明渠水力计算公式
(完整版)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1、进水闸进水流量计算：3）1/2 Q=B0δε m（ 2gH0式中： m —堰流流量系数ε—堰流侧缩短系数2、明渠恒定平均流的基本公式以下：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 / 6nR—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 型落水曲线最为常有。
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 v22211h2h12g2g△ 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 f1n12 v 12n 22 v 22i f i f 1i f 2或 i f2R14/3R24 / 32x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以下：（ 1）沿程水头损失的计算公式为h fx n 12 v 12n 22 v 222 R 14 / 3R 24 / 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：h ω h c h fv 22v 12i f Lf c2g2g 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*ph B 、 ah 0h w2g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 ）。
水力学-第5章 明渠恒定均匀流1113
工程中采用最多的是梯形断面， 工程中采用最多的是梯形断面，其边坡系数 m 由 边坡稳定要求确定。 边坡稳定要求确定。在 m 已定的情况下，同样的过水 要求确定 已定的情况下， 面积 A ，湿周的大小因底宽与水深的比值 b / h 而异 。根据水力最佳断面的条件： 根据水力最佳断面的条件： 即
χ = 最小值 A = 常数
解：将已知条件代入基本公式，并用曼宁公 将已知条件代入基本公式， 式计算谢才系数， 式计算谢才系数，整理后可得
nQ( β + 2 1 + m 2 ) 2 / 3 h= 5 / 3 1/ 2 ( β + m) i
3/8
当为水力最佳断面时: 当为水力最佳断面时
β = 2( 1 + m 2 − m) = 2( 1 + 1.252 − 1.25) = 0.702
2
15
用 β m 代替上式中的 β 值，整理后得 即梯形水力最佳断面的水力半径等于水深的一半。 即梯形水力最佳断面的水力半径等于水深的一半。
hm Rm = 2 的梯形断面。 矩形断面可以看成为 m = 0 的梯形断面。以 m = 0
代入以上各式可求得矩形水力最佳断面的 β m 及 Rm .
bm βm = = 2 即 bm = 2hm hm
χ = b + 2 h 1 + m 2 = 34 m + 2 × ( 2 . 7 m ) 1 + 1 . 5 2 = 43 . 74 m
102 . 74 m 2 R= = = 2 . 35 m χ 43 . 74 m A
查表可知， 查表可知，对渠线弯曲并已滋生杂草的土 n =0.03
1 1/ 6 1 C= R = (2.35)1/ 6 = 38.4m1/ 2 / s n 0.03
渠道水力计算
0.068611328 9.12
8.476 0.929386 47.19416011 14.398045 3.806583286
0.068611328 9.12
8.476 0.929386 47.19416011 14.398045 3.806583286
综合糙率（n)
nmax/nmin＜1.5 nmax/nmin＞
定了渠底宽度b，设一系列h，做出K=f(h)曲线图，再由已知流量Q和底坡i算出相应的流量模数K已知，在曲线图上查出
湿周（χ）
水力半径 （R）
谢才系数 流量模数 已知流量模数
（C)
（K)
（K已知）
6.52 0.693251534 37.6306567 141.620346 18.76091434 1.453306673 47.3017302 1554.77278 23.41640786 2.049844719 50.0923003 3442.49006 27.88854382 2.58170525 52.055736 6022.18949 32.36067977 3.090169944 53.6390663 9429.14667
相对稳定断面 （β）
水深 （h）
底宽
(b)
38
0.007
0 0.0209 7.448471389 1.162294654 8.657318479
(3)实用经济断面宽深比
计算方法： （1）拟定偏离系数α：α=A经/A优（一般取α=1.01～1.4） （2）计算γ： γ=h经/h优 γ=α5/2-(α*（α4-1）)1/2 （3）计算宽深比β：β=(α*（2（1+m2)1/2-m)-m)/r2
0.0225 0.020932018 0.020932018
明渠均匀流计算公式
第一节明渠均匀流的基本公式
