附录一 泄水建筑物水力设计计算公式.
第-九-章-泄水建筑物下游的水流衔接与消能
第23讲（2课时）第九章 泄水建筑物下游的水流衔接与消能泄水建筑群下游水力设计的主要任务是，选择及计算适当的消能措施，在较短的距离内消除余能，并使收缩断面的高速集中水流，安全地转变为下游的正常缓流，保证建筑物的安全。
1．底流式消能：下游采取工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃的表面旋滚和强烈的紊动达到消能的目的。
2．挑流式消能：利用下泄水流的动能，将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全，余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游河道后消除。
3．面流式消能：采取一定的工程措施，将下泄的高速水流导向下游水流的表面。
通过水舌扩散、流速分布的调整及底部旋滚与主流的相互作用消除余能。
此外，可将几种消能方式集合起来，如消能戽就是一种底流和面流结合应用的消能方式。
★9-1 底流消能的水力计算一般的水闸、中小型溢流坝或地质条件较差的各类泄水建筑物，多采用底流式消能。
底流式消能的水力计算：下游的水流衔接形式（即水跃发生的位置），确定必要的工程措施。
一、泄水建筑物下游收缩断面水深的计算列坝前断面0-0及收缩断面c-c 的能量方程：g V h H P E c c c 2)(2020ςα++=+=， 令流速系数ςαϕ+=c 1，则：2202ϕg V h E c c += 即：22202ϕc c gA Q h E +=， 对矩形断面：22202ϕc c gh q h E +=由于上述方程是一元三次方程，一般需用试算法求解， 矩形断面也可迭代法求解：)(2)(022)1(i c i c h E g q h -=+ϕ，初始收缩断面水深取0。
矩形断面时，跃后水深：]1)(81[2)181(2332-+=-+=''c k c cc c h h h gh q h h 对矩形断面的图解法：22021c c ξϕξξ+=， （因为gq h k 23=），其中：k c c k h h h E ==ξξ;00 ]1181[23-+=''c cc ξξξ，其中kc c h h ''=''ξ， 查附图I ，)(),,(0c c c f f ξξϕξξ=''= 以上的计算不但适用于溢流坝，也适用于水闸及其它形式的建筑物，流速系数决定于建筑物的型式和尺寸，可参考表里9-1选取。
完整版给排水计算公式
完整版给排水计算公式给排水计算是建筑工程中非常重要的一项计算，涉及到建筑物的给水和排水系统的设计。
下面是关于给排水计算的完整版公式：1.给水计算：给水计算主要包括冷水供应和热水供应两方面。
给水计算的目的是确定建筑物中每个设备所需要的水流量，并且确保供水系统的稳定运行。
冷水供应计算公式：需水量Qc = Vc x Nc x tc其中，需水量Qc为冷水供应的总需求量（单位：L/min）；Vc为一个最大设计进水流量参数（单位：L/min）；Nc为一个最大设计进水次数参数（次/min）；tc为一个最大设计进水时间参数（min）。
热水供应计算公式：需水量Qh = Vh x Nh x th其中，需水量Qh为热水供应的总需求量（单位：L/min）；Vh为一个最大设计进水流量参数（单位：L/min）；Nh为一个最大设计进水次数参数（次/min）；th为一个最大设计进水时间参数（min）。
2.排水计算：排水计算主要包括内部排水和外部排水两方面。
内部排水计算是为了确定建筑物内部排水系统中各个设备的排水量。
外部排水计算是为了确定排水系统中的下水道和排水管道的尺寸。
内部排水计算公式：需水量Qd=VdxNd其中，需水量Qd为内部排水的总需求量（单位：L/min）；Vd为一个最大设计排水流量参数（单位：L/min）；Nd为一个最大设计排水次数参数（次/min）。
外部排水计算公式：对于下水道，计算其尺寸时可以使用曼宁方程：Q=AxV其中，Q为流量（单位：m³/s）；A为流域横截面积（单位：m²）；V为流速（单位：m/s）。
针对排水管道，可以使用潮流理论公式：Q=KxAxR^(2/3)xS^(1/2)其中，Q为流量（单位：m³/s）；K为常数，代表水流特性；A为流域横截面积（单位：m²）；R为水力半径（单位：m）；S为水力坡度（单位：m/m）。
此外，还需要根据专业规范和标准，考虑一些其他因素，比如管道的摩阻系数、流速限制等。
水利工程设计常用计算公式
水利常用专业计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm(2gH03）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＝流量公式Q＝Au＝A流量模数K＝A式中:C—谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即C＝R—水力半径（m)；i-渠道纵坡；A—过水断面面积（m2）；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=式中：△x—-流段长度(m）;g——重力加速度（m/s²)；h1、h2—-分别为流段上游和下游断面的水深（m）；v1、v2—-分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s）；a1、a2-—分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；—-流段的平均水里坡降，一般可采用或式中：h f——△x段的水头损失（m）;n1、n2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n1=n2=n;R1、R2——分别为上、下游断面的水力半径（m）;A1、A2——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(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:5、前池虹吸式进水口的设计公式(1)吼道断面的宽高比：b0/h0=1.5-2.5;（2）吼道中心半径与吼道高之比：r0/h0=1。
