水力及高程计算表.xls

Excel 水力计算展示之专题11. 消力坎式消力池的水力计算当泄水建筑物下游发生远离式水跃时，也可以采用修建消能墙，使墙前水位壅高，以期在池内发生稍有淹没的水跃。

其水流现象与挖深式消力池相比，主要区别在于池出口不是淹没宽顶堰流而是淹没折线型实用堰流。

水力计算的主要任务是确定墙高C 和池长B L 。

【工程任务】如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m ，闸墩厚度d=2m ，上游河道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即d 0c B B nb (n 1)==+-，上下游水位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m 3/s ，试求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。

【分析与计算】1.判断是否需要修建消力池上游水面收缩断面处河底总能量为[]220021022()v Q E p H p H gg p H B α=++=+++ （式11-1）将 11551055()p p m ==-=162.41557.4()H m =-= 31400(/)Q m s =0(1)57(51)232()B nb n d m =+-=⨯+-⨯=代入上式可得： []2021400557.462.41()29.8(557.4)43E m =++=⨯⨯+⨯收缩断面处的河道宽度043()c B B m ==，则收缩断面处的单宽流量3/1400/4332.56(/())c c q Q B m s m ===坝面流速系数10.015/10.01555/7.40.885p H ϕ=-=-⨯= 收缩断面水深的计算公式为20222c c cq E h g h ϕ=+ （式11-2） 即 222232.5669.662.4129.80.885c c c c h h h h =+=+⨯⨯ 经迭代得 1.061()c h m =c h 的共轭水深为：22331.06132.56''(181)(181)13.758()229.8 1.061c c c h q h m gh =+=⨯+⨯=⨯ 下游水深11010010()t h m =-=。

hi 沿程水头损失 (m) 3.667581627 1.57954217 1.654747713 1.248129282 0 0 3.02903537 0 11.17903616
所用公式
V2 i 0.0000107 1.3 dj
hi i L
13.4148434
3.HS湿式报警阀的水头损失(m) 4.HL水流指示器(m) 6.Hf富余水头(m) 7.水泵扬程或系统入口的供水压力
H z Z P0 h H S H L H f
49.8148434
注： 单个喷头流量计算：
K为喷头流量系数 80
q K 10 P
P为喷头工作压力(MPa) q为喷头流量(L/min) (按系统最不利点处喷头的工作压力计算) 0.1 80 q为喷头流量(L/S) 1.333333333
喷淋水力计算表
1.最利点栓口几何高度
最高层顶几何高度 (m) 23 泵房标高 (m) 0 梁高 (m)心线之间的高程差(m) 22.4
2.P0系统最不利点外喷头工作压力(m) 3.水头损失
dj 管道计算 内径（mm） 150 100 80 65 50 40 32 25 L 管道长度 (m) 100 20 10 10 0 0 5 0 qg 给水设计流量 （L/s） （供水喷头个数） 30 15 12 6 6 15 2 1 V 为管道内的平均 流速（m/s） 1.6985138 1.910828025 2.388535032 1.809067953 3.057324841 11.94267516 2.488057325 2.038216561
i 每米管道的水头损失 （MPa/m） 0.000366758 0.000789771 0.001654748 0.001248129 0.005044429 0.10356262 0.006058071 0.005670349 hz 沿程水头损失总 (m) h 总水头损失(m) (120%Σ hz) 4 2 3

流量 Q(m3/s)
3.10
g （m/s2）
9.81
渐扩式矩形断面消力池
收缩断面弗 自由水跃跃
劳德数 后共轭水深
Fr1
h2（m）
3.34
1.86
水跃长度 L（m）
7.62
下挖式消力池
水跃淹没度 σ
水流自消力 池出流的流
速系数φ
消力池宽度 b（m）
下游水深 （m）
ht
消力池长 Lk（m）
1.05
0.95
2.87 3.21 3.63 4.19 4.94 6.02 6.87 7.99 9.55 11.66 14.89 20.59 33.34 87.63 -139.51 -38.84 -22.56 -15.90 -12.27 -9.99 -8.43 -7.29 -6.43 -5.75 -5.20
侧墙高度计算
Δs （m）
0.16 0.46 0.95 1.85 3.70 3.76 6.30 11.97 27.03 223.32 -65.53 -39.61 -34.82 -34.05 -35.38 -32.58 -25.74 -17.95 -11.91 -7.93 -5.41 -3.85 -2.85 -2.18 -1.72
修正系数 安全超高 掺气水深
ζ 1.20
Δh (m) 0.50
hb (m) 0.87
1.20
0.50
0.78
1.20
0.50
0.69
1.20
0.50
0.61
1.20
0.50
0.52
1.20
0.50
0.43
1.20
0.70
0.38
1.20
0.70