一、明渠均匀流水力计算的基本公式
1.明渠均匀流水力计算的基本公式
连续性方程（4-7）：
谢才公式（6-29)及式（9-1），明渠均匀流的基本公式为：
（9-2）
(9-3)
式中：R——水力半径（m），R=A/P；
P——过水断面湿周，是过水断面固体壁面与液体接触部分的周长（m）；
J——水力坡度；
C——谢才系数（m1/2/s）。
——明渠均匀流的流量模数，
——相应于明渠均匀流正常水深时的过水断面面积。
选择：流量模数K0的量纲为：你的回答： A.无量纲 B.L3/T C.L2/T
D.L3/2/T
2. 谢才系数的计算
（1）曼宁公式：
（6-31）
（2）巴甫洛夫斯基公式：
（6-32）
式中：
二、梯形断面的几何计算（图9-7）
1.基本量
b——底宽；h——水深；
m——边坡系数m =ctan。
m越大，边坡越缓；m越小，边坡越陡；m=0时是
矩形断面。
m根据边坡岩土性质及设计范围来选定。
2.导出量
B——水面宽，B=b+2mh
A——过水断面面积，A=(b+mh)h
P
——过水断面湿周，
R ——水力半径，
图9-7。
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。
明渠均匀流水力计算方法及Basic程序使用说明(优选)word资料
明渠均匀流水力计算方法及Basic 程序使用说明(优选)word资料明渠均匀流水力计算方法及Basic 程序使用说明明渠均匀流水力计算的主要内容包括如下两个方面：一是校核已成渠道的过水能力；或者由实测流量资料确定已成渠道的糙率；二是设计新的渠道即确定底宽(b)或水深(h)或底坡(i)。
为了应用方便，这两类问题可以汇编成一个电算程序来解决。
一、明渠均匀流水力计算的数学公式：明渠均匀流水力计算的基本公式是连续方程及谢才公式。
3/23/56/1/1X A n i Q X A R R n C Ri C V VA Q •=⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫==•=•= 令 1nQ Y •=，3/23/5x A K =只要根据不同的横断面类型找出A 与x 的表达式，就可以解决各种情况下的明渠均匀流水力计算问题。
工程中较为常用的是梯形和u 形断面型式，其相应的过水断面面积和湿周的表达式，分别如下：梯形断面：()h mh b A •+=212m h b x ++=对于不同的问题，编写程序时可分别应用下述不同的公式。
(1)计算流量：niK Q •=(2)计算底坡：2⎪⎭⎫⎝⎛•=K Q n i(3)计算糙率：QiK n •=(4)计算正常水深，应用迭代公式，()h K y h •=6.0/ (5)计算底宽或半径R ，用迭代公式：b xy b •= 二、Basic 原程序 5REM 梯形断面明渠均匀流水力计算 10 INPUT “J=”;J20 ON J GOTO 30,150,270,390,58030 INPUT “H=”;H: INPUT “N=”;N: INPUT “I=”;I 50 INPUT “B=”;B: INPUT “M=”;M 60 GOSUB 860 130 Q=K*SQR(I)/N140 PRINT “Q=”;INT(1000*Q+0.5)/1000 145 END150 INPUT “Q=”;Q: INPUT “N=”;N: INPUT “H=”;H 170 INPUT “B=”;B: INPUT “M=”;M 180 GOSUB 860 190 I=(Q*N/K)^2200 PRINT “I=”;INT(1000*I+0.5)/1000 205 END270 INPUT “H=”;H: INPUT “Q=”;Q: INPUT “I=”;I 280 INPUT “B=”;B: INPUT “M=”;M 290 GOSUB 860 300 N=K*SQR(I)/Q310 PRINT “N=”;INT(1000*N+0.5)/1000 320 END390 INPUT “Q=”;Q: INPUT “N=”;N: INPUT “I=”;I 392 Y=Q*N/SQR(I)395 INPUT “B=”;B: INPUT “M=”;M:H=5 400 GOSUB 860430 H1=H*(Y/K)^0.6450 IF ABS(H-H1)<0.001 THEN 470 460 H=H1 : GOTO 400470 PRINT “H=”;INT(1000*H+0.5)/1000 480 END580 INPUT “Q=”;Q: INPUT “N=”;N: INPUT “I=”;I 590 Y=Q*N/SQR(I)600 INPUT “H=”;H: INPUT “M=”;M:B=5 610 GOSUB 860 620 B1=B*Y/K630 IF ABS(B-B1)<0.001 THEN 650 640 B=B1 : GOTO 610650 PRINT “H=”;INT(1000*H+0.5)/1000 660 END860 A=(B+M*H)*H:P=B+2*H*SQR(1+M*M) 870 K=A^(5/3)/(P^(2/3)) 880 RETURN三、有关程序的说明：1、程序只适用于计算梯形(矩形)断面，对于其它的的断面类型，可根据具体情况修改子程序中的断面面积A及湿周x的表达式即可。
