风浪要素计算

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=B 0δεm（2gH 03）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 ＝ Ri C流量公式Q ＝Au ＝A RiC 流量模数K ＝A R C式中：C —才系数，对于平摩阻区宜按曼宁公式确定，即C ＝6/1n 1RR —水力半径（m ）；i —渠道纵坡；A —过水断面面积（m 2）；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=f21112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 式中：△x ——流段长度（m ）；g ——重力加速度（m/s ²）；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）；v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）；a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）；A 1、A 2——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⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=3/4222223/412121f v n v n 2x h R R （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：L f 2122c f c i g 2v g 2v f h h h -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=ω 5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b 0/h 0=1.5—2.5；（2）吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=1.5—2.5；（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—2.5；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =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：γανp *w 20a h g 2h h -+++Z +∆Z =∑、B式中：Z —前池正常水位与最低水位之间的高差（m ）；h 0—吼道断面高度（m ）；∑w h—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m ）； γ/p *—因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。

坝的级别5基本数据坝底高程，m284.05水库淤积高程，m284.05计算水位，m 295.27设计洪水位风区末端水深，m 0基本风速（W ）,m/s 18计算见基本参数计算风区长度（D ）,m 300计算见基本参数计算风向与坝轴法线夹角β,（度）0坝坡坡比（m ） 2.17单坡为cot α，复坡计算库区平均水深（H m ），m 7.5取风向线剖面平均水深坝前水深（H ）, m 15坝址到风区末端河道比降1:m 20沿风向线计算计算结果gH m /W 20.45416667gD/W 29.08333333平均波高(h m )，m0.15994816平均波周期(T m )，s1.774912370.000000 1.774912366(初步计算值）平均波长(L m )，m 4.91861658 4.91861658波高h m /H m 0.02132642查表A.1.8h p /h m 1、2、3级坝0.38707454h m /H m <0.1 2.420.36788076h m /H m=0.1～0.2 2.34、5级坝0.3118989h m /H m <0.1 1.950.29910305h m /H m=0.1～0.2 1.870.25591705h m /H m <0.1 1.60.24632016h m /H m=0.1～0.2 1.54结果：设计波高h p0.3118989有效波高h s0.25591705波浪爬高W/(gH)0.5 1.4838581经验系数K w1.02根据W/(gH)0.5查表A.1.12得出糙率及渗透性系数K Δ0.75根据护面类型查表A.1.12得出单坡边坡系数m2.17单坡为cot α，复坡计算标准波浪爬高R 0m为非有效值根据m值查表A.1.12得出#VALUE!m<=1.250.3059008460.56527791m=1.25～1.5根据m线性内插0.2839856m=1.5～50.376383743结果：正向来波平均波浪爬高R m ,m 0.2839856h m /H 0.01066321查表A.1.13R p /R m 1、2、3级坝0.7554017h m /H<0.1 2.660.69292486h m /H=0.1～0.3 2.440.60488933h m /H>0.3 2.134、5级坝0.5225335h m /H<0.1 1.840.4969748h m /H=0.1～0.3 1.750.45721682h m /H>0.3 1.61结果：设计波浪爬高R p 0.5225335风向与坝轴法线夹角β0斜向来波折减系数K β1根据法向夹角查表A.1.15得出斜向来波波高R 0.5225335设计波浪爬高R p=5％ m 设计波高h p=1％设计波高h p=5％正向来波平均波浪爬高R m , m 设计波浪爬高R p=1％ m 有效波高h s =h p=14％莆田公式，根据碾压式土石坝设计正常运用条件风雍高度综合摩阻系数K 3.60E-06其取值为定值风雍水面高度e, m0.00237798安全超高安全超高值A, m0.5根据工程等级查5.3.1出最终结果坝顶超高 y, m 1.02491149水位295.27要求坝顶高程296.294911坝的级别5坝底高程，m 284.05水库淤积高程，m 284.05计算水位，m 295.43校核洪水位风区末端水深，m 0基本风速（W ）,m/s 12计算见基本参数计算风区长度（D ）,m 300计算见基本参数计算风向与坝轴法线夹角β,（度）0坝坡坡比（m ） 2.17单坡为cot α，复坡计算库区平均水深（H m ），m 5.69取风向线剖面平均水深坝前水深（H ）, m 11.38坝址到风区末端河道比降1:m 26.3620387沿风向线计算gH m /W 20.7752625gD/W 220.4375平均波高(h m )，m0.10236484平均波周期(T m )，s1.419916180.000010 1.419906423平均波长(L m )，m3.14781055 3.14781055h m /H m0.01799031查表A.1.8h p /h m 0.24772292h m /H m <0.1 2.420.23543913h m /H m=0.1～0.2 2.30.19961144h m /H m <0.1 1.950.19142225h m /H m=0.1～0.2 1.870.16378375h m /H m <0.1 1.60.15764186h m /H m=0.1～0.2 1.54设计波高h p0.19961144有效波高h s0.16378375W/(gH)0.5 1.13573134经验系数K w1根据W/(gH)0.5查表A.1.12得出糙率及渗透性系数K Δ0.75根据护面类型查表A.1.12得出单坡边坡系数m2.17单坡为cot α，复坡计算标准波浪爬高R 0m为非有效值根据m值查表A.1.12得出#VALUE!m<=1.250.1919340770.35467135m=1.25～1.5根据m线性内插0.17818238m=1.5～50.236156164正向来波平均波浪爬高R m ,m 0.17818238h m /H 0.00899515查表A.1.13R p /R m 0.47396512h m /H<0.1 2.660.434765h m /H=0.1～0.3 2.440.37952846h m /H>0.3 2.130.32785557h m /H<0.1 1.840.31181916h m /H=0.1～0.3 1.750.28687363h m /H>0.3 1.61设计波浪爬高R p 0.32785557风向与坝轴法线夹角β0斜向来波折减系数K β1根据法向夹角查表A.1.15得出斜向来波波高R 0.32785557正向来波平均波浪爬高R m , m 设计波浪爬高R p=1％ m 设计波浪爬高R p=5％ m 坝设计规范SL274-2001编写非正常运用条件设计波高h p=1％设计波高h p=5％有效波高h s =h p=14％综合摩阻系数K 3.60E-06其取值为定值风雍水面高度e, m0.00139308安全超高值A, m0.3根据工程等级查5.3.1出坝顶超高 y, m0.62924865水位295.43要求坝顶高程296.059249。