5—2。
5；（3）进口断面面积与吼道断面面积之比:A1/A0=2—2。
5；（4)吼道断面面积与压力管道面积之比：A0/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：式中：—前池内正常水位与最低水位之间的高差（m）;h0—吼道断面高度（m）；—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m）;—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:式中:—吼道断面中心半径(m）计算结果，须满足下列条件: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：式中:—吼道断面的水流弗劳德数，。
水力计算公式范文
水力计算公式范文水力计算是指在水力学中计算水流的速度、压力和流量的过程。
水力计算公式是根据流体力学原理和一定的假设，通过推导和实验确定的数学表达式，用于计算水流的各种参数。
一、基本概念水力学研究的基本参数有：速度、压力和流量。
速度：水流的速度是指单位时间内通过一些截面积的水流量。
在水力计算中，常用的速度单位有米/秒（m/s）和升/秒（L/s）。
压力：水流的压力是指水流对任意一个平面的作用力。
压力的单位有帕斯卡（Pa）和巴（bar）。
流量：水流的流量是指单位时间内通过一些截面的水的体积。
常用的流量单位有立方米/秒（m³/s）和升/秒（L/s）。
二、水力计算公式1.流量计算公式在水力学中，计算流量使用的公式为Q=Av，其中Q为流量，A为流过截面的面积，v为流速。
当流过的截面为直线形状时，该公式可以简化为Q=Bhv，其中Q为流量，B为截面的底宽，h为水位，v为速度。
2.速度计算公式速度的计算是通过测量流量和截面面积来得到的。
可以使用流量计算公式来计算速度。
3.压力计算公式压力是指流体对于垂直平面的压力，压力的计算可以使用托利奇利公式（Torrictelli’s theorem），即P=ρgh，其中P为压力，ρ为流体的密度，g为重力加速度，h为液面高度。
4.泵的扬程计算公式泵是将液体从低水平向高水平运输的设备。
泵的扬程是指液体从入口到出口所需的能量。
扬程的计算公式为H=P/ρg+V²/2g+z，其中H为扬程，P为压力，ρ为流体密度，g为重力加速度，V为速度，z为高度。
5.管道流量计算公式当水流通过管道时，由于管道内的阻力，流量会出现一定的损失。
管道流量的计算可以使用瑟雷斯公式（Darcy-Weisbach equation）来计算，公式为Q=CdA(2ghL)¹/²，其中Q为流量，Cd为管道的流量系数，A为管道的横截面积，g为重力加速度，h为管道高度差，L为管道的长度。
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。
建筑给水水力计算书
给水水力计算书
本计算按照建筑给水排水设计规范 （GB 50015-2003）进行计算。
一、参量
所选建筑类别为集体宿舍、旅馆等公共建筑。
所选管材为给水硬聚氯乙烯管(PVC-U)。
采用平方根法计算。
二、计算公式：
1：计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：
g
g N q α
2.0=
式中 q g － 计算管段的设计秒流量（L/s ）；
Ng － 计算管段的卫生器具给水当量总数；
α － 根据建筑物用途而定的系数，此外为2.5。
2：塑料管材水力坡度及流速 A ：
774
.4774.100915
.0j
d
Q i =
2273.1j
d
Q v =
式中
i
－ 水力坡降；
d j － 管子的计算内径； v
－ 平均水流速度；
B ：
实际水力坡度 i K i *'1= 实际水流速度
v K v *'2=
式中
K 1 － 修正系数；。
K 2 － 修正系数；
三、管道水力计算表。
建筑排水系统水力计算
建筑排水系统水力计算建筑排水系统是指用于排除建筑物内部产生的废水、雨水及其他液体的系统，其设计合理与否直接影响建筑物的正常使用和排水效果。
水力计算是建筑排水系统设计的重要环节之一，其目的是确定系统所需的管道尺寸、流速和水压等参数，以确保系统的运行稳定和适用性。
建筑排水系统在设计中需要考虑的因素有很多，其中包括建筑物使用类型、楼层高度、废水产生量、排水设备类型和用量、地势高低等。
根据不同的设计要求和标准，可以采用不同的水力计算方法，如流体力学方程法、经验公式法和安全排水剖面法等。
在进行水力计算之前，首先需要确定建筑物内部的排水设备类型和用量，以及使用的排水管道材料和尺寸。
然后，根据建筑物的使用类型和楼层高度，可以确定排水设备产生的废水流量，并结合排水设备的安装位置和管道布置，确定整个建筑物的排水系统。
在实际的水力计算中，可以使用流体力学方程法来计算管道的流量、水压和管道尺寸等参数。
