版前言：水力计算是涉及到水力学基本原理和应用的一门学科，它在水利工程、环境工程和水产养殖等领域中有着广泛的应用。
本手册旨在提供一份系统而实用的水力计算参考指南，涵盖了水流力学、水力传动与控制、流体力学实验方法等方面的基本知识和计算公式。
本手册的编写旨在帮助工程师和科研人员快速准确地进行水力计算，提高工程设计效率和精确度。
目录：1. 水流力学基础1.1. 流体的物理性质1.2. 流体静压力1.3. 流体动力学基本方程1.4. 流体流动的能量方程1.5. 流体阻力与摩擦阻力1.6. 水流的重力流动1.7. 水流的非重力流动2. 水力传动与控制2.1. 水力传动的基本原理2.2. 水力泵与水力液力机械2.3. 水力传动系统的分析与优化2.4. 水力控制阀的设计与应用2.5. 水力传动系统的故障诊断与排除3. 流体力学实验方法3.1. 流体力学实验的基本原理3.2. 流体力学实验的设备与仪器3.3. 流体力学实验的数据处理与分析3.4. 流体力学实验的误差分析与校正4. 水力计算实例4.1. 水力计算模型的建立4.2. 水力计算实例的分析与计算4.3. 水力计算结果的验证与评估附录：常用的物理量单位换算表本手册的编写经过了认真的审校和校对，但难免还存在不足之处。
在使用过程中，如果您发现任何问题或有任何建议，请及时与我们联系。
我们将不断完善和更新本手册，以更好地满足用户的需求。
最后，衷心感谢所有对本手册编写和出版提供帮助和支持的人员和单位。
希望本手册能够为广大工程师和科研人员的工作带来便利，并推动水力计算领域的发展。
祝愿大家在水力计算的路上取得更大的成就！版权所有，翻版必究。
《水力计算手册》
《水力计算手册》水力计算手册第一章：引言1.1 背景介绍水力计算是水利工程领域中的重要内容，它是设计、建设和维护水利设施的基础。
水力计算手册是为了系统地介绍水力计算的基本原理、方法和应用而编写的。
本手册旨在帮助工程师和技术人员更好地理解和应用水力学知识，提高水力计算的准确性和可靠性。
1.2 基本概念本章将介绍水力计算手册中常用的基本概念，包括水力学、水流特性和水力计算的定义和分类。
第二章：水力学基础2.1 流体力学基础本节将介绍流体力学的基本概念和方程，包括流体静力学和流体动力学的基本原理和公式。
2.2 流体流动特性本节将介绍流体在不同条件下的流动特性，包括稳恒流动和非稳恒流动的特点和计算方法。
2.3 流量计算本节将介绍水力计算中常用的流量计算方法，包括流速计算、流量测量和河流横截面面积计算等。
第三章：水力计算方法3.1 水力元件计算方法本节将介绍水力计算中常用的水力元件计算方法，包括管道流动、水泵和水轮机的计算方法。
3.2 液压计算方法本节将介绍液压计算中的基本原理和方法，包括压力计算、流速计算和水力损失计算等。
3.3 水力模型计算方法本节将介绍水力模型计算中的基本原理和方法，包括模型试验的设计和数据处理等。
第四章：水力计算实例4.1 管道网络计算实例本节将给出管道网络计算的实例，包括水流速度计算、管道阻力计算和管道压力计算等。
4.2 水泵计算实例本节将给出水泵计算的实例，包括水泵性能曲线计算和水泵选型等。
4.3 水轮机计算实例本节将给出水轮机计算的实例，包括水轮机效率计算、水轮机功率计算和水轮机设计等。
第五章：水力计算应用5.1 水利工程设计本节将介绍水力计算在水利工程设计中的应用，包括渠道设计、堤坝设计和船闸设计等。
5.2 水资源管理本节将介绍水力计算在水资源管理中的应用，包括河流流量调控、水库调度和灌溉规划等。
5.3 水环境保护本节将介绍水力计算在水环境保护中的应用，包括水污染控制、水质保护和水生态修复等。
第3章 水力计算基础
就可由图查出另外两个。
2．借助于满流水力计算公式并通过一定的比例变 换进行计算。
3．4 管道的水力等效简化
管网简化：利用水力等效简化原理 水力等效简化原则：简化后，等效的管网对象与原
来的实际对象具有相同的水力
特性。
3．4．1 串联或并联管道的简化 1．串联
hf kq n
kq n dm
l
N kq n l i l dm d im i 1 1 N li d (l / )m d im i 1
根据水力等效原则
(qt ql ) ( qt ql ) hf k lk dm (n 1)d m ql
n
n 1
n 1 qt
l
qt 1 2 令n 2， ，代入上式，得 ql 3 管网起端，qt ql， ， 0.5 f（） 管网末端，qt ql， 0， 0.577
3．2．3 局部水头损失计算