' KF Δh KΔ Kv R0 he v P vp vm η Z Z' hj hD Hs Hq hd H
桥面高程确定（含引堤高程确定）
项目 频率为P%的设计流量(m /s) 全河过水断面（河槽+河滩）面积(m2) 多年所测洪水期（10分钟）平均最大风速的平均值(m/s) 多年所测洪水期（2分钟）平均最大风速的平均值(m/s) 计算浪程(m) 平均水深(m) 重力加速度(m/s2) 波浪平均高度(m) Δ h'/h 波浪高度系数 波浪计算高度(m) 边坡糙渗系数 与风速有关的参数 相对波浪侵袭高度 波浪爬高(m) 断面平均流速（m/s) 冲涮系数 一般冲刷后墩前行近流速(m/s) 桥下平均流速(m/s) 桥前雍水系数 桥前最大雍水高度（m) 桥下雍水高度（m) 桥下净空安全值（ｍ） 桥梁上部构造建筑高度(m) 设计洪水位(m) 桥顶高程(m) 堤顶安全加高（m) 堤顶高程
3
符号 Qp A
数值 81.00 41.59 15.10 16.25 1000.00 1.49 9.81 0.21 0.14 2.30 0.48 0.90 1.20 1.82 0.94 1.95 1.25 1.34 1.49 0.10 -0.16 -0.08 0.50 0.60 28.20 29.70 0.60 29.74 （非粘性土）

桩号 渠长
蛤蟆井水库烟水工程渠道断面计算表
设 计 渠帮 水 渠 过水 湿 水力 比降 糙率 计 算 深 深H 宽B 面积 周X 半径 I R 流 流 M3/ M3/ KM M M M M2 M M S S 流 速 M/ S
总干
东干渠 (道部) 东干渠 (尾部)
2.5 1.1 0.8
1
0.8 2.6 0.3
累计 4.31 5.36 6.51 7.76 9.11 10.56
高程 872.4 873 874 875 876
面积 0 0.2 0.6 0.9 1
香树坪山塘面积、库容统计表 体积 累计 高程 面积 0 0 0.06 0.06 877 1.2 0.3 0.36 878 1.5 0.7 1.06 879 1.8 0.95 2.01 880 2.1
(尾)
牛拦门烟水配套工程渠道断面计算表
表--08
桩号 主干渠 渠长 KM 渠帮 过水 水深H 渠宽B 深 面积 M M M M2 湿周 水力半 比降I X 径R M M 糙率 设计 流量 计算 流速 流量 灌溉面积 田 土
M3/S M3/S M/S
0.44
0.6
0.3
0.5
0.15 1.1 0.136 0.002 0.017 0.09 0.1
渠道水力参数计算汇总表 渠 渠 道 名 称 道 水 力 参 数 汇 总 水 湿 力 比 周 糙率 半 降I X 径R M 2.1 1.8 2.7 3.5 3.8 1.3 M 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4 0.2 0 0 0 0 0 0 n 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 表 设 计 计 算 流 流 量 量 M3/ M3/ S S 0.4 0.4 0.9 0.9 1.2 1.2 1.8 1.9 2.2 2.1 0.2

