水利項目工程普通計算定律公式

1、+水利專業(yè)常用計算公式一、樞紐建筑物計算1、進水閘進水流量計算： Q=B0m（2gH03） 1/2 式中： m 堰流流量系數(shù) 堰流側(cè)收縮系數(shù)2、明渠恒定均勻流的基本公式如下：流速公式：u C Ri流量公式QAu A C Ri流量模數(shù)KA C R式中： C謝才系數(shù)，對于平方摩阻區(qū)宜按曼寧公式確定，即1 1/ 6C Rn R水力半徑（ m ）； i 渠道縱坡；2A 過水斷面面積（ m2 ）； n曼寧粗糙系數(shù)，其值按 SL 18 確定。3、水電站引水渠道中的水流為緩流。水面線以a1型壅水曲線和 b1 型落水曲線最為常見。求解明渠恒定緩變流水面曲線，宜采用逐段試算法，對棱柱體和非棱柱渠道均可應(yīng)用。逐段

2、試算法的基本公式為h22a2v22gh12 a1v12 2gi-if x=式中： x流段長度（ m）；g重力加速度（ m/s2）；h1、 h2分別為流段上游和下游斷面的水深（m）；v1、 v2分別為流段上游和下游斷面的平均流速（m/s）；a1、 a2分別為流段上游和下游斷面的動能修正系數(shù)；if 流段的平均水里坡降，一般可采用1 i-ii f1 i f 2或 ifhf122n1v122n2v22 if1 if 2或 ifx2R 4/3R1R4/3R2式中： hf x 段的水頭損失（ m）；n1、 n2分別為上、下游斷面的曼寧粗糙系數(shù)，當壁面條件相同時，則n1=n2=n；R1、 R2分別為上、下游

3、斷面的水力半徑（m）；A 1、 A 2分別為上、下游斷面的過水斷面面積（）4、各項水頭損失的計算如下：（1）沿程水頭損失的計算公式為x n12v12 h f 2 R4 /322n2v2R24/32）漸變段的水頭損失，當斷面漸縮變化時，水頭損失計算公式為：22hhchffc v2v1i f Lcfc 2g2g5、前池虹吸式進水口的設(shè)計公式（ 1）吼道斷面的寬高比： b0/h 0=1.5 2.5；（ 2）吼道中心半徑與吼道高之比： r 0/h 0=1.5 2.5 ；（3）進口斷面面積與吼道斷面面積之比：A1/A0=22.5 ；（ 4）吼道斷面面積與壓力管道面積之比：A0/A M=1 1.65 ；（

4、5）吼道斷面底部高程（ b 點）在前池正常水位以上的超高值： z=0.1m0.2m；（6）進口斷面河吼道斷面間的水平距離與其高度之比：l/P=0.7 0.9；6、最大負壓值出現(xiàn)在吼道斷面定點a 處， a 點的最大負壓值按下式確定：0hB、ah00hwB、 a0 2g w式中： 前池內(nèi)正常水位與最低水位之間的高差（m）；h0吼道斷面高度（ m）；hw 從進水口斷面至吼道斷面間的水頭損失（m）；p / 因法向加速度所產(chǎn)生的附加壓強水頭（m ）。附加壓強水頭按下式計算：20p / 2g式中： 0 吼道斷面中心半徑（ m）計算結(jié)果，須滿足下列條件：hB、a ha hv式中： h a計算斷面處的大氣壓強