v hm 2g
式中 hm——局部水头损失，m；
2
ξ——局部阻力系数。
给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿 程水头损失的5%，常忽略局部水头损失的影响， 不会造成大的计算误差。
3．2．4水头损失公式的指数形式
有利于管网理论分析，便于计算机程序设计。 1．沿程水头损失公式的指数形式为：
v2 v2 Z , 忽略 2g 2g P
v C Ri
i
v2 C2R
水头损失：流体克服流动阻力所消耗的
机械能 沿程水头损失 局部水头损失
3．2 管渠水头损失计算 3．2．1 沿程水头损失计算
管渠沿程水头损失用谢才公式
v C Ri
i
第一课水力计算及实例讲解
精品课件！
精品课件！
民用户一般直接套用水力计算图表即可，小于2000 户的负荷多采用燃具同时工作系数法来确定计算流量， 大于2000户的多采用高峰系数法来确定计算流量。
管道允许阻力降△Pd＝0.75Pn＋150 Pn－低压灶具的额定用气压力（Pa），要根据不同气种、
不同灶具来确定。
天然气灶具一般为2000Pa，故△Pd＝1650Pa，旧燃规里 根据经验把1650划分成庭院＋户内各分别占多少帕， 新规范里没有明确提出，只是要求分配时要根据情况， 经技术经济比较后确定。
对于高层民用户采用二次调压供气时，应根据低低压调 压器的进口压力范围来确定一二级调压间管道的允许阻 力降。
高差大时，水力计算中应考虑附加压力的影响。
1、设备负荷计算。
要根据燃气压力、温度、热值换算工况流量。需要注意 的是标准状态的定义。商业贸易中所说的标准状态一般 是“20℃、1标准大气压”，而 “0℃、1标准大气压” 的标准状态的概念是用在实验室里的，这就需要在引用 基础参数时查看当地供气公司提供的燃气参数的标注状 态。同时我们计算用的热值应是燃气低热值，而非高热 值，两者的区别就是：高热值多了燃烧产物冷凝成液态 所放出的热量，目前这部分热量在日常生活中是不能利 用的，所以在负荷计算中不能套用高热值。
Re 2100 65 Re 105
p l
1.9106 (1
11.8Q 7104 dv 23Q 105 dv )
Q2 d5
T T0
3、湍流状态（Re＞3500） ⑴ 钢管（PE管计算公式同钢管）：
λ 0.11( K 68 )0.25 d Re
p l
水力计算及实例讲解
2、管道水力计算中，设备阻力降要考虑，尤其是低压供 气的情况。 日常工作中需要考虑的设备阻力降包括：流量计、过滤 器、电磁阀及其他一些管径或流向发生巨大变化的管道 设备。这部分阻力降在低压管道中所占比例很大，如忽 略，可能会造成用气设备前的压力、流量满足不了设备 正常燃烧的要求。 3、设备选型计算要重视。 设备选型不光要考虑压力、流量、计量精度满足，同时 还要考虑价格因素，有些人不重视设备选型计算，其实 调压计量设备在整个管网系统中是很重要的环节，且对 工程造价有很大的影响。
目
录
水力计算基本步骤 水力计算基本公式 水力计算注意事项
水力计算实例讲解
水力计算基本步骤
1、与用户协商确定用气地点பைடு நூலகம்设备型号、适用气种、负荷、 用气压力等技术参数（需要书面确认，避免基础数据出问 题）； 2、制定供气方案及路线图，并与用户沟通确认（初步进行设 备选型）； 3、根据管线布置图编号； 4、计算各管段计算流量； 5、初选管径，计算各管段实际阻力损失△P； 6、根据允许阻力降△Pd来调整管段管径； 7、设备选型计算。
式中 Re—雷诺数； △P—燃气管道摩擦阻力损失（Pa）； λ—燃气管道摩擦阻力系数； l—燃气管道的计算长度（m）； Q—燃气管道的计算流量（m3/h）； d—管道内径（mm）； ρ—燃气的密度（kg/m3）； T—设计中所采用的燃气温度（K）； T0—标准状态的温度（K）；
ν—标准状态时燃气的运动粘度（m2/s）； K—管壁内表面的当量绝对粗糙度。
管道允许阻力降△Pd＝0.75Pn＋150 Pn－低压灶具的额定用气压力（Pa），要根据不同气种、 不同灶具来确定。 天然气灶具一般为2000Pa，故△Pd＝1650Pa，旧燃规里 根据经验把1650划分成庭院＋户内各分别占多少帕，新 规范里没有明确提出，只是要求分配时要根据情况，经 技术经济比较后确定。 对于高层民用户采用二次调压供气时，应根据低低压调 压器的进口压力范围来确定一二级调压间管道的允许阻 力降。 高差大时，水力计算中应考虑附加压力的影响。
