水量平衡设计计算公式

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、明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u＝RiC流量公式Q＝Au＝A RiC流量模数CK＝A R式中：C—谢才系数，对于平方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 —前池内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 ）。

第 5 期2023 年 10月NO.5Oct .2023水利信息化Water Resources Informatization0 引言城市内涝具有预报难、损失重、影响大等特点，一直是防汛工作的重点和难点。

技术人员基于不同的技术手段，搭建了各种内涝预警系统以辅助城市应急管理。

梁好等[1]应用物联网和 WebGIS 技术，设计了天津城市自动化内涝监测预警系统。

史潇等[2]基于 GIS 技术与 SWMM 模型的暴雨积涝模拟分析设计了江苏城市内涝预警系统。

叶青[3]结合 GIS 技术与城市暴雨内涝数值模型、气象监测业务等，构建了南宁市内涝气象监测预警系统。

曹雪健等[4]综合利用多源（雷达、地面雨量计、地面雨滴谱）降雨、积水观测数据等，提高了内涝预报精度。

张秀春等[5]搭建了一套以 BP 神经网络模型为核心，以 B/S 架构为基础的内涝预警系统。

通过搭建水文水力模型对内涝形成过程进行模拟和预测的应用有很多，如业内应用较多的 SWMM ，InfoWorks ，MIKE 等模型，以及以这些模型为基础二次研发的各种机理模型。

但这些模型在使用过程中普遍存在边界条件多、参数校正复杂、运算时间长、调用不便、建设维护费用高等问题，给时效性要求较高的城市内涝预报预警工作带来一定限制。

而数理统计模型由于历史资料不易获得，城市建设、更新速度快导致城市水文环境变化大等因素，使用条件受限。

为满足城市大尺度的内涝预警预报需求，结合排水分区，以城市降雨量、主干管网过水能力为输入条件，提出城市内涝水量平衡计算方法，搭建城市内涝预警系统。

1 城市内涝预警系统设计1.1 总体架构城市内涝预警系统基于 J2EE 体系结构和 MVC 框架（模型-视图-控制器）设计，采用 B/S 模式，在遵循标准规范和信息安全体系的基础上，由信息化基础设施层、系统支撑层、业务应用层、展示层 4 层架构组成。

系统功能、算法、流程、运行模式均可灵活配置，在保证整个系统高可靠性运行的同时，能为后续功能的完善和业务升级提供最大程度的便捷性和灵活性。

水量平衡设计计算公式
水量平衡是指在某一封闭系统内，水的进出流量相等。

在设计水处理系统时，需要进行水量平衡的计算。

下面是水量平衡设计计算公式：
水量平衡计算公式：Qin = Qout + ΔV
其中，Qin表示系统内水的进水流量，Qout表示系统内水的出水流量，ΔV表示系统内水的变化量。

如果ΔV为正值，则表示系统内水增加，若为负值，则表示系统内水减少。

水量平衡计算还需要考虑水在系统内的流动速度和压力等因素，以保证系统内水的质量和流量稳定。

计算公式可以根据水处理系统的特点进行调整和优化，以满足具体需求。

- 1 -。

1、 径流总量：QT W =2、径流模数：F Q M 1000=3、 径流深度：FWR 10001=径流系数：P R =α 4、 流域水量平衡方程：E R P += 5、经验频率：1+=n m P6、 重现期：PT 1=或 PT -=117、 均值：∑==ni i x nx 11 模比系数：xx K i =8、 均方差：1)(2--=∑n x x i σ9、变差系数：1)1(1)(122--=--==∑∑n K n x x xxC i i V σ10、偏态系数：3333)3()1()3()(Vi i S C n K n x x C --=--=∑∑σ11、对应于某频率的水文特征值：1)1(+Φ==+Φ=V P P P V P P C K xK x C x12、、推求设计年径流量年内分配时缩放比：dP Q Q K =13、调查考证年数：112+-=T T N 14、特大洪水频率：1+=N M P M15、实测系列频率：1+=n m P m16、包含特大值时序列均值：)(111∑∑+==--+=nl i i aj jN NX ln a N XNX17、包含特大值时序列变差系数：⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+--=∑∑∑∑=+==+=aj nl i I jN aj nl i i NjN NVN K l n aN K N X X l n aN XX N XC 11221212)1()1(11)()(11118、暴雨公式： ntA i =19、设计雨力： nP P A -=1,242424,24P KP PP = 20、水科院水文所公式：F A Q nm τψ278.0=21、全流域汇流：nAf τψ-=1 部分流域汇流：nct n -=1)(τψ21、产流历时：nc f A n t 1)1(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=22、后损平均下渗率：nnRn nR A n n f ---=111)()1(23、产流历时：4131278.0mQ mSL =τ。

