水利工程常用計(jì)算公式

1、精心整理 x=精心整理水利專業(yè)常用計(jì)算公式一、樞紐建筑物計(jì)算1、進(jìn)水閘進(jìn)水流量計(jì)算：Q=B3 em（2gH）3）1/2式中：m堰流流量系數(shù)e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Q= Au = Ac Ri流量模數(shù)K = Ac 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C=1R1/6nR水力半徑（m）;i 渠道縱坡；A 過水?dāng)嗝婷娣e（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 al 型壅水曲線和 bl 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

2、渠道均可應(yīng)用。逐段試算法的基本公式為精心整理 x=精心整理2gi-if式中： x-流段長度（m）;2g精心整理精心整理g-重力加速度（m/s2）;hi、h2-分別為流段上游和下游斷面的水深（m）;vi、V2-分別為流段上游和下游斷面的平均流速（m/s）;ai、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，一般可采用式中：hf x 段的水頭損失（m）;nn2分別為上、下游斷面的曼寧粗糙系數(shù)，當(dāng)壁面條件相同時(shí)，則n=n2二n;Ri、R2分別為上、下游斷面的水力半徑（m）;A2-分別為上、下游斷面的過水?dāng)嗝婷娣e（m2）;4、各項(xiàng)水頭損失的計(jì)算如下：（1）沿程水頭損失的計(jì)算公式

3、為（2）漸變段的水頭損失，當(dāng)斷面漸縮變化時(shí)，水頭損失計(jì)算公式為：5、前池虹吸式進(jìn)水口的設(shè)計(jì)公式（1） 吼道斷面的寬高比：bo/h0=1.5 2.5 ;（2） 吼道中心半徑與吼道高之比：ro/h0=1.5 2.5 ;（3） 進(jìn)口斷面面積與吼道斷面面積之比：A/A=2 2.5 ;（4） 吼道斷面面積與壓力管道面積之比：A）/AM=11.65 ;（5）吼道斷面底部高程（b 點(diǎn)）在前池正常水位以上的超高值： z=0.1m0.2m;（6） 進(jìn)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(fù)壓值出現(xiàn)在吼道斷面定點(diǎn) a 處，a 點(diǎn)的最大負(fù)壓值按下式確定： 式中：前池內(nèi)正常水位

4、與最低水位之間的高差（m）;h。一吼道斷面高度（m）;ifif 1 T f22或ifhf：x - 2R4/32 2n2v2R；精心整理精心整理xhw從進(jìn)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(qiáng)水頭（m）。精心整理精心整理附加壓強(qiáng)水頭按下式計(jì)算：式中：0吼道斷面中心半徑（m）計(jì)算結(jié)果，須滿足下列條件：式中：ha計(jì)算斷面處的大氣壓強(qiáng)水柱高（m ；Hv水的氣化壓強(qiáng)水柱高（m最小淹沒深度 S,可按下式估算：式中：F吼道斷面的水流弗勞德數(shù)，F(xiàn)=V。/.gh。虹吸的發(fā)動與斷流宜選用以下的幾種裝置和方法來實(shí)現(xiàn)：（1）用真空泵抽氣發(fā)動，可根據(jù)設(shè)計(jì)條件和工況做設(shè)備選型；（2）自發(fā)

5、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(shí)，真空破壞時(shí)的瞬間最大進(jìn)氣量可按下式估算：式中：一真空破壞閥系統(tǒng)的流量系數(shù)；a真空破壞閥的斷面面積（m2）；P、Pa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/KV水庫總庫容，io4 m（萬立米）。B 壩址處的河谷寬度（相當(dāng)于壩頂?shù)牟績x），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，mK 按庫尾蓄水?dāng)嗝媾c壩址蓄水?dāng)嗝嬷炔捎玫南禂?shù)：1:10 時(shí)，K=32; 1:5時(shí)，K=27精心整理（2）根據(jù)淹沒面積初估： V=HA/K精心整理V水