明渠均匀流计算公式
第六章 明渠均匀流一、一、概念：明渠是具有自由表面液体的渠道 分类（据形成）： 天然渠道→天然河流人工渠道→人工河流、不满流的排水管渠明渠流——明渠中流动的液体又称重力流（依靠重力作用而产生） 也称无压流（自由表面相对大气压为0） 分类： 恒定流 均匀流 非恒定流 非均匀流注意特殊性：A 随θ的变化而变化，故不可能发生非恒定均匀流动。
2、水流运动的影响因素： 过水断面形状过水断面尺寸底坡的大小 2、 据影响把明渠分为： 1、棱柱形渠道 非棱柱性渠道 2、顺坡、平坡和逆坡渠道 二、1、 1、 棱柱形渠道：凡是断面形状、尺寸沿程不变，过水断面仅随水深变化而变化的常直渠道。
过水断面面积随形状沿程变化的渠道，称非棱柱形渠道。
棱柱断面 断面规则的长直人工渠道，同管径的排水管道、涵洞 非棱柱断面 连接两条在断面形状、尺寸，不同渠道的过渡段。
渠道断面类型：矩形、梯形、圆形、半圆形、此外有组合型、三角型（复式）、抛物线型、卵型2、 2、 顺坡、平坡、逆坡渠道：底坡——渠道底面的坡度，用i 表示，通常是指单位渠长。
l 上的渠道高差，即θsin =∆=lz iz∆——渠底高差l ——对应z ∆的相应渠长θ——渠底与水平线的夹角一般渠道底坡都很小，即θ很小，实际中，为方便测量渠长和水深，故常用θtg 代替θsin ，水平渠长代替水流方向渠长，铅垂水深代替垂直于底坡的水深。
底坡分类：顺坡：0>i ，渠底沿程降低的底坡。
平坡：0=i ，渠底水平，平坡 逆坡：0<i ，渠底沿程升高。
意义：底坡i 反映了重力在流动方向上的分力，表征水流推动力的大小，i 愈大，重力沿水流方向分力愈大，流速愈快。
§6-1 明渠均匀流的形成条件和水力特征一、一、明渠均匀流的形成条件：1、 1、 明渠均匀流——水深、断面平均流速沿程都不变的流动。
⑴ 渠底必须沿程降低，即0>i 并且要在较长一段距离内保持不变。
（是重力流，依靠重力分力驱使水流运动，保证流动流向必须有恒定不变的作用力。
3明沟计算
7. 水力最佳时的断面面积 8.水力最佳半径 9.符合水力最佳断面条件时的深宽比
注意
中小型明沟，建造费用主要取决于土石方，多按 水力最佳断面条件设计。 大型明沟，取土太深会受到地质条件和地下水影 响，施工困难，造价升高，水力最佳断面可能 不是经济上最佳断面，取b/h=3或4，做成宽而 浅的断面。
10.容许的最小和最大流速 容许最小流速V min=α×R1/2 α— 与水中含土粒径有关的系数； R — 水力半径，m; 防淤泥沉积v>0.2m/s 防淤沙v>0.4m/s 防渠中滋生植物v>0.6m/s 为使沟渠不致冲刷，应限制设计流速，即规定 容许最大流速。见81页表5.3.3
为了防止水流对排水沟渠的冲刷与渗漏，要 对沟底和沟壁加固。 措施应结合当地地形、地质、纵坡和流速的 条件，因地制宜，就地取材，简易便行， 经济实用。
2.水力计算步骤与示例 （1）根据ω = Q /v，初拟尺寸。 判断流速合理。 （2）水力最佳断面 判断通过流量与设计流量相差未超过5％。 基本计算公式：Q=ω×C×√R i Q－水流通过横断面的流量，m3/s; ω－水流横断面的面积，m2; C－流速系数； R－水力半径，m; i－ 2.过水断面面积 W=b h+ m h2（教材公式有误） 3. 湿周 X=b+ k h 4. 水力半径 R= ω /x 5. 流速 V=C×√R i 6 .流速系数c=1/n Ry 主要取决于水流条件（沟渠、管道或地表等以及其 粗糙程度），在试验的基础上建立计算公式。 y在R <1时y ＝1.5√n y在R >1时y ＝1.3√n 其中R >10时y ＝1/6
5.3排水明沟计算
常用沟渠横断面的水力要素 水流横断面面积、湿周、水力半径。
土力学明渠
计算类型
校核渠道的过流能力 求水深 求底宽 求底坡
设计断面尺寸
校核渠道的过流能力
已知断面形状、b、h、m、底坡 i、糙率n 校核流量 Q
超高
一电站已建引水渠
为梯形断面， m =1.5，
底宽b=35m，n = 0.03， i =1/6500，渠底到堤顶
m =1.5 b
3.2
高程差为3.2m，电站引水流量 Q = 67m3/s。因工业发展需要，
nQ h f h i
35
b 2h 1 m
2
25
b mh
化简 计算过程
h
0.4 6 2.83h f h 10.39
6 h
h/ m f (h )/m
0.00 3.55
3.55 3.30
3.30 3.30
渠堤高度：h+超高 = 3.3+0.5 = 3.8m
求底坡
例 一矩形断面渡槽，b = 2.0m，槽长l =120.m
进口处槽底高程 z1= 50.0m，槽身为预制混凝土
n = 0.013，设计流量 Q =10.0m3/s，槽中水深为
h =1.8m。试求：
（1）求渡槽出口底部高程z ？
（2）当渡槽通过设计流量时，槽内均匀流水深
随底坡的变化规律。
解 求渡槽底坡i:
35
b 2h 1 m
2
25
b mh
迭代计算
h
nQ f h i
35
b 2h 1 m
2
25
b mh
假定h
h1 f h
h2 f h1
第一章 明渠水力计算
第一章明渠水力计算明渠水力计算分为明渠均匀流计算及明渠非均匀流计算，这不仅是渠道工程设计的主要计算项目，也是灌区水工建筑物设计中最基本的水力计算项目。
