水利工程常用計(jì)算公式

z.z.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=B0§￡m（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=CRi流量公式Q=Au=AC、Ri流量模數(shù)K=AC、示式中：C一才系數(shù)，對(duì)于平摩阻區(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—過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；n一曼寧粗糙系數(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(jiàn)。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)用。逐段試算法的基本公式為*aV2)(av2'h+22l-lh+ii△x=、22g丿I12g丿△x=i-if式中：U流段長(zhǎng)度（m）；g重力加速度（m/s丿；h「h2分別為流段上游和下游斷面的水深（m）；V］、v2分別為流段上游和下游斷面的平均流速（m/s）；a「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

1<-「「2+if2丿或i1<-「「2+if2丿或ifh—f-

Ax—―1_U+―2_2IR4/3R4/3丿12式中：hf△x段的水頭損失（m）；n「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n〔=n2=n；氣、R2分別為上、下游斷面的水力半徑（m）；A.A2分別為上、下游斷面的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（川丿；4、各項(xiàng)水頭損失的計(jì)算如下：、n2、n2V222R4/3丿2AxT'n2AxTi1+、R4/31（2丿漸變段的水頭損失，當(dāng)斷面漸縮變化時(shí)，水頭損失計(jì)算公式為:h3=h+hh3=h+hcfv2cv25、前池虹吸式進(jìn)水口的設(shè)計(jì)公式（1丿吼道斷面的寬高比：b0/h0=1.5—2.5；（2丿吼道中心半徑與吼道高之比：r0/h0=1.5—2.5；（3丿進(jìn)口斷面面積與吼道斷面面積之比：A]/A0=2—2.5；（4丿吼道斷面面積與壓力管道面積之比：A/Am=1—1.65；（5丿吼道斷面底部高程（b點(diǎn)丿在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m—0.2m；（6丿進(jìn)口斷面河吼道斷面間的水平距離與其高度之比：I/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:hB、=AZhB、=AZ+Z+h+0av2—+2g式中：z—前池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(jìn)水口斷面至吼道斷面間的水頭損失（m）；p*P/丫一因法向加速度所產(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*/7=聳1-70h2g7+—o102丿式中：70—吼道斷面中心半徑（m）計(jì)算結(jié)果，須滿足下列條件：h<h—hB、aav式中：ha一計(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(méi)深度S,可按下式估算：S/h=（1?1.75）F00式中：F7o—吼道斷面的水流弗勞德數(shù)，F(xiàn)y0=V0gh0。虹吸的發(fā)動(dòng)與斷流宜選用以下的幾種裝置和法來(lái)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值時(shí)，真空破壞時(shí)的瞬間最大進(jìn)氣量可按下式估算:B、aB、式中：卩一真空破壞閥系統(tǒng)的流量系數(shù);°a一真空破壞閥的斷面面積（川丿；P、Pa—分別為水河空氣的密度。7、水庫(kù)蓄水容積1、總庫(kù)容估算公式（1）根據(jù)庫(kù)區(qū)尺寸初佑：V=BLH/KV一水庫(kù)總庫(kù)容，104?m3（萬(wàn)立米）。B—壩址處的河谷寬度（相當(dāng)于壩頂?shù)牟績(jī)x），m。L一蓄水后庫(kù)區(qū)延伸長(zhǎng)度（回水長(zhǎng)度），km（公里）。H一最大壩前水深，m。K一按庫(kù)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(méi)面積初估：V=HA/KV一水庫(kù)總庫(kù)容，104?m3（萬(wàn)立米）。A—庫(kù)區(qū)最大水面面積（淹沒(méi)面積），畝。K一按以下原則采用的系數(shù)：庫(kù)底平坦K=25~30，庫(kù)底坡度陡K=30~382、有效庫(kù)容估算公式：V=ChoFV一水庫(kù)有效庫(kù)容，104?m3（萬(wàn)立米）。ho一多年平均徑流深（查《水文手冊(cè)》），mm（毫米）。F一水庫(kù)集雨面積（流域面積），km2（平公里）。C—按以下原則采用的系數(shù):水庫(kù)為不完全年調(diào)節(jié)C=O.2~0.4水庫(kù)為完全年調(diào)節(jié)C=O.5~1水庫(kù)為不完全多年調(diào)節(jié)C=l~1.3水庫(kù)為完全多年調(diào)節(jié)C=1.3~1.53、水庫(kù)灌溉放水流量估算公式：Q=CAQ—最大灌溉放水流量，m/s。A—水庫(kù)負(fù)擔(dān)的灌溉面積，104?m3（萬(wàn)立米）。C—按以下原則采用的系數(shù):灌區(qū)小型水利設(shè)施很少C=O.5~0.8灌區(qū)有一些孤立的小型水利設(shè)施C=0.4~0.6灌區(qū)小型水利設(shè)施互相串連C=0.2~0.34、均質(zhì)土壩壩坡初估公式mX=H/20+2,皿下=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)壩高，m。5、堆壩壩坡初估公式m_t=H/30+1.5,m下=1.3~1.5m上、m下一堆壩上、下游壩坡的邊坡系數(shù)。H—設(shè)計(jì)壩高，m。6、水庫(kù)調(diào)洪演算水量平衡程式：（Q+QkG，+Q丄12J+121=V—V2212式中：△調(diào)洪時(shí)段，"丿Q「Q時(shí)段初、末進(jìn)庫(kù)流量（m3/s）Q；'Q2——時(shí)段初、末出庫(kù)流量（m3/s）V、V——時(shí)段初、末水庫(kù)庫(kù)容127、樞紐建筑物計(jì)算1、進(jìn)水閘進(jìn)水流量計(jì)算：Q=B0&mdgHj）^式中：m—堰流流量系數(shù)8—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。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)算式中：K］一按抗剪強(qiáng)度計(jì)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一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）；工W一作用在結(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)壓力丿（kN）；YP—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)壓力丿（kN丿；對(duì)中、小型工程，若無(wú)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)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(guò)水流量計(jì)算：Q=B°&m（2gH03）1/2式中：m—堰流流量系數(shù)8—堰流側(cè)收縮系數(shù)6—堰流淹沒(méi)系數(shù)10、挖深式消力池校核長(zhǎng)度計(jì)算：Lsj=Ls+pLj式中：Lsj—消力池長(zhǎng)度（m）Ls—消力池斜坡段投影長(zhǎng)度（m）B—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=hchs△ZLs+pL.式中：d—消力池深度（m）h—水躍躍后水深（m）ch—出池河床水深（m）s△Z—出池落差（m）2、、護(hù)坦式海漫長(zhǎng)度計(jì)算：Lp=Ks（q（△H）i/2）i/2式中'L—海漫長(zhǎng)度（M）pKs—海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)q—消力池末端單寬流量（M3/S）△H一下泄肘上下游水位差3、穩(wěn)定河寬阿余圖字公式：B=AQo.5/Jo.2式中：B穩(wěn)定河寬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=fZG/ZH式中：K—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)ZG—作用于堰體、閘室上的全部豎向荷載|ZH—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：P.max=ZG/A+ZM/Wminm—式中：Pmax—閘室基底壓力的最大值和最小值（KN/m2）minA—閘室基礎(chǔ)底面面積mZM—作用在閘室上的全部水平向和水平荷載|對(duì)基礎(chǔ)底面垂直水流向的形心軸的力矩（KNm）W—閘室基礎(chǔ)底面對(duì)該底面垂直水流向的形心軸的截面矩（m3）12、水文計(jì)算公式〔、水文比擬法：Q<=F/卩參°參式中Q設(shè)計(jì)站多年平均流量，m3/s；設(shè)Q——參證站多年平均流量，m3/s；參F役計(jì)站流域面積，km?；設(shè)F參證站:流域面積，km?。參2、水文等值線圖法：Q=1000FR/（3600x365x24）