5、水柱高（m）；Hv 水的氣化壓強水柱高（ m）最小淹沒深度 S，可按下式估算：S/h0 （1 1.75） F 0 式中： F 0 吼道斷面的水流弗勞德數(shù)， F 0 V0/ gh0 。 虹吸的發(fā)動與斷流宜選用以下的幾種裝置和方法來實現(xiàn)： （1）用真空泵抽氣發(fā)動，可根據(jù)設(shè)計條件和工況做設(shè)備選型；（2）自發(fā)動；（3）水力真空裝置；（4）水箱抽氣裝置。斷流裝置常采用真空破壞閥。在已知hB、a 值時，真空破壞時的瞬間最大進氣量可按下式估算：式中： 真空破壞閥系統(tǒng)的流量系數(shù)；a 真空破壞閥的斷面面積（） ；、 a 分別為水河空氣的密度。7、水庫蓄水容積1、總庫容估算公式（1）根據(jù)庫區(qū)尺寸初佑：V=BLH/

6、KV 水庫總庫容， 104m3（ 萬立米 ） 。B 壩址處的河谷寬度 （相當于壩頂?shù)牟績x ），m。L 蓄水后庫區(qū)延伸長度 （ 回水長度 ） ，km（公里 ） 。H 最大壩前水深， m。K 按庫尾蓄水斷面與壩址蓄水斷面之比采用的系數(shù)： l:lO 時， K=32；1:5 時， K=27 （ 2）根據(jù)淹沒面積初估：V=HA/KV 水庫總庫容， 104m3（萬立米 ）。A 庫區(qū)最大水面面積 （ 淹沒面積 ） ，畝。K 按以下原則采用的系數(shù) :庫底平坦 K=2530 ， 庫底坡度陡 K=30382、有效庫容估算公式： V=ChoFV水庫有效庫容， 104m3（萬立米 ）。 ho多年平均徑流深 （查水文手

7、冊 ），mm毫（ 米 ）。F水庫集雨面積 （流域面積 ） ，km2（ 平方公里 ）。 C按以下原則采用的系數(shù)：水庫為不完全年調(diào)節(jié) C=O.20.4 水庫為完全年調(diào)節(jié) C=O.51 水庫為不完全多年調(diào)節(jié) C=l1.3 水庫為完全多年調(diào)節(jié) C=1.31.53、水庫灌溉放水流量估算公式：Q=CAQ 最大灌溉放水流量， m3/s。A 水庫負擔的灌溉面積， 104m3（萬立米） 。C 按以下原則采用的系數(shù)： 灌區(qū)內(nèi)小型水利設(shè)施很少C=O.50.8灌區(qū)內(nèi)有一些孤立的小型水利設(shè)施 C=0.40.6 灌區(qū)小型水利設(shè)施互相串連C=0.20.34、均質(zhì)土壩壩坡初估公式m 上=H/20+2， m下 =H/20+1.

8、5m 上、 m 下均質(zhì)土壩上、下游壩坡的邊坡系數(shù)。H 設(shè)計壩高， m。5、堆石壩壩坡初估公式m上 =H/30+1.5 ，m下=1.31.5m上、 m下堆石壩上、下游壩坡的邊坡系數(shù)。H設(shè)計壩高， m。6、水庫調(diào)洪演算水量平衡方程式：式中： t 調(diào)洪時段，（ s）Q1、Q2時段初、末進庫流量（m3/s)Q1、Q2時段初、末出庫流量（m3/s)V 1、V2時段初、末水庫庫容Q1 Q2 t Q1 Q2 t 22V1 V27、樞紐建筑物計算3 1/21、進水閘進水流量計算： Q=B0（m2gH03）1/2式中： m 堰流流量系數(shù)堰流側(cè)收縮系數(shù)依據(jù)Q=0.97m 3/s，在正常引水時進水閘凈寬為 1.4m

9、。8、巖基上的當水墻、堰、閘等重力式建筑物，巖基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，應(yīng)按下列抗剪斷強度 公式計算K1 f1 W cAK1P式中： K1按抗剪強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f 1混凝土與巖基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)；c混凝土與巖基接觸面的抗剪斷粘聚力（MPa）；A 建筑物與巖基接觸面的面積（m2）；W 作用在結(jié)構(gòu)物上的全部荷載對計算滑動面的法向分量（包括揚壓力）（ kN）；P 作用在結(jié)構(gòu)物上的全部荷載對計算滑動面的切向分量（包括揚壓力）（ kN）；對中、小型工程，若無條件進行抗剪試驗取得 c 值時，也可按下列抗剪強度公式計算巖基底面的抗滑 穩(wěn)定安全系數(shù)式中：f2 W K2 2 2Pk2按抗剪強度

