水力学综合计算说明书 (设计水面曲线)
【精品】水力学计算说明书
水力学实训设计计算书指导老师：柴华前言水力学是一门重要的技术基础课,它以水为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，是高等学校许多理工科专业的必修课.在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的,所以水力学和流体力学在许多工程领域有着广泛的应用.水利工程、土建工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等专业都将水力学或流体力学作为必修课之一.水力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景.它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。
课程教学的主要任务是使学生掌握水力学的基本概念、基本理论和解决水力学问题的基本方法,具备一定的实验技能,为后续课程的学习打好基础,培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力.水是与我们关系最密切的物质，人类的繁衍生息、社会的进化发展都是与水“唇齿相依、休戚相关"的。
综观所有人类文明,几乎都是伴着河、海而生的通过学习和实训，应用水力学知识，为以后的生活做下完美的铺垫。
任务二:分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深,算出陡坡段边墙高。
边墙高按设计洪水流量校核;绘制陡坡纵剖面上的水面线。
任务三：绘制正常水位到汛前限制水位～相对开度~下泄流量的关系曲线；绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线。
任务四：溢洪道消力池深、池长计算：或挑距长度、冲刷坑深度和后坡校核计算任务二:分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高.边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。
1.根据100年一遇洪水设计，已知驼峰堰上游水位25。
20，堰顶高程18。
70,堰底高程为17.45，计算下游收缩断面水深h,CP=18.70-17。
45=1.25mH=25.20-18.70=6。
5mP/H=1.25÷6。
5=0.19〈0。
8为自由出流m=0。
32+0。
171（P/H)^0。
清华水力学实验15水面
5. 在上述同样底坡情况下，放下闸门①和②，使其开度都小于hc . 此时便可出现H3和A3型 壅水曲线。
图7
水面-4
实验数据记录
仪器编号： z 根据要求自拟数据记录表格。
实验结果
z 根据实测数据，画出各种水面曲线及其衔接情况。 z 根据底坡、流量和水槽糙率，判别各槽中应出现的水面线型式，并与实测情况相比较。
分析产生差异的原因。
注意事项
1. 在用电动机构调节槽底坡度时，应注意电机的旋转方向，否则易于损坏机械。 2. 量测水深时，应注意精度，在水深变化较大处，所取断面间距不宜过大。 3. 水槽及闸门均用有机玻璃板制作，在调节闸门开度时，不宜用力过大，以免损伤设备。
水面-5
水面-1
图 1 非均匀渐变流水面曲线图
z 图中N-N线为正常水深h0线，C-C线为临界水深hc线。根据实际水深h与h0、hc的关系分为 1、2、3 区。水面曲线的型式和名称列如下表：
水槽底坡
与水流临界 坡度 i 比较
i > 0 正坡 i = 0 平底
i < iC 缓坡 i =iC 临界坡 i > iC 陡坡
清华大学水利水电工程系水力学实验室
水力学 流体力学
课程教学实验指示书
非均匀流水面曲线演示实验
原理简介
z 棱柱形明槽非均匀渐变流水深沿程变化的微分方程式如下：
dh = i− Jf = i−Jf d s 1 − Q 2 B 1 − Fr 2
gA3
可用来对水深h沿程s的变化作定性分析。其中，i为底坡，Jf为沿程水头损失的坡降，亦 称摩阻坡度。把 d h > 0 的水面线称为壅水曲线，反之称为降水曲线。决定水面线类型
图3
2. 调整上下游槽底坡度，使i1<ic（为缓坡）和i2>ic（为陡坡），流量Q不变。此时在水槽上 游段下部出现M2型降水曲线，在下游段的上部出现S2降水曲线，M2和S2二段曲线通过hc 相衔接。M2曲线的上游趋向明槽上游段正常水深h01，S2曲线的下游趋向明槽下游段正常 水深h02 . 沿流程用测针量测S2型曲线中不同断面的水深hi及各断面的距离Δs，并作详细 记录。
水力学综合计算说明书（设计水面曲线）
⽔⼒学综合计算说明书（设计⽔⾯曲线）⽔利计算综合练习计算说明书学校：SHUI YUAN系别：⽔利⼯程系班级: ⽔⼯班姓名: mao学号：指导⽼师：XXX 2013年06⽉22⽇⽬录⼀、⽔⼒计算资料 (3)公式中的符号说明 (4)⼆、计算任务 (5)任务⼀： (5)绘制陡坡段⽔⾯曲线 (5)⑴.按百年⼀遇洪⽔设计 (5)1、平坡段：(坡度i=0) (5)①⽔⾯曲线分析 (5)②分段求和计算Co型雍⽔曲线 (6)2、第⼀陡坡段（坡度i=0.1） (7)①判断⽔⾯曲线类型 (7)②按分段求和法计算⽔⾯曲线 (8)3、第⼆陡坡段（坡度i=1/3.02） (9)①判断⽔⾯曲线类型 (9)②按分段求和法计算⽔⾯曲线 (9)⑵.设计陡坡段边墙 (10)⑶．按千年⼀遇洪⽔校核 (13)1、⽔平坡段（坡度i=0） (13)①⽔⾯曲线分析 (13)②分段求和计算Co型雍⽔曲线 (14)2、第⼀陡坡段（坡度i=0.1） (15)①判断⽔⾯曲线类型 (15)②按分段求和法计算⽔⾯曲线 (15)3、第⼆陡坡段（坡度i=1/3.02） (17)①判断⽔⾯曲线类型 (17)②按分段求和法计算⽔⾯曲线 (17)①千年校核的掺⽓⽔深 (18)②⽐较设计边墙⾼度与千年校核最⾼⽔深的⼤⼩ (20)⑷.绘制⽔⾯曲线及边墙 (22)任务⼆： (26)绘制正常⽔位⾄汛前限制⽔位～相对开度～下泄流量的关系曲线 (26)任务三： (28)绘制汛前限制⽔位以上的⽔库⽔位～下泄流量的关系曲线 (28)三、总结 (31)⼀、⽔⼒计算资料：某⽔库以灌溉为主，结合防洪、供电和发电、设带弧形闸门的驼峰堰开敞式河岸溢洪道。
1.⽔库设计洪⽔标准：百年⼀遇洪⽔（P=1%）设计相应设计泄洪流量Q=633.8 m^3/s相应闸前⽔位为25.39 m相应下游⽔位为4.56 m千年⼀遇洪⽔（P=0.1%）校核相应设计泄洪流量Q=752.5 m^3/s相应闸前⽔位为26.3 m相应下游⽔位为4.79 m正常⾼⽔位为24.0 m,汛前限制⽔位22.9 m。
洪水水面线计算书
广东省吴川市城市防洪工程初步设计阶段洪水水面线计算书----------设计院工程设计证书：--级1991178-sy二00六年六月鉴江及袂花江洪水水面线推算一、基本资料1)、断面资料鉴江及塘尾河河道横断面为实测断面，断面间距180米~990米。
袂花江河道横断面为实测断面，博茂减洪河8号断面以上为设计断面,8号断面以下为实测断面。
断面间距为150米~1150米。
２）、用糙率鉴江干流及分洪河平均水深较深,河面较宽,分析确定鉴江干流糙率为0.027，塘尾分洪河糙率为0.03。
袂花江及分洪河平均水深较深,河面较宽,分析确定袂花江糙率为0.03，博茂分洪河糙率为0.027。
二、洪潮组合方案的确定1、鉴江及袂花江堤防设计标准为50年一遇。
2、洪潮组合采用《广东省城乡水利防灾减灾工程建设指引》中推荐的洪潮组合计算方法：“对于下游河口有洪潮遭遇组合的河道，考虑到洪潮遭遇的不同组合，受潮影响大小等，河道设计水面线可采用以洪水为主的设计洪水水面线和以潮水为主的设计洪水水面线的外包线作为成果。
对以洪水为主的设计洪水水面线确定，可采用以常遇潮位（多年平均或五年一遇）为起推水位，用河道设计洪水洪峰流量推求。
对以潮水为主的设计洪水水面线确定，则采用以设计潮位为起推水位，用河道常遇洪水（多年平均）洪峰流量推求。
”本次城防工程设计的洪潮组合根据上述原则，采用多年平均高潮位，遭遇50年一遇洪水水面线和50年一遇潮位遭遇2年一遇洪水水面线的外包线作为设计成果。
三、鉴江洪水水面线推算鉴江干流集水面积6320平方公里，干流河长231公里，境内河长46.3公里,河床坡降0.000374,塘尾河为鉴江干流的分洪河，全长3.1公里。
1、鉴江干流起推水位、流量的推求1）鉴江及塘尾分洪河出海口断面起推潮位的确定根据《广东省海堤工程设计导则（试行）宣贯材料》，鉴江的多年平均高潮位为2.52米，50年一遇高潮位为4.26米。
2)鉴江30#断面下游及塘尾河分流量的推求采用广东省水利厅推荐的天然河道水面线计算程序HD-5进行水位及分流量的推求。
水面线计算示例
水面线计算示例注：水面线计算是水利设计的一部分，作为水工设计人员是必须掌握的。
下面以《水力学》第四版 吴持恭编p241的例子进行计算演算开始：1 判定水面曲线形式 a 临界水深求解：m 27.11081.945322322=⨯==gb aQ h k b 正常水深求解因为梯形断面，故正常水深需用迭代法计算（迭代法原理非常简单，首先定一数，代入，求解，再代入，直至误差满足要求）步骤：明渠均匀流流量公式Ri AC Q =；h mh b A )(+=；212m h b ++=X ；X=AR ；611R n C =得mh b m h b inQ h +++=52253))1(2()(迭代开始：kk k mh b m h b i nQ h +++=+522531))1(2()(（k=0,1,2,3……….） 取h 0=0；得h 1=8.149；取h 1=8.149；得h 2=1.594；取h 2=1.594；得h 3=1.981；取h 3=1.981；得h 4=1.959；取h 4=1.959；得h 5=1.959，迭代停止，得正常水深为1.96m 。