式中R多年平均徑流深。F設(shè)計(jì)站流域面積，km2；（S）3、（水文洪水丿水科院推理公式：Q=0.278——一卩?F（Tn丿式中：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。Lt匯流時(shí)間，h,T=0.278—丄imJ3Q4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：?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%o；研究表明，0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0值越小，水流作用hh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：0b按下式計(jì)算：0b=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;研究表明，e.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；e.值越小，河身相bb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=Bo?5/h式中：E—斷面河相系數(shù)，可根據(jù)同一河流上的模河段的實(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)程式兩種辦法計(jì)算。①阿爾圖寧經(jīng)驗(yàn)公式：B=AQ0.5/J0.2計(jì)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%的平灘流量作為造床流量m3/s。②河道水流阻力連續(xù)程式：-1-611B=1J2其中：Z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(jì)算公式水面線按下列公式計(jì)算：aV2aV2Z+—=Z+—+h+h12g22gfj式中：Z「Z—上、下游斷面水位高程（m）；AX—兩斷面水平距離（m）；Q—設(shè)計(jì)洪峰流量;

aa—上、下斷面的動(dòng)量修正系數(shù);12VV上、下斷面的平均水流流速，（m/s）；12即將流量模數(shù)的平取即將流量模數(shù)的平取hf—上、下斷面間的沿程水頭損失,