流体力学方程法是利用连续性方程、动量方程和能量方程来描述流体在管道中的流动情况。
通过求解这些方程组，可以得到建筑排水系统所需的参数。
另一种常用的水力计算方法是经验公式法，其基本原理是根据实际工程经验，通过建立不同排水设备和管道尺寸之间的关系，来确定合适的流量和水压。
这种方法的优点是简单快速，适用于一般的建筑排水系统设计。
此外，还可以使用安全排水剖面法来进行水力计算。
安全排水剖面法是根据建筑物的安全排水要求，通过确定管道尺寸和剖面变化规律，来保证排水系统的畅通和防止堵塞。
总之，建筑排水系统水力计算是建筑排水系统设计中一个重要的环节，其目的是确定系统所需的管道尺寸、流速和水压等参数，以保证系统的运行稳定和适用性。
根据不同的设计要求和标准，可以采用不同的水力计算方法，如流体力学方程法、经验公式法和安全排水剖面法等。
通过水力计算，可以为建筑排水系统的设计提供科学依据，提高系统的运行效果和安全性。
学习单元8 建筑物下游消能水力计算
学习单元八 泄水建筑物下游消能水力计算【教学基本要求】本章要求了解泄水建筑物下游的水流特点和衔接消能方式，掌握底流消能的水力设计方法，会进行消力池尺寸的计算。
【内容提要和学习指导】1. 泄水建筑物下游水流的消能方式2. 底流式消能的水力设计3. 挑流式消能的水力设计8.1泄水建筑物下游水流的消能方式经堰、闸、桥、涵、陡坎等泄水建筑物下泄的水流，流速高，动能大，必须采取工程措施消耗水流多余的能量，防止其对下游河床的严重冲刷和淤积，避免破坏水工建筑物的正常运行。
常用的消能方式有3种：底流消能、挑流消能、面流消能。
此外还有兴建消力戽的消能方式。
我们主要讨论底流消能。
8.2底流消能的水力计算（1）底流消能底流消能也称为水跃消能，它是通过修建消力池来控制水跃发生的位置，消耗大量多余的能量。
底流消能一般适用于软土地基和中低水头泄水建筑物，是在渠系中最常见的消能方式。
挑流消能在岩石基础和高水头水利枢纽中得到广泛应用。
面流消能适用于下游水深较大而且稳定的情况，可以将急流导向下游河流的表面，避免主流冲刷河床。
(2) 底流消能的收缩断面水深计算对于宽顶堰上的闸孔出流，收缩断面水深h c 用下式计算h c =ε 2 e对于实用堰和跌坎下的收缩断面水深用下式计算2202ϕg v h E c c += 式中：E 0是以收缩断面底部为基准的堰前总比能；A c 收缩断面过水面积；堰的流速系数流速系数ζαϕ+=c 1。
对于矩形断面渠道： 22202c c h g q h E ϕ+=由于h c 与A c 有关，无法直接求解，一般采用试算法迭代计算。
迭代公式： )(20c c h E g qh -=ϕ形断面渠道，已知h c 可以计算其对应的共轭水深 h c ″设泄水建筑物下游水深为h t ，根据h c ″和h c 的对比关系，水跃有三种衔接形式：消力池有三种形式：即降低护坦形成消力池，修建消力坎形成的消力池和综合式消力池。
降低护坦式消力池计算的主要任务是确定池深d （或消力坎高c ）和池长L k 。
附录一泄水建筑物水力设计计算公式
附录一泄水建筑物水力设计计算公式一、堰面曲线1.开敞式溢流孔的堰面曲线。
采用幕曲线时按下式和附表1计算。
nn _1x =kH s y（附 1）式中 H s 为定型设计水头，按堰顶最大作用水头 H zmax 的75%〜95%计算（m ），其它符号见附图1,数值见附表1。
附表1上游坝面坡度 k n 垂直(3 : 0)2.000 1.850 3 : 11.9361.836原点上游宜用椭圆曲线，其方程式为X 2 . (bH s - y)2 (aH s )2(bH s )2式中 aH s 和bH s 分别为椭圆曲线的长轴和短轴。
若上游面垂直，其长轴 aH s 和短轴bH s 可按以下关系选定: a :028 ~030a0.87 3a定型设计水头选择及堰顶可能出现的最大负压值参照附表 2。
采用倒悬堰顶时（如附图1），应满足d >定型设计水头H s 情况下的流量系数m 和其他作用水头 H z 情况下的流量系数 m z 的比值参照 zmax2附表3。
2•设有胸墙的堰面曲线。
当校核情况下最大作用水头H zmax(孔口中心线上)与孔口高(D)的比Hzmax >1.5值D 时；或闸门全开时仍属孔口泄流，即可按下式计算:2x y_4*H s式中Hs——定型设计水头，一般取孔口中心线至水库校核洪水位的水头的75%〜95%;申一一孔口收缩断面上的流速系数，一般取40.96;若孔前设有检修闸门槽时取H1.2V ^zmax<1.5若 D 时，应通过试验决定。
H s/H zmax0.750.7750.800.825最大负压值(m)0.5H s0.45H s0.4H s0.35H sH s/ H zmax0.850.8750.900.95 1.0最大负压值(m)0.3H s0.25H s0.2H s0.1H s0.0H sH z/H s0.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4m z/m0.850.900.950.975 1.0 1.025 1.07二、泄水建筑物泄水能力计算公式1.开敞式溢流孔的泄水能力可按下式计算:（附2）=0.95。
泄槽水力计算
《防洪标准》（GB50201-94）特大型工矿企业 一等工程设计：100年一遇校核：200年一遇《堤防工程设计规范》（GB50286-98）堤防工程一级堤防工程的安全超高值：不允许越浪的工程， 1.00m 1、2级的堤顶超高值不应低于2.00m堤顶超高按下式计算：Y=R+e+A其中：Y ：堤防超高；R ：波浪爬高；e ：风雍水面高度；A ：安全超高。
