水利工程設(shè)計常用計算公式

1、水利常用專業(yè)計算公式、樞紐建筑物計算1、進(jìn)水閘進(jìn)水流量計算：Q=B6em(2gH3)1/2式中：m堰流流量系數(shù)e一堰流側(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：CRi流量公式0=Au=AC.Ri流量模數(shù)K=ACR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一水力半徑（m）;i一渠道縱坡；A一過水?dāng)嗝婷娣e（m2）;n曼寧粗糙系數(shù)，其值按SL18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，對棱柱體和非棱柱渠道均可應(yīng)用。逐段試算法的基本公式為2 alvl2g2a2v2h2-

2、hl2gx=.:i-if式中：匕乂流段長度（mj）;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）;v 1、 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if1 -一if i2if2 或if2 22 2hf 1 ni vi n2v24/3x 2 R1R；/3式中：hfAx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(dāng)壁面條件相同時，則n1=n2=n；R1、R分別為上、下游斷面的水力半徑（m;A1、A分別為上、下游斷面的過水?dāng)嗝婷娣e（褶）；4、各項水頭損失的計算

3、如下：（1）沿程水頭損失的計算公式為（2）漸變段的水頭損失，當(dāng)斷面漸縮變化時，水頭損失計算公式為：5、前池虹吸式進(jìn)水口的設(shè)計公式1）吼道斷面的寬高比：b0/h0=1.52.5；（2）吼道中心半徑與吼道高之比：r0/h0=1.52.5；（3）進(jìn)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/AM=11.65；（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(jìn)口斷面河吼道斷面間的水平距離與其高度之比：l/P=0.70.9；6、最大負(fù)壓值出現(xiàn)在吼道斷面定點a處，a點的最大負(fù)壓值按下式確定：式中：前池內(nèi)正常水位與最低

4、水位之間的高差（m）；h。一吼道斷面高度（mj）;hw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)生的附加壓強水頭（m）。附加壓強水頭按下式計算：式中：0一吼道斷面中心半徑（mj）計算結(jié)果，須滿足下列條件：式中：ha一計算斷面處的大氣壓強水柱高（rnj）；Hv一水的氣化壓強水柱高（m最小淹沒深度S,可按下式估算：式中：F0一吼道斷面的水流弗勞德數(shù)，F(xiàn)Vo/Jgho。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

5、壞時的瞬間最大進(jìn)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（褶）、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/Kv一水庫總庫容，io4m（萬立米）。B壩址處的河谷寬度（相當(dāng)于壩頂?shù)牟績x），m。L一蓄水后庫區(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?dāng)嗝媾c壩址蓄水?dāng)嗝嬷炔捎玫南禂?shù)：l:lO時，K=32；1:5時，K=27（2）根據(jù)淹沒面積初估：V=HA/KV一水庫總庫容,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=30

6、382、有效庫容估算公式：V=ChoFV水庫有效庫容，104m3（萬立米）。ho一多年平均徑流深（查水文手冊），mm毫米）F水庫集雨面積（流域面積），km2（平方公里）。C一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，io4m（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

7、公式m上二川20+2,m下=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)計壩高，m。5、堆石壩壩坡初估公式m±=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)H設(shè)計壩高，mi6、水庫調(diào)洪演算水量平衡方程式：式中：t調(diào)洪時段，（s）Q、Q2時段初、末進(jìn)庫流量（n3/s）Q'、Q2時段初、末出庫流量（m/s）V、V2時段初、末水庫庫容7 、樞紐建筑物計算1、進(jìn)水閘進(jìn)水流量計算：Q=B6£m(2gH03)1/2式中：m堰流流量系數(shù)e一堰流側(cè)收縮系數(shù)依據(jù)Q=0.97m3/s，在正常引水時進(jìn)水閘凈寬為1.4m。8 、巖基上的當(dāng)

8、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)按卜列抗剪斷強度公式計算fiW cA式中：Ki一按抗剪強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f1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一建筑物與巖基接觸面的面積（m2）;W一作用在結(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一作用在結(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(jìn)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)K2=UWP式中：k2一按抗剪強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);f2混凝土與基巖接觸面的抗剪摩擦

9、系數(shù)。31/29、堰流過水流量計算：Q=B6em（2gH）式中：m堰流流量系數(shù)e一堰流側(cè)收縮系數(shù)6一堰流淹沒系數(shù)10、挖深式消力池校核長度計算：Lsj=Ls+BLj式中：Lsj消力池長度（m）Ls消力池斜坡段投影長度（m）B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=hchsAZLs+BLj式中：d消力池深度(m)hc一水躍躍后水深(m)hs一出池河床水深(m) Z一出池落差(m)2、護(hù)坦式海漫長度計算：Lp=Ks(q(AHD1/2)1/2式中：Lp海漫長度(m)Ks海漫長度計算系數(shù)q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：

10、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=f2G/2H式中：KC一抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)f一基礎(chǔ)底面與地基之間摩擦系數(shù)2片作用于堰體、閘室上的全部豎向荷載2HH作用于堰體、閘室上的全部水平荷載2、建筑物基底應(yīng)力計算：Pminmax=2G/An+2M/W式中：Pminmax一閘室基底壓力的最大值和最小值（KN/n2）Am一閘室基礎(chǔ)底面面積EM-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（m3）12、水文計算公式1、水文