6、庫總庫容，io4 m（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，io4 m（萬立米）。ho多年平均徑流深（查水文手冊），mm 毫米）。F水庫集雨面積（流域面積），km（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(fù)擔(dān)的灌溉面積，io4 m（萬立米）。C 按以下原則

7、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 上二H/20+2, m 下二H/20+1.5m 上、m 下一均質(zhì)土壩上、下游壩坡的邊坡系數(shù)。H 設(shè)計(jì)壩高，n。5、堆石壩壩坡初估公式精心整理m 上二H/30+1.5, m 下=1.31.5m 上、m 下一堆石壩上、下游壩坡的邊坡系數(shù)。精心整理H設(shè)計(jì)壩高，m6、水庫調(diào)洪演算水量平衡方程式：式中：t調(diào)洪時(shí)段，（s）Qi、Q2時(shí)段初、末進(jìn)庫流量（m3/s）Qi、Q2 段初、末出庫流量（m3/s）Vi、V2時(shí)段初、末水庫庫容7、樞紐建筑物計(jì)

8、算1、進(jìn)水閘進(jìn)水流量計(jì)算：Q=Bo（2gHo3）1/2式中：m 堰流流量系數(shù)8流側(cè)收縮系數(shù)依據(jù) Q=0.97m3/s,在正常引水時(shí)進(jìn)水閘凈寬為 1.4m。8、巖基上的當(dāng)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(qiáng)度公式計(jì)算Ki=fqAZP式中：Ki按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；fi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）;、 辿乂/ |vW作用在結(jié)構(gòu)物上的全部荷載對計(jì)算滑動面的法向分量（包括揚(yáng)壓力）（kN）;a P 作用在結(jié)構(gòu)物上的全部荷載對計(jì)算滑動面的切向分量（包括揚(yáng)壓力）（kN）;

9、對中、小型工程，若無條件進(jìn)行抗剪試驗(yàn)取得 c 值時(shí)，也可按下列抗剪強(qiáng)度公式 計(jì)算巖基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)精心整理& = JW式中：k2按抗剪強(qiáng)度計(jì)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)。精心整理精心整理9、堰流過水流量計(jì)算：Q=BS（2gHo3）1/2式中：m 堰流流量系數(shù)8流側(cè)收縮系數(shù)3堰流淹沒系數(shù)10、 挖深式消力池校核長度計(jì)算：Lsj二Ls+BLj式中：Lsj 消力池長度（m）Ls 消力池斜坡段投影長度（m）B詠躍長度校正系數(shù)Lj 水躍長度（m）1、挖深式消力池深度按下式校核：d=b hs Z Ls+BL 式中：d 消力池深度（m）he水躍躍后水深（m）hs

10、出池河床水深（m） Z 出池落差（m）2、護(hù)坦式海漫長度計(jì)算：Lp=Ks （q （ H）1/2）1/2式中：Lp海漫長度（m）Ks 海漫長度計(jì)算系數(shù)q 消力池末端單寬流量（m3/s） H 下泄時(shí)上下游水位差（m）3、穩(wěn)定河寬阿爾圖寧公式：B=AQ0.5/J0.2式中：B 穩(wěn)定河寬（m）A 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 藝 G/藝H式中：心一抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)f 基礎(chǔ)底面與地基之間摩擦系數(shù)精心整理精心整理藝 GM乍用于堰體、閘室上的全部豎向荷載藝 H作用于堰體、閘室上的全部水平荷載2、建筑物基底應(yīng)力計(jì)算：Pminmax二藝

11、 G/Am+藝 M/W式中：PminmaX閘室基底壓力的最大值和最小值（KN/m2）Am閘室基礎(chǔ)底面面積 藝作用在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（12、水文計(jì)算公式1、水文比擬法：Q設(shè)=F設(shè)/ F參Q參式中 Q設(shè)一一設(shè)計(jì)站多年平均流量，m3/s;Q參一一參證站多年平均流量，m3/s;F設(shè)-設(shè)計(jì)站流域面積，km2;2F參參證站流域面積，km。2、水文等值線圖法： Q=1000F R/ （ 3600 365疋4）式中 R多年平均徑流深。F設(shè)計(jì)站流域面積，km2;3、（水文洪水）水科院推理公式：Q=0.2