AX—2K2+K2用公式Q2XK2計(jì)算’K=F算術(shù)平均值，2A?R3K=nh—上、下斷面間的局部水頭損失,j按下列情況計(jì)算：1）河槽斷面收縮h=0.2h—上、下斷面間的局部水頭損失,j按下列情況計(jì)算：1）河槽斷面收縮h=0.2xjV2V2—十）2）河槽斷面擴(kuò)大h=0.2xj5、彎道段計(jì)算公式V2V2hj=E（衣-2g丿19.62L式中：E=R—為水力半徑（m）；b—為河寬，對(duì)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(zhǎng)度（m）；c—為才系數(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)算丫=R+e+A式中：丫一一堤頂超高（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R=Kr匕KKRh計(jì)算。pvp0?斜坡糙率滲透性系數(shù)，混凝土護(hù)面??；斜向波折減系數(shù)，；K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；vKP=2%爬高累計(jì)頻率換算系數(shù);PR——無(wú)風(fēng)情況下的爬高值；08、風(fēng)浪要素選用試驗(yàn)站公式計(jì)算：(gF\0.45gH=0.13th0.7'gd、0.7V2lV2丿th<0.0018th<0.13th0.7'gd、0.7lV20.13th0.7'gd、0.7lV2丿0.5其中：T平均波期，S;L堤前波浪的波長(zhǎng)，m；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)算公式設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度采用公式e=KV設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度采用公式e=KV2F2gd計(jì)算：K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；r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：h=h［（v/V）n-1］+hBpcp充p式中：h局部沖刷深度（m）,從水面算起;Bh沖刷處的水深（m）,以近似設(shè)計(jì)水位最大深度代替;pvcpvcp平均流速（m/s）；砂礫段河床面上允不沖流速（m/s）；n與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取1/4。水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷深度可按下式計(jì)算：△h=［（23tg（a/2）V2）/（（1+m2）0.5g）］-30dpj式中：△h從河底算起的局部沖刷深度（m）；pa水流與岸坡交角（度丿；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：B河灘寬度，從河槽邊緣至坡腳距離，（m）；1Q通過(guò)河灘部分的設(shè)計(jì)流量（m3/s）；H河灘水深（m）；1n水流流速不均勻系數(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:■rLt=nh?—t=nh'r一rBm'b式中：

t混凝土面板厚度（m）；n—系數(shù)，對(duì)開(kāi)縫板可取o.；對(duì)上部為開(kāi)縫板，下部為閉縫板可取o.io；H計(jì)算波高，取H；1%r——混凝土的重度25kN/m3；br水的重度10kN/m3；L波長(zhǎng)m；B沿斜坡向的護(hù)面板長(zhǎng)度，m；m斜坡坡率。漿砌護(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。t=nc式中：Q主要護(hù)面層的護(hù)面塊個(gè)體質(zhì)量t；其中：rH3Q=0.1b-b—Q=0.1b-b—1K——穩(wěn)定系數(shù)；Dr漿砌重度，26kN/m3、rb3；r水重度，10kN/m3；n護(hù)面塊的層數(shù)；c系數(shù)。H—設(shè)計(jì)波高，取H,，5%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：￡恥in0卬=眄+巴十y^Zb￡恥in0卬=眄+巴十y^Zb式中：b條塊寬度(m)；W條塊重力(kN),W=W+W+pZ；l2wbW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)；2Z在堤坡外水位高出條塊底面中點(diǎn)的距離(m)；u水位降落前堤身的隙壓力(kPa)；iB條塊的重力線與通過(guò)此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角(°)；Y水的重度(kN/m3)；wC,申，C，申，土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(kN/m3)；uucucu橋梁過(guò)流能力計(jì)算現(xiàn)狀橋梁的過(guò)流量按無(wú)坎寬頂堰計(jì)算：Q=om'b'(2g)0.5H1.5so式中：Q橋過(guò)流量(m3/s)；m'包括側(cè)收縮影響的流量系數(shù)；H橋前水深，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)》(JTGD60-2004)、《公路水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)》(JTGoC30-2002)，要求拱(平丿頂至最高水位預(yù)留0.5m凈空(m)；b'橋?qū)?m)。0淹沒(méi)系數(shù)。s18、泵站揚(yáng)程計(jì)算公式①管徑確定按公式：D=諮。仏計(jì)算管徑由于管道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)管流速圍一般在1.5—2.5之間，取V=1.5m/s的