浙江省海塘工程波浪要素计算分析与比较海塘工程是指在海岸线附近修建的一种防止海浪侵蚀和海水侵入的重要工程。

在海塘工程的设计和施工中，对于波浪要素的计算和分析是非常重要的，以确保工程的稳定性和可靠性。

本文将对浙江省海塘工程波浪要素的计算、分析和比较进行详细介绍。

首先，浙江省是一个沿海省份，海塘工程在这里具有重要的意义。

浙江省海塘工程所面临的主要波浪要素包括波高、波周期和波浪方向。

这些要素直接影响着海塘结构的设计和海塘的抗倒塌性能。

为了计算和分析波浪要素，需要收集并分析海陆边界附近的波浪观测数据。

这些数据包括浙江省沿海各站点的波浪观测数据，例如波高计、波浪记录仪等。

通过对这些数据的分析，可以得到每个站点的波高、波周期和波浪方向。

在分析波浪要素时，需要使用一些常用的方法和模型。

常用的方法包括统计学方法、频谱方法和数值模拟方法。

其中，统计学方法主要用于分析和描述波浪的统计特征，例如平均值、标准差和极值等。

频谱方法主要用于分析波浪的频谱特性，例如波浪的能谱和相对能谱。

数值模拟方法主要用于模拟和预测海域内波浪的时空分布，例如使用数值海浪模型进行波浪预报。

对于比较浙江省不同海塘工程的波浪要素，需要先收集和分析不同海塘工程站点的波浪观测数据。

然后，可以使用统计学方法和频谱分析方法对这些数据进行处理和比较。

最后，还可以使用数值模拟方法对比不同海塘工程波浪要素的时空分布进行模拟和预测，以进一步比较不同海塘工程的性能。

需要注意的是，浙江省海塘工程波浪要素的计算、分析和比较应该结合具体的工程实践和工程要求。

不同的海塘工程可能有不同的要求和目标，因此对波浪要素的比较和分析也应该针对具体的工程情况进行。

同时，在波浪要素的计算和分析中，还需要考虑一些因素，例如海洋气象条件、海域地形和海洋动力学等。

综上所述，浙江省海塘工程波浪要素的计算、分析和比较是一个复杂而重要的问题。

通过对波浪要素的计算和分析，可以为海塘工程的设计和施工提供参考和依据，以确保工程的稳定性和可靠性。

附录C 波浪计算C.1 波浪要素确定C.1.1 计算风浪的风速、风向、风区长度、风时与水域水深的确定，应符合下列规定：1 风速应采用水面以上10m 高度处的自记10min平均风速。

2 风向宜按水域计算点的主风向及左右22.5°、45°的方位角确定。

3 当计算风向两侧较宽广、水域周界比较规则时，风区长度可采用由计算点逆风向量到对岸的距离；当水域周界不规则、水域中有岛屿时，或在河道的转弯、汊道处，风区长度可采用等效风区长度Fe，Fe可按下式计算确定：式中ri——在主风向两侧各45°范围内，每隔Δα角由计算点引到对岸的射线长度（m）；αi——射线ri与主风向上射线r0之间的夹角（度），αi＝i×Δα。

