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=B0δεm（2gH03）1/2
式中：m —堰流流量系數(shù)
ε—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＝
流量公式
Q＝Au＝A
流量模數(shù)
K＝A
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＝
R—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
△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)；
——流段的平均水里坡降，一般可采用
或
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(dāng)壁面條件相同時，則n1=n2=n；
R1、R2——分別為上、下游斷面的水力半徑（m）；
A1、A2——分別為上、下游斷面的過水?dāng)嗝婷娣e（㎡）；
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
（2）漸變段的水頭損失，當(dāng)斷面漸縮變化時，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：b0/h0=1.5—2.5；
（2）吼道中心半徑與吼道高之比：r0/h0=1.5—2.5；
（3）進(jìn)口斷面面積與吼道斷面面積之比：A1/A0=2—2.5；
（4）吼道斷面面積與壓力管道面積之比：A0/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=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：
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）；
—從進(jìn)水口斷面至吼道斷面間的水頭損失（m）；
—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：
式中：—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：—吼道斷面的水流弗勞德數(shù)，。
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)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(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)；
—真空破壞閥的斷面面積（㎡）；
—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/K
V—水庫總庫容，104·m3(萬立米)。
B—壩址處的河谷寬度(相當(dāng)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?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/K
V—水庫總庫容，104·m3(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=25~30， 庫底坡度陡 K=30~38
2、有效庫容估算公式： V=ChoF
V—水庫有效庫容，104·m3(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)，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.2~0.4
水庫為完全年調(diào)節(jié) C=O.5~1
水庫為不完全多年調(diào)節(jié) C=l~1.3
水庫為完全多年調(diào)節(jié) C=1.3~1.5
3、水庫灌溉放水流量估算公式： Q=CA
Q—最大灌溉放水流量，m3/s。
A—水庫負(fù)擔(dān)的灌溉面積，104·m3(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.5~0.8
灌區(qū)內(nèi)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=0.2~0.3
4、均質(zhì)土壩壩坡初估公式
m上=H/20+2，m下=H/20+1.5
m上、m下—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、堆石壩壩坡初估公式
m上=H/30+1.5，m下=1.3~1.5
m上、m下—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)洪時段，（s）
Q1、Q2——時段初、末進(jìn)庫流量（m3/s）
Q1′、Q2′——時段初、末出庫流量（m3/s）
V1、V2——時段初、末水庫庫容
7、樞紐建筑物計(jì)算
1、進(jìn)水閘進(jìn)水流量計(jì)算：Q=B0δεm（2gH03）1/2
式中：m —堰流流量系數(shù)
ε—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)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
K1＝
式中：K1—按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；