12、78 半-卜F式中：Q洪峰流量，m3/s;S- 雨力，mm/h;卩- 損失參數(shù)，mm/h;n- 暴雨遞減指數(shù)；F匯流面積，km2mJ3Q4其中：m 匯流參數(shù);3、m )匯流時(shí)間,h,r =0.278精心整理精心整理J主河槽比降；L-主河道長度，km;13、河道穩(wěn)定性計(jì)算1、縱向穩(wěn)定系數(shù)按下式計(jì)算：Oh=d/hJ式中：d床砂平均粒徑（m）;h平灘水深（m）;J縱坡，為 7.9 %;研究表明，h值越大，水流作用越弱，底沙不易運(yùn)動，河床越穩(wěn)定；反之，則 h值越小，水流作用越強(qiáng)，底沙容易運(yùn)動，河床越不穩(wěn)定。2、橫向穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式Q0.5按下式計(jì)算：Ob=-0-2BJ式中：Q造床流量，采用相當(dāng)于頻率為

13、 50%的平灘流量作為造床流量；B相當(dāng)于造床流量下平灘河寬（m）,為 52m;J縱坡；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;1b值越小，河身相對較寬，河岸越不穩(wěn)定。3、河道相關(guān)系計(jì)算公式用寬深比公式計(jì)算，即：E=B5/h式中：E面河相系數(shù)，可根據(jù)同一河流上的模范河段的實(shí)際資料確定。B相當(dāng)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(yàn)公式和河道水流阻力連續(xù)方程式兩種辦法計(jì)算。精心整理精心整理1阿爾圖寧經(jīng)驗(yàn)公式：B=AQ0.5/J0-2計(jì)算：精心整理精心整理式中：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。Q 用相當(dāng)于頻率

14、為 50%的平灘流量作為造床流量 m3/s2河道水流阻力連續(xù)方程式:其中：z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(jì)算公式水面線按下列公式計(jì)算:：M2=Z +: V22-乙2+-2g2g式中：Z2、下游斷面水位高程X 斷面水平距離（m）;Q計(jì)洪峰流量；a、a、下斷面的動量修正系數(shù)；Vi、V2、下斷面的平均水流流速，（m；hf、下斷面間的沿程水頭損失，用公式Q2XX計(jì)算，K2=K，即將K2流量模數(shù)的平方取算術(shù)平均值，2A R3K 二nhj、下斷面間的局部水頭損失，按下列情況計(jì)算:（1） 河槽斷面收縮 hj=0.2x（瞪-監(jiān)）2g 2gQ Z31J265

15、11+ hf+hjm);B=精心整理（2） 河槽斷面擴(kuò)大 hj=0.2 （瞪一瞪）j2g 2g精心整理精心整理5、彎道段計(jì)算公式R 水力半徑（m）;b 河寬，對梯形斷面應(yīng)為水面寬（m）;r-河彎軸線的彎曲半徑（m）;L 河彎軸線的長度（m）;C 謝才系數(shù)；E斷面河相系數(shù)。6、堤頂高程計(jì)算公式堤頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定，堤頂超高采用下式計(jì)算:Y = R+e+A式中：Y堤頂超高（m）;R- 設(shè)計(jì)波浪爬高（m）;e- 設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度（m）;A安全加高（m）。7、設(shè)計(jì)波浪爬高計(jì)算公式設(shè)計(jì)波浪爬高采用公式 Rp= K3KKvKpRoH計(jì)算。K斜坡糙率滲透性系數(shù)，混凝土護(hù)面??；KB斜向波折減系數(shù)

