水利工程常用计算公式

水利专业常用计算公式

、枢纽建筑物计算

1、进水闸进水流量计算：Q=B o Ssm（2gH o3）1/2

式中：m —堰流流量系数

£—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 = AC』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

1 1 /6

C= 一R

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

h2

2 2

a2V2 . a i V1

h1

2g 2g

△ 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 - . -

i f1 i f2 或i f h f

x 4/3

1

2 2 n

2v2

R F

式中：h a—计算断面处的大气压强水柱高（m）;

h 0 —吼道断面咼度（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

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

H v —水的气化压强水柱高（m ）

式中：hf ------ △ X 段的水头损失（m ）;

n i 、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 R i 、R 2――分别为上、下游断面的水力半径（

m ）;

A i 、A ---- 分别为上、下游断面的过水断面面积（m 2）

;

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

n i =n 2=n ;

h f

2 2

n 1

v 2 2

n 2v 2

R i 4/3

R ：/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:

2 2

v 2 v 1 h w h c h f f c -

- i f

L

2g 2g

5、前池虹吸式进水口的设计公式 （1） 吼道断面的宽咼比：b o /h o =一；

（2） 吼道中心半径与吼道高之比： r o /h o =一； （3 ）进口断面面积与吼道断面面积之比： A i /A o =2—； （4 ）吼道断面面积与压力管道面积之比： A o /A M =i — ；

（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=—;

（6 ）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比： l/P=―; 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:

h B 、a 式中：

h 0

2g

—前池内正常水位与最低水位之间的高差 m );

*

p

/

2g

h w

最小淹没深度S,可按下式估算：

S/h o （1〜1.75）F 0

式中：F。一吼道断面的水流弗劳德数，F。V o / . gh o。

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

a , '—,：2gh B、a

r 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（怦）；、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:

（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• 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），km2（平方公里）。

1:10 时，K=32; 1:5 时，K=27

式中：h a—计算断面处的大气压强水柱高（m）;