T0=以下游下游消力池底板顶面算起的总势能。

q=收缩断面处的单宽流量`P54》5.55 4.37hc 3-T 0hc 2+aq 2/2gφ2=0a=1，《水闸设计规范P56》b=-T0hc''=跃后水深（m ）c=ag 2/2gφ2hc=收缩断面水深hc=收缩水深（m)q=收缩断面处的单宽流量b 1=消力池首端宽度（m ）b 2=消力池末端宽度（m ）hs'=下游水深(m)水位m流量m³/s 329.3 4.2157329.413.10371329.467329.525.23308329.639.95381329.5854329.756.84367v=C(Ri)0.5C=R 1/6/n R=A/X A=(b+mh)h X=b+2h(1+m 2)0.5式中：hc"=0.5*h （1+8aq 2/g海曼取设计水位 下游水深深跃后水深（m ）收缩断面水深收缩断面处的单宽流量1=消力池首端宽度（m ）2=消力池末端宽度（m ）下游水深(m)下游河道水位计算表)0.5h)h(1+m 2)0.5武水水力手册，41页0.5*hc*(（1+8aq 2/ghc 3）^0.5-1)(b1/b2)^0.251.05~1.10φ'=消力池出流的流速系数，取0.95m）/（2gφ2*hs'2）-aq2/（2g*hc''2）Lsj=Ls+bLjLj=6.9(h''-hc)L k=（0.7~0.8）L jLsj=消力池长度Ls=消力池水平段投影长度b=水跃长度校正系数，可采Lj=水跃长度（m)长bLjLj=6.9(h''-hc)=（0.7~0.8）L jk消力池长度消力池水平段投影长度（m）水跃长度校正系数，可采用0.7~0.8水跃长度（m)。

雨水干管水力计算表（面积
注：
1.因为缺少嘉鱼县暴雨强度公式的资料，这里采用与嘉鱼县气候相近的武汉暴雨强度公式q＝983×(1+0.65×Lg(P 政工程中南设计院发布。

取设计重现期P＝5年 ，设计降雨历时t等于集水时间t
2.由于堆场底部做了防渗处理，所以径流系数ψ=1
3.取折减系数m=2
4.本计算表采用钢筋混凝土圆管（满流，n=0.013）水力计算表。

采用塑料管材（n=0.009）如HDPE时，或者夹砂玻璃钢
5.非金属管道内流速不应大于5m/s，以免水流冲刷破坏管道
6.3个跌水井为溢流堰式跌水井
（面积叠加法）
式q＝983×(1+0.65×Lg(P))/((T+4)^0.56)，该公式由中国市如HDPE时，或者夹砂玻璃钢管RPMP时，排水能力会更好。

6.83
2.47
2.47
1.63
1.12
1.10
1.02
1
3.00 0.36
3.82 1.17 3.16 0.32 31 0.920 0.30
3.00 0.36
3.90 1.19 3.16 0.32 31 0.920 0.30
3.00 0.19
2.65 0.71 3.16 0.18 31 0.920 0.16
表3.1.1
项目名称 系数 w w1/6 g D w2 gD/w2
(gD/w2)1/3 h2% p(%) hm Hm
hm/Hm
平均波高计算表
单位 m/s
m
m m m
正常蓄水位 0.00625 20.00 1.65 9.81 240 400 5.89 1.81 0.758
2.13 0.36 3.34 0.11
（适用于w<20m/s及D<20km）
h1%---累计频率为1%的波高。
表3.1.2
项目名称 系数 w g D w2 gD/w2
(gD/w2)1/2 Lm
平均波长计算表
单位 m/s m
m
正常蓄水位 0.0386 20.00 9.81 240 400 5.89 2.43 3.82
设计洪水位 0.0386 20.00 9.81 250 400 6.13 2.48 3.90
坝顶高程计算表
单位 m
m m m m m m m
正常蓄水位 0.30 0.11 1.75 0.519 0.004 0.50 1.02
368.00 369.02
369.02
设计洪水位 0.30 0.11 1.75 0.518 0.004 0.50 1.02

生物反应池（ SBR 、AAO ）与高程计算一、SBR 生物反应池平均水量 40000T/d,Kz=1.37 Qmax=54800T /d ，主要设计参数：生物选择池 反应时间： 1hr ；生物主反应池：进水同时曝气，其中进水时间 0.5 hr ，曝气反 应时间 2.8 hr ，沉淀时间 1 hr ，排水时间 0.5 hr ，一个周期共 4.8 hr ，每天 有 24/4.8=5 个周期。