c 判定陡坡还是缓坡 计算临界坡需同时满足两个公式1 满足临界流： kk B A g aQ 32=（1） 2 满足均匀流 k k k k i R C A Q = （2） 联立（1）、（2）式： 得kk k k k k k k B aC g B R aC gA i 2X ==；6.14122=++=X m h b k k ；16.15)(=+=k k k k h mh b A ；04.1=X =k k k A R ；75.45161==k k R nC ；得i k =0.0068>0.0009=i ，故为缓坡。
d 判定急流还是缓流因正常水深h 0=1.96>1.27=hk （临界水深），故可知为缓流，而末端水深h 为3.4>1.96=h 0（正常水深）；可知为壅水曲线。
水力学课程设计
Jf
2
C R
2
u d
2
C Cd C u 2
R
Ru Rd 2
(二)计算方法 基本方法，把渠道按水深划分为若干个流段，从 控制断面开始，因计算精度与划分流段的长短有关。 流段短，精度高，工作量大；反之精度低。划分流段 时一般应注意以下两点： (1)每段断面形状及尺寸、糙率、底坡应尽量一致，在发生 突变处分段。 (2) 对于水面变化较快的降水曲线和急流壅水曲线，分段 宜短些；对于水面变化较缓的缓流壅水曲线，分段可长些。
j c c
L j 消力池内水跃长度， j 0.7～0.8）Lj L （
河道水面线计算
水面曲线计算 (一)计算公式
ES l iJ
式中ΔEs 为流段Δl上游断面与下游断面比能 的差值。用 Es1 和Es2 分别表示上下游断面的 断面比能，则
棱 柱 体 渠 道
Es Es 2 Es1
q2 q2 3）求出池水面落差 z 2 2 2 g (hc " ) 2 2 g ht d z ht 4）求稍有淹没安全系数 hc "
σ—淹没系数，一般取1.05～1.1
2）消力池长度LK
Lk L1 L j
L1—从堰坎到收缩断面的距离。曲线型实用 堰L1=0，闸孔出流或其它泄水建筑物，应根据 布置型式确定。 l 6.9(h h) 6.9(h h )
再根据下游水深ht， 若hc``>t，则远离式水跃，自由出流， 原假设正确。
(3) 如果是自由出流，闸下发生远离水跃，需要做消能工，现 拟做消力池。见例9-2、9-3所示。 1）消力池深度d φ=0.95
流体力学7 6水面曲线分析讲解
工程实例 修挡水建筑物
末端跌坎
挡水建筑物下泄
7
h0
hc
水平线 M1
N-N M2
C-C
M3
i<ic
水平线
hc h0 i>ic
S1 C-C S2 N-N S3
8
2、急坡渠道 i>ic h0<hc
分区 曲线 水深h 流态 i-J 1-Fr dh/ds 曲线形状
1 S1 h> hc > h 0 缓流 + + + 上凸的壅水曲线 2 S2 hc > h> h0 急流 + - - 下凹的降水曲线 3 S3 hc >h 0 > h 急流 - - + 上凸的壅水曲线
?分析i-J/(1-Fr) 的正负(单调增减性 )，便可得到水面 曲线沿程变化的趋势及两端极限情况
4
1、分界线h0、hc
?正常水深线：N-N(分子为零) i-J=0
J=i
h=h 0 (渐近线)
?临界水深线：c-c(分子为零) 1-Fr =0
h=h c (正交)
2、流动分区
? 1区： N-N 、c-c线之上 ? 2区： N-N 、c-c线之间 ? 3区： N-N 、c-c线之下
时，最终都要趋于水平线 8、急流状态水面线控制水深在上游，缓流状态水面线控
制水深在下游，是由于微幅干扰波的影响 9、共有12条水面曲线，其中缓坡、急坡各 3条，临界坡、
平坡、逆坡各 2条，常用 M1、M2、M3、S2四条曲线
13
七、水面曲线的定性绘制步骤
1、绘出N-N线和C-C 线，将流动空间分成1、2、3三区，每个区域 只相应一种水面曲线。
静水力计算书
第二部分5500t散货船静水力计算书一．静水力曲线的计算所需的数据1.主要参数：总长：102 m 设计水线长：98.7 m 垂线间长：94.58m型宽：16.09m 型深：7.26 m 设计吃水：5.8 m2.型值表的半宽值（单位：米）站号500水线1000水线2000水线3000水线4000水线5000水线设计水线6000水线0 0 0 0 0 0 1.815 3.828 3.1681 0.78 1.11 1.215 1.425 2.413 3.72 4.756 4.1562 1.805 2.145 2.418 3.255 3.916 4.848 5.719 5.1733 3.136 3.627 4.35 4.972 5.355 5.977 6.55 6.0454 4.86 6.345 5.913 6.373 6.721 7.017 7.308 6.7475 6.072 6.79 7.32 8.896 7.488 7.653 7.719 7.4656 6.982 7.395 7.68 7.818 7.924 7.939 8.07 7.7747 7.074 7.623 7.92 7.96 8.07 8.07 8.07 8.078 7.325 7.803 8.07 8.07 8.07 8.07 8.07 8.079 7.635 7.815 8.07 8.07 8.07 8.07 8.07 8.0710 7.635 7.815 8.07 8.07 8.07 8.07 8.07 8.0711 7.654 7.95 8.07 8.07 8.07 8.07 8.07 8.0712 7.654 7.95 8.07 8.07 8.07 8.07 8.07 8.0713 7.654 7.95 8.07 8.07 8.07 8.07 8.07 8.0714 7.654 7.95 8.07 8.07 8.07 8.07 8.07 8.0715 7.654 7.95 8.07 8.07 8.07 8.07 8.07 8.0716 7.215 7.62 8.04 8.043 8.047 8.055 8.062 8.0717 6.48 6.225 7.351 7.429 7.503 7.635 7.755 7.74418 4.8 5.55 6.18 6.57 6.75 6.915 7.08 7.17319 3.225 3.945 4.425 4.575 4.925 4.89 4.995 5.85420 0.27 1.11 1.89 2.145 1.77 0.855 0.12 0.06 3.由型值表的半宽值用梯形法计算出的各条水线在各站的吃水面积（单位：平方米）站号/水线底线500水线1000水线2000水线3000水线4000水线5000水线设计水线6000水线0 0 0 0 0 0 0 0 5.643 11.6141 0 0.39 1.335 3.66 6.3 10.138 16.27 24.746 34.6752 0 0.9025 2.8775 7.4405 13.1135 20.2845 29.0485 39.6155 51.37953 0 1.568 4.9495 12.9265 22.2485 32.5755 43.9075 56.4345 69.73154 0 2.43 8.0325 20.2905 32.5765 45.6615 59.3995 73.7245 88.49755 0 3.036 9.467 23.579 39.793 56.177 71.318 86.69 102.1836 0 3.464 10.6255 25.7005 41.1985 56.9405 72.8035 88.8125 104.95257 0 3.537 10.8855 26.4285 42.3085 58.3385 74.4785 90.6185 106.75858 0 3.6625 11.2265 27.0995 43.2495 59.3795 75.5195 91.6595 107.79959 0 3.8175 11.5425 27.4275 43.5675 59.7075 75.8475 91.9875 108.127510 0 3.8175 11.5425 27.4275 43.5675 59.7075 75.8475 91.9875 108.127511 0 3.827 11.629 27.649 43.789 59.929 76.069 92.209 108.34912 0 3.827 11.629 27.649 43.789 59.929 76.069 92.209 108.34913 0 3.827 11.629 27.649 43.789 59.929 76.069 92.209 108.34914 0 3.827 11.629 27.649 43.789 59.929 76.069 92.209 108.34915 0 3.827 11.629 27.649 43.789 59.929 76.069 92.209 108.34916 0 3.6075 11.025 26.685 42.768 58.858 74.96 91.077 107.20917 0 3.24 9.5925 23.1685 37.9485 52.8805 68.0185 83.4085 99.210518 0 2.4 7.575 19.305 32.055 45.375 59.04 73.035 87.28819 0 1.6125 5.1975 13.5675 22.5675 32.0675 41.8825 51.7675 62.616520 0 0.135 0.825 3.825 7.860 11.775 14.4 15.375 15.555二. 浮性曲线的计算1.