波浪爬高计算：最大风壅水面高度按下式计算：式中：K—综合摩阻系数，取3.6×10-6；W—计算风速，（取24m/s ）D—风区长度，取1500m ；H m —水域的平均水深0.6m ；β—计算风向与坝轴线法线的夹角（度）。
计算时，假设风向与坝轴线垂直，即cosβ＝1。
平均波浪爬高按以下公式计算：式中──累积频率为p 的波浪爬高（m ）；──斜坡的糙率及渗透性系数；──经验系数，1.30；──爬高累积频率换算系数； ｍ──斜坡坡率，ｍ＝ctgα，α为斜坡坡角（度）；──堤前波浪的平均波高（m ）； Ｌ──堤前波浪的波长（m ）。
波浪的平均波高和平均波长高按以下公式计算： β=cos gH 2D KW e m 2L H m K K K R p v p 21+=∆pR ∆K VK p K H ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=0245.027.0227.013.00018.07.013.0V gd th V gF th V gd th v H g 5.0239.1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=V H g V gT 45.3min 168⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=V T g V gt 式中 H──平均波高（m ）； T──平均波周期（s ）； V──计算风速，17（m ／s ）； F──风区长度，400（m ）； ｄ──水域的平均水深，5（m ）； ｇ──重力加速度，9.81；──风浪达到稳定状态的最小风时（s ）。
经计算，风壅高度0.18m ，波浪爬高为0.20m ，合计0.38m 。
附录一泄水建筑物水力设计计算定律
附录一泄水建筑物水力设计计算定律泄水建筑物是指在危急情况下，为了保护人员安全和减少财产损失而特别设计的建筑物。
为了确保泄水建筑物的设计合理和安全可靠，需要进行水力设计计算。
水力设计计算是根据一定的物理原理和定律，通过计算得出泄水建筑物的设计参数和尺寸。
以下是几个常用的水力设计计算定律。
1.布努利定律布努利定律是水力学中的基本定律，它描述了理想流体在流动过程中的能量守恒关系。
布努利定律的数学表达式为：P + ρgh + 1/2ρv² = 常数其中，P为流体的压强，ρ为流体的密度，g为重力加速度，h为流体的重心高度，v为流体的速度。
布努利定律适用于理想流体在流动过程中速度、压强和高度之间的相互关系。
2.库伯定则库伯定则是根据努西二次定律推导出的，它描述了流体在管道中的流动状态。
库伯定则的数学表达式为：Q=A·v其中，Q为单位时间内通过管道的流量，A为管道的横截面积，v为流体的速度。
库伯定则说明了在稳定流动状态下，管道的流量与管道横截面积和流体速度之间存在着确定的关系。
3.空气动力学定律空气动力学定律适用于泄水建筑物中空气流动的计算。
空气动力学定律描述了空气在流动过程中的压强和速度之间的关系。
根据空气动力学定律，可以计算出泄水建筑物中空气流量和压力的大小。
4. stoppy模型stoppy模型是一种常用的泄水建筑物水力设计计算模型，它基于实验数据和理论分析，可以较准确地预测泄水建筑物的性能。
stoppy模型可以计算出泄水建筑物的泄水能力、排水时间等参数，从而为泄水建筑物的设计提供参考。
总之，水力设计计算是泄水建筑物设计的重要组成部分。
通过应用布努利定律、库伯定则、空气动力学定律和stoppy模型等水力设计计算定律，可以确保泄水建筑物的设计合理、安全可靠。
在实际设计中，还需要考虑材料的耐久性、结构的稳定性等因素，以满足泄水建筑物的使用要求。
导流泄水建筑物水力计算补充资料二、分段围堰法之前期导流的水力计算
3
e为计算控制精度,可取0.01m，计算至满足精度要求为止.
2
2.围堰设计 包括：堰顶高程计算、堰顶宽度拟定、围堰的上、下游边坡拟定、围堰的横剖面 设计，并进行上、下游围堰及纵向围堰布置和设计。参见类似工程资料。
三、分段围堰法之后期导流的水力计算(底孔、缺口水力计算)
要求:上游围堰挡水水位、缺口、底孔的过流量及流速，为二期上、下游围 堰，纵向围堰高程确定以及缺口、底孔设计提供计算依据。 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。 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)
二、分段围堰法之前期导流的水力计算
要求:上游围堰挡水位、束窄河床流速校核；为上、下游围堰、纵向围堰的高程 确定以及束窄河床防护、围堰设计提供计算依据。 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：
1
图中z为上下游水位差，m；v0为上游围堰前(原河床)水流的行近流速,m/s；vc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hc=hd，按能量方程：
导流泄水建筑物水力计算补充资料二、分段围堰法之前期导流的水力计算
4
4） 根据已知的缺口高程▽缺和缺口宽度 B，按 Q 2 mB 2 g ( 上 - 缺 ) 3 / 2 绘出 Q2-z 曲线。 5)求出缺口呈淹没时的临界总流量 Qk2。淹没界限取为：（▽上-▽缺）=1.25 1 （▽下-▽缺）。此时，上、下游水位差 Z= ( 下 - 缺 ) 。因此，可以根据 4
3
e为计算控制精度,可取0.01m，计算至满足精度要求为止.
