水力学计算
水力学常用计算公式
水力学常用计算公式水力学是研究液体流动的力学学科，其中包含了一系列常用的计算公式。
以下是一些水力学常用计算公式的介绍：1.流速计算：流速是流体通过一个截面的体积流量与该截面的面积之比。
常用的流速计算公式有：-海明公式：V=K*R^2/3*S^1/2，其中V表示流速，K为常数，R为液体通过管道、河道等的湿周长度，S为这段的坡度。
-曼宁公式：V=K*R^(2/3)*S^(1/2)，其中V表示流速，K为摩擦系数，R为水流断面湿周和湿径的比值，S为水流的坡度。
2.流量计算：流量指的是单位时间内流经其中一截面的液体体积，常用的流量计算公式有：-面积乘以流速：Q=A*V，其中Q表示流量，A为液体流动截面的面积，V为流速。
-引伯定理：Q=Cd*A*dH^1/2，其中Q表示流量，Cd为管道或孔洞的流量系数，A为流动截面的面积，dH为压力差。
3.湿周计算：湿周是液体通过管道、河道等截面时湿润的周边长度，常用的湿周计算公式有：-圆形截面的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为圆的直径。
-矩形截面的湿周：P=2*(L+H)，其中P表示湿周，L为矩形的长，H 为矩形的高。
-圆形管道的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为管道的直径。
4.重力控制流量计算：重力控制流量是指由重力作用下，液体流经管道、河道等截面时的流量。
-拉金方程：v=C*(2g*H)^1/2，其中v表示流速，C为拉金系数，g为重力加速度，H为压力头。
5.水头计算：水头是流体流动过程中的压力能。
常用的水头计算公式有：-静水头：H=h+P/ρg+V^2/2g，其中H表示总水头，h为液面高度，P 为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度，V为速度。
-压力头：P/ρg，其中P为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。
-速度头：V^2/2g，其中V为速度，g为重力加速度。
以上只是水力学中一些常用的计算公式，还有很多其他的公式在不同的具体问题中也会使用到。
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。
计算水力学
第五章 有压管道中的恒定流5.2已知：预制混凝土引水管 查表（P118）n=0.01~0.013 D=1m,l=40m, ξ =0.4 D 上 =70m,D 下 =60.5m ,D 管底=62.0m 求Q 解：自由出流流量公式Q=μc A Hog2 n 取0.013作用水头H o =70-62.5=7.5m (管道形心点与上有水面的距离) A=π4D 2= π4㎡ μc =ξλ∑++dl 11 假设在阻力平方区 λ=cg28C=n R61=013.01×)41(61=61.05(m 21/s) 故 λ=cg28=0.021 μc = ξλ∑++dl 11=0.668Q=0.668× π4×5.7.2g =6.36（m 3/s) V=AQ =436.6π=8.10m/s>1.2m/s 原假设成立 5.4已知Z s =4.5m,l=20m,d=150mm,l 1=12m,d 1=150mm,λ=0.03 ξ自网=2.0，ξ水泵阀=9.0 ，ξ90=0.3，若h v ≤6m,求：（1）Q 泵（2)Z（1）解：水泵安装高度为： Z s ≤h v -（α+γdl 11+ξ∑）gv 22故v 2max=(h v -Z s )2g/(α+dl11 +ξ∑)=(6-4.5)×19.6/(1+0.03×15.012+9.0+0.3) =2.15 故v max =1.52（m/s) Q max =v max .A=1.52×421d π=0.0269(m 3/s)(2)对于自流管：Q=μc A gz 2 作用水头Z=Q 2/μ2c A 22g其中A=42d π=0.018μc =ξλ∑+dl1=1215.02003.01+++=0.378故Z=6.19018.0378.00269.0222⨯⨯=0.83（m)5.6已知：d=0.4m,H=4m,Z=1.8m,l 1=8m,l 2=4m,l 3=12m 求（1）Q （2）p min 的断面位置及hvmax解：（1）淹没出流：Q=μc A gz 2 μc =ξλ∑+dl1(n 的取值及ξ的取值都要明确)取n 为0.013，c=n1R61=013.01×)44.0(61=52.41(m 21/s)λ=cg28=0.029故μc =.13.025.24.01248029.01+⨯++++⨯=0.414A=42d π=4π×4.02=0.1256(㎡)故Q=0.414×0.1256×42⨯g =0.460(m 3/s)(2)最小压强发生在第二转折处（距出口最远且管道最高） n=0.012 对上游1-1,2-2，列能量方程，0-0为上游水面0+γp a+0=(Z －2d )+γP 2+g v 222∂+(λd l ＋ζ∑)g v 222V 2=AQ=1256.0473.0=3.766(m/s) h v =γP Pa2-=Z －2d +(ζλ∑++dl1)+gv 222=(1.8-0.2)+(1+0.024×dl l 21++ζ网+ζ弯)×6.19766.32=4.871(m) 5.9解：如P145例5 法1：取C h =130 