水利工程常用計(jì)算公式

1、水利專業(yè)常用計(jì)算公式、樞紐建筑物計(jì)算1、 進(jìn)水閘進(jìn)水流量計(jì)算：Q=B0Ss m（ 2gHo3） 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 Jr流量模數(shù)K = AC . R式中：C謝才系數(shù)，對(duì)于平方摩阻區(qū)宜按曼寧公式確定，即C = 1 R1/6nR 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(duì)棱柱體和非棱柱渠道均可應(yīng)

2、用。逐段試算法的基本公式為h22 2a?v 2aV2g2g x=I-If式中： x流段長(zhǎng)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(dòng)能修正系數(shù)；if 流段的平均水里坡降，一般可采用hf12 22 2n 1V1n 2V2x2r4/3R；/31 If1 If2 或 if式中：hf X段的水頭損失（m）;ni、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(shí)，則ni=n2=n;Ri、R2分別為上、下游斷面的水力半徑（m）;Ai、A2分別為上、下游斷面的過水?dāng)嗝?/p>

3、面積（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)算公式為hf2 2n 1 v12 2n 2v2Ri4/3R：/3（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:2 2v2v1h w hc hf fc - if L2g 2g5、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/h o=1.5 2.5 ;（-）吼道中心半徑與吼道高之比：ro/h o=1.5 2.5 ;（3） 進(jìn)口斷面面積與吼道斷面面積之比：A/Ao=2 2.5 ;（4） 吼道斷面面積與壓力管道面積之比：Ao/Am=1 1.65 ;（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=

4、0.1m 0.2m ;（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：h B、ah0hw式中：一前池內(nèi)正常水位與最低水位之間的高差（m);h° 吼道斷面咼度（m）;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(qiáng)水頭（ m）附加壓強(qiáng)水頭按下式計(jì)算:*p/2g20ho02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：h B、a h a h v式中：h a計(jì)算斷面處的大氣壓強(qiáng)水柱高（m）;Hv水的氣化壓強(qiáng)水柱咼（m）最小淹沒深度S,可按下式估

5、算:S/h。（11.75） F 0式中：F 0 吼道斷面的水流弗勞德數(shù)，F(xiàn) ° V。/ ,gh。虹吸的發(fā)動(dòng)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(dòng)，可根據(jù)設(shè)計(jì)條件和工況做設(shè)備選型；（2 ）自發(fā)動(dòng)；（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:Qa , ' .： 2ghB、a-a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（怦）；、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 水庫總庫容，104 mi（萬立米

6、）。B 壩址處的河谷寬度（相當(dāng)于壩頂?shù)牟績(jī)x），m。L 蓄水后庫區(qū)延伸長(zhǎng)度（回水長(zhǎng)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（2）根據(jù)淹沒面積初估：V=HA/Kv 水庫總庫容，104 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，1。4 m（萬立米）。ho多年平均徑流深（查水文手冊(cè)），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

7、完全年調(diào)節(jié)C=O.20.4水庫為完全年調(diào)節(jié)C=0.51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+1.5m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)壩咼，m。5、堆石壩壩坡初估公式m上=H/30+1.5 , m下=1.31.5m上、m

8、下一堆石壩上、下游壩坡的邊坡系數(shù)。H設(shè)計(jì)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(shí)段，（s）Q1、Q2-時(shí)段初、末進(jìn)庫流量（m3/s）Q1'、Q2，-冊(cè)段初、末出庫流量（m3/s）V1、V2-時(shí)段初、末水庫庫容QiQ2 t2QiQ2 t27、樞紐建筑物計(jì)算1、進(jìn)水閘進(jìn)水流量計(jì)算：Q=BoS£m（2gHo3） 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=0.97m3/s，在正常引水時(shí)進(jìn)水閘凈寬為 1.4m。&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K匸 f1 W CAP式中：K1按

9、抗剪強(qiáng)度計(jì)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(duì)計(jì)算滑動(dòng)面的法向分量（包括揚(yáng)壓力）（kN）；P 作用在結(jié)構(gòu)物上的全部荷載對(duì)計(jì)算滑動(dòng)面的切向分量（包括揚(yáng)壓力）（kN）；對(duì)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)K2 =f2 W-P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)。9、 堰流過水流量計(jì)算：Q=BoS£m（2gHo3） 1/2式中：m 堰流流量系數(shù)

10、堰流側(cè)收縮系數(shù)3堰流淹沒系數(shù)10、 挖深式消力池校核長(zhǎng)度計(jì)算：Lsj=Ls+ 3 Lj式中：Lsj 消力池長(zhǎng)度（m）Ls 消力池斜坡段投影長(zhǎng)度（m）3水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)Lj 水躍長(zhǎng)度（m）1、 挖深式消力池深度按下式校核：d=hc hs Z Ls+ 3丄 式中：d 消力池深度（m）he水躍躍后水深 （m）hs出池河床水深 （m） Z出池落差 （m）2、 、護(hù)坦式海漫長(zhǎng)度計(jì)算：Lp=Ks （q （ H） 1/2） 1/2 式中：Lp 海漫長(zhǎng)度（m）Ks 海漫長(zhǎng)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

11、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工G/ SH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)工G作用于堰體、閘室上的全部豎向荷載工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=G/An+工M/W式中：Pminmax閘室基底壓力的最大值和最小值（ KN/m 2）Am 閘室基礎(chǔ)底面面積工M作用在閘室上的全部水平向和水平荷載對(duì)基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩（KN- m）W 閘室基礎(chǔ)底面對(duì)該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩（m3）12、水文計(jì)算公式1、 水文比擬法：Q設(shè)=F設(shè)/