11、比擬法：Q設(shè)=Fi%IF參Q參式中Q設(shè)一一設(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)一一設(shè)計站流域面積，km2；F參一一參證站流域面積，km2。2、水文等值線圖法：Q=1000FR/(3600X365X24)式中R-一多年平均徑流深。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-SnF式中：Q洪峰流量，m3/s;S雨力，mm/h-損失參數(shù)，mm/h暴雨遞減指數(shù);L11 ?mJ3Q7F匯流面積，km2。匯流時間，h,r=0.278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

12、式中：d一床砂平均粒徑（m）；h一平灘水深（mj）;J一縱坡，為7.9%;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h值越小，水流作用越強，底沙容易運動，河床越不穩(wěn)定。2、橫向穩(wěn)定系數(shù)計算公式按下式計算：b二'B?J式中：Q一造床流量，采用相當(dāng)于頻率為50%勺平灘流量作為造床流量;B一相當(dāng)于造床流量下平灘河寬（m）,為52mlJ一縱坡；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;b值越小，河身相對較寬，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：七=B0.5/h式中：己一斷面河相系數(shù)，可根據(jù)同一河流上的模范河段的實際資料

13、確定B一相當(dāng)于造床流量下平灘河寬（mj）;h一平灘水深（mj）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。Q采用相當(dāng)于頻率為50%勺平灘流量作為造床流量m3/s。河道水流阻力連續(xù)方程式:611B=J2其中：（一一斷面河相系數(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:z+Vi2Zi+2g=辦+* + hf + hj2g式中：Zi、Z2上、下游斷面水位高程（m1；X兩斷面水平距離（mj）；Q-設(shè)計

14、洪峰流量;上、下斷面的動量修正系數(shù);V、V2上、下斷面的平均水流流速，（m/s）;X2K2Khf上、下斷面間的沿程水頭損失，用公式dxj計算，K=K1K2,即將K2流量模數(shù)的平方取算術(shù)平均值，2A?R3K=0hj上、下斷面間的局部水頭損失，按下列情況計算:(1)河槽斷面收縮Vhj=0.2X（上2g(2)河槽斷面擴大/V2hj=0.2X（-L2g5、彎道段計算公式/v22V2hj=E（V-，）2g2g19.62Ld-213 b4、rC2Rr為水力半徑（；b為河寬，對梯形斷面應(yīng)為水面寬（n）；r為河彎軸線的彎曲半徑（nj）;L為河彎軸線的長度（m）；c為謝才系數(shù)；己斷面河相系數(shù)。堤頂高程按設(shè)計洪水

15、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(fēng)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)計波浪爬高采用公式RP=Kb"KvKpR。H計算Ka斜坡糙率滲透性系數(shù)，混凝土護(hù)面取;Kb斜向波折減系數(shù)，；K/經(jīng)驗系數(shù)；%P=2%E高累計頻率換算系數(shù)；R無風(fēng)情況下的爬高值;8、風(fēng)浪要素選用莆田試驗站公式計算:其中：T平均波周期，s；L堤前波7M的波長，m；H堤前波浪白平均波高，可V計算風(fēng)速，采用歷年7H期最大風(fēng)速平均值的1.5倍;14、設(shè)計風(fēng)壅水面計算公式2.設(shè)計風(fēng)壅水面高度采用公式e=3_Fcos計算:2gdK

16、綜合摩阻系數(shù);d水域的平均水深，m；F由計算點逆風(fēng)向量到對岸的距離，miB風(fēng)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）n-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）；與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取1/4水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷深度可按下式計算：hp=（23tg（a/2）Vj2）/（1+南）"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

17、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）白篩孔直徑（mj）;Vj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。Vj=（Q/BH）（24/1+刀）式中：Bi河灘寬度，從河槽邊緣至坡腳距離，（項；Q通過河灘部分的設(shè)計流量（m/s）;H河灘水深（項;水流流速不均勻系數(shù)，查表得16、混凝土護(hù)坡斜坡計算公式混凝土護(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)碎板作為堤防護(hù)面時，滿足碎板整體穩(wěn)定所需的護(hù)面板厚度度t按下式確定:Bm式中:t混凝土面板厚度（n）；ri系數(shù)，對開縫板可取0.075H計算波高，取Hi%;rb混凝土的重度25kN/m；

18、r水的重度10kN/川；L波長成;對上部為開縫板，下部為閉縫板可取0.10;B沿斜坡方向白護(hù)面板長度，m；m斜坡坡率。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)面塊石個體質(zhì)量t;其中:Q=0.1Kd”33rb1mrKd穩(wěn)定系數(shù)；rb漿砌石重度，ZGkN/m5;r水重度，lOkN/m5；n護(hù)面塊石的層數(shù)；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=WV2+pwZ,;Wl在堤坡外水位以上的條塊重力（kN）；W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）；B條塊的重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角（°）；丫w水的重度（kN/m3）；Cu,鼠，Ccu,（I）cu,土的抗剪