10、計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f2混凝土與基巖接觸面的抗剪摩擦系數(shù)。9、堰流過水流量計算： Q=B0（m2gH03） 1/2 式中： m 堰流流量系數(shù)堰流側(cè)收縮系數(shù) 堰流淹沒系數(shù)10、挖深式消力池校核長度計算：Lsj=Ls+ Lj式中： Lsj 消力池長度（ m）Ls 消力池斜坡段投影長度（ m） 水躍長度校正系數(shù)Lj 水躍長度（ m）1、挖深式消力池深度按下式校核： d=hc hs Z Ls+ Lj 式中： d 消力池深度 （m）hc 水躍躍后水深 （m）hs 出池河床水深 （m） Z出池落差 （m）2、護坦式海漫長度計算： Lp=Ks（ q（ H） 1/2）1/2 式中： Lp 海漫長度 （m）

11、Ks 海漫長度計算系數(shù)3q 消力池末端單寬流量（ m3/s） H 下泄時上下游水位差（ m）3、穩(wěn)定河寬阿爾圖寧公式： B=AQ 0.5/J0.2 式中： B 穩(wěn)定河寬（ m）2A 河寬系數(shù)取 1.5（ m2）Q 造床流量（ m3/s）J 河床比降11、建筑物基底抗滑穩(wěn)定校核： Kc=f G/H式中：Kc 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)f 基礎(chǔ)底面與地基之間摩擦系數(shù) G作用于堰體、閘室上的全部豎向荷載 H作用于堰體、閘室上的全部水平荷載max2、建筑物基底應(yīng)力計算： Pminmax= G/Am+ M/W 式中： Pminmax 閘室基底壓力的最大值和最小值（KN/m 2）A m 閘室基礎(chǔ)底面面積 M 作用在

12、閘室上的全部水平向和水平荷載對基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩KNm）W 閘室基礎(chǔ)底面對該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩（m3）12、水文計算公式1、水文比擬法： Q 設(shè)= F 設(shè)/ F 參Q 參式中 Q 設(shè) 設(shè)計站多年平均流量， m3/s；Q 參 參證站多年平均流量， m3/s；F 設(shè) 設(shè)計站流域面積， km2；F 參 參證站流域面積， km2。2、水文等值線圖法： Q=1000FR/（ 3600 365 24） 式中 R 多年平均徑流深。F 設(shè)計站流域面積， km2；3、（水文洪水）水科院推理公式：Q=0.278式中： Q 洪峰流量， m3/s； S 雨力， mm/h ； 損失參數(shù)，

13、mm/h ； n 暴雨遞減指數(shù)；2F 匯流面積， km2。L；匯流時間， h， =0.2781 1 ； mJ3Q4其中： m 匯流參數(shù)； J 主河槽比降；L 主河道長度， km；13、河道穩(wěn)定性計算 1、縱向穩(wěn)定系數(shù) 按下式計算： h=d/hJ 式中：d 床砂平均粒徑（ m）；h 平灘水深（ m）；J 縱坡，為 7.9 ；h 值越小，水流作用研究表明， h 值越大，水流作用越弱，底沙不易運動，河床越穩(wěn)定；反之，則 越強，底沙容易運動，河床越不穩(wěn)定。2、橫向穩(wěn)定系數(shù)計算公式0.5按下式計算：b=BJ0.2式中：Q 造床流量，采用相當于頻率為50%的平灘流量作為造床流量；B 相當于造床流量下平灘河