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：h f——△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/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：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）。

水利常用计算公式1.水力学公式1.1.流量计算公式流量（Q）是水力学中最基本的参数之一，常用公式如下：1.1.1.泊松公式：Q=A×V其中，Q表示流量，A表示流量截面的面积，V表示流速。

该公式适用于流量截面形状恒定且流速均匀的情况，如水流在河道中的流量计算。

1.1.2.曼宁公式：Q=(1/n)×A×R^(2/3)×S^(1/2)其中，n为河道粗糙系数，A为流量截面面积，R为湿周长，S为水流水面倾斜度。

该公式适用于流量截面形状和流速都不均匀的情况，如河道中流速梯度较大的情况。

1.2.水头损失计算公式在水利工程中，水流经过管道或河道时会产生水头损失。

以下是常用的水头损失计算公式：1.2.1.管道水头损失：h_f=λ×(L/D)×(V^2/2g)其中，h_f为单位长度的水头损失，λ为管道阻力系数，L为管道长度，D为管道直径，V为水流速度，g为重力加速度。

该公式适用于水流通过管道时的水头损失计算。

1.2.2.河道水头损失：h_f=(1/2g)×(V_1^2-V_2^2)+((P_1-P_2)/γ)其中，h_f为单位长度的水头损失，V_1和V_2分别为河道中的两个断面的流速，P_1和P_2分别为两个断面的压力，γ为水的比重。

该公式适用于河道中的水头损失计算。

2.水文学公式2.1.降雨径流计算公式降雨径流计算是水文学中的重要内容，常用公式如下：2.1.1.线性水文模型：Q=P×C其中，Q为径流流量，P为降雨量，C为产流系数。

该公式适用于单位面积均匀降雨条件下的径流计算。

2.1.2.单位线法：Q=P×I×A其中，Q为径流流量，P为降雨量，I为降雨强度，A为流域面积。

该公式适用于单位面积非均匀降雨条件下的径流计算。

2.2.洪水计算公式洪水计算是水文学中的重要内容，常用公式如下：2.2.1.经验公式：Q=c×A^b其中，Q为洪水流量，A为流域面积，c和b为经验参数。

14、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、堰流过水流量计算：Q=B0δεm（2gH03）1/2式中：m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数δ—堰流淹没系数3、挖深式消力池校核长度计算：Lsj=Ls+βLj130式中：Lsj —消力池长度（m）Ls —消力池斜坡段投影长度（m）β —水跃长度校正系数Lj —水跃长度（m）4、挖深式消力池深度按下式校核：d= hc hs △Z Ls+β Lj式中：d —消力池深度 (m)hc—水跃跃后水深 (m)hs—出池河床水深 (m)△Z—出池落差 (m)5、护坦式海漫长度计算Lp=Ks（q（△H）1/2）1/2式中：Lp —海漫长度 (m)131Ks —海漫长度计算系数q —消力池末端单宽流量（m3/s）△H —下泄时上下游水位差（m）6、稳定河宽阿尔图宁公式：B=AQ0.5/J0.2式中：B —稳定河宽（m）A —河宽系数取1.5（m2）Q —造床流量（m3/s）J —河床比降7、河道冲刷深度计算hB=hp+ hp [（Vcp/V允）n-1]式中：hB—局部冲刷深度（m）V允—河床面上允许不冲流速（m/s）132hp—冲刷处的深度（m）Vcp—平均流速（m/s）n—岸坡系数8、建筑物基底抗滑稳定校核Kc=f ΣG/ΣH式中：Kc—抗滑稳定安全系数f —基础底面与地基之间摩擦系数ΣG—作用于堰体、闸室上的全部竖向荷载ΣH—作用于堰体、闸室上的全部水平荷载9、建筑物基底应力计算Pminmax=ΣG/Am+ΣM/W式中：Pminmax—闸室基底压力的最大值和最小值（KN/m2）Am —闸室基础底面面积133134ΣM—作用在闸室上的全部水平向和水平荷载对基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（KN·m）W —闸室基础底面对该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m 3）10、 明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式u ＝RiC流量公式Q ＝Au ＝A RiC流量模数K ＝A RC 式中：C —谢才系数，对于平方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；135A —过水断面面积（m 2）；n —曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。