水线面面积Aw曲线的计算公式：Aw面积=∑（半宽值×梯形乘数×站距）站号500水线半宽(m)1000水线半宽(m)2000水线半宽(m)梯形乘数站距(m)0 0 0 0 1 4.72951 0.78 1.11 1.2152 4.72952 1.805 2.145 2.418 2 4.72953 3.136 3.627 4.35 2 4.72954 4.86 6.345 5.913 2 4.72955 6.072 6.79 7.32 2 4.72956 6.982 7.395 7.68 2 4.72957 7.074 7.623 7.92 2 4.72958 7.325 7.803 8.07 2 4.72959 7.635 7.815 8.07 2 4.729511 7.654 7.95 8.07 2 4.729512 7.654 7.95 8.07 2 4.729513 7.654 7.95 8.07 2 4.729514 7.654 7.95 8.07 2 4.729515 7.654 7.95 8.07 2 4.729516 7.215 7.62 8.04 2 4.729517 6.48 6.225 7.351 2 4.729518 4.8 5.55 6.18 2 4.729519 3.225 3.945 4.425 2 4.729520 0 1.02 1.02 1 4.7295站号3000水线半宽(m)4000水线半宽(m)5000水线半宽(m)梯形乘数站距(m)0 0 0 1.815 1 4.72951 1.425 2.413 3.72 2 4.72952 3.255 3.916 4.848 2 4.72953 4.972 5.355 5.977 2 4.72954 6.373 6.721 7.017 2 4.72955 8.896 7.488 7.653 2 4.72956 7.818 7.924 7.939 2 4.72957 7.96 8.07 8.07 2 4.72958 8.07 8.07 8.07 2 4.72959 8.07 8.07 8.07 2 4.729510 8.07 8.07 8.07 2 4.729511 8.07 8.07 8.07 2 4.729512 8.07 8.07 8.07 2 4.729513 8.07 8.07 8.07 2 4.729514 8.07 8.07 8.07 2 4.729515 8.07 8.07 8.07 2 4.729516 8.043 8.047 8.055 2 4.729517 7.429 7.503 7.635 2 4.729518 6.57 6.75 6.915 2 4.729519 4.575 4.925 4.89 2 4.729520 2.145 1.77 0.855 1 4.7295站号设计水线半宽（m）6000水线半宽(m)梯形乘数站距(m)0 3.828 3.168 1 4.72951 4.756 4.1562 4.72952 5.719 5.173 2 4.72953 6.55 6.045 2 4.72954 7.308 6.747 2 4.72955 7.719 7.465 2 4.72956 8.07 7.774 2 4.72957 8.07 8.07 2 4.72959 8.07 8.07 2 4.729510 8.07 8.07 2 4.729511 8.07 8.07 2 4.729512 8.07 8.07 2 4.729513 8.07 8.07 2 4.729514 8.07 8.07 2 4.729515 8.07 8.07 2 4.729516 8.062 8.07 2 4.729517 7.755 7.744 2 4.729518 7.08 7.173 2 4.729519 4.995 5.854 2 4.729520 0.12 0.06 1 4.7295由以上计算表格及公式得出各水线面的面积为：（m2）水线(mm) 面积m20 0500 1072.8111000 1154.9452000 1213.6223000 1257.4274000 1272.645000 1311.011设计水线1348.8816000 1328.3292.漂心纵坐标Xf曲线的计算公式：漂心坐标={∑（半宽值×梯形乘数×站距×力臂）}/{（半宽值×梯形乘数×站距）}站号500水线半宽(m)1000水线半宽(m)梯形乘数(m) 站距(m) 力臂(m)0 0 0 1 4.7295 01 0.78 1.112 4.7295 4.72952 1.805 2.145 2 4.7295 9.4593 3.136 3.627 2 4.7295 14.18854 4.86 6.345 2 4.7295 18.9185 6.072 6.79 2 4.7295 23.64756 6.982 7.395 2 4.7295 28.3777 7.074 7.623 2 4.7295 33.10658 7.325 7.803 2 4.7295 37.8369 7.635 7.815 2 4.7295 42.565510 7.635 7.815 2 4.7295 47.29511 7.654 7.95 2 4.7295 52.024512 7.654 7.95 2 4.7295 56.75413 7.654 7.95 2 4.7295 61.483514 7.654 7.95 2 4.7295 66.21315 7.654 7.95 2 4.7295 70.942516 7.215 7.62 2 4.7295 75.67217 6.48 6.225 2 4.7295 80.401518 4.8 5.55 2 4.7295 85.13119 3.225 3.945 2 4.7295 89.860520 0 1.02 1 4.7295 94.59站号2000水线半宽(m)3000水线半宽(m)梯形乘数站距(m) 力臂(m)0 0 0 1 4.7295 01 1.215 1.4252 4.7295 4.72952 2.418 3.255 2 4.7295 9.4593 4.35 4.972 2 4.7295 14.18854 5.913 6.373 2 4.7295 18.9185 7.32 8.896 2 4.7295 23.64756 7.68 7.818 2 4.7295 28.3777 7.92 7.96 2 4.7295 33.10658 8.07 8.07 2 4.7295 37.8369 8.07 8.07 2 4.7295 42.565510 8.07 8.07 2 4.7295 47.29511 8.07 8.07 2 4.7295 52.024512 8.07 8.07 2 4.7295 56.75413 8.07 8.07 2 4.7295 61.483514 8.07 8.07 2 4.7295 66.21315 8.07 8.07 2 4.7295 70.942516 8.04 8.043 2 4.7295 75.67217 7.351 7.429 2 4.7295 80.401518 6.18 6.57 2 4.7295 85.13119 4.425 4.575 2 4.7295 89.860520 1.02 2.145 1 4.7295 94.59站号4000水线半宽(m)5000水线半宽(m)梯形乘数站距(m) 力臂(m)0 0 1.815 1 4.7295 01 2.413 3.72 2 4.7295 4.72952 3.916 4.848 2 4.7295 9.4593 5.355 5.977 2 4.7295 14.18854 6.721 7.017 2 4.7295 18.9185 7.488 7.653 2 4.7295 23.64756 7.924 7.939 2 4.7295 28.3777 8.07 8.07 2 4.7295 33.10658 8.07 8.07 2 4.7295 37.8369 8.07 8.07 2 4.7295 42.565510 8.07 8.07 2 4.7295 47.29511 8.07 8.07 2 4.7295 52.024512 8.07 8.07 2 4.7295 56.75413 8.07 8.07 2 4.7295 61.483514 8.07 8.07 2 4.7295 66.21315 8.07 8.07 2 4.7295 70.942516 8.047 8.055 2 4.7295 75.67217 7.503 7.635 2 4.7295 80.401518 6.75 6.915 2 4.7295 85.13119 4.925 4.89 2 4.7295 89.860520 1.77 0.855 1 4.7295 94.59站号设计水线半宽（m）6000水线半宽(m)梯形乘数站距(m) 力臂(m)0 3.828 3.168 1 4.7295 01 4.756 4.1562 4.7295 4.72952 5.719 5.173 2 4.7295 9.4593 6.55 6.045 2 4.7295 14.18854 7.308 6.747 2 4.7295 18.9185 7.719 7.465 2 4.7295 23.64756 8.07 7.774 2 4.7295 28.3777 8.07 8.07 2 4.7295 33.10658 8.07 8.07 2 4.7295 37.8369 8.07 8.07 2 4.7295 42.565510 8.07 8.07 2 4.7295 47.29511 8.07 8.07 2 4.7295 52.024512 8.07 8.07 2 4.7295 56.75413 8.07 8.07 2 4.7295 61.483514 8.07 8.07 2 4.7295 66.21315 8.07 8.07 2 4.7295 70.942516 8.062 8.07 2 4.7295 75.67217 7.755 7.744 2 4.7295 80.401518 7.08 7.173 2 4.7295 85.13119 4.995 5.854 2 4.7295 89.860520 0.12 0.06 1 4.7295 94.59由以上计算表格及公式得出各水线面的漂心纵坐标为（m）：水线(mm) 漂心（m）0 49.0371500 51.370241000 50.913672000 51.268954000 50.123255000 48.74707设计水线47.595496000 48.629523.型排水体积曲线的计算计算方法：将已得的各水线面面积绘制成水线面面积曲线，曲线与坐标轴所围的面积即为型排水体积。