设排出比 1/m=1/4 ，（选取） 反应池 MLSS=3500 mg/L ，BOD 污泥负荷 0.07kgBOD/kgMLSS.d, 单池反应器容积：mq 4 V= nNq=5 4 40000 =8000m3有效水深： 6m,故所需水面积为 1333 m 2, 设主曝气区单格平面尺寸（组） ： 长 55.0 ×宽 24.0m ，则所需表面积为 1320 m 2。

反应器运行水位计算如下： （反应器水位概念图如图 3.4 ） h 1（LWL 排水结束后的水位）55=611.125 41 44mh 3 h 2 h 1 h 4h 2（MWL 一个周期的平均进水量进水结束后1的水位） =65.33m1.125h 3（ HWL1个周期的最大污水量进水结束后的水位） =6m,h （ HHWL 超过 1 个周期最大污水量的报 h s （污泥界面） =4-0.5=3.5m. 生物选择池容积为： 40000/24 1=1667 m 3h s图 3.4 反应器水位概念图有效水深： 6m （与主反应区同深） , 故所需表面积为 278 m 2 生物选择池数量： 2 池， 每池与两主反应区对应 净尺寸约为： 2 池×3.0 ×48.0m 实际有效容积：1728m 3生物反应池计算简图生物选择池搅拌功率：3～5w/m3 设剩余污泥产率为0.9kgDS/kgBOD5 原污水BOD5 为150mg/L, 经预处理后降低25%，则进入反应池的污水，其BOD5为：150（1-25%）=112.5mg/L 水中非溶解性BOD5 值：BOD5= 7.1bXaCe式中Ce ——处理水中悬浮固体浓度，取值20mg/L Xa——活性微生物在处理水中所占的比例，取值0.4 b——微生物自身氧化率，一般介于0.05 ～0.1 之间，取0.1 代入各值，BOD5= 7.1 0.1 0.4 20 =5.7 mg/L 处理水中溶解性BOD5值为20-5.7=14.3 mg/L 去除了112.5-14.3=98.2 mg/L，去除率为98.2/112.5=87%剩余污泥0.9 98.2 54800/1000=4843kgDS/d量：污泥龄：31680 3.54843 / 0.7 =16dDa Lrb MLVSS T A +4.57N O -2.86N D A式中 O D ——每周期需氧量， kg O 2/周期；Lr —— BOD 去除量， kg BOD/周期；∑MLVS —S —反应器内的生物量， kg ；T A ——曝气时间， h/ 周期； N o ——硝化量， kg N/ 周期； N D ——脱氮量， kg N/ 周期； a ——系数， kgO 2/kg BOD 5，取 1；b ——污泥自身氧化需氧率， kgO 2/ (kg MLVSS ·h )，取 0.07；O D =1 98.2 54800/(5 1000)+0.07 3.5 2283 2.8 +4.57 3 54800/(5 1000)-2.86 30 54800/(5 1000)=1778 kg O 2/ 周期=635 kg O2/h635最大需气量：331.4 21.5% 20%=10548m/h=176 m /min176 60 24气水比：=6.3 ︰ 140000混合液回流比： R 1=20%； 上清夜排出装置：每池的排水负荷每池设一台滗水器，则排水负荷为 54800考虑到流量变化系数为则滗水器的最大排水负荷为 33.3 ×1.37=45.6 m 3/min=2737 m 3/h 。

1、工程概况：北门江钟山水厂段现状宽8.8m，堤防洪水采用20年一遇257.9m3/s。

北门江钟山水厂段0+000.00至0+098.00m,进口0+000.00m底板高程131.29m，出口0+098.00m底板高程130.80m,河底坡降0.005。