在渡槽、涵洞、陡坡等建筑物的设计中，常需推算水面线，水面线的推算属于明渠非均匀流计算。
消能计算中的下游尾水深计算及渡槽槽身的水力计算都是明渠均匀流计算；水面线计算中的正常水深也是按明渠均匀流计算。
因此本书将首先在此简要介绍明渠水力计算。
第一节单式断面明渠均匀流水力计算一、计算公式明渠均匀流的基本计算公式如式(1—1)一式(1—3)；二、计算类型根据设计条件及要求，单式断面明渠均匀流一般可分为以下(种计算情况：(1)已知设计流量、渠底比降及渠底宽，计算水深。
(2)已知设计流量，渠底比降及水深，计算渠底宽。
(3)已知设计流量及过水断面面积、计算渠底比降。
(4)已知过水断面面积及渠底比降，计算过水流量。
上述第(3)、(4)两种情况可由式(1—1)直接求得计算结果，但不是设计中的主要计算情况．第(1)、(2)两种情况，因式(1—1)中的w、R、C 等值均包含有渠底宽及第1页水深两个未知数，因此不可能由式(1—1)简单求解，而需要经过反复试算才能得到计算结果，这两种是设计中常见的情况，为了减少计算工作量，过去多是借助有关的计算图表进行计算，现在则可采用电算。
三、算例现以算例介绍单式断面明渠均匀流不同计算情况的计算方法和步骤。
[例1—1，已知某梯形断面渠槽的渠底宽为b＝1．5m，水深为h--3．2m，边坡系数[例1—2] 已知某梯形断面渠槽的设计流量为Q＝20．07m^3／s，渠底宽为b--1．Sm，边坡系数为m--2．5，渠底比降i=1／7000，糙率为n=0．025。
试计算渠道水深。
解：本倒不可能由式(1—1)一次算出水深，需通过假定不同的水深反复试算才能求得所需值。
计算步骤是首先假定一个水深值，计算相应的w、R、C等值，然后按式(1—1)计算过水流量，如流量计算值小于设计流量，表明假定的水深偏小，再加大水深值重新计算；反之，则表明假定的水深偏大，再减小水深值重新计算，如此反复多次，直至按假定的水深计算的过水流量渐进等于设计流量时，该水深即为所求水深。
(完整版)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 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 ＝ 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/ 6nR —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h222 a 2v 2a1v 1h12g 12g △ x=i-i f式中： △ x ——流段长度（ m ）；g ——重力加速度（ m/s2）；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；i f ——流段的平均水里坡降，一般可采用h f 1 22 22n 1v 1n 2v 2x 2 R14/3R24/31i f1 i f2或 i fi f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H v —水的气化压强水柱高（ m ）h f22n 1v122 n 2v2R14/3R24/32）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：22 v 2 v1h ωh c h ff c 2 1i f Lcfc2g2g5、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：h B 、 ah 02g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 ）。
水利工程常用计算公式
水利工程常用计算公式 The document was finally revised on 2021水利专业常用计算公式一、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 R C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/s2）；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⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=3/4222223/412121f v n v n 2x h R R （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： L f 2122c f c i g 2v g 2v f h h h -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=ω 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=—；（2）吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=—；（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =1—；（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：γανp *w 20a h g 2h h -+++Z +∆Z =∑、B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 ）；∑w h—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 ）。