水力计算说明书
水力计算说明书一．风管水力计算风管压力损失计算的根本任务是解决如下两个问题：设计计算和校核计算。
确定好设备布置、风量、管道走向等之后，应经济合理地确定风管的断面尺寸，以保证实际风量符合设计要求；计算系统总阻力，以确定风机的型号及相应的电机；计算风机及相应电机是否满足要求。
本设计中，风管压力损失计算根据《实用供热空调设计手册》风管计算方法来确定。
水力计算的方法及步骤如下：(1)计算步骤：①绘制空调系统轴测图,并对各段风管进行编号,标注。
②设定风管内的合理流速。
③根据各风管的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸,计算沿程阻力和局部阻力。
④与最不利环路并联的管路的阻力平衡计算。
为了保证各送风点达到预期的风量，必须进行阻力平衡计算。
一般的空调系统要求并联管路之间的不平衡率应不超过15%。
若超出上述规定，则应采用下面几种方法使其阻力平衡。
①在风量不变的情况下，调整支管管径；②在支管断面尺寸不变情况下，适当调整支管风量； ③在风量不变的情况下，在支管加平衡阀。
(2)系统总阻力的计算计算风管的压力损失：通过对风管的沿程压力损失和局部压力损失的计算，最终确定风管的尺寸。
①矩形风管截面积：3600×=V LS其中：L 为风管的流量，单位：m³/hV 为风管假定的流速，单位：m/s ，本设计中取V=9m/s ②沿程压力损失:L R P m m =Δ其中：R m 为单位长度的比摩阻， Pa/mL 为管长，m③局部压力损失：2ρξp 2m v =其中：ξ为局部阻力系数；ρ为空气的密度，kg/m 3ν与ξ对应的风道断面平均速度，m/s 。
④风管的压力损失s j m P P P P ΔΔΔΔ++= 其中，sP Δ为风系统设备阻力，Pa 。
(2)计算最不利环路的压力损失 计算结果如下：各机组出口送风管管径汇总风管管径空调机组楼层设备型号 送风量m3/h 制冷量KW 机组管径 长*宽 实际流速 覆盖区域散流器个数负一层KBG50-4 8623.8 135 630*320 11.13 9 KBG80-6 8623.8 135 800*320 10.65 9 KBG120-4 11498.4 180 1000*400 9.98 12 KBG70-4 7665.6 120 800*320 10.45 8 KBG70-4 5749.2 90 630*320 11.09 6 KBG80-4 8623.8 135 800*320 10.87 9 KBG60-4 5749.2 90 630*320 11.02 6 KBG80-4 5749.2 90 630*320 10.78 6 KBG70-4 7665.6 120 630*320 10.34 8 KBG70-4 7665.6 120 630*320 10.75 8 KBG70-4 7665.6 120 630*320 10.35 8 KBG100M-4 14373 225 1000*400 9.57 15 KBG140-4 14373 225 1000*400 9.43 15 KBG70-4 7665.6 120 630*320 10.57 8 KBG70M-4 4791 75 630*320 11.01 5 一层KBG120-6 15264.2 229.6 800*400 12.02 14 KBG120-4 15264.2 229.6 1000*400 11.93 14 KBG80-4 9812.7 147.6 1000*320 10.83 9 KBG80-4 11993.3 180.4 800*320 11.59 11 KBG80-4 10903 164 630*320 12.45 10 KBG80-49812.7147.6800*32010.379KBG80-4 10903 164 800*320 11.21 10二、三、四层KBG120-6 14028 208.8 800*320 10.98 12 KBG120-4 15197 226.2 1000*320 9.84 13 KBG120-4 17535 261 1000*400 9.43 15 KBG100M-4 14028 208.8 1000*400 9.24 12 KBG100-6 17535 261 1000*320 9.57 15 KBG100-4 11690 174 1000*400 9.62 10 KBG100-6 18704 278.4 800*320 11.06 16五层KBG80-6 17075 408 800*320 13.04 10 KBG80-6 15367.5 367.2 800*320 12.51 9 KBG120-6 15367.5 367.2 1000*400 11.69 9 KBG100-6 13660 326.4 800*320 12.7 8 KBG100-6 17075 408 800*320 12.07 10新风机组一层KBG50N-4 15921 180 800*320 12.23 11 KBG60N-4 39079 441.2 800*320 13.07 17全热换热器一层CHA-D8000 15921 180 800*320 12.23 10 CHA-D8000 39079 441.2 800*320 13.07 11二层CHA-D8000 54359 809 800*320 11.93 11 CHA-D8000 54359 809 800*320 12.56 11三层CHA-D8000 54359 809 800*320 12.73 11 CHA-D8000 54359 809 800*320 12.99 11四层CHA-D8000 62778 1866 800*320 13.51 11 CHA-D8000 62778 1866 800*320 11.96 11五层CHA-D000 378 1866 630*320 13.51 0 CHA-D8000 78546 1866 800*450 11.96 12水力计算结果分支1最不利路径水力计算表最不利阻力(Pa)458编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 25270 10.95 矩形1000 400 12.73 15.84 88.23 104.072 21235.5 1.03 矩形800 320 7.62 0.71 71.26 71.973 7890 3.4 矩形800 320 6.99 2.32 122.53 124.844 5607 3.4 矩形800 320 4.23 0.78 21.99 22.775 1105 1.38 矩形320 250 6.77 2.72 113.72 116.446 1105 3.4 矩形320 250 2.64 1 5.88 6.887 1105 0.15 矩形320 200 2.64 0.04 11.43 11.47分支1水力计算表编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 2728 10.95 矩形1000 400 12.73 15.84 88.23 104.072 2635 1.03 矩形800 320 7.62 0.71 71.26 71.973 21235.5 3.4 矩形800 320 6.99 2.32 122.53 124.844 7890 3.4 矩形800 320 4.23 0.78 21.99 22.775 5607 3.4 矩形800 320 4.74 1.32 55.72 57.046 1105 3.4 矩形500 320 4.33 1.43 13.97 15.417 1105 1.22 矩形500 320 4.33 0.85 12.16 138 1105 3.5 矩形320 250 3.39 1.9 8.26 10.169 569 0.15 矩形320 250 3.39 0.08 18.72 18.810 569 0.25 矩形320 250 3.39 0.14 30.02 30.1611 1103 1.38 矩形500 320 4.33 0.96 11.7 12.66分支1平衡分析表18.72 18.8编号不平衡率总阻力并联最不利阻力平衡阀阻力2 0 354.37 354.37 03 0 282.4 282.4 0分支2最不利路径水力计算表最不利阻力(Pa)646编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 34267 1.35 矩形1000 400 16.25 3.12 143.78 146.92 34267 1.35 矩形1000 320 15.98 3.03 0 3.033 3567 0.76 矩形630 320 10.58 2.99 277.63 280.624 2307 1.54 矩形630 250 10.16 6.54 126.68 133.235 1105 0.96 矩形320 250 6.77 1.9 57.14 59.046 569 1.4 矩形320 250 2.64 0.41 5.88 6.297 569 1.05 矩形320 250 2.64 0.31 4.87 5.188 569 0.15 矩形320 250 2.64 0.04 11.43 11.47分支2水力计算表编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 34267 1.35 矩形1000 400 16.25 3.12 143.78 146.92 34267 1.35 矩形1000 320 15.98 3.03 0 3.033 3567 0.76 矩形800 320 10.16 2.11 17.47 19.584 2307 3.4 矩形630 320 5.42 2.51 72.78 75.295 1105 3.4 矩形500 250 4.33 2.36 1.65 4.016 569 0.94 矩形320 250 3.39 0.51 8.26 8.777 