12、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;F參參證站流域面積，km2。2、水文等值線圖法： Q=1000F R/ （ 3600 >365 >24）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=0.278 三 -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，km2。t 匯流時(shí)間，h,T =0.278- 7mJ?Q4其中：m匯流參數(shù)；J主河槽比降；L 主河道長(zhǎng)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

13、： ©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 %;!值越小，水流作用研究表明，值越大，水流作用越弱，底沙不易運(yùn)動(dòng)，河床越穩(wěn)定；反之，則 越強(qiáng)，底沙容易運(yùn)動(dòng)，河床越不穩(wěn)定。2、橫向穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式按下式計(jì)算:Q0.5B? J0.2式中:Q 造床流量，采用相當(dāng)于頻率為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；b值越小，河身相研究表明，b值越大，河身相對(duì)較窄，比降較少，水流平緩歸順，河岸越穩(wěn)定; 對(duì)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 =B，5/h式中：E斷面河相系數(shù)，可根據(jù)同一

14、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。 阿爾圖寧經(jīng)驗(yàn)公式：B=A q0.5/j0.2 計(jì)算：式中：B穩(wěn)定河段的水面寬度。A急定河道系數(shù)，由于工程區(qū)河床橫向較不穩(wěn)定。Q用相當(dāng)于頻率為 50%的平灘流量作為造床流量 m3/s。 河道水流阻力連續(xù)方程式：65 11B=Q ? n ? Z1J2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 急定河段的水面寬度。4、洪水水面線計(jì)算公式水面線按下列公式計(jì)算：Vv2Zi+=Z2+ hf+hj2g2g式中：Zi、Z2、下游斷面水位高程（

15、m）;X 斷面水平距離（m）;Q計(jì)洪峰流量；ai、a 、下斷面的動(dòng)量修正系數(shù);Vi、V2、下斷面的平均水流流速，（m/s）;hf 、下斷面間的沿程水頭損失，用公式XQ2x£計(jì)算,K2=Ki2K；=2即將流量模數(shù)的平方取算術(shù)平均值,2A?R3K =nhj、下斷面間的局部水頭損失，按下列情況計(jì)算:（i）河槽斷面收縮（2）河槽斷面擴(kuò)大V22hj=0.2 X(2gVi2hj=0.2 (2gVi22gV222g5、彎道段計(jì)算公式hj=U 也2g式中：嚴(yán)2L i 3 bC2R4TrR 水力半徑（m）;b河寬，對(duì)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(zhǎng)度（m）;C 謝

16、才系數(shù)；E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堤頂超冋（m）;R設(shè)計(jì)波浪爬高（m）;e設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面咼度（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)波浪爬高米用公式 Rp= K 3 K Kv Kp Ro - H計(jì)算。K斜坡糙率滲透性系數(shù)，混凝土護(hù)面?。籏 3斜向波折減系數(shù)，；Kv經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；Kp 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：gH0.13th0.7gdV0.7th0.45gF0.0018 2V20.7。.伽0.7器0.5gTV13.9gH其中：

17、T 平均波周期，s;L 堤前波浪的波長(zhǎng),m；H 堤前波浪的平均波高,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KV2 F設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度采用公式 e=cos 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(duì)岸的距離，m；3風(fēng)向與垂直于堤軸線的法線的夾角。15、沖刷深度公式計(jì)算 水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷深度可按下式計(jì)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(jì)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

18、 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(jì)算： hp= （23tg （ a/2） Vj2） / （1+m2） 0.5 g） -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（m）;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+）n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(jì)流量（m3/s）;H1河灘水深（m）;n水流流速不均勻系數(shù)，查表得。16

19、、混凝土護(hù)坡斜坡計(jì)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)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:I_r lt= n°H?V rb r Bm式中：t混凝土面板厚度（m）;n系數(shù)，對(duì)開縫板可取 0. 075 ;對(duì)上部為開縫板，下部為閉縫板可取0.10 ;H 計(jì)算波高，取H1% ;rb混凝土的重度 25kN/m 3 ;r水的重度10kN/m3 ;L波長(zhǎng)m ;B 沿斜坡方向的護(hù)面板長(zhǎng)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。Q 3 nc -0.嘰式中:t漿砌石厚度

20、(m)Q 主要護(hù)面層的護(hù)面塊石個(gè)體質(zhì)量t;Q=0.1其中：3，KD 1 m rKD穩(wěn)定系數(shù)；rb 漿砌石重度，26kN/m 3；r水重度，10kN/m3 ；n護(hù)面塊石的層數(shù)；c系數(shù)。H計(jì)波咼，取H5%,;17、堤防穩(wěn)定計(jì)算公式施工期抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計(jì)算: 水位降落期抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計(jì)算：”U Ccu 方瞇C0+ ( &CS00)卻K=w=叫 + 理+ VwZb式中：b條塊寬度(m)；W 條塊重力(kN), W=Wi+W2+pwZb；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(diǎn)的距離(m)；ui水位降

21、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/m 3)；Cu,機(jī)，Ccu, gu, 土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(kN/m3)； 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 = csm，b（2g） 0.5H o1.5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(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGC30-2002），要求拱（平）頂至最高水位預(yù)留0.5m凈空（m）;b（寬（m）。os淹沒系數(shù)。18、泵站揚(yáng)程計(jì)算公式 管徑確定按公式：D=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。 揚(yáng)程確定揚(yáng)程由凈揚(yáng)程