采用哈森-威廉森S=d871.491013.1⨯×Ch852.11=d871.472.137421S 1=1.38×1010-(d 1=1200mm) S 2=3.35×1010-(d 2=1000mm) S 3=9.93×1010-(d 3=800mm)假设J 节点压力水头为h=25(m)(5m<h<30m) 设A,B,C 的水位分别为D A =30m,D B =15m,D C =0 利用h f =QSl 852.1 h f1=30－25=5m=S 1Q 852.11l 1=1.38×1010-×750Q 852.11Q1=3.92(m 3/s)5.12并联：f 1=h f 2=h f 3即k l Q 21121=k l Q 22222=k l Q 23323l 1=l 2=l3所以Q 2=Q k 12/k 1Q3=Q k 13/k 1k=R AC 故k 1=421d π×λg8×)4(121dk 2=422d π×λg8×)4(221dk 3=423d π×λg8×)4(321dλ相同故kk 12=)(1225d d =32k k 13=)(1325d d =243所以Q 2=32Q 1=0.17(m 3/s)Q3=243Q 1=0.47(m 3/s) 另法：利用达西公式h f =gd lv 22λV=42d π且h f1=h f2=h f3 得到d Q 5121=d Q 5222=dQ 5323 即1521Q =2522Q =3523Q 所以Q 2=32Q 1=0.17(m 3/s)Q3=243Q 1=0.47(m 3/s)。
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。
水力学计算公式
水力学计算公式水力学计算公式1、射流喷速：V0=10Q/0V0：射流喷速，米/秒；Q：排量，升/秒：0：喷嘴出口截面积，厘米22、射流冲击力：Fj=ρQ2/1000Fj：千牛；ρ：密度，公斤/升；3、射流水功率：Nj=ρQ3/2002 千瓦4、钻头压降：Pb=ρQ2/2C2025、钻头水功率：Nb=Pb*Q6、0=πde2/4；de2=d12+d22+d32+d42+……7、机械钻速：V=进尺/纯钻时间（m/h）8、比水功率=钻头水工率/钻头底面积（W/mm2）例：φ215.9mm钻头：=215.92*π/4=36591mm29、行程钻速=进尺/（纯钻时间+起下钻时间）10、钻井周期：一开到完钻时间11、完井周期：一开到完井时间12、建井周期：搬XX装到完井1谢才公式介绍编辑谢才公式的形式为：()）公式：其中对于均匀流，测出某一流段的R、J、v值,即可确定该流段的n值。
对于缓变非均匀流,n值可用流段的R、J、v的平均值来确定。
如无实测资料,n值可以从水力学或水力计算手册中查得。
对于一般管道及有护面的渠道,n=0.009～0.033;对于无护面的渠道及天然河道,n=0.020～0.200。
n值选择是否恰当对计算成果影响甚大，必须慎重。
词条标签：1、n的值范围，天然河道0.02～0.04，大范围一定要对2、用曼XX公式求谢才系数时：谢才公式对层流和紊流都适用，谢才系数C是通过n来确定的，n值的资料大多取之于阻力平房区，一次用c去计算水利要素时，要水流处于水力平方区才行。
而天然明渠流一般都处于阻力平房区。
因此广泛适用。
3、谢才公式是针对明渠均匀流提出的，但实际这也可应用于管流中的均匀流计算，对层流和紊流都适用。
4、均匀流，天然河道一般可以近视为均匀流，但一定不可以有倒坡。
否则用水力方法倒推的n十分大。
水力学常用计算公式
1、明渠均匀流计算公式： Q=Aν=AC Ri C=n 1R y （一般计算公式）C=n 1R 61（称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流)z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差）ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0.8～0.9b ：渡槽的宽度（米）h ：渡槽的过水深度（米）φ：流速系数φ＝0.8～0.953、倒虹吸计算公式： Q=mA z g 2(m 3/秒）4、跌水计算公式：5、流量计算公式：Q=Aν式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ；ν——通过该断面的流速，m ／hA ——过水断面的面积，m 2。
6、溢洪道计算1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道（1）淹没出流：Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23（2）实用堰出流：Q=εMBH 23=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深232）进口装有闸门控制的溢洪道（1）开敞式溢洪道。
Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23（2）孔口自由出流计算公式为 Q=MωH=堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be7、放水涵管(洞)出流计算1）、无压管流 Q=μA 02gH=流量系数×放水孔口断面面积×02gH2）、有压管流Q ＝μA 02gH=流量系数×放水孔口断面面积×02gH8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即自由出流：Q ＝1.4H 25或Q ＝1.343H 2.47（2-15）淹没出流：Q ＝（1.4H 25）σ（2-16）淹没系数：σ=2)13.0(756.0--Hh n +0.145（2-17） 2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tanθ=41，以及b ＞3H ，即 自由出流：Q ＝0.42b g 2H 23＝1.86bH 23（2-18）淹没出流：Q ＝（1.86bH 23）σ（2-19）淹没系数：σ=2(23.1）Hh n --0.127（2-20) 9、水力发电出力计算N=9.81HQη式中N ——发电机出力，kW ；H ——发电毛水头，m ，为水库上游水位与发电尾水位之差，即H=Z 上-Z 下； Q ——发电流量，m 3／s ；η——发电的综合效率系数（包括发电输水管的水头损失因素和发电机组效率系数），小型水库发电一般为0.6—0.7。
水力学常用计算公式精选文档
水力学常用计算公式精选文档水力学是研究流体在运动中的力学原理，应用于水力工程领域。
在水力学中，常常会用到一些计算公式来估算水流的速度、压力、流量等参数。
下面是一些水力学常用计算公式。
1.流量公式：流量是水在单位时间内通过其中一截面的体积，可以通过流量公式来计算。
常用的流量公式有：- 矩形槽流量公式：Q = b * h * sqrt(2 * g * i)，其中 Q 是流量，b 是槽的底宽，h 是槽的水深，g 是重力加速度，i 是水流的比降。
- 圆管流量公式：Q = (π * d^2 / 4) * sqrt(2 * g * i)，其中 Q 是流量，d 是管道的直径，g 是重力加速度，i 是液面的比降。
2.流速公式：流速是水流通过单位截面积的速度，可以通过流速公式来计算。
常用的流速公式有：- 矩形槽流速公式：v = sqrt(2 * g * i)，其中 v 是流速，g 是重力加速度，i 是水流的比降。
- 圆管流速公式：v = sqrt(2 * g * i)，其中 v 是流速，g 是重力加速度，i 是液面的比降。
3.压力公式：压力是流体对物体单位面积的作用力，可以通过压力公式来计算。
常用的压力公式有：-静水压力公式：P=ρ*g*h，其中P是压力，ρ是液体的密度，g是重力加速度，h是液体的压头。
-动水压力公式：P=ρ*g*h+1/2*ρ*v^2，其中P是压力，ρ是液体的密度，g是重力加速度，h是液体的压头，v是流速。
4.能量公式：能量公式是描述流体在运动中能量守恒的原理，常用于研究水流的流速、压力等参数。
常用的能量公式有：- Bernoulli方程：P + 1/2 * ρ * v^2 + ρ * g * h = 常数，其中 P 是压力，ρ 是液体的密度，v 是流速，g 是重力加速度，h 是液体的压头。
-流线速度公式：v=Q/(A*δ)，其中v是流速，Q是流量，A是截面积，δ是累积端头损失。
以上是一些水力学常用的计算公式，能够帮助工程师在水力工程设计和分析中进行流量、流速、压力等参数的估算。
消力池水力学计算
消力池水力学计算一、引言消力池是水力发电站的重要设施之一，用于吸收进口水流的冲击能量，减小进口压力，保护导叶和水轮机的正常运行。
消力池的水力学计算是设计消力池的重要一步，可以通过计算来确定其尺寸、形状和其他相关参数，以满足工程要求。
二、消力池的基本原理消力池是一种能够吸收流体的冲击能量并将其转化为动能的设施。
通过设计合适的形状和尺寸，可以使进口流体在进入消力池前速度降低，从而减小冲击力，保护水轮机和导叶。
三、水力学计算的步骤1.确定进水速度：根据进水流量和进口管道尺寸，计算出进水速度。
进水速度的大小直接影响到消力池的尺寸和形状。
2.确定消力池形状：一般来说，消力池的形状可以根据需求来选择，常见的形状有锥形、喇叭形和直筒形等。
在选择形状时需要考虑进口速度和改变流动方向的需求。
3.计算消力池尺寸：根据进口流速和需要减小的速度来计算消力池的尺寸。
一般来说，消力池的尺寸应该能够将进口速度降低到一个合适的范围，以减小冲击力。
4.设计消力池细部结构：细部结构包括进口管道、减速装置、排水装置等。
这些结构需要根据具体情况进行设计，以确保水流能够平稳进入消力池，并顺利排出。
5.模拟计算和优化：可以利用计算流体力学（CFD）软件进行模拟计算，通过对不同参数的优化来得到最佳的消力池设计。
四、水力学计算的相关参数在进行水力学计算时，需要考虑一些重要的参数。
以下是一些常见的参数：1.进口速度：进水流量和进口管道的尺寸决定了进口速度的大小。
进口速度过大会造成冲击力过大，对设施造成破坏，而速度过小则会增加设备的体积和成本。
2.减速比：消力池的减速比是指进口速度与出口速度的比值。
通过调整减速比可以使流体的速度能够适应水力发电机组的运行要求。
3.减速段长度：减速段长度是指进口速度改变为出口速度的过程中的流动段长度。
减速段长度的大小受到进口速度和其他结构参数的影响。
4.消力池长度：消力池的长度也是一个重要参数，它直接影响到水流在消力池内部流动的过程。
常用水力计算
常用水力计算水力学是工程中的重要学科之一，主要研究液体在液体之间或与固体之间运动时所产生的力学现象。
在水力学中，常用的计算方法有很多，如流速计算、压力计算、流量计算等，下面将介绍一些常用的水力计算方法。
首先是流速计算。