569 0.15 矩形320 250 3.39 0.08 18.72 18.88 569 1.16 矩形320 250 3.39 0.63 12.55 13.189 569 0.15 矩形320 250 3.39 0.08 18.72 18.810 569 0.94 矩形400 250 2.71 0.3 22.92 23.2211 569 0.15 矩形500 250 2.17 0.03 7.67 7.712 569 1.16 矩形400 250 2.71 0.37 22.92 23.2913 569 0.15 矩形500 250 2.17 0.03 7.67 7.714 569 1.16 矩形500 250 2.17 0.22 15.08 15.31分支2平衡分析表编号不平衡率总阻力并联最不利阻力平衡阀阻力2 0 498.85 498.85 0分支3最不利路径水力计算表最不利阻力(Pa)304编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 2728 1.08 矩形1000 400 8.13 0.74 82.83 83.582 2635 1.92 矩形1000 320 8.13 1.31 0 1.313 21235.5 7.89 矩形800 320 5.5 2.94 2.67 5.614 7890 1.45 矩形800 320 4.84 0.5 0 0.55 5607 3.4 矩形630 320 4.78 1.3 1.82 3.126 1105 3.4 矩形630 320 5.37 2.2 2.4 4.67 1105 3.4 矩形200 200 13.54 38.14 21.41 59.568 1105 1.11 矩形200 200 6.77 3.34 67.4 70.749 569 0.15 矩形200 200 6.77 0.45 74.89 75.34分支3水力计算表编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 2728 1.08 矩形1000 400 8.13 0.74 82.83 83.582 2635 7.89 矩形800 320 5.5 2.94 2.67 5.613 21235.5 1.45 矩形800 320 4.84 0.5 0 0.54 7890 3.4 矩形630 320 4.78 1.3 1.82 3.125 5607 3.4 矩形630 320 5.37 2.2 2.4 4.66 1105 3.4 矩形200 200 13.54 38.14 21.41 59.567 1105 1.11 矩形200 200 6.77 3.34 67.4 70.748 1105 0.15 矩形200 200 6.77 0.45 74.89 75.349 569 1.1 矩形200 200 6.77 3.3 81.54 84.8410 569 1.29 矩形320 250 5.29 1.36 34.19 35.5611 1103 0.17 矩形320 250 2.64 0.05 5.88 5.9312 569 1.02 矩形320 250 2.64 0.3 4.87 5.1713 569 0.15 矩形320 250 2.64 0.04 11.43 11.4714 569 0.25 矩形320 200 2.64 0.07 16.84 16.9215 569 1.11 矩形250 200 3.39 0.6 22.16 22.77分支3平衡分析表编号不平衡率总阻力并联最不利阻力平衡阀阻力2 0 220.78 220.78 03 0 219.46 219.46 04 0.63 80.36 219.46 139.1分支4最不利路径水力计算表最不利阻力(Pa)684编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 2728 0.73 矩形1000 320 15.44 1.52 301.8 303.322 1987 4.56 矩形800 302 15.44 9.56 0 9.563 986 1.05 矩形650 320 11.1 1.17 155.91 157.084 569 3.4 矩形500 320 9.75 2.95 7.6 10.55分支4水力计算表编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 2728 0.73 矩形1000 320 15.44 1.52 301.8 303.322 1987 4.56 矩形800 302 15.44 9.56 0 9.563 986 1.05 矩形650 320 11.1 1.17 155.91 157.084 569 3.4 矩形500 320 9.75 2.95 7.6 10.555 569 3.4 矩形500 320 8.4 2.22 5.71 7.936 569 3.4 矩形500 320 7.04 1.59 34.2 35.797 569 3.4 矩形320 200 7.11 1.81 4 5.818 569 3.4 矩形320 200 6.77 1.87 31.34 33.229 569 3.4 矩形320 200 5.08 1.09 2.26 3.35分支4平衡分析表编号不平衡率总阻力并联最不利阻力平衡阀阻力2 0 380.7 380.7 03 0 371.15 371.15 04 0.42 216.45 371.15 154.7分支5最不利路径水力计算表最不利阻力(Pa)518编号G(kg/h) L(m) 形状D/W(mm) H(mm) υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)1 2831 3.4 矩形1000 400 6.5 1.37 3.43 4.83 1769.25 3.4 矩形800 320 6.35 1.66 3.17 4.834 1258 1.69 矩形320 250 7.93 3.82 171.02 174.845 1258 3.7 矩形320 250 5.29 3.91 17.94 21.866 569 3.4 矩形320 250 2.64 1 5.88 6.887 569 0.15 矩形320 250 2.64 0.04 11.43 11.47分支5水力计算表编号 G(kg/h) L(m) 形状 D/W(mm) H(mm) υ(m/s) ΔPy(Pa) ΔPj(Pa) ΔP(Pa) 1 2831 3.4 矩形 1000 320 6.77 1.65 3.7 5.35 2 1769.25 3.4 矩形 800 320 6.35 1.66 3.17 4.83 3 1258 3.4 矩形 800 320 4.23 0.78 1.66 2.44 4 1258 3.4 矩形 800 320 4.23 1.27 44.75 46.01 5 569 0.91 矩形 320 250 5.29 0.97 68.73 69.7 6 569 1.69 矩形 320 250 7.93 3.82 171.02 174.84 7 491 3.7 矩形 320 250 5.29 3.91 17.94 21.86 8 491 3.4 矩形 320 250 2.64 1 5.88 6.88 9 491 0.15矩形 320 250 2.640.0411.43 11.47 分支5平衡分析表编号 不平衡率 总阻力 并联最不利阻力 平衡阀阻力 2 0 275.55 275.55 0 3 0 269.78 269.78 040.42155.55269.78114.24二．水管水力计算空调水系统水管管径由下式确定：式中 0m ——管道中水流量，s m 3； v ——管道中水流速，s m 。
水利水电计算手册
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第一章 调洪演算
堰顶高程 Z 堰顶=Z 限-H0=181.20-10.28=170.92m
闸门高 h=Z 正常- Z 堰顶=178.00-170.92=7.08m 取 7 米 根据以上基本尺寸现拟订两个方案: Ⅰ b=11m n=3 堰顶高程 170.92 Ⅱ b=12m n=3 堰顶高程 170.92 （5）计算工况 计算工况分为校核和设计两种。 （6）计算方法 计算方法：试算法。 由于试算过于复杂且均为重复性计算，考虑用电算。 （7）调洪演算试算法过程 ①根据库容曲线 Z-V(见蓝图)，的拟订的泄洪建筑物形式、尺寸，用水力学公式确定算 Q-Z
q2
∆t
=
3
V2
− V1
q = Bmε 2g H 2
④将入库洪水 Q-t 和计算的 q-t 点绘在一张图纸上，二者的交点即为所求的下泄洪水流量
最大值 qm；
⑤根据公式 q = Bmε 2g H 3/ 2 即可求得此时对应的水头 H 和上游水位 Z。
（8）计算及其结果 根据上面的计算方法，编写程序 TBD，编写语言为 c。源代码及输入数据见附录三 将计算结果列于下：
第一章调洪演算第二章非溢流坝设计计算21坝高的计算22坝挡水坝段的稳定及应力分析第三章溢流坝设计计算1531堰面曲线1532中部直线段设计1633下游消能设计1634水力校核1835wes堰面水面线计算20第四章放空坝段设计计算2341放空计算2342下游消能防冲计算2443水力校核2544水面线计算27第五章电站坝段设计计算2951基本尺寸拟订29第六章施工导流计算3261河床束窄度3262一期围堰计算3262二期围堰高程的确定33附录一经济剖面选择输入及输出数据36附录二坝体的稳定应力计算输入输出数据41附录三调洪演算源程序及输入数据52第一章调洪演算第一章调洪演算1基本资料水位容积曲线见蓝图
段村水利枢纽课程设计说明书[1]
![段村水利枢纽课程设计说明书[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/87b290cd5fbfc77da269b162.png)