计算时可取Δα＝7.5°（i＝0，±1，±2，…，±6），初步计算也可取Δα＝15°（i＝0，±1，±2，±3），（图C.1.1）。

图C.1.1 等效风区长度计算4 当风区长度F小于或等于100km 时，可不计入风时的影响。

5 水深可按风区内水域平均深度确定。

当风区内水域的水深变化较小时，水域平均深度可按计算风向的水下地形剖面图确定。

C.1.2 风浪要素可按下列公式计算确定：式中——平均波高（m）；——平均波周期（s）；V——计算风速（m/s）；F——风区长度（m）；d——水域的平均水深（m）；g——重力加速度（9.81m/s2）；tmin——风浪达到稳定状态的最小风时（s）。

C.1.3 不规则波的不同累积频率波高Hp与平均图C.1.1 等效风区长度计算波高之比值Hp/可按表C.1.3-1确定。

表C.1.3.1 不同累积频率波高换算不规则波的波周期可采用平均波周期表示，按平均波周期计算的波长L 可按下式计算，也可直接按表C.1.3-2确定。

表C.1.3.2 波长～周期～水深关系表L＝f（T,d）续表 C.1.3.2C.1.4 设计波浪推算应符合下列规定：1 对河、湖堤防，设计波浪要素可采用风速推算的方法，并按本附录第C.1.2条计算确定。

湖泊风浪特性及风浪要素的计算湖泊风浪的研究一直是海洋水文学的一个重要分支，也是多学科交叉研究的对象。

人们对湖泊风浪特性及风浪要素的研究，旨在识别湖泊风浪特性，估算湖泊风浪的建模参数，从而有效控制湖泊水域的安全。

1. 湖泊风浪特性A.风速湖泊风浪的生成和风速的大小、方向紧密相关。

因此，研究湖泊风浪时，必须首先确定其区域内的风速和方向。

对于湖泊地区，从地面到2米高度，风速从小到大剧烈变化：微风（低于2米/秒），新风（低于4 m/s），弱风（4 - 8 m/s），中风（8 -16 m/s），大风（16 -25 m/ s），飓风（介于6米/秒以上），非常飓风（大于6 m/s）。

B.风浪频率湖泊的风浪频率取决于所处的气候，地质环境，和周围的地理条件。

通常情况下，湖泊的风浪频率有低频（低于0.2 Hz），中频（0.2 - 0.5 Hz），高频（高于0.5 Hz）三种类型。

C.风浪衰减风浪衰减又称湖泊风浪能量传递，其比值是每次风浪传播能量衰减比例，与湖泊水深、水位流速和水体面积长度等有关。

当湖泊水位保持恒定时，湖泊内部风浪衰减率与水深和水体面积有一定的正相关性；当湖泊的水位发生变化时，湖泊内部风浪衰减率与水位流速变化有一定的线性相关性。

2. 湖泊风浪要素A.风速风速是湖泊风浪形成的关键因素，它有利于、抑制或产生湖泊风浪，对湖泊风浪的强度、频率、持续时间及形状等均有影响，这是湖泊风浪不可缺少的要素。

B.湖泊大小湖泊大小是湖泊风浪形成的重要参数，在一定范围内，湖泊风浪强度与湖泊大小呈正相关关系。

湖泊风浪强度随湖泊大小的增大而缓慢增加。

C.湖泊形状湖泊的形状对于湖泊风浪特性的影响也不可忽视。

湖泊的长度、宽度和形状变化，会影响湖泊风浪频率，同时也会影响风浪能量传播和风浪能量衰减率。

因此，湖泊宽度、湖泊深度、湖泊湖面多边形有规则性变化，均会影响湖泊风浪能量的传播和传输。

总的来说，湖泊风浪的形成和传播因素有很多，主要取决于湖泊地质环境，气候、湖泊面积及形状、风速大小和风向、水深和水位变化等。

水利常用专业计算公式一、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、明渠恒定均匀流的根本公式如下：流速公式：u＝RiC流量公式Q＝Au＝A RiC流量模数CK＝A R式中：C—才系数，对于平摩阻区宜按曼宁公式确定，即C ＝6/1n 1RR —水力半径〔m 〕；i —渠道纵坡；A —过水断面面积〔m 2〕；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。

逐段试算法的根本公式为△x=f 21112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 式中：△x ——流段长度〔m 〕；g ——重力加速度〔m/s ²〕；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深〔m 〕；v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速〔m/s 〕；a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失〔m 〕； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件一样时，那么n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径〔m 〕；A 1、A 2——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⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=3/4222223/412121f v n v n 2x h R R 〔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：L f 2122c f c i g 2v g 2v f h h h -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=ω 5、前池虹吸式进水口的设计公式〔1〕吼道断面的宽高比：b 0/h 0=1.5—2.5；〔2〕吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=1.5—2.5；〔3〕进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—2.5；〔4〕吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =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：γανp *w 20a h g 2h h -+++Z +∆Z =∑、B式中：Z —前池正常水位与最低水位之间的高差〔m 〕；h 0—吼道断面高度〔m 〕；∑w h —从进水口断面至吼道断面间的水头损失〔m 〕；γ/p *—因法向加速度所产生的附加压强水头〔m 〕。