流速是指液体单位时间内通过单位横截面积的体积，通常用单位时间内通过单位横截面积的液体质量来表示。
常用的流速计算方法有流量速度计算、平均速度计算、最大速度计算等。
其中，流量速度计算是指用单位时间内通过横截面积的体积除以横截面积来计算流速；平均速度计算是指用流体在管道中运动过程中所需时间除以管道长度来计算流速；最大速度计算是指管道中流体在特定位置上的最大速度。
接下来是压力计算。
压力是指液体分子对单位面积施加的力。
常用的压力计算方法有静压力计算、动压力计算、管道压力计算等。
其中，静压力计算是指根据流体的密度、重力加速度和深度来计算静压力；动压力计算是指根据流体的密度、流速和截面积来计算动压力；管道压力计算是指根据流体的密度、重力加速度、流速和管道直径来计算管道中的压力。
最后是流量计算。
流量是指液体单位时间内通过横截面积的体积。
常用的流量计算方法有理论流量计算、实际流量计算、标准流量计算等。
其中，理论流量计算是指根据流体的密度、流速和流道截面积来计算流量；实际流量计算是指根据流体的密度、流速、流道形状和流态等因素来计算流量；标准流量计算是指根据流体所处的温度和压力来计算流量。
在水力学计算中，有一些常用的公式和计算方法。
例如，根据伯努利定理可以计算液体的压力和速度之间的关系；通过斯托克斯公式可以计算流体在细管中的流速；利用流量连续性方程可以计算流体通过管道横截面的流量等等。
总之，水力学的计算方法非常丰富，以上只是介绍了一些常用的计算方法。
在实际工程中，根据具体的情况和需求，选择合适的计算方法进行水力计算非常重要。
只有准确计算出水力学参数，才能保证工程设计的安全和可靠性。
因此，学好水力学知识并熟练掌握常用的水力计算方法对于工程师来说至关重要。
水力学计算公式
❖常用消能方式：底流消能、条流消能和面 流消能
❖水流衔接形式
当ht＜hc' '
当ht= hc' ' 当ht＞ hc' '
远驱水跃 临界水跃 淹没水跃
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水力学重点及难点
❖底流消能降低护坦消力池设计 (1)消力池深d (2)消力池长度的计算 (由于消力池末端
池壁的作用,消力池中水跃长度比自由水 跃Lj短) Lk=(0.7~0.8)Lj
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水力学重点及难点
② 能量方程应用注意事项: 选择统一基准面便于计算、选计算断面、 选典型点计算测压管水（压强计算采用统 一标准）
能量方程应用：
孔口恒定出流 、 毕托管、文丘里 流量计 、管嘴出流
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能量方程图示
掌握总头线、测压管水头线、水力坡度的 概念及水头线的绘制。
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Chapter 4 水力学重点及难点
❖ 液体的两种流态和判别 雷诺实验 层流 —液体质点互相不混掺的层 状流动。 紊流 —存在涡体质点互相混掺的 流动。
❖ 流态的判别：雷诺数Re
Re＜Rek 层流 ；Re＞Rek 紊流
雷诺数是重要的无量纲数，它的物理意义 表示惯性力与粘滞力的比值。
表示土壤渗透能力的大小 适用范围：恒定均匀层流渗流
第三十五页，共36页。
水力学重点及难点
❖ 恒定无压渐变渗流基本公式 —杜比公式
v k dH ds
dH J
ds
式中：H—测压管水头，（或称为水面高 程）， J—渗透坡降。（对于渐变渗流，同 一过水断面上的渗透坡降可以认为是常数， 因此同一渗流断面上各点的流速为定值。）
水力学静水压力计算公式
水力学静水压力计算公式---------------------------------------------------------------------- 静水压力的计算方法为：P=ρgh，静水总压力的计算方法如下。
1、平面平面上静水总压力的大小，应等于分布在平面上各点静水压强作用的总压力的总和。
（矢量的加和性）作用在单位宽度的静水总压力，应等于静水压强分布图的面积。
因此整个矩形平面的静水总压力，则等于平面宽度乘以压强分布图的面积。
2、任意平面作用于任意平面上的静水总压力，等于平面形心点上的静水压强与平面面积的乘积。
形心点压强Pc，可理解成整个平面的平均静水压强。
扩展资料：静水压就是指液体所产生的压强，生理学上的静水压就是机体某部位积聚的液体对其周围组织产生的压强。
例如生理学中组织液对毛细血管壁的压力。
作用在平面上静水总压力的大小P等于该平面的面积 A与其形心处的压强pc的乘积，即p＝pcA＝γhcA,hc为平面形心处于液面下的深度，总压力的方向垂直于作用面。
总压力的作用点即压力中心的位置在平面图形形心的下方，二者间的距离，可由计算确定。
作用在曲面上的静水总压力p可分别计算其铅直分力pΖ和水平分力px，然后按力的合成法确定总压力的大小和作用点。
曲面上静水总压力的水平分量等于该曲面的铅直投影平面上的静水总压力，按平面静水总压力的计算方法确定其大小、方向和作用点。
静水总压力的铅直分量等于“压力体”体积内所含液体的重量。
压力体由如下诸面围成：过曲面周界上一切点的铅垂线所构成的曲面；与液面重合的水平面。
若压力体实际上充有液体，则该铅直分力的方向向下。
若压力体并未充有液体，则该铅直分力的方向向上。
新版水力学常用计算公式-新版.pdf