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hf
kq
n
Dm
n
l
式中 k、n、m——指数公式参数； a——比阻，即单位管长的摩
h f aq l h f s f qn
a 阻系数，
k Dm
;
kl D
m
s f — —摩阻系数，s f al
。
2．局部水头损失公式的指数形式为：
hm s m q
n
式中 Sm——局部阻力系数；
3．沿程水头损失与局部水头损失之和
管网简化：利用水力等效简化原理 水力等效简化原则：简化后，等效的管网对象与原
来的实际对象具有相同的水力
特性。
3．4．1 串联或并联管道的简化
1．串联
hf kq n
kq n dm
l
N kq n l i l m dm d i 1 i 1 N li d (l / )m m d i 1 i
hg hm h f (sm s f )q s g q
式中 Sg——管道阻力系数； s g
。
n
n
sm s f
3．3 非满流管渠水力计算 h 水力计算目的：确定 q、v、D、 、i之间的水力关系。 D
3．3．1非满流管渠水力计算公式 1．非满流管渠水力计算公式
2 D2 h D h h h 1 A＝A（D，h / D）＝ cos (1 2 ) (1 2 ) (1 ) 4 D 2 D D D
v 1.2m/s
v 1.2m/s
2 0.00107v l 1.3 D hf 0.3 2 0.000912v 0 . 867 1 l v D1.3
v 1.2m/s
v 1.2m/s
2．海曾－威廉公式
适用：较光滑圆管满流紊流（给水管道）
4. 巴甫洛夫斯基公式 适用：明渠流、非满流排水管道
R C＝ nB
y
式中 y 2.5 nB 0.13 0.75 R ( nB 0.10) nB 巴甫洛夫斯基公式粗糙系数。 hf nB v R
2 2 2 y 1
l
5．曼宁公式
曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时
v2 v2 Z , 忽略 2g 2g P
v C Ri
i
v2 C2R
水头损失：流体克服流动阻力所消耗的
沿程水头损失 机械能 局部水头损失
3．2 管渠水头损失计算 3．2．1 沿程水头损失计算
管渠沿程水头损失用谢才公式
v C Ri
i
v2 C2R
h f il
2
1
AR 3 I 2
nM
――非满流管渠水力计算基本公式
v、q、D、h/D、I五个变量，已知三个，求另两 个。
简化： 水力计算表，按两个公式制成图表。简单，精
度较差，且只适用于一种管材。
借助满流水力计算公式并通过一定的比例变换
进行计算。假设一条满流管渠与待计算的非满 流管渠具有相同的D和I，满流时，
2 3 2 ) 3 ＝f 3(
h
D
)
R v h ) ＝ ＝ f ( 4 D vo R o
3．3．2 非满流管渠水力计算方法
1．常采用水力计算图或表进行计算
水力计算图适用于混凝土及钢筋混凝土管道， 其粗糙系数 n＝0.014。每张图适用于一个指定的
管径。图上的纵座标表示坡度 I，即是设计管道
的特例，适用于明渠或较粗糙的管道计算。
C
6R
nM
式中 n M －曼宁粗糙系数，与巴甫洛夫斯基公式n B 相同。 hf
2 2 nM v
R 1.333
l或h f
2 2 10.29n M q
D 5.333
l
3．2．2 沿程水头损失计算公式的比较与选用
巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也较高， 特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较 准确的计算结果，最佳适用范围为1.0≤e≤5.0mm； 曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范围为 0.5≤e≤4.0mm； 海曾－威廉公式则适用于较光滑的管道，特别是当 e≤0.25mm（CW≥130）时，该公式较其它公式有较 高的计算精度； 舍维列夫公式在1.0≤e≤1.5mm之间给出了令人满意 的结果，对旧金属管道较适用，但对管壁光滑或特 别粗糙的管道是不适用的。
3．2．3 局部水头损失计算
v hm 2g
式中 hm——局部水头损失，m；
2
ξ——局部阻力系数。
给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿 程水头损失的5%，常忽略局部水头损失的影响， 不会造成大的计算误差。