钟山水厂处北门江1994年7月23日最大洪水位134.22m2、过流能力计算水面宽：B=b过水面积：A=bh湿周：X=b+2h 水力半径：（2）明渠均匀流计算公式：谢才系数：0+000.000+098.00流量：131.29130.8m 257.9m 3/s 北门江流量与水深的计算水面宽B h(m)b(m)(m)A(m 2)(m)(m)(m 1/2/s)(m 3/s)(m/s)m 0+000 5.668.80.4549.822220.1232 2.480.02546.520.005257.90 5.18136.950+098 5.668.80.4549.822220.1232 2.480.02546.520.005257.90 5.18136.460+000 2.9318.290.4553.594924.1518 2.220.02545.680.005257.90 4.81134.220+098 3.4215.070.4551.549421.9129 2.350.02546.130.005257.90 5.00134.220+000 2.74200.4554.750725.4751 2.150.02545.440.005257.90 4.71134.030+098 2.74200.4554.750725.4751 2.150.02545.440.005257.90 4.71133.54北门江过流能力与水深的计算20年洪水流量河道底板高程经以上计算分析，本设计护堤取北门江水深h=2.74m。

库水位谢才系数C度坡i 过流量Q 流速V 湿周Ｘ水力半径R 糙率n 编号假设底宽过水面积χA R =6/11R n C =Ri AC Q =。

计算方法说明明渠均匀流求正常水深程序是针对棱柱体明渠（过水断面为对称梯形或矩形）恒定均匀流，已知河床底坡i ，河床糙率n,过水断面形状（b,m ），流量Q ，求解正常水深h 0。

明渠断面示意图按照谢才公式：Ri CA =Q谢才系数：611R n=C过水断面面积：h mh b A )(+= 湿周：212m h b ++=χ 水力半径：χ/A R =由此解得正常水深：)/()12()(04.0203.0220mh b m h b iQ n +++=h算法：采用迭代法求解非线性代数方程。

1. 正常水深的迭代方程为：)/()12()(04.0203.02201n n n mh b m h b iQ n h +++=+；2.假设。

进行迭代求解h ； m h 0.100=....321000h h ⇒⇒3.迭代结束的判断依据为ε<Q Q Q /|-计算|，ε为一个小值。

求临界水深程序是针对棱柱体明渠（过水断面为对称梯形或矩形）恒定均匀流，已知过水断面形状（b,m ），流量Q ，动能校正系数α，求解临界水深hc 。

明渠断面示意图临界水深公式：0132=−=c c s B gA Q dh dE α其中，――断面单位能量。

s E 由此可得：cc B A g Q 32=α过水断面面积：h mh b A )(+= 水面宽度：mh b B 2+=由此解得临界水深： 3132])/()2()/[(c c c mh b mh b g Q h ++×=算法：采用迭代法求解非线性代数方程。

1. 临界水深的迭代方程为：3132])/()2()/[(1n n n c c c mh b mh b g Q h ++×=+； 2.假设。

进行迭代求解h ；m h c 0.10=....321c c c h h ⇒⇒3.迭代结束的判断依据为ε<+n n n c c c h h h /|1－|并且ε<++11/|n n n c c c h h h －|，ε为一个小值。

H24点均＝
Cv＝ Cs＝3.5Cv＝ Kp＝
105 0.45 1.58 1.88
n
H3=H24面*24n3-1*6n H6=H24面*24 n H12=H24面*24
B2
红星水库24小时降雨时程分配计算表
时 段 H1＝ 74.1 H3-H1＝ 36.8 H6-H3＝ 32.1 H12-H6＝ 24.9 H24-H12＝ 29.3 Ht Io＝ 30 R上＝ψ R总 R总
,调整后为 0.286 )
12 0.003 0.0 0.23 0.26 25
小计 1.0 9.5 1.6 11.1 小计
0.04 0.04 38
1.9 1.9 小计
51
0.0 0.0 小计
64
小计
77
总计 1.000 9.5 3.5 13.0
m3。
Qi～t过程的地面径流过程底宽B为
B4
小时，则：
Qm地＝FR下/3.6/△t/B＝ 0.25
红星水库洪水过程线计算表(P=
5.00%
)(选用Qi/ΣQi＝
0.290
,调整后为
△t (1h) Qi/ΣQi Qi Q0 Qi+Q0 △t (1h) Qi/ΣQi Qi Q0 Qi+Q0 △t (1h) Qi/ΣQi Qi Q0 Qi+Q0 △t (1h) Qi/ΣQi Qi Q0 Qi+Q0 △t (1h) Qi/ΣQi Qi Q0 Qi+Q0 △t (1h) Qi/ΣQi Qi Q0 Qi+Q0
0
0.02 0.02 13
1 0.194 1.8 0.04 1.88 14
2 0.286 2.7 0.05 2.77 15