1、明渠均匀流计算公式：Q=A ν=AC RiC=n 1R y （一般计算公式）C=n 1R 61（称曼宁公式）2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流)z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差）ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0.8～0.9b ：渡槽的宽度（米）h ：渡槽的过水深度（米）φ：流速系数φ＝0.8～0.953、倒虹吸计算公式：Q=mA z g 2(m 3/秒）4、跌水计算公式：5、流量计算公式：Q=A ν式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ；ν——通过该断面的流速，m ／hA ——过水断面的面积，m 2。
6、溢洪道计算1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道（1）淹没出流：Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23（2）实用堰出流：Q=εMBH 23gZ 2bh Q ＝跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2/30g 2H ，式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；，B —进口宽度（米）；m —流量系数=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深232）进口装有闸门控制的溢洪道（1）开敞式溢洪道。
Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23（2）孔口自由出流计算公式为Q=M ωH=堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管(洞)出流计算1）、无压管流Q=μＡ02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流Q ＝μＡ02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即自由出流：Q ＝1.4H 25或Q ＝1.343H 2.47（2-15）淹没出流：Q ＝（1.4H 25）σ（2-16）淹没系数：σ＝2)13.0(756.0H h n +0.145（2-17）2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tan θ＝41，以及b ＞3H ，即自由出流：Q ＝0.42b g 2H 23＝1.86bH 23（2-18）淹没出流：Q ＝（1.86bH 23）σ（2-19）淹没系数：σ＝2(23.1）H h n -0.127（2-20) 9、水力发电出力计算N=9.81HQ η式中N ——发电机出力，kW ；H ——发电毛水头，m ，为水库上游水位与发电尾水位之差，即H=Z 上-Z 下；Q ——发电流量，m 3／s ；η——发电的综合效率系数（包括发电输水管的水头损失因素和发电机组效率系数），小型水库发电一般为0.6—0.7。
水力学
一、绪论水力学是研究液体机械运动规律及其实际应用的一门科学。
水的基本特性：易流动性、不易压缩性、均匀等向性1、液体的连续介质模型概念；假设液体是一种充满其所占据空间毫无间隙的连续体。
2、熟记工程中水的密度及容重数值：密度：ρ=M／V 量纲[M／L³] 国际单位㎏／m³容重又称重度：γ=Mg／V=ρg 量纲[M／L²T²] 国际单位N／m³工程计算中，采用在一个标准大气压性爱，温度为4℃时的纯净水的密度来计算，ρ=1000㎏／m³，容重γ=9.80kN／m³3、理想液体的概念，液体的粘滞性及牛顿内摩擦定律理想液体：指没有粘性、不可压缩液体粘滞性：当液体处于运动状态下，若液体质点之间存在相对运动，则质点间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘滞性或简称粘性，此内摩擦力又称为粘滞力牛顿内摩擦定律：4、作用在液体上的力:表面力和质量力二、水静力学1、理解静水压强的定义及特性概念静水压强的两个重要特性：1、静水压强方向与作用面的内法线方向重合；（静水压强的作用方向只能是指向并垂直其受压面）2、静水液体中某一点静水压强的大小与作用面的方位无关，或者说作用与同一点各方向的静水压强的大小相等。
2、掌握水静力学的基本方程；重力作用下的水静力学基本方程p1／γ+z1=p2／γ+z2水精力基本方程的常用表达式p=p0+γh3、熟记一个工程大气压的各种表示方法及数值；4、掌握真空值、真空度、测压管高度、测压管水头等基本概念及其计算公式。
5、重点掌握作用在平面上的静水总压力的计算方法（含大小、方向、作用点）；作用在平面上静水总压力的方向是指向并垂直受压面，即受压面的内法线方向大小：P=pc A作用点：（静水总压力的作用点又称压力中心）yD=yC+Jc／yc A三、水动力学基础1、掌握液体的运动要素及研究流体运动的若干基本概念运动要素:流速、加速度、动水压强2、描述液体的运动的两种方法概念：拉格朗日法、欧拉法拉格朗日法着眼于液体各质点的运动情况，追踪每一质点，研究各质点的运动情况来获得整个液体运动的规律。
第二章排水管渠水力学计算.
