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

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1、进水闸进水流量计算：Q=B0δ εm（ 2gH0）

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＝C Ri

流量公式

Q＝Au ＝ A C Ri

流量模数

K＝A C R

式中： C—谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即

C＝ 1 R1/6

n

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

a v2 a v2

2211

h2h1

2g2g

△ x=

i - i f

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；

i f——流段的平均水里坡降，一般可采用

1-h f 1 n12 v 12n 22 v 22

i f i f 1i f 2或 i f

2 R 14/3R24/ 3

2x

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

x n 12 v 12 n 22 v 22

h f

R 24/3

2 R 14/3

（ 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：

v 22

v 12

i f L

h ω h c h f f c

2g

2g

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 =1.5 —2.5 ；

（ 3）进口断面面积与吼道断面面积之比：

A /A =2— 2.5 ；

1

（ 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：

2

*

p

h

B 、 a

h 0

h w

2g

式中：

—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 ）；

h w —从进水口断面至吼道断面间的水头损失（

m ）；

*

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

*

2

0 1

p /

2g

h 0

2

式中：

0 —吼道断面中心半径（ m ）

计算结果，须满足下列条件：

h B 、a h a h v

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：

S / h 0（1 ~ 1.75） F 0

式中： F 0—吼道断面的水流弗劳德数， F 0V0 /gh 0。

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：

Q a2gh B、a

a

式中：—真空破坏阀系统的流量系数；

a —真空破坏阀的断面面积（㎡）；

、 a —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·m3( 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· m3( 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· m3( 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 ) ， km2( 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