《河南水利与南水北调》2023年第9期水文水资源龙湾湖水库工程设计洪水计算要点何生虎，陈卓（河南灵捷水利勘测设计研究有限公司，河南南阳473000）摘要：水库工程设计洪水计算分析是科学实施水库枢纽规划设计极其重要的技术内容，对水库工程建设具有十分重要的工程意义。

为此，结合龙湾湖水库工程设计洪水计算典型案例展开分析研究。

结果表明，了解工程概况，首先完成龙湾湖水库设计暴雨洪水计算，其次进行龙湾湖水库水位库容与水库泄流分析计算（包括水库水位～面积～库容曲线和水库泄流曲线计算）；然后进行龙湾湖水库调洪演算（包括调洪演算原理及调洪演算结果）；最后完成龙湾湖水库回水计算。

可为类似水库工程设计洪水计算提供借鉴参考。

关键词：龙湾湖水库工程；设计洪水；计算要点；分析中图分类号：TV122.3文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）09-0064-021工程概况老灌河西峡县境内河长109.40km ，落差298.50m ，平均比降3.30‰，控制流域面积3473km 2，总控制流域面积4219km 2。

有17个梯级、29座小水电站，总装机28520kW ，龙湾湖水库为第17级，坝址位于档子岭电站拦河坝上游200m 处。

龙湾湖水库以供水、防洪为主，兼顾灌溉、生态、应急、发电等，中型水利枢纽工程。

水库从老灌河向丹水河、黄水河流域的丹田阳区域年调水2354万m 3，解决丹水、田关、阳城三个乡镇7.70万人生活用水、丹田阳工业园区用水和2333.34hm 2高标准农田灌溉用水。

削减老灌河流域洪峰10.80%，与上游石门水库双重应急调节，可以确保老灌河流域南水北调中线水源水质安全。

增加水电装机容量3800kW 。

2设计暴雨2.1天然情况下设计洪水计算2.1.1特大洪水处理特大洪水处理是指特大洪水重现期的确定、经验频率和统计参数的处理。

对于调查考证期N 中有a 个特大洪水的不连续洪水系列，其经验频率采用下列数学经验公式计算：特大洪水经验频率：P M =N +1M，M =1，2，…，a 。

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、明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u＝RiC流量公式Q＝Au＝A RiC流量模数页脚内容1页脚内容2K ＝A RC式中：C —谢才系数，对于平方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页脚内容3△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页脚内容4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页脚内容55、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 200a h g2h h -+++Z +∆Z =∑、B式中：Z —前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；页脚内容6h 0—吼道断面高度（m ）；∑wh—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 ）。

本项目回用于水用于室外绿化浇洒与室外景观水景补水。

计算依据：
1.绿化用水：室外绿化面积4600㎡，绿化用水当量取1L/(㎡·d)。

按1天浇水一次计算，则每日用水量：
Q1=4600*1/1000=4.6m³
2.景观补水：
a.生态池：
补水水量按每日蒸发量，即水体总体积的10%计：
Q2=36*10%=3.6 m³
b．镜面水池与旱喷水池：
补水水量按循环水量的1%计：
Q3=1%*(1.3*2+1.5+1.5+6)=1.16 m³
3. 雨水日可利用量:雨水回收系统雨水设计重现期取1a，中山地区设计日降雨量取58.8mm，径流系数0.9，本项目收集范围为前广场水景储水（故不考虑弃流），总收集面积约为373㎡。

W=10Ψc*h*F=10*（1*58.8-0）*0.0373=21.93m³
4.结论：
Q=21.93m³＞(Q1+Q2+Q3=9.36)m³
故设计收集雨水量可满足室外绿化灌溉与景观补水要求。