第五节 管段的衔接
窨井上下游的管段在衔接时应遵循下述 原则： ①尽可能提高下游管段的高程，以减少 埋深，从而降低造价，在平坦地区这点 尤其重要； ②避免在上游管段中形成回水而造成淤 积； ③不允许下游管段的管底高于上游管段 的管底。
管段的衔接方法通常采用：
管顶平接
水面平接 管底平接（在特殊情况下需要采
（4）最小设计坡度
（1）
（2）
（3）
——相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最 小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。
规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径
300mm的最小设计坡度为0.003；管径400mm 的最小设计坡度为0.0015。
§2-3 污水管道的水力计算 四、污水管道的埋设深度
第七节倒虹管水力计算
有关规定： (1) 按满流计算 (2) 倒虹管内流速一般采用1.2-1.5 m/s， 在条件困难时可适当降低，但不宜小于 0.9 m/s，且不得小于上游管渠中的流速。 当管内流速达不到0.9 m/s，应加定期冲 洗措施，冲洗流速不得小于1.2 m/s。
(3) 倒虹管数量 ① 越河道的倒虹管，一般敷设2条工作 管道； ② 过小河、旱沟和洼地时，可敷设1条 工作管道； ③ 过特殊重要构筑物(如地下铁道)时， 应敷设3工作管道，2条工作1条备用。 (4) 水平管的管顶距规划河底一般不小 于1m
度决定于下列三个因素：
①必须防止沟道中的污水冰冻和因土壤冰冻膨 胀而损坏沟道； ②必须防止沟壁被车辆造成的活荷重压坏；
③必须满足支沟在衔接上的要求。
街沟的最小土厚度可用下式计算：
d h iL h1 h2
水力学各种计算
计算方法说明明渠均匀流求正常水深程序是针对棱柱体明渠（过水断面为对称梯形或矩形）恒定均匀流，已知河床底坡i ，河床糙率n,过水断面形状（b,m ），流量Q ，求解正常水深h 0。
明渠断面示意图按照谢才公式：Ri CA =Q谢才系数：611R n=C过水断面面积：h mh b A )(+= 湿周：212m h b ++=χ 水力半径：χ/A R =由此解得正常水深：)/()12()(04.0203.0220mh b m h b iQ n +++=h算法：采用迭代法求解非线性代数方程。
1. 正常水深的迭代方程为：)/()12()(04.0203.02201n n n mh b m h b iQ n h +++=+；2.假设。
进行迭代求解h ； m h 0.100=....321000h h ⇒⇒3.迭代结束的判断依据为ε<Q Q Q /|-计算|，ε为一个小值。
求临界水深程序是针对棱柱体明渠（过水断面为对称梯形或矩形）恒定均匀流，已知过水断面形状（b,m ），流量Q ，动能校正系数α，求解临界水深hc 。
明渠断面示意图临界水深公式：0132=−=c c s B gA Q dh dE α其中，――断面单位能量。
s E 由此可得：cc B A g Q 32=α过水断面面积：h mh b A )(+= 水面宽度：mh b B 2+=由此解得临界水深： 3132])/()2()/[(c c c mh b mh b g Q h ++×=算法：采用迭代法求解非线性代数方程。
1. 临界水深的迭代方程为：3132])/()2()/[(1n n n c c c mh b mh b g Q h ++×=+； 2.假设。
进行迭代求解h ；m h c 0.10=....321c c c h h ⇒⇒3.迭代结束的判断依据为ε<+n n n c c c h h h /|1－|并且ε<++11/|n n n c c c h h h －|，ε为一个小值。
水力学课后计算题及答案解析
水力学课后计算题及答案第一章 绪论1-1．20℃的水2.5m 3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑yuAT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。
[解]1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
水力学常用计算公式
1、明渠均匀流计算公式： Q=Aν=AC RiC=n 1R y （一般计算公式）C=n1R 61（称曼宁公式) 2、渡槽进口尺寸（明渠均匀流）gZ 2bh Q ＝z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差）ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0。
8～0。
9 b ：渡槽的宽度（米) h ：渡槽的过水深度（米） φ：流速系数φ＝0。
8～0.95 3、倒虹吸计算公式:Q=mA z g 2(m 3/秒）4、跌水计算公式：跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2/30g 2H ，式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；，B —进口宽度（米）；m —流量系数5、流量计算公式：Q=Aν式中Q ——通过某一断面的流量,m 3／s ；ν—-通过该断面的流速,m ／h A ——过水断面的面积，m 2。
6、溢洪道计算1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 （2）实用堰出流：Q=εMBH23=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 2)进口装有闸门控制的溢洪道 （1）开敞式溢洪道。
Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 （2）孔口自由出流计算公式为Q=MωH=堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be7、放水涵管（洞）出流计算 1）、无压管流Q=μA 02gH=流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流Q ＝μA 02gH=流量系数×放水孔口断面面积×02gH8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算 1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°,即自由出流：Q ＝1.4H 25或Q ＝1.343H 2。
水力学水力半径
水力学水力半径1 水力学概述水力学是液体在管道或水流中运动的规律和流动特性的研究领域。
在水力学中，水力半径是一个常用的概念，它用于描述管道或河道内流体流动的物理特性。
水力半径是指在流态下液体在某个截面的平均流速和截面面积之比。
在水力学中，水力半径对于计算水力损失和流量是必不可少的。
2 水力半径的计算水力半径的计算公式为：R_h = A/P，其中A是流体通过的管道或河道的横截面积，P是横截面周长。
水力半径的物理意义是“相等面积圆管”，它的直径等于相等横截面积的圆形管的直径。
例如，如果流经一个直径为1英寸的圆形管道的水流，在流量不变的情况下，通过一个直径为1/2英寸的圆形管道时，流速将加倍。
因此，通过1英寸圆柱形管道的总流量等于通过2个1/2英寸管道的总流量。
从水力学的角度来看，这意味着1英寸的圆形管道和两个1/2英寸的圆形管道的水力半径相等。
3 水力半径的应用水力半径通常用于计算管道或河道中的水流速度、水流量和水力损失。
在水流经管道或河道时，会遇到摩擦阻力和其他形式的水力损失。
为了准确地计算这些损失，需要了解水流的水力半径。
当水流的水力半径增加时，它的容积流量会增加，同时摩擦阻力也会减小。
水力半径还被广泛用于设计和计算各种水力结构，如管道、水闸和堰坝。
此外，水力半径还常用于河流流速的水文测量。
通过测量河流的横截面积和周长，并应用水力半径的计算公式可以计算出河流的平均流速和流量。
4 水力半径的影响因素水力半径会受到许多因素的影响，包括管道或河道的形状、管道直径、河道水深、水流速度和粘度等。
当管道或河道的截面形状为圆形时，水力半径最大，而当管道或河道形状变得扁平或不规则时，水力半径会减小。
此外，水力半径随管道直径的增加而增加。
河道的水深和水流速度也是影响水力半径的因素，水深越深，水流速度越快，水力半径也会相应地增加。
最后，不同液体的粘度也会影响它们的水力半径，粘度越大的液体，水力半径越小。
5 结论在水力学中，水力半径是一个重要的概念，它被用于计算水流速度、水流量和水力损失等水力学参数。
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最大埋深干燥土7-8m，多水砂地区，5m。应该尽量减少埋 深。
最小覆土厚度, 防止污水冰冻和土壤冰冻破坏管道, 防止车辆 动荷载压坏管道, 满足支管衔接. 无保温的生活污水或工业废
水, 管底在冰冻线下. 荷载方面，在车行道下, >0.7m; 人行道
>0.6m. 返回
5. 管段的衔接
5. 管段的衔接
D h
4.管渠水力设计参数
最大设计充满度
Water Pollution Control Engineering
雨水管道和合流管道应按满流计算
4.管渠水力设计参数
(2on Control Engineering
排水管渠的最小设计流速，应符合下列规定：
1. 污水管道在设计充满度下为0.6 m/s； 2. 雨水管道和合流管道在满流时为0.75 m/s； 3. 明渠为0.4m/s。
6. 管段水力计算
Water Pollution Control Engineering
比较D=350mm和D=400mm，D=350mm更合适，如果
采用400, 则由设计坡度减小引起的管道埋深的减小为
240m×0.0001=0.024m，而管道管径与350相比却增加
0.05m；此外管道容积未充分利用，h/D由0.65降为0.53； 除非流量突然剧烈增加，否则一般不跳级增加管道管 径。
求流速和充满度。需要注意当交点不是正好在线
上需要估计数值。
例题2-3，n=0.014，D=300，Q=38L/s，v=1.0m/s，
查图得到h/D=0.55, i=0.0055。
例题2-2
例题2-3
Water Pollution Control Engineering
h/D= 0.52, v= 0.71
为了计算方便,可采用水力学算图. 不满流圆形、满流 圆形、满流矩形、明渠水力学算图。
注意图中两条虚线的意义。
3.水力学算图
Water Pollution Control Engineering
例题2-1：n=0.014，D=300，i=0.0024，
Q=25.5L/s，求流速和充满度。
先确定算图, n=0.014，D=300的那一张.
返回
6. 管段水力计算
6. 管段水力计算
Water Pollution Control Engineering
概述: 管段在设计时一般已知流量Q和粗糙系数n, 其他水力学要素待算. 根据地面高程可计算出地面 坡度, 管段水力学坡度尽量与地面坡度接近, 或尽量 减小坡度(在地面坡度很小，或管道走向与地面坡 度反)；管道管径变化避免猛增。
管底平接：上下游 管底内壁高程相同；
下游管道管径小(出
现在坡度加大时)， 必须管底平接。
下游管径大而管底 平接也是可能的, 但
很少.
5. 管段的衔接
Water Pollution Control Engineering
非平接的衔接方式：
上下游管道落差小， 一般不设置跌水井， 而是将窨井底部改 为斜坡。落差大， 需要跌水。
5. 从上游到下游最好流速逐渐增加.