2
2.围堰设计 包括：堰顶高程计算、堰顶宽度拟定、围堰的上、下游边坡拟定、围堰的横剖面 设计，并进行上、下游围堰及纵向围堰布置和设计。参见类似工程资料。
三、分段围堰法之后期导流的水力计算(底孔、缺口水力计算)
要求:上游围堰挡水水位、缺口、底孔的过流量及流速，为二期上、下游围 堰，纵向围堰高程确定以及缺口、底孔设计提供计算依据。 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。 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)
i —某一局部能量损失系数；
C Di 、 RDi —分段的谢才系数和水力半径；
重力坝设计-泄流计算1
重力坝设计-泄流计算1一、泄流计算1、确定溢流前缘宽度：溢流前缘总净宽(不含闸墩厚)：qQ L =溢 Q 溢—通过溢流孔的下泄流量，30355m /Q Q Q Q Q s α=-===溢总总设洪q ——容许的单宽流量，3q=50m /.s mα——系数，正常运行时取0.75-0.9，校核情况时取1.0。
Q 总——通过调洪演算确定的枢纽的总下泄流量0Q ——通过泄水孔、水电站及其建筑物的下泄流量，这里不考虑，取00Q =。
3557.1q50Q L m ∴===溢溢流坝孔口为坝顶溢流式，只设置一个孔口，在坝顶孔口设置闸门，边墩厚度为t ，取边墩厚t=导墙厚度=2m ，边墩采用圆弧形头部。
溢流坝段总长度0L = L+2t=7.1+22=11.1m ? 2、计算设计洪水位情况下坝顶溢流的堰顶水头w H ，通过公式：322s w Q C m L g H εσ=溢 C ——上游堰面为铅直时，C=1.0；m——流量系数，参考教材《水力学》，采用垂直上游堰面（n=0），且wdH H =（设计水头）时，得出0.502dm m ==；ε——侧收缩系数（见教材《水力学》黄河水利出版社P206）：010.2[(1)]10.2[(11)0.450.45]7.10.20.4517.110.0127w k w wwH n nbH H H εζζ=--+ =-?-?+?? =-=-其中，n 为溢流孔数，1n =；b 为每孔的净宽，7.1b m =；0ζ为闸墩形状系数，闸墩头部采用圆弧形，则00.45ζ=；kζ为边墩头部形状，边墩头部采用圆弧形，则0.45kζ=；wH 为堰顶全水头。
s σ——淹没系数，自由出流时取s 1σ=。
将以上系数代入得：3210.502(10.0127)17.129.81w w H H 355 =??-用试算法代入试算后得出：8.60578.61w H m m =≈。
由此得出：堰顶高程=设计洪水位-设计洪水位情况下的堰上水头w H =1704.50-8.61=1695.89m < 正常蓄水位1702.00m ，因此需设闸门。
水利工程设计常用计算公式汇总
水利常用专业计算公式一、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 RiC流量模数 K ＝A RC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 1RR —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=f21112222i -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⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f 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（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： 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： 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 ）； ∑wh—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 ）。
水利工程设计常用计算公式
水利工程设计常用计算公式一、水力学计算公式1.流量计算公式流量（Q）=断面面积（A）×流速（V）其中，断面面积可以通过直接测量或间接计算获得，流速可以通过采取测流仪器测量得到。
2.流速计算公式流速（V）=单位流量（Q）/断面面积（A）3.泄流量计算公式泄流量（Q）=C×Cd×(2gH)^(1/2)其中，C为流量系数，Cd为尖缘或出口处的节流系数，g为重力加速度，H为水头。
4.水头计算公式水头（H）= Pressure / (ρg) + z + v^2 / (2g)其中，Pressure为压力，ρ为水的密度，g为重力加速度，z为高程，v为速度。
二、水质计算公式1.溶解氧计算公式溶解氧需求量（DO）=A/D/F×BOD其中，A为污水因子，D为水深，F为氧传递系数，BOD为生化需氧量。