常⽤⽔⼒计算Excel程序使⽤说明⽬录⽬录 (1)常⽤⽔⼒计算Excel程序使⽤说明 (1)⼀、引⾔ (1)⼆、⽔⼒计算的理论基础 (1)1.枝状管⽹⽔⼒计算特点 (1)2.枝状管⽹⽔⼒计算步骤 (2)3.摩擦阻⼒损失,局部阻⼒损失和附加压头的计算⽅法 (2)3.1摩擦阻⼒损失的计算⽅法 (2)3.2局部阻⼒损失的计算⽅法 (3)3.3附加压头的计算⽅法 (4)三、⽔⼒计算Excel的使⽤⽅法 (4)1.⽔⼒计算Excel的主要表⽰⽅法 (5)2.低压民⽤内管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (5)2.1计算流程： (5)2.2计算模式： (6)2.3计算控制： (6)3.低压民⽤和⾷堂外管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (7)3.1计算流程： (7)3.2计算模式： (7)3.3计算控制： (7)4.低压⾷堂内管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (8)4.1计算流程： (8)4.2计算模式： (8)4.3计算控制： (9)5.中压外管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (9)5.1计算流程： (9)5.2计算模式： (9)5.3计算控制： (10)6.中压锅炉内管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (10)6.1计算流程： (10)6.2计算模式： (10)6.3计算控制： (11)四、此⽔⼒计算的优缺点 (11)1.1.⼀个⽂件可以计算不同⽓源的⽔⼒计算 (11)1.2.减少了查找同时⼯作系数，当量长度的繁琐⼯作 (12)1.3.进⾏了计算公式的选择 (12)1.4.对某些⼩细节进⾏了简单出错控制 (12)2.此⽔⼒计算的缺点 (12)2.1不能进⾏环状管⽹的计算 (12)2.2没有采⽤下拉菜单等可操作性强的⽅式 (12)2.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌⼊计算表中 (12)2.4没有将⽓源性质计算公式计算表中 (12)五、存在问题的改进 (13)六、后记 (13)常⽤⽔⼒计算Excel程序使⽤说明⼀、引⾔随着我国经济的迅猛发展，⼈们对居住环境及⽣活条件改善的需求更加迫切。

消火栓水力计算该建筑物长宽高分别为39。

5m ，36。

4m,94.9m ，根据要求,消火栓间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达,采用串联分区的消防给水方式。

一．低区消火栓水力计算 （1） 低区消火栓布置水带长度取20m ，展开弯折系数C 取0。

85，则消火栓的保护半径为d R C L h =⋅+= 0.8520320⨯+=(h 取3m)消火栓采用双排布置，其间距为S ≤据此，在各层布置消火栓位置及个数如各层平面图所示. （2)水枪水嘴处所需水压计算查表得，水枪喷嘴口直径选19mm ，水枪系数ϕ值为0.0097，充实水柱长度m H 要求不小于13m ，选m H =13m ，水枪实验系数f ∂值为1.22,水枪喷嘴处所需水压为()()21 1.221310.0097 1.221318.74187.4q m m H f H f H mH o KPa ϕ=∂⋅÷-⋅∂⋅=⨯÷-⨯⨯== （3)水枪喷嘴得出流量计算喷口直径19mm 的水枪水流特性系数B 为1。

5775.44xh q ===L/s (4）水带阻力计算19mm 水枪配备65mm 水带，衬胶水带阻力较小，本工程选用衬胶水带，查表知65mm 水带的阻力系数z A 为0.00172，水带阻力损失为220.0017220 5.44 1.02d z d xh h A L q m =⋅⋅=⨯⨯=（5）消火栓口所需水压计算 消火栓口所需水压为()218.74 1.02221.76217.62xh q d k k H H h H mH o KPa H m =++=++===（6)校核设置的消防贮水高位水箱最低水位高程28。

00m ，最不利点消火栓栓口高程20。

60m ，则最不利点消火栓栓口的静水压力为28.00-20.60=7。

42mH o =74Kpa 〉50Kpa,按《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95第7。