14、寬（ m），為 52m；J縱坡；b 值越小，河身相研究表明， b 值越大，河身相對較窄，比降較少，水流平緩歸順，河岸越穩(wěn)定； 對較寬，河岸越不穩(wěn)定。3、河道相關(guān)系計算公式用寬深比公式計算，即： =B0.5/h式中：斷面河相系數(shù) ， 可根據(jù)同一河流上的模范河段的實際資料確定。B 相當于造床流量下平灘河寬（ m）； h 平灘水深（ m）。 穩(wěn)定河寬采用阿爾圖寧經(jīng)驗公式和河道水流阻力連續(xù)方程式兩種辦法計算。 阿爾圖寧經(jīng)驗公式：B=AQ0.5/J0.2計算： 式中： B穩(wěn)定河段的水面寬度。A穩(wěn)定河道系數(shù)，由于工程區(qū)河床橫向較不穩(wěn)定。3 Q采用相當于頻率為 50%的平灘流量作為造床流量 m3/s。 河道

15、水流阻力連續(xù)方程式：653 11Q n 3B= 1J2其中： 斷面河相系數(shù)；n根據(jù)河道特征，選取河床綜合糙率；B穩(wěn)定河段的水面寬度。4、洪水水面線計算公式水面線按下列公式計算：Z1+ V121 2g=Z2+ V222 2g+ hf+hj式中： Z1、 Z2上、下游斷面水位高程（m）；X 兩斷面水平距離（ m ）； Q設(shè)計洪峰流量； 1、 2上、下斷面的動量修正系數(shù)； V1、 V2上、下斷面的平均水流流速， （m/s）；hf 上、下斷面間的沿程水頭損失，用公式Q2 X2 計算，KK2 = K12 K22=2即將流量模數(shù)的平方取算術(shù)平均值，2A R3 K =nhj上、下斷面間的局部水頭損失，按下列

16、情況計算：1）河槽斷面收縮2）河槽斷面擴大hj=0.2 (hj=0.2 (V22 V122g 2gV122gV222g5、彎道段計算公式hj=(V22 V12 )2g 2g式中：19.62LC2RR 為水力半徑（ m）；b為河寬，對梯形斷面應(yīng)為水面寬（m）；r 為河彎軸線的彎曲半徑（ m）；L 為河彎軸線的長度（ m）； C為謝才系數(shù)； 斷面河相系數(shù)。6、堤頂高程計算公式 堤頂高程按設(shè)計洪水位加堤頂超高確定，堤頂超高采用下式計算：Y R+e+A式中：Y 堤頂超高（ m ）；R 設(shè)計波浪爬高（ m）； e 設(shè)計風壅水面高度（ m）；A 安全加高（ m）。7、設(shè)計波浪爬高計算公式設(shè)計波浪爬高采用公

17、式 Rp= K KKvKpR0H 計算。K斜坡糙率滲透性系數(shù)，混凝土護面?。籏 斜向波折減系數(shù)， ；Kv 經(jīng)驗系數(shù)；KP P=2%爬高累計頻率換算系數(shù)；R0 無風情況下的爬高值；8、風浪要素選用莆田試驗站公式計算：gHV20.13th 0.70.7 th0.0018 gF2V20.13th 0.70.450.7Vgd2 0.7gTV13.9gH 0.52gT 2 d L th 2L其中： T 平均波周期， s；L 堤前波浪的波長， m；H 堤前波浪的平均波高， m ；V 計算風速，采用歷年汛期最大風速平均值的1.5 倍；14、設(shè)計風壅水面計算公式設(shè)計風壅水面高度采用公式e= K2VgdF co