段村水利枢纽课程设计说明书班级：监理1202班姓名：姜阿强学号2012070430指导老师：张宇华前言水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。
水力学包括水静力学和水动力学。
水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用，探讨液体内部压强分布，液体对固体接触面的压力，液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性，以解决蓄水容器，输水管渠，挡水构筑物，沉浮于水中的构筑物，如水池、水箱、水管、闸门。
堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。
水动力学研究液体运动状态下的力学规律及其应用，主要探讨管流、明渠流、堰流、孔口流、射流多孔介质渗流的流动规律，以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算，以解决给水排水。
道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。
随着经济建设的发展，水力学学科衍生了一些新的分支，以处理特定条件下的水力学问题，如以解决河流泥沙运动所导致的河床演变问题的动床水力学，以解决风浪对防护构筑物的动力作用和对近岸底砂的冲淤作用等问题的波浪理论等。
本书适用于高等职业学校和高等专科学校的水利水电建筑工程、水利工程等专业的水力学教学，也可作为水文水资源、水土保持等专业的教学用书。
由于编者水平有限，书中的缺点和错误在所难免，诚恳读者予以批评指正。
目录第一部分基本资料----------------------------------------------------------4 第二部分计算设计部分---------------------------------------------------61.确定引渠断面------------------------------------------------62.确定控制段垂直水流方向的宽度----------------------------------63.验算渐变段长度是否满足要求（扩散角应小于15°）-----------------74.计算溢洪道水面曲线（按设计洪水位计算）------------------------75.拟定挑坎形状和尺寸（溢洪道出口河底高程347米，岩石坚硬，完整性较差）----------------------------------------------------------106.验算溢洪道是否满足泄洪要求（设计校核两种情况）----------------127.根据泄洪洞下游水流衔接形式，设计消力池尺寸--------------------12第一部分基本资料段村水利枢纽设计任务书段村水利枢纽工程位于颍河上游登封县境内。
水力学综合计算说明书
水力学综合计算说明书学校：广东水利电力职业技术学院系别：水利系班级：施工监理2班姓名：黄荣基学号：110317211指导老师：杨栗晶目录资料 (3)任务一 (4)1.水面曲线分析 (5)(1)水平段（i=0） (5)(2)第一陡坡段（i=0.258） (7)(3)第二陡坡段（i=0.281） (10)2.边墙高设计 (11)3.校核 (13)4.陡坡段纵剖面水面曲线图 (16)任务二 (18)1.绘制Z-e/H-Q关系曲线 (19)Z-e/H-Q关系计算 (19)2.绘制Z-Q关系曲线 (21)3.绘制堰流Z~Q关系曲线 (21)堰流Z~Q关系曲线图 (23)任务三 (25)溢洪道下游挑流式消能计算 (25)任务四 (28)输水涵管过流量计算 (29)输水涵管过流量计算表 (30)资料某水库是一宗以灌溉为主、结合防洪、发电的综合利用工程。
设带平板闸门的宽顶堰开敞式河岸溢洪道。
1.水库设计洪水标准工程等别为Ⅲ等，永久性主要建筑物为3级，永久性挡水建筑物、泄水和输水建筑物的洪水标准按50年洪水重现期设计，1000年洪水重现期校核。
相应设计洪水标准为：p= 2%设计洪水位为54.97米，泄量Q=251.40m3/s；p=0.1%校核洪水位为57.31米，泄量Q=313.60 m3/s。
1、正常水位为52.52m，泄量125.61 m3/s；汛前限制水位51.52米；输水涵管有关资料输水涵管主管长147米，直径1.50米；灌溉支管长80米，直径1.00米；发电支管长47米，直径0.80米。
涵管进口底高程34.50米，出口底高程34.50米；灌溉支管出口高程27.50米，下游尾水位30.40米。
(糙率n=0.012) 局部水头损失系数：⑴进口拦污闸ξ=0.693⑵进口ξ=0.50⑶弯管ξ=0.40⑷渐变段ξ=0.25⑸闸阀ξ=0.20⑹闸槽ξ=0.104.其他资料溢洪道下游河床高程为25.00米；水库水位～容积～泄量关系（见表1）；溢洪道下泄流量～下游水位关系（见表2）；起挑流量为Q=37.23m3/s；河道糙率n=0.033；下游河道岩石软弱破碎，冲刷坑系数k=1.6;水库下游无防洪任务。
水面曲线计算
X1=0.175Hd X1=0.276Hd X1=0.282Hd
1.35765 2.141208 2.187756
5.50 2.052833 5.75 2.228785 6.00 2.411363 6.25 2.600523 6.50 2.796227 6.75 2.998435 7.00 3.207112 7.25 3.422221 7.50 3.643729 7.75 3.871603 8.00 4.105813 8.25 4.346328 8.50 4.593119 8.75 4.846158 9.00 5.105418 9.25 5.370873 9.50 5.642497 9.75 5.920266 10.00 6.204156 10.25 6.494143 10.50 6.790205 10.75 7.092321 11.00 7.400468 11.25 7.714626 11.50 8.034775 11.75 8.360895 12.00 8.692966 12.25 9.030971 12.50 9.374891 12.75 9.724707 13.00 10.080403 13.25 10.441961 13.50 10.809365 13.75 11.182597 14.00 11.561643 14.25 11.946486 14.50 12.337112 14.75 12.733504 15.00 13.135649 15.25 13.543531 15.50 13.957137 15.75 14.376452 16.00 14.801464 16.25 15.232157 16.50 15.668521 16.75 16.110540 17.00 16.558203
1.75 0.246776
探讨天然河道水面曲线计算方法
探讨天然河道水面曲线计算方法2012年的暴雨洪水给我国很多地方造成了生命财产的重大损失，引起了防洪部门的重视，纷纷加大了防洪工程的投入。
因而防洪工程的水力学计算，尤显重要。
在我国的有关防洪工程的规范中，大量的篇幅，是有关工程措施的规定，水力学计算部分内容很少，没有具体的公式。
旧版的《水工设计手册》以及水力学教科书中，有对天然河道水面曲线的详细论述和计算方法讲解。
大家都是按照这些常规算法，解决天然河道水面曲线计算问题。
新版的《水工设计手册》也有天然河道水面曲线计算的章节，武汉大学水利水电学院出版的《水力计算手册》中也有河道恒定流水面曲线计算章节。
对于天然河道的各种水力要素的计算，有着详尽的规定。
上面所说的这些书中的方法是暴雨洪水的一种水力学模型，是一种一维静态的水力学模型，也就是所谓的'推求法'，是从已知水位推求未知水位的计算方法。
本文从这个方法的使用过程中碰到的问题，就暴雨洪水的一维静态的其它的水力学模型进行一些研讨。
一、推求法计算天然河道水面曲线该方法是求解下面的基本方程（即伯努利方程）：这是一个在河道上解决非均匀流，从已知水位推求未知水位的方程。
在没有计算机的年代，这是一个繁琐的计算工作，旧版的《水工设计手册》详细的列出了它的計算方法。
随着计算机的出现，很多技术人员，用计算机编程解决这个问题。
但使用的结果却让人有些失望，大家为此困惑不解的是程序编制经过多次检查，又有成功的范例，为什么有些情况下就计算不下去，问题到底出在哪里呢？经过分析，本人认为这种方法用于水库回水曲线计算时，大都是对的，能得到满意的结果。
但是用到一些山区河流，以及从没有发生过这么大洪水的河流，甚至季节性干涸的河流，就可能出现问题。
原来，这个基本方程的使用是有条件的，它有3个前提：1、计算的起始断面水深，必须来之有据，不能任意假定；2、相邻断面之间水流必须是渐变性质，不能有水跃；3、相邻断面距离不能太长，以满足方程的微分特性。
水力学课程设计
水力学综合练习计算书指导老师：X X X学生姓名：X X X学号：X X X班级：X X XXX年XX月目录前言 (2)1、目的和意义 (2)2、计算内容 (2)3、工程资料 (2)4、练习任务 (4)5、计算过程 (4)前言水力学是一门技术基础课，该课程具有理论性强、公式多、水流运动型太复杂、与工程实际联系密切等特点。
为了加深同学们对水坝水闸的认知和理解，而已让同学们去自已去设计并进行计算。
之所以进行水力学实训，进行水库，河岸溢洪道的设计与校核。
就是为了加深同学们动手设计实践能力，对水库，水坝工程项目进一步研究！这对于深化巩固所学过的理论知识，加深对有关公式及图表的实用范围和使用方法的印象，培养灵活运用知识，独立解决实际问题的能力，初步了解工程设计中水力计算的基本内容，调动和提高学习专业课的积极性，为水工专业课和实践能力的培养打下牢固的基础有着十分重要的意义。
因而对于这次实训，希望同学们能够做到人人动手实践，动手计算，对水库的加回水曲线的计算要认真落实，校核。
并对河岸溢洪道的水力计算，闸门的运用情况，进行设计，验证，是否达到安全程度。