2.氨氮计算公式氨氮去除率（NR）=（CI-CE）/CI×100%其中，CI为进水氨氮浓度，CE为出水氨氮浓度。
3.浊度计算公式浊度（T）=A/V/M其中，A为吸光度，V为容积，M为距离。
三、水文计算公式1.降雨径流计算公式降雨径流量（Q）= Area × Rainfall × Runoff Coefficient其中，Area为流域面积，Rainfall为降雨量，Runoff Coefficient为径流系数。
2.洪水峰值计算公式洪水峰值（Q）=C×I×A其中，C为洪峰系数，I为设计洪水平均强度，A为流域面积。
四、土力学计算公式1.孔隙水压力计算公式p=γw×H其中，p为孔隙水压力，γ为水的密度，w为孔隙水的单位重力，H 为水头。
2.土体重度计算公式γ=G/V其中，γ为土体重度，G为土体的总重力，V为土体的体积。
以上是水利工程设计常用的计算公式，其具体使用方法还需要结合具体设计项目进行综合运用。
排水构筑物水力计算
Q
μ
Q
框架式井
水位未淹没框架圈梁时Qc
水位淹没圈梁时Qd
φ
Qe
φ
Q
μ
Q
叠圈式井
Qf
φ
Qg
10.8
1.152 2
0.666411836
1.475917925
0.5 2.214723459
0.678809833 11.952
0.787499231 7.725367456 0.747566221 1.655652447
0.2
0.25
0.23
0.23
0.2
0.2
150
0.5
0.2
200
0.92
1
0.337047 2.197944 1.860897 0.609049
0.5 0.509386
0.5 2.214723459
5.566207064 0.790569415 1.750892629
自由泄流水头Hs 自由泄流水头Ht 半压力流泄流水头Hb 压力流泄流水头Hy 斜槽净空宽度b1 斜槽倾角β 斜槽的坡度i 平板盖板的厚度或拱形盖板的外缘拱高h 梯形堰的底宽b 堰顶泄流水头H' 堰高P 2.5＜δ/H'＜10时，直角堰口流量系数m1 2.5＜δ/H'＜10时，园角堰口流量系数m1 薄壁堰或实用堰δ/H'＜0.67时，溢流堰流量系数m1 薄壁堰或实用堰0.67＜δ/H'＜2.5时，溢流堰流量系数m1 平盖板孔口泄流系数m2 拱形盖板孔口泄流系数m2 淹没系数δn 斜槽进水断面处槽内水面高出溢流堰最低点的高度hn 斜槽进水断面处两侧三角形断面堰的泄流水头H 斜槽断面面积ωx 排水管断面面积ωg 排水管出口断面面积ωc 排水斜槽末端局部水头损失ζ1 排水管入口局部水头损失系数ζ2 排水管断面变化的局部水头损失系数ζ3 排水管转角局部水头损失系数ζ4 斜槽的水力半径Rx 斜槽的谢才系数Cx 斜槽的长度l 排水管的水力半径Rg 排水管的谢才系数Cg 排水管的长度L
水工隧洞水力计算
水工隧洞水力计算的内容，一般有:泄流能力计算、水头损失计算、绘制压坡线(有压流）、水面线的计算（无压流）。
1、泄流能力水工隧洞泄流能力计算，分有压流和无压流两种情况。
实际工程中，多半是根据用途先拟定隧洞设置高程及洞身断面和孔口尺寸,然后通过计算校核其泄流量。
若不满足要求，再修改断面或变更高程，重新计算流量，如此反复计算比较，直至满意为止。
（1）有压流的泄流能力有压流的泄流能力按公式(1）计算：02gH A Q μ= (1)式中Q —-泄流量；μ—-流量系数；A ——隧洞出口断面面积;g -—重力加速度。
g H H 2200υ+=式中 H —-出口孔口静水头;g220υ—-隧洞进口上游行近流速水头。
流量系数μ随出流条件不同而略有差异,自由出流和淹没出流分别按公式（2）和公式（3）计算：∑∑⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=222211i j i j j j A A R C gl A A ζμ （2) ∑∑⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2222221i I I i J j A A R C gl A A A A ζμ （3)式中 A —-隧洞出口断面面积；A 2——隧洞出口下游渠道过水断面面积；ζj -—局部水头损失系数;A j ——与ζj 相应流速之断面面积；L i 、A i 、R i 、C i ——某均匀洞段之长度、面积、水力半径和谢才系数。
上述泄流能力计算公工适用于有压泄水隧洞，对发电的有压引水隧洞，其过流能力决定于机组设计流量，即流量为已知,要求确定洞径.（2)无压流的泄流能力无压泄水隧洞的洞身底坡常大于临界坡度,洞内水流呈急流状态，其泄流能力不受洞长影响,而受进口控制，若进口为深孔有压短管，仍可按公式（2）和公式（3）计算,而忽略其沿程水头损失（根号中的最后一项)。
表孔堰流进口的斜井式无压隧洞，其泄流能力由堰流公式计算:2/302H g mB Q ε= （4) 式中 ε—-侧收缩系数;m -—流量系数;B —-堰顶宽度(m ）；H 0-—包括行近流速水头g 220υ的堰顶水头。