明渠均匀流水力计算书
明渠均匀流水力计算书
项目名称_____________日期_____________
设计者_____________校对者_____________
一、示意图：
二、基本设计资料
1．依据规范及参考书目：
武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）
中国水利水电出版社《灌区建筑物的水力计算与结构计算》（熊启钧编著）2．计算参数：
计算目标: 计算流量。
正常水深ho = 3.20 m，渠底比降i = 1/7000，底宽（或半径）b = 1.50 m
渠槽为梯形断面：
左侧边坡系数m1 = 2.500，右侧边坡系数m2 = 2.500
糙率n = 0.0250
三、计算依据
1．明渠均匀流基本计算公式：
Q ＝ω×C ×（R ×i）1/2
R ＝ω/ χ
C ＝ 1 / n ×R1/6（曼宁公式）
以上式中：Q为流量，m3/s；ω为过水断面面积，m2；R为水力半径，m；
χ为湿周，m；i为渠底比降；C为谢才系数，m0.5/s；n为糙率
四、计算结果
过水断面面积ω= 30.400 m2，湿周χ= 18.733 m
水力半径R = ω/χ= 30.400/18.733 = 1.623 m
谢才系数C = 1/n×R1/6 = 1/0.0250×1.6231/6 = 43.362 m0.5/s
过水流量Q = ω×C×（R×i）1/2
= 30.400×43.362×（1.623×1/7000）1/2 = 20.071 m3/s。
水利工程常用计算公式
hc— 水跃跃后水深 (m) hs— 出池河床水深 (m) △ Z—出池落差 (m) 2、、护坦式海漫长度计算： L p=Ks （ q（△ H） 1/2） 1/2 式中： L p — 海漫长度 (m)
Ks — 海漫长度计算系数
3
q — 消力池末端单宽流量（ m /s） △ H — 下泄时上下游水位差（ m） 3、稳定河宽阿尔图宁公式： B=AQ 0.5/J0.2 式中： B — 稳定河宽（ m ） A — 河宽系数取 1.5（ m2） Q — 造床流量（ m3/s）
V 1、V 2—— 时段初、末水库库容
7、枢纽建筑物计算 1、进水闸进水流量计算： Q=B 0δε（ｍ2gH 03） 1/2
式中： m —堰流流量系数
ε—堰流侧收缩系数 依据 Q=0.97m 3/s，在正常引水时进水闸净宽为
1.4m。
8、岩基上的当水墙、堰、闸等重力式建筑物，岩基底面的抗滑稳定安全系数，应按下列抗剪断强度 公式计算
S / h0 （1 ~ 1.75） F 0
式中： F 0 —吼道断面的水流弗劳德数， F 0 V0 / 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 hB、a 值时，真空破坏时的瞬间最大进气量可按下式估算：
3
/s；
Q 参—— 参证站多年平均流量， m3/s；
F 设—— 设计站流域面积， km2；
F 参—— 参证站流域面积， km2。
2、水文等值线图法： Q=1000F·R/（ 3600 ×365 ×24） 式中 R—— 多年平均径流深。
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。
明渠均匀流计算公式.
可以看出，正常水深h0大小与流量Q、过水断面形状尺寸、 糙率n及底坡i有关。
水力分析与计算
公式计算内容 明渠均匀流公式形式：
Q AC Ri
A 23 12 Q R i n
1.校核渠道的输水能力Q
2.确定渠道的底坡i
水力分析与计算
3.河渠粗糙系数n的计算
4.设计渠道的断面尺寸(b、h0)
主持单位: 广东水利电力职业技术学院 黄河水利职业技术学院 参建单位: 杨凌职业技术学院 安徽水利水电职业技术学院 山西水利职业技术学院 四川水利职业技术学院
长江工程职业技术学
QK
i
K为流量模数，与流量的单位相同，它综合反映了明渠断面 形状、尺寸和粗糙程度对渠道过流能力的影响。 根据曼宁公式，明渠均匀流公式也可写为：
A 23 12 Q R i n
水力分析与计算
公式推导 明渠均匀流公式形式：
Q AC Ri
A 23 12 Q R i n
公式中R为水力半径，i为底坡，n为糙率，A为过水断面面积。 通常将明渠均匀流的水深称为正常水深，以h0表示。
水力分析与计算
明渠均匀流计算公式
主 讲 人： 王勤香 黄河水利职业技术学院 2014.10
水力分析与计算
公式推导 明渠均匀流水力计算采用谢才公式：
v C RJ
因明渠均匀流的水力坡度J等于底坡i，则明渠均匀流的流量公 式也可写为：
Q AC Ri
令K AC R
则Q K
水力分析与计算
i
公式推导 明渠均匀流公式可写为：