16、，；Kv經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；心一一 P=2%爬高累計(jì)頻率換算系數(shù)；Ro無風(fēng)情況下的爬高值；&風(fēng)浪要素選用莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算：其中：T平均波周期，s；式中:19.62LC2R精心整理H- 堤前波浪的平均波高，m;V 計(jì)算風(fēng)速，采用歷年汛期最大風(fēng)速平均值的1.5 倍；14、設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面計(jì)算公式2設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度米用公式 e=KV Fcos：計(jì)算：2gdK- 綜合摩阻系數(shù)；d-水域的平均水深， m;F- 由計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對岸的距離，m;（3 向與垂直于堤軸線的法線的夾角。15、沖刷深度公式計(jì)算1水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷深度可按下式計(jì)算： hB=hp（vcpN充）n-1 +hp式中：hB局部沖刷深度（

17、m）,從水面算起；hp沖刷處的水深（m）,以近似設(shè)計(jì)水位最大深度代替； vcp平均流速（m/s）;v充一一砂礫石段河床面上允許不沖流速（m/s）; n 與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取 1/4。2水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷深度可按下式計(jì)算： hp= （23tg （a/2） Vj2） / （1+m2）0.5g） -30d 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(hù)坡迎水面邊坡系數(shù)；d坡腳處土壤計(jì)算粒徑， 取大于 15% （按重量計(jì)） 的篩孔直徑 （ Vj水流局部沖刷流速（m3/s），按灘地河床段計(jì)算： g重力加速度，取 9.8。Vj=（Q/B1H1） （2n/1

18、 +）式中：精心整理m);精心整理精心整理Bi-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(jì)流量（m3/s）; Hi河灘水深（m）;n流流速不均勻系數(shù)，查表得。16、混凝土護(hù)坡斜坡計(jì)算公式1混凝土護(hù)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(dāng)砼板作為堤防護(hù)面時(shí)，滿足砼板整體穩(wěn)定所需的護(hù)面板厚度度t 按下式確定:t=n，Hr一片rb-r Bm式中：t混凝土面板厚度（m）;n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(jì)算波高，取 Hi%;rb混凝土的重度 25kN/m3;r-水的重度 10kN/m3;L波長 m;B沿斜坡方向的護(hù)

19、面板長度，m;m- 斜坡坡率。2漿砌石護(hù)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。式中：t 漿砌石厚度（m）Q主要護(hù)面層的護(hù)面塊石個(gè)體質(zhì)量 t; 其中：精心整理Q=0.1rbH3r精心整理KD穩(wěn)定系數(shù)；rb漿砌石重度，26kN/m3;r水重度，10kN/m3;n護(hù)面塊石的層數(shù)；c- 系數(shù)。H計(jì)波高，取 H5%,；17、堤防穩(wěn)定計(jì)算公式1施工期抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計(jì)算：2水位降落期抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計(jì)算：式中：b條塊寬度(m);W條塊重力(kN), W二W1+W2+PwZb;W1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);

20、Z 在堤坡外水位高出條塊底面中點(diǎn)的距離(m);Ui水位降落前堤身的孔隙壓力(kPa);B條塊的重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角(;Y水的重度(kN/m3);Cu,呪,Ccu,遲u, 土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(kN/m3);3橋梁過流能力計(jì)算現(xiàn)狀橋梁的過流量按無坎寬頂堰計(jì)算：Q = m b(2g)0.5Ho1.5式中：Q橋過流量(m3/s);m- 括側(cè)收縮影響的流量系數(shù)；Ho橋前水深，根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2004)、公路水 文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG C30-2002),要求拱(平)頂至最高水位預(yù)留 0.5m 凈空(m);一橋?qū)?m)。cs淹沒系數(shù)。精心整理精心整理18、泵站揚(yáng)程計(jì)算公式1管徑確定按公式：D二-計(jì)算管徑由于管道內(nèi)流速的大小直接影響工程造價(jià)和日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，按經(jīng)驗(yàn)管內(nèi)流速范圍一般在 1.5 2.5 之間，取 V=1.5m/s 的經(jīng)濟(jì)流速作為設(shè)計(jì)流速。2揚(yáng)程確定揚(yáng)程由凈揚(yáng)程和損失揚(yáng)程兩部分組成，損失揚(yáng)程