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附录一 泄水建筑物水力设计计算公式一、堰面曲线1.开敞式溢流孔的堰面曲线。
采用幂曲线时按下式和附表1计算。
x kH y n s n =-1 (附1)式中 H s 为定型设计水头，按堰顶最大作用水头H z max 的75%～95%计算(m)，其它符号见附图1，数值见附表1。
附表1原点上游宜用椭圆曲线，其方程式为x aH bH y bH s s s 22221()()()+-=式中 aH s 和bH s 分别为椭圆曲线的长轴和短轴。
若上游面垂直，其长轴aH s 和短轴bH s 可按以下关系选定：a ≈028030.~. ab a =+0873.附图1采用倒悬堰顶时(如附图1)，应满足2maxz H d ＞。
定型设计水头选择及堰顶可能出现的最大负压值参照附表2。
定型设计水头H s 情况下的流量系数m 和其他作用水头H z 情况下的流量系数m z 的比值参照附表3。
2.设有胸墙的堰面曲线。
当校核情况下最大作用水头H z max (孔口中心线上)与孔口高(D )的比值5.1max＞D H z 时；或闸门全开时仍属孔口泄流，即可按下式计算：s H x y 224ϕ=(附2)式中 H s ——定型设计水头，一般取孔口中心线至水库校核洪水位的水头的75%～95%； ϕ——孔口收缩断面上的流速系数，一般取ϕ=0.96；若孔前设有检修闸门槽时取ϕ=0.95。
其余符号参照附图2。
附图2原点上游可用单圆，复式圆或椭圆曲线，与胸墙底缘通盘考虑。
若5.12.1max＜＜D H z 时，应通过试验决定。
二、泄水建筑物泄水能力计算公式1.开敞式溢流孔的泄水能力可按下式计算：Q m B gH z m z =εσ232/ (附3)式中 Q ——流量，m 3/s ； B ——溢流堰净宽，m ； H z ——堰顶作用水头，m ； g ——重力加速度，m/s 2；m z——流量系数，初设时在定型设计水头作用的情况下，当3＞z H P '(P 为堰高，m)时，取m z =m =0.47～0.49；当3≤'z H P时，取m =0.44～0.47；ε——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，初设时可取ε=0.90～0.95； σm ——淹没系数，视泄流的淹没程度而定，不淹没时σm =1。
2.孔口泄流按下式计算：z k gH A Q 2μ= (附4)式中 A k ——出口处的面积，m 2；H z ——自由泄流时为孔口中心处的作用水头，m ；淹没泄流时为上下游水位差；μ——孔口或管道的流量系数，初设时对设有胸墙的堰顶高孔，当4.2~0.2=D H z(D 为孔口高，m)时取μ=0.74～0.82；对深孔取μ=0.83～0.93；当为有压流时，μ值必须计算沿程及局部水头损失后确定。
三、挑流消能1.水舌抛距按水舌外缘计算(参照附图3)，其估算公式如下：[])(2sin cos cos sin 121221121h h g v v v g L +++=θθθθ (附5)式中 L ——水舌抛距，m ；v 1——坎顶水面流速，m/s ，按鼻坎处平均流速v 的1.1倍计，即)m/s (21.11.101gH v v ⨯==ϕ(H 0为水库水位至坎顶的落差，m)；θ——鼻坎的挑角，°；h 1——坎顶垂直方向水深，m ，h 1=h cos θ (h 为坎顶平均水深，m)；h 2——坎顶至河床面高差，m ，如冲坑已经形成，作为计算冲坑进一步发展时，可算至坑底；ϕ——堰面流速系数。
附图3K t '—最大冲坑深度，由河床面算至坑底m2.最大冲坑水垫厚度按下式估算：25.05.0H q t K α= (附6)式中 t K ——水垫厚度，自水面算至坑底，m ；q ——单宽流量，m 3/s/m ； H ——上下游水位差，m ；α——冲坑系数，坚硬完整的基岩α=0.9～1.2；坚硬但完整性较差的基岩α=1.2～1.5；软弱破碎，裂隙发育的基岩α=1.5～2.0。
四、护坦消力池长度计算公式1.福氏数h g v Fr ''=，当Fr ≥4.5，护坦上不设铺助消能工时：L h h c =''-'6() (附7)式中 L c ——护坦消力池长度，m ；'h 、''h ——跃前、跃后共轭水深，m 。
2.当Fr ＞4.5，池首断面平均流速v '大于16～18m/s ，护坦上可设梳流坎及尾坎，但不宜设消力墩时：L h c =''(.~.)3243 (附8)3.当Fr ＞4.5，池首断面平均流速v '小于16～18m/s ，护坦上可设梳流坎、消力墩及尾坎时：L h c =''(.~.)2328 (附9)五、空蚀指数估算公式gv h h h vq d k 2/2-+=σ (附10)式中 σk ——空蚀指数，无量纲；h d ——计算断面处的时均动水压力水头(水柱高，m)；h q ——大气压力水头(水柱高，m)，对于不同高程按900∇估算，即相对于海平面每增加高度900m ，较标准大气压力水头降低1m 水柱，∇为海平面以上高度；v h ——水的汽化压力水头(水柱高，m)；对于不同水温可参照附表4数值采用；附表42v /2g ——计算断面处的流速水头(水柱高，m)。