4.管渠水力设计参数
Water Pollution Control Engineering
(3)最小管径和坡度：当计算管径特别小，用最小管径。
不计算管段。 最小管径与相应最小设计坡度 管 道类 别 污水管 最小管径 300 相应最小设计坡度 塑料0.002(0.003)
2. 雨水管渠设计原则要求
Water Pollution Control Engineering
(A). 就近排入地面水体,减少管渠的设置:降低造价, 避免大 面积收水,设计流量过大; (B). 不淤积,不冲刷: 防损坏管渠, 有最大流速限制; (C). 尽量避免设置雨水泵站: 雨水设计流量大,对系统运行 冲击影响大. 比较雨水与污水的设计要求. 返回
h/D= 0.55, i= 0.0055
3.水力学算图
Water Pollution Control Engineering
例题:
(1) n=0.014,D=350,i=0.0018,Q=36L/s,求h/D和v；
0.58，0.63；
(2) n=0.013,h/D=1,Q=200,i=0.0020，求D和v,
6. 管段水力计算
Water Pollution Control Engineering
解：由于上游覆土厚度大，所以尽量减小设计坡 度。 管径D 充满度 h/D 300mm 0.55
350mm 0.65 400mm 0.53
坡度i 0.0060
流速 vm/s 1.04
0.00155 0.61 0.00145 0.60
管径也可以管顶平
接(实质也是管底平
接).
5. 管段的衔接
Water Pollution Control Engineering
水面平接：上下游
管道水面高程相同，
充满度0.8处平接
的含义。多为同管
径，由于下游充满
度大，所以不能管 顶接，异管径也可 以水面接。
5. 管段的衔接
Water Pollution Control Engineering
校验水位：
上游管段下端水面高程：44.22m + 0.300m×0.55=44.385m。 设计管段上端水面高程：44.17m + 0.350×0.65 =44.398m。
不符合，需要水面平接。
6. 管段水力计算
Water Pollution Control Engineering
②水面平接，上游管段下端水面高程：44.385m， 设计管段上端水面高程：44.385m。 设计管段上端管底高程：44.385-0.350×0.65=44.157m。 设计管段下端管底高程：44.157m-240m×0.0015 = 43.797。
2. 管渠水力计算基本公式
2. 管渠水力计算公式
Water Pollution Control Engineering
设计管段一般不长, 在不长的管道中, 水流量变化小, 设计中
简化为均匀流公式.
关于设计管段.
1
2
3
4
2. 管渠水力计算公式
Water Pollution Control Engineering
流，但雨水有时会形成压力流。
2. 污水管渠设计原则要求
流, 有余地;
(A).不溢流:溢流导致污染环境, 采用最大流量设计, 且不满 (B).不淤积: 淤积堵塞管渠, 有最低流速的限制;
(C).不冲刷: 防损坏管渠, 有最大流速限制;
(D).要通风: 污水管渠有害气体, 要及时通风散气.
1. 管渠设计原则
排水管渠粗糙系数
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3. 水力学算图
3.水力学算图
Water Pollution Control Engineering
管渠水力计算基本公式涉及到的水力学要素有6个, (流
量Q,粗糙系数n, 流速v, 管径D, 充满度h/D, 水力坡度i )
对于每个管段只有流量Q和粗糙系数n已知, 还需要确
定2个要素才能确定其他要素.
Water Pollution Control Engineering
衔接的要求：
①减小埋深、降低造价，
②下游水位低于上游，否则回水，发生水流不畅，
③下游管底低于上游，否则淤积，沉积，堵塞管道。
5. 管段的衔接
Water Pollution Control Engineering
管顶平接：上下游 管顶内壁高程相同. 多为异管径，如下 游充满度小，则同
流量公式： Q = Av
1 2/3 1/2 流速公式：v R I， n
Q设计流量, A过水断面, v管道水流平均流速, R水力半径, 即过水断面面积与湿周的比值, I水力坡度, 即水面的坡度, n 为粗糙系数, 与管道所用材料有关, 一般多用0.014.
2. 管渠水力计算公式
Water Pollution Control Engineering
最小最大流速的一些规定:
1.污水厂压力输泥管的最小设计流速, 一般可按规定取值.
2.排水管道采用压力流时, 压力管道的设计流速宜采用 0.7~2.0m/s. 3.但是对于一些含油类和矿物颗粒的工业废水, 最好以实验确 定最小流速, 否则可能淤积或堵塞.
4. 在平坦地区需要尽量减小坡度, 适当调整流速.
雨水管和合流管
雨水口连接管 压力输泥管 重力输泥管
300
200 150 200
塑料0.002(0.003)
0.01 － 0.01
4.管渠水力设计参数
(4).埋深和覆土厚度
Water Pollution Control Engineering
埋深是管底内壁到地面的距离，覆土厚度：管顶外壁到地面
距离。
《水污染控制工程》
唐玉朝 安徽建筑工业学院环境工程系 E-mail: tangyc@ Department of Environmental Engineering, Anhui University of Architecture
第二章
排水管渠水力学计算
排水管渠水力计算
Water Pollution Control Engineering
D=600,v=0.89
Water Pollution Control Engineering
h/D= 0.58 v= 0.63
Water Pollution Control Engineering