水利专业常用计算公式
一、枢纽建筑物计算
1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH03）1/2
式中：m —堰流流量系数
ε—堰流侧收缩系数
2、 明渠恒定均匀流的基本公式如下：
流速公式：
u＝
流量公式
Q＝Au＝A
流量模数
K＝A
式中：C—谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即
C＝
R—水力半径（m）；
i—渠道纵坡；
A—过水断面面积（m2）；
n—曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。
3、水电站引水渠道中的水流为缓流。水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。逐段试算法的基本公式为
△x=
式中：△x——流段长度（m）；
g——重力加速度（m/s²）；
h1、h2——分别为流段上游和下游断面的水深（m）；
v1、v2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s）；
a1、a2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；
——流段的平均水里坡降，一般可采用
或
式中：hf——△x段的水头损失（m）；
n1、n2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n1=n2=n；
R1、R2——分别为上、下游断面的水力半径（m）；
A1、A2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）；
4、各项水头损失的计算如下：
（1）沿程水头损失的计算公式为
（2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：
5、前池虹吸式进水口的设计公式
（1）吼道断面的宽高比：b0/h0=1.5—2.5；
（2）吼道中心半径与吼道高之比：r0/h0=1.5—2.5；
（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A1/A0=2—2.5；
（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A0/AM=1—1.65；
（5）吼道断面底部高程（b点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m—0.2m；
（6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9；
6、最大负压值出现在吼道断面定点a处，a点的最大负压值按下式确定：
式中：—前池内正常水位与最低水位之间的高差（m）；
h0—吼道断面高度（m）；
—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m）；
—因法向加速度所产生的附加压强水头（m）。
附加压强水头按下式计算：
式中：—吼道断面中心半径（m）
计算结果，须满足下列条件：
式中： ha—计算断面处的大气压强水柱高（m）；
Hv—水的气化压强水柱高（m）
最小淹没深度S，可按下式估算：
式中：—吼道断面的水流弗劳德数，。
虹吸的发动与断流宜选用以下的几种装置和方法来实现：
（1）用真空泵抽气发动，可根据设计条件和工况做设备选型；
（2）自发动；
（3）水力真空装置；
（4）水箱抽气装置。
断流装置常采用真空破坏阀。在已知hB、a值时，真空破坏时的瞬间最大进气量可按下式估算：
式中：—真空破坏阀系统的流量系数；
—真空破坏阀的断面面积（㎡）；
—分别为水河空气的密度。
7、水库蓄水容积
1、总库容估算公式
（1）根据库区尺寸初佑： V=BLH/K
V—水库总库容，104·m3(万立米)。
B—坝址处的河谷宽度(相当于坝顶的部仪)，m。
L—蓄水后库区延伸长度(回水长度)，km(公里)。
H—最大坝前水深，m。
K—按库尾蓄水断面与坝址蓄水断面之比采用的系数： l:lO时，K=32；1:5时，K=27
（2）根据淹没面积初估： V=HA/K
V—水库总库容，104·m3(万立米)。
A—库区最大水面面积(淹没面积)，亩。
K—按以下原则采用的系数:
库底平坦 K=25~30， 库底坡度陡 K=30~38
2、有效库容估算公式： V=ChoF
V—水库有效库容，104·m3(万立米)。
ho—多年平均径流深(查《水文手册》)，mm(毫米)。
F—水库集雨面积(流域面积)，km2(平方公里)。
C—按以下原则采用的系数：
水库为不完全年调节 C=O.2~0.4
水库为完全年调节 C=O.5~1
水库为不完全多年调节 C=l~1.3
水库为完全多年调节 C=1.3~1.5
3、水库灌溉放水流量估算公式： Q=CA
Q—最大灌溉放水流量，m³/s。
A—水库负担的灌溉面积，104·m3(万立米)。
C—按以下原则采用的系数：
灌区内小型水利设施很少 C=O.5~0.8
灌区内有一些孤立的小型水利设施 C=0.4~0.6
灌区小型水利设施互相串连 C=0.2~0.3
4、均质土坝坝坡初估公式
m上=H/20+2，m下=H/20+1.5
m上、m下—均质土坝上、下游坝坡的边坡系数。
H—设计坝高，m。
5、堆石坝坝坡初估公式
m上=H/30+1.5，m下=1.3~1.5
m上、m下—堆石坝上、下游坝坡的边坡系数。
H—设计坝高，m。
6、水库调洪演算水量平衡方程式：
式中：△t——调洪时段，（s）
Q1、Q2——时段初、末进库流量（m3/s）
Q1′、Q2′——时段初、末出库流量（m3/s）
V1、V2——时段初、末水库库容
7、枢纽建筑物计算
1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH03）1/2
式中：m —堰流流量系数
ε—堰流侧收缩系数
依据Q=0.97m3/s，在正常引水时进水闸净宽为1.4m。
8、岩基上的当水墙、堰、闸等重力式建筑物，岩基底面的抗滑稳定安全系数，应按下列抗剪断强度公式计算
K1＝
式中：K1—按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；