六、波动及掺气水深估算公式(适用于溢流坝面)hv h b ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1001ζ (附11)式中 h ——不计入波动及掺气的水深，m ；h b ——计入波动及掺气的水深，m ；v ——不计入波动及掺气的计算断面上平均流速，m/s ；ζ——修正系数，一般为1.0～1.4，视流速和断面收缩情况而定，当流速大于20m/s 时，宜采用较大值。
七、护坦、鼻坎上脉动压力估算公式γg v a p m m 22±= (附12)式中 P m ——脉动压力，沿法线方向作用于建筑物表面，t/m 2； γ——水的容重，t/m 3；a m ——脉动压力系数，根据水流缓急程度分别取0.05～0.10。
八、护坦上消力墩所受冲击力计算护坦上如设有消力墩(包括梳流坎及尾坎)时，其所受冲击力P d ，可按下式估算：ddd A v gk P 22γ= (附13)式中 P d ——消力墩(包括梳流坎及尾坎)的冲击力，t ；A d ——墩、坎迎水面在流速方向上的投影面积，m 2；k d ——阻力系数，视墩、坎形状及流速大小，取k d =1.2～2.0。
附录二 荷载计算公式一、垂直作用于坝体表面的静水压力p H =⋅γ (附14)式中 H ——计算点的水深，m ；γ——水(或含泥沙水)的容重，t/m 3。
二、水平泥沙压力)245(tg 222nn n n h p ϕγ-︒-= (附15)式中 γn =γ1－(1－n )γ，γ1为泥沙的干容重，n 为泥沙的孔隙率； h n ——坝前泥沙淤积高度，m ； ϕn ——泥沙的内摩擦角，°。
当缺乏资料时可按下式计算：42nn h p =(附16)三、浪压力1.浪高、波长可按官厅水库公式计算(适用于山区峡谷水库库缘地势高峻，风速4～16m/s ，吹程1～13公里)。
31450166.02ff l D v h = (附17) 8.0)2(4.102l l h L = (附18)式中 2h l ——浪高，m ； 2L l ——波长，m ；f v ——计算风速，m/s ；D f ——吹程，由坝前沿水面至对岸的最大直线距离，km 。
2.浪压力计算：(1)坝前水深H 1满足H lj ＜H 1＜L l 时，铅直坝面上的浪压力P l ，可按照立波概念，用下式计算：22))(2(211011H P H h h H P l l γγ-+++= (附19)式中 h 0——波浪中心线至水库静水位的高度，可按下式计算：l l l L HL h h 120cth 24ππ= (附20)P l ——坝基面的浪压力剩余强度，其值为：l l l L H h P 1hsec 2π= (附21)H lj 乃使波浪破碎的临界水深，其值为：l ll ll l lj h h L h L L H )5~3(4242ln 2≈-+=πππ (附22)浪压力的分布图形可假定在水库静水位上下各近似作直线分布，见附图4a 。
附图4(2)坝前水深H 1＞L l 时，在距水库静水位深L l 以下各点的浪压力可以忽略，铅直坝面的浪压力可按下式计算：20)(212)2(l l l l l L L h h L P γγ-++= (附23)浪压力的分布见附图4b 。
四、冰压力1.静冰压力，按附表5数值计算：在确定开始升温时的气温及气温上升率后，可由附表5选用单位面积上的静冰压力，乘以冰厚，即为作用在单位长度坝体的静冰压力(t/m)。
附表5 静冰压力表2.动冰压力：(1)冰块撞击在坝面上所产生的压力。
当冰的运动方向垂直或接近垂直于铅直坝面时(运动方向与坝轴线的交角ϕ=80°～90°)，动冰压力值P bd 可按下式计算：)t (b b b b bd A d v k P = (附24)式中 k b ——系数，决定于流冰的抗碎强度R b 值(当R b =100t/m 2，k b =4.3；R b =50t/m 2，R b =3.0；R b =30t/m 2，k b =2.36)；b v ——冰块流速，对于大水库应该通过研究决定，一般不大于0.6m/s ； d b ——冰块厚度，m ；A b ——冰块面积，m 2。
(2)冰块撞击在闸墩上所产生的压力。
作用于铅直的闸墩上的动冰压力'P bd ，可按下式计算：'=P mR Bd bdb b ()t (附25) 式中 R b ——冰的抗碎强度，当无试验资料时，可采用下值：结冰初期为75t/m 2，末期45t/m 2；B ——闸墩在冰层平面处的宽度，m ；m ——与闸墩平面形状有关的系数，对于半圆形闸墩，采用m =0.9；对三角形闸墩根据其平面上的顶端角度2a 按附表6采用。
附表6 m 值表五、溢流坝反弧段上的动水压力溢流坝反弧段上的动水压力(离心力)合力的水平及垂直分力可按下式计算(见附图5)。
)t )(cos (cos 12ϕϕγ-⋅=v g q P x 水平分力 (附26) )t )(sin (sin 12ϕϕγ+⋅=v g q P y 垂直分力 (附27)作用在反弧段上的压力强度r vg q p ⋅⋅=γ (附28)式中 ϕ1、ϕ2——附图5所示的角度； r ——反弧的半径，m 。
附图5。