3．2．4水头损失公式的指数形式
有利于管网理论分析，便于计算机程序设计。 1．沿程水头损失公式的指数形式为：
第3章 给水排水管网
水力学基础
3.1 给排水管网水流特征
3．1．1 流态特征
Re 2000 层流： 1.流态过渡流 : 2000 Re 4000 Re 4000 （给排水管网一般按紊 流考虑） 紊流：
2 阻力平方区（粗糙管区 ） h v（管径 D较大或管壁较粗糙） 2 2.紊流过渡区 h v1.2～（管径 D较小或管壁较光滑） 水力光滑区 h v1.75
（2）（指示积算仪）组成。
2
（二次仪表）
指示积算仪
1 Q
涡轮流量 传感器 （一次仪表）
Q
4.2.2
火灾参数的监测方法
火灾 能量转换 燃烧产生物（悬浮物）
热对流
感温探测
热辐射
火焰探测
气体
燃气探测
烟雾
离子感烟 光电感烟
根据水力等效原则
(qt ql ) ( qt ql ) hf k lk dm (n 1)d m ql
n
n 1
n 1 qt
l
qt 1 2 令n 2， ，代入上式，得 ql 3 管网起端，qt ql， ， 0.5 f（） 管网末端，qt ql， 0， 0.577
＝
13.16 gD 0.13
.852 0.148 C1 q w
式中 q－流量，m 3 / s C w－海曾－威廉粗糙系数
hf＝
10.67q
1.852
1.852 4.87 Cw D
l
3．柯尔勃洛克－怀特公式
适用：各种紊流，是适应性和计算精度最高的公式
C e C＝－17.71lg 14.8R 3.53 Re 2.51 e 或 2 lg 3.7 D Re 1
v2 C 2R
l
(m)
圆管满流，沿程水头损失也可以用达西公式表示：
l v2 hf D 2g 式中 －沿程阻力系数，＝ 8g C2
(m)
C、λ与水流流态有关，一般采用经
验公式或半经验公式计算。常用：
1．舍维列夫公式
适用：旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水
温100C0（给水管道计算）
0.00214g 0.3 D 0.3 0.001824g 0.867 1 0.3 v D
的管底坡度，横座标表示流量 Q，图中的曲线分 别表示流量、坡度、流速和充满度间的关系。当 选定管材与管径后，在流量 Q、坡度 I、流速 v、 充满度 h/D四个因素中，只要已知其中任意两个，
就可由图查出另外两个。
2．借助于满流水力计算公式并通过一定的比例变 换进行计算。
3．4 管道的水力等效简化
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2．并联
n kq1 l kq l dm d1m m n N d ( d in ) m i 1 n n kq2 l d2m
n kqN l dN m
当并联管道直径相同时
d1 d 2 d N d i d
n ( Nd im / n ) m
n (N ) m d
1 v R I n
2 3
1 2
D h
图9.2 充满度示意图
R —— 水力半径（ｍ）； I —— 水力坡度（即水面坡度，等于管底坡
度）。 n —— 管壁粗糙系数（见表）。
排水管渠粗糙系数表 管渠类别 石棉水泥管、 钢管 木槽 粗糙系数 n 0.012 0.012～0.014 0.013 管渠类别 浆砌砖渠道 浆砌块石渠 道 粗糙系数 n 0.015 0.017 0.020～0.025
1 2 Ao D 4
D Ro 4
qo
1 nM
2 / 3 1/ 2 Ao Ro I
vo
1 nM
2 / 3 1/ 2 Ro I
R ＝1 Ro
2(1 2
h h h ) (1 ) D D D ＝f 1 ( h ) D h 1 cos (1 2 ) D
A 1 h 2 h h h ＝ cos 1 (1 2 ) (1 2 ) (1 )＝f 2 ( h ) D Ao D D D D q A R ( qo Ao Ro
i
3．4．2 沿线均匀出流的简化 干管配水情况
配水支管
Q 1 q1 q 3 Q2 q2
q5 q4
Q3
q7
配水干管
Q4
q6
图 14-1 干管配水情况
ql q x qt (l x) l
沿程水头损失
q
t
假设沿线出流是均匀 的，则管道的任一断 面上的流量
q
t
qt
q t + q l1
x
2
qt
lx k ( qt ql ) n n 1 n 1 l ( q q ) q l l t hf dx k t l 0 (n 1)d m ql dm