18、s 計算：K 綜合摩阻系數(shù)；d 水域的平均水深， m；F 由計算點逆風向量到對岸的距離， m； 風向與垂直于堤軸線的法線的夾角。15、沖刷深度公式計算 水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷深度可按下式計算： hB=hp（ vcp /V 充） -1 +hp 式中： hB 局部沖刷深度（ m），從水面算起；hp 沖刷處的水深（ m），以近似設(shè)計水位最大深度代替； vcp 平均流速（ m/s）；v 充 砂礫石段河床面上允許不沖流速（ m/s ）； n 與防護岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取1/4。水流斜沖防護岸坡產(chǎn)生的沖刷深度可按下式計算： hp= （ 23tg（ a/2）Vj2）/（1+m2）0.5g）-30d

19、式中：hp 從河底算起的局部沖刷深度（ m）；a 水流與岸坡交角（度） ；m 護坡迎水面邊坡系數(shù)；d 坡腳處土壤計算粒徑，取大于 15%（按重量計）的篩孔直徑（ m）；V j 水流局部沖刷流速（ m3/s），按灘地河床段計算： g 重力加速度，取 9.8。V j=（Q/B1H1）（2/1+ ）式中：B1 河灘寬度，從河槽邊緣至坡腳距離， （m）； Q 通過河灘部分的設(shè)計流量（ m3/s）；H1 河灘水深（ m）； 水流流速不均勻系數(shù)，查表得。16、混凝土護坡斜坡計算公式 混凝土護坡斜坡式土堤 滿足混凝土板整體穩(wěn)定所需的最小厚度由下式確定： 當砼板作為堤防護面時，滿足砼板整體穩(wěn)定所需的護面板厚度

20、度 t 按下式確定：LBmt 混凝土面板厚度（ m）；系數(shù)，對開縫板可取 0. 075；對上部為開縫板，下部為閉縫板可取0.10；H 計算波高，取 H1% ；3rb 混凝土的重度 25kN/m 3；3r 水的重度 10kN/m ；L 波長 m；B 沿斜坡方向的護面板長度， m； m 斜坡坡率。漿砌石護坡斜坡式土堤 該公式適用于 m=1.5-5.0 的條件，在此僅作為參考數(shù)值。t 漿砌石厚度( m )Q 主要護面層的護面塊石個體質(zhì)量 t； 其中：Q=0.1KDrbH 3；rb 1 3m 1m rKD 穩(wěn)定系數(shù)；rb 漿砌石重度， 26kN/m 3； r 水重度， 10kN/m 3；n護面塊石的層

21、數(shù)；c 系數(shù)。H設(shè)計波高，取 H5%，；17、堤防穩(wěn)定計算公式施工期抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計算：水位降落期抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計算：式中 ：b 條塊寬度 (m)；W 條塊重力 (kN) ， W=W l+W2+wZb；Wl在堤坡外水位以上的條塊重力 (kN) ；W2 在堤坡外水位以下的條塊重力 (kN) ；Z 在堤坡外水位高出條塊底面中點的距離 (m)； ui 水位降落前堤身的孔隙壓力 (kPa)；3B 條塊的重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角( )； w 水的重度 (kN/m 3)；Cu，u，Ccu，cu，土的抗剪強度指標 (kN/m 3)；橋梁過流能力計算現(xiàn)狀橋梁的過流量按無坎寬頂堰計算：Q = sm b（2g） 0.5H o1.5式中： Q 橋過流量（ m3/s）；m包括側(cè)收縮影響的流量系數(shù)；H o橋前水深，根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （JTGD60-2004 ）、公路水文勘測設(shè)計規(guī)范 （JTG C30-2002 ），要求拱（平）頂至最高水位預(yù)留0.5m凈空（ m）；b橋?qū)挘?m）。s淹沒系數(shù)。18、泵站揚程計算公式管徑確定按公式： D= 計算管徑由于管道內(nèi)流速的大小直接影響工程造價和日常運轉(zhuǎn)費用， 按經(jīng)驗管內(nèi)流速范圍一般在 1.52.5 之間， 取 V=1.5m/s 的經(jīng)濟流速作為設(shè)計流速。揚程確定 揚程由凈揚程和損失揚程兩部