相信同学们会好好的认真对待这次水力学实训。
1、目的和意义水力学是一门技术基础课，该课程具有理论性强、公式多、水流运动型太复杂、与工程实际联系密切等特点。
而这些也给我们带来学习的困难，在每一章内容中除了阐明水力学基本原理之外，只是解决一两个水力学问题，在实际工程中的水利学计算，一般包括几类水力学问题。
因此，在理论课结束后，安排一定的时间，对同学们进行一次较全面，较系统的理论联系实际的训练，让同学们综合运用所学过的知识，去解决实际生产课题，是十分必要的。
这对于深化巩固所学过的理论知识，加深对有关公式及图表的实用范围和使用方法的印象，培养灵活运用知识，独立解决实际问题的能力，初步了解工程设计中水力计算的基本内容，调动和提高学习专业课的积极性，为水工专业课和实践能力的培养打下牢固的基础有着十分重要的意义。
水力学水面曲线计算VB代码
程序共有2个文件，Hydraulics.bas和Form1.frm。
Hydraulics.bas文件里定义了水力学计算所需的相关函数，后面的计算全部基于这些函数。
相关函数有：（参数已省略）‘author:吴昱驹‘e-mail:328522073@‘platform: VB6.0fxA() 计算过水面积fxv() 计算断面平均流速fxEs() 计算断面单位能量fxv_average() 计算平均速度fxR_average() 计算平均水力半径fxC_average() 计算平均谢才系数fxX() 计算湿周fxR() 计算水利半径fxC() 计算谢才系数fxJ() 计算水力坡度fxdeltaS() 计算ΔSfxHc() 计算临界水深fxH0() 计算正常水深Hydraulics文件内容如下Public Const g As Single = 9.81'定义重力加速度常量gFunction fxA(b As Single, m As Single, h As Single) As Single '计算过水面积fxA = (b + m * h) * hEnd FunctionFunction fxv(q As Single, a As Single) As Single '计算断面平均流速fxv = q / aEnd FunctionFunction fxEs(h As Single, alpha As Single, v As Single) As Single '计算断面单位能量fxEs = h + alpha * v * v / (2 * g)End FunctionFunction fxv_average(v1 As Single, v2 As Single) As Single '计算平均速度fxv_average = 0.5 * (v1 + v2)End FunctionFunction fxR_average(r1 As Single, r2 As Single) As Single '计算平均水力半径fxR_average = 0.5 * (r1 + r2)End FunctionFunction fxC_average(c1 As Single, c2 As Single) As Single '计算平均谢才系数fxC_average = 0.5 * (c1 + c2)End FunctionFunction fxX(b As Single, h As Single, m As Single) As Single '计算湿周fxX = b + 2 * h * Sqr(1 + m * m)End FunctionFunction fxR(a As Single, x As Single) As Single '计算水力半径fxR = a / xEnd FunctionFunction fxC(n As Single, r As Single) As Single '计算谢才系数fxC = (r ^ (1 / 6)) / nEnd FunctionFunction fxJ(v As Single, c As Single, r As Single) As Single '计算水力坡度fxJ = v * v / (c * c * r)End FunctionFunction fxdeltaS(es1 As Single, es2 As Single, i As Single, J As Single) As Single '计算ΔS fxdeltaS = (es2 - es1) / (i - J)End FunctionFunction fxHc(alpha As Single, q As Single, htest As Single, b As Single, m As Single) As Single '试算法计算临界水深Dim temp As Single, ht As Single, temph As Singletemp = alpha * q * q / gFor ht = htest To 0 Step -0.0001temph = ((b + m * ht) * ht) ^ 3 / (b + 2 * m * ht)If Abs(temph - temp) < 1 ThenExit ForEnd IfNext htIf ht > 0 ThenfxHc = htElsefxHc = -1End IfEnd FunctionFunction fxH0(q As Single, b As Single, m As Single, n As Single, i As Single) As Single '计算正常水深Dim qt As Single, ht As Single, c As Single, a As Single, r As Single, x As SingleFor ht = 0 To 10 Step 0.0001x = fxX(b, ht, m)a = fxA(b, m, ht)r = fxR(a, x)c = fxC(n, r)qt = c * a * Sqr(r * i)If Abs(qt - q) < 0.1 ThenExit ForEnd IfNext htIf ht < 10 ThenfxH0 = htElsefxH0 = -1End IfEnd FunctionForm1.frm 文件是程序窗体文件，相关运算，结果等都在此界面输出。
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。
水面曲线教程
由于断面各部分流速差异很大，常采用分算
法：
Q
Q i
Qi
i ni
Ai Ri3/ 2
式中 Ri Ai /i
， i 只计算固体边界。
第六章 明渠水流水力计算
6-3 明渠恒定非均匀流
实际中的人工渠道或天然河道中的水流绝大多数是 非均匀流。
1、棱柱体明渠恒定非均匀渐变流的特征 ：
水深 h =h ( s )非均匀 过水断面面积 A=A(h, s ) 断面平均流速 V =V (h, s )
均匀流是一种匀速直线运动，均 匀流质点的运动参数沿程不变。
明渠均匀流是一种最简单的明渠 流。但其理论是渠道设计的依据， 也是进行非均匀流分析计算的基 础。
第六章 明渠水流水力计算
6-2 明渠恒定均匀流
1、明渠均匀流的特征及形成条件
1）明渠均匀流的特征：
V =const; h =h0 (Normal depth); u =u (h)
1、明渠分类
第六章 明渠水流水力计算
1）明渠形体
①棱柱体渠(Prismatic channel)：
A=A(h), 多为人工渠道；
②非棱柱体渠（Non-prismatic channel):
A=A(h,s)
6-1 概述
2) 明渠断面形式
第六章 明渠水流水力计算
6-1 概述
第六章 明渠水流水力计算
6-1 概述
②梯形断面明渠
第六章 明渠水流水力计算
是最常见的人工渠道。其基本几何参数为水深
h、底宽b和边坡系数m。
边坡系数
，由土壤的力学性
质决定m 。 c tg tg
过水断面面积A(bm)h
水面宽
Bb2mh
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水利计算综合练习计算说明书学校：SHUI YUAN系别：水利工程系班级: 水工班姓名: mao学号：指导老师：XXX2013年06月22日目录一、水力计算资料 (2)公式中的符号说明 (3)二、计算任务 (4)任务一： (4)绘制陡坡段水面曲线 (4)⑴.按百年一遇洪水设计 (4)1、平坡段：(坡度i=0) (4)①水面曲线分析 (4)②分段求和计算Co型雍水曲线 (5)2、第一陡坡段（坡度i=0.1） (6)①判断水面曲线类型 (6)②按分段求和法计算水面曲线 (7)3、第二陡坡段（坡度i=1/3.02） (8)①判断水面曲线类型 (8)②按分段求和法计算水面曲线 (8)⑵.设计陡坡段边墙 (9)⑶．按千年一遇洪水校核 (11)1、水平坡段（坡度i=0） (12)①水面曲线分析 (12)②分段求和计算Co型雍水曲线 (13)2、第一陡坡段（坡度i=0.1） (14)①判断水面曲线类型 (14)②按分段求和法计算水面曲线 (14)3、第二陡坡段（坡度i=1/3.02） (16)①判断水面曲线类型 (16)②按分段求和法计算水面曲线 (16)①千年校核的掺气水深 (17)②比较设计边墙高度与千年校核最高水深的大小 (19)⑷.绘制水面曲线及边墙 (21)任务二： (24)绘制正常水位至汛前限制水位～相对开度～下泄流量的关系曲线 (24)任务三： (26)绘制汛前限制水位以上的水库水位～下泄流量的关系曲线 (26)三、总结 (29)一、水力计算资料：某水库以灌溉为主，结合防洪、供电和发电、设带弧形闸门的驼峰堰开敞式河岸溢洪道。
1.水库设计洪水标准：百年一遇洪水（P=1%）设计相应设计泄洪流量Q=633.8 m^3/s相应闸前水位为25.39 m相应下游水位为4.56 m千年一遇洪水（P=0.1%）校核相应设计泄洪流量Q=752.5 m^3/s相应闸前水位为26.3 m相应下游水位为4.79 m正常高水位为24.0 m,汛前限制水位22.9 m。
2.溢洪道的有关资料：驼峰剖面选用广东省水科所1979年提出的形式（参阅武汉水院水力学教研室编的水力计算手册，P156图3-2-16a）。
堰流量系数 P/H>0.24时 mo=0.414*[(P/H)^(-0.0652)]P/H≦0.24时 mo=0.385+0.171*([(P/H)^(0.657)]堰顶设两扇弧形闸门，转轴高程23.2 m;溢洪道共两孔，每孔净宽10 m；闸墩头为圆形，墩厚2 m；边墩为半圆形；混凝土糙率可取n=0.012～0.015; 堰顶高程为18.70 m;堰底高程为17.45 m。
堰后设陡坡段:第一陡坡段，底坡i1-1/10,水平长度L1=20 m;第二陡坡段，底坡i2=1/3.02,水平长度L2=27.5 m；第二段陡坡段末端连续式挑流坎，挑坎高程为6.6 m，挑角θ=22°；陡坡段边墙高度要求比掺气水深超高2 m。
溢洪道纵剖面简图（见附页）。
水利计算内容：1.分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑告诉水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。
边墙高按设计洪水流量设计，校核洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面曲线。
2.绘制正常水位到汛前限制水位～相对开度～下泄流量的关系曲线；绘制汛前限制水位以上的水库水位～下泄流量的关系曲线。
公式中的符号说明：各种计算公式见下面各步骤的计算过程。
二、计算任务任务一：绘制陡坡段水面曲线⑴.按百年一遇洪水设计：1、平坡段：(坡度i=0)该水库按百年一遇洪水位设计标准（P=1%）：设计洪水位25.39 m，泄流量Q=633.8(m^3/s)；下游堰高P1=P=18.70-17.45=1.25 m ；堰上水头H=25.39-18.70=6.69 m 。
①水面曲线分析：单宽流量q=Q/B=633.8/20=31.69 (m^2/s);行进流速vo=q/(H+P1)=31.69/(6.69+1.25)=3.991 (m/s);坝前断面总水头Eo=P1+Ho=1.25+6.69+(3.991^2/19.6)=8.753 (m)所以P1/H=1.25/6.69=0.19<30 , 所以流速系数ϕ=1-0.0155*（P1/H）=0.997 ; 对矩形断面，取单宽流量q=Q/B计算，则Eo=hc=q^2/(2g*ϕ^2*hc^2)先计算出q^2/(2g*ϕ^2)=31.69^2/(19.6*0.997^2)=51.546 (m^3) ;用迭代法算hc ; hc=√{[q^2/(2g*ϕ^2)]/(Eo-hc)}=)Eo-51hc（;./546令根号内hc=0，则第一次hc1=75351=2.427 (m) ；..8/546第二次hc2=）54651-=2.864 (m);/..8（427.2753第三次hc3=）546./51-=2.959 (m);.2（846753.8第四次 hc4=）（959.2753.8/546.51-=2.983 （m ）; 第五次 hc5=）（983.2753.8/546.51-=2.989 （m ）; 第六次 hc6=）（989.2753.8/546.51-=2.990 (m). 第七次 hc7=）（990.2753.8/546.51-=2.9907 (m)因为hc6与hc7结果很相近，故hc 取2.990 (m) ,将其代入水跃方程 得跃后水深hc ’’hc ’’=(0.5*hc)/()3^*/()2^*81hc g q （+-1)=(0.5*2.990)*()2^99.2*8.9/()2^69.31*81（++1) =6.918 (m) ;假设平坡段发生水跃，则其水跃长度Lj=6.9*（hc ’’-hc ）=6.9*6.918-2.990)=27.1 (m) ;Lj=27.1 m >平坡段5 m ,所以平坡段不产生水跃。
平坡段临界水深hk=3/2^g q =38.9/2^69.31=4.68 (m) >hc=2.990 (m) ; 综上所述，平坡段水面曲线为Co 型雍水曲线且不发生水跃。
② 分段求和计算Co 型雍水曲线：以闸后收缩断面（hc ）为控制断面向下游推算，将渠道分为多个断面，（其中： 过水断面面积A=b*h , 湿周X=b+4h ,水力半径R=A/X , 谢才系数C=(1/n)*R^(1/6) ,Es 为断面比能，J 为流段内的平均水力坡降，⊿L 为流段长度。
） 用不同的水深h 值试算，结果列于表1.根据表1可知，当h=3.007m时，流段总长∑⊿L=5.0269 m 。
所以水平坡度与第一陡坡段交界处水深取h1=3.007 m 。
2、第一陡坡段（坡度i=0.1）①判断水面曲线类型正常水深试算：根据公式:A=B*h , X=B+2h , R=A/X , C=（1/n）*R^(1/6) , 流量Q=A*C*iR*，用Excel表进行试算，用不同ho值试算，结果列于表2 .根据试算结果可知当ho=2.2484 (m)时，流量Q≈633.822 (m^3/s);单宽流量q=Q/B=633.8/22=28.809 (m^2/s);所以临界水深hk=3/)2^α=4.3915 （m）, （注：α取1）；*q(g所以ho=2.2484 m <h=3.007 m <hk=4.3915 m ；所以渠底坡为陡坡，水面曲线为b2型降水曲线。
②按分段求和法计算水面曲线：取起始水深为h=3.007 m的断面开始向下游推算；根据公式：A=B*h , v=Q/A , Es=h+(v^2/2g) ,⊿E=Es2-Es1 , X=B+2h , R=A/X , C=(1/n)*R^(1/6) , J=v^2/(C^2*R) , J=0.5*(J1+J2) , ⊿L=⊿Es/(i-J)；(其中B=22 (m),Q=633.8 (m), i=0.1 ).第一陡坡段渠底长L1=2^2^20+=20.09975≈20.1 （m）.2用不同的水深h进行试算，得其他断面水深及流长。
试算表见表3:由试算表3可知，第一陡坡段与第二陡坡段交界处的水深： h2=2.4438 （m）。
3、第二陡坡段 （坡度 i=1/3.02） ① 判断水面曲线类型：（注：计算过程及方法同第一陡坡段的计算方法一样）； 将h 陡1=2.3536 （m ）作为第二陡坡段的起始断面水深计算。
用不同水深进行试算，结果列于表4：根据试算结果可知，当ho=0.8319 (m)时，流量Q ≈633.824 （m^3/s ）; 单宽流量q=Q/B=633.8/22=28.809 （m^3/s ）;所以临界水深hk=3/20^*g q α（=4.3915 (m) , (注：α=1)； 所以ho=0.8319 m <h=2.4438 m <hk=4.3915 m ; 故第二陡坡段渠底为陡坡，水面曲线为b2型降水曲线。
② 按分段求和法计算水面曲线： 取起始水深为： h 陡1=2.4438 （m ）,用不同水深试算，得其他断面水深及流长，从上游往下游推算，第二陡坡段渠底长L2=[(27.5/3.02)^2+27.5^2]^0.5≈28.9684 (m).试算表见表5:由试算表5可知，在第二陡坡段末端的水深: h3=1.5878 （m）时，渠底长度L2’=28.9629 (m)≈L2=28.9684 (m).⑵.设计陡坡段边墙:当断面平均流速v>7（m/s）时，需要考虑掺气水深ha , 在掺气水深的基础上设计边墙；掺气水深ha=[1+(η*v)/100]*h清；(注：η取1，h清为没掺气的水深)。
陡坡段边墙高: h墙=ha+2 .百年一遇洪水掺气水深ha和设计边墙高度见表6：由表6可知，第一陡坡段边墙高为5.2951 （m）,第二陡坡段边墙高为4.7319（m）。
⑶．按千年一遇洪水校核：(注：校核计算过程及方法同前面按百年一遇洪水设计的一样)已知: 相应校核泄流量：Q=752.5 (m^3/s), 相应上游水位为：26.3 （m ）， 相应下游水位为：4.79 （m ）；正常高水位为24.0 m , 汛前限制水位22.9 m 。
1、水平坡段 （坡度i=0）下游堰高P1=P=18.70-17.45=1.25 (m), 堰上水头H=26.3-18.7=7.6 (m); ① 水面曲线分析：单宽流量q=Q/B=752.5/20=37.625 (m^2/s), 行近流速vo=q/(H+P1)=4.251 （m/s ）, 坝前断面总水头Eo=P1+H+（vo^2/2g ）=1.25+7.6+(4.251^2/19.6)=9.772 (m). 所以P1/H=1.25/7.6=0.1645<30，所以流速系数ϕ=1-0.0155*（P1/H ）=0.99745; 对矩形断面，取单宽流量q=Q/B=37.625 (m^2/s)计算，则Eo=hc+[q^2/(2g*ϕ^2*hc^2)],先算出q^2/(2g*ϕ^2)=37.625^2/(19.6*0.99745^2)=72.596 (m^3).用迭代法计算收缩断面水深hc , hc=)/]20^*2/(2^[hc Eo g q -（ϕ=)772.9/(596.72hc -, 令式中hc=0,得hc1=2.726 m , hc2=)726.2772.9/(596.72-=3.210 m ,hc3=)210.3772.9/(596.72-=3.326m ,hc4=)326.3772.9/(596.72-=3.356 m ,hc5=3.364 m , hc6=-3.365 m , hc7=3.366 m , hc8=3.366 m .故取hc=3.366(m).将hc=3.366 (m)代入代入水跃方程得跃后水深hc’’hc’’=(0.5*hc)/()3^g（1hc+-1)q*8/()2^*=(0.5*3.366)*()3^.*++1) =7.733 (m) ;6251（837.3)2^*3668.9/(假设平坡段发生水跃，则其水跃长度Lj=6.9*（hc’’-hc）=6.9*(7.733 -3.366)=30.1323 (m) ;水跃长度Lj=30.1323 m >平坡段5 m ,所以平坡段不产生水跃。