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用Excel计算梯形渠道流量和管道沿程水头损失的方法摘要:在水利工程设计中经常要进行明渠输水能力和管道沿程水头损失计算,如果用手工计算很繁琐,且容易出错,根据本文提供的计算方法既简单又快捷,在实际应用中可大大减轻技术人员的劳动强度。
关键词:Excel;明渠输水;计算方法1管道沿程水头损失的计算1.1计算的依据计算管道的沿程水头损失一般用如下公式:hf=f式中hf-沿程水头损失(m)L-管道长(m) Q-流量(m3/h)D-管道内径(mm)f-阻力系数m-流量指数b-管径指数对于不同的管材f、m、b系数不同,可从下表中选用:根据不同的管材将表中的参数代入公式中即可计算管道的沿程水头损失。
1.2用Excel计算的方法用上面的公式手工计算十分麻烦,并且计算速度慢,如果进行大量的计算会给技术人员造成一定的工作量,为此如果用Excel计算,就十分容易且不易出错。
在Excel电子表格中输入的公式及数据如下:将A1-M1单元格合并,输入“管道沿程水头损失计算表(硬塑料管)”A2=“日期” B2=“工程名称”C2=f D2=mm、b三项下拉,重新修改数据即可,计算十分快捷方便。
用同样的方法建立其他管材的工作表格,将不同的f、m、b填入即可。
管道的局部水头损失一般按沿程水头损失的10%估算。
1.3举例说明计算Φ200UPVC管500m,承受压力0.63Mpa,输水流量120 m3/h,计算管道的水头损失。
查管壁厚4mm,内径为192mm,将以上数据填入表格,计算出沿程水头损失为2.915 m 。
估算局部水头损失0.29m,共计3.206m。
2梯形明渠均匀流流量计算2.1计算的依据计算梯形明渠均匀流过水面积:ω=(b+mh)h式中ω-过水断面积(m2)b-渠底宽(m)m-内边坡系数矩形渠道m=0h-水深(m)计算湿周:X=b+2h式中X-湿周(m)计算水力半径:R=R-水力半径计算流量:Q=1/n×R2/3×ω×式中Q-流量(m3/s)n -糙率浆砌石渠道n=0.025,混凝土预制板n=0.017。
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 (11.枝状管网水力计算特点 (12.枝状管网水力计算步骤 (23.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 (23.2局部阻力损失的计算方法 (33.3附加压头的计算方法 (4三、水力计算Excel的使用方法 (41.水力计算Excel的主要表示方法 (52.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (52.1计算流程: (52.2计算模式: (62.3计算控制: (63.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (73.1计算流程: (73.2计算模式: (73.3计算控制: (74.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (84.1计算流程: (84.2计算模式: (84.3计算控制: (95.中压外管水力计算表格的使用方法 (95.1计算流程: (95.2计算模式: (95.3计算控制: (106.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (106.1计算流程: (106.2计算模式: (106.3计算控制: (11四、此水力计算的优缺点 (111.此水力计算的优点 (111.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (111.2.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 (121.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (122.此水力计算的缺点 (122.1不能进行环状管网的计算 (122.2没有采用下拉菜单等可操作性强的方式 (122.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌入计算表中 (122.4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。
燃气以其高热值、低污染、使用方便、快捷等的优点正迅速代替其他燃料,成为城市居民及公共建筑、工业用户的主要燃料。
Excel在《水力学》教学过程中的应用杨艳【摘要】以水力学中常见的梯形断面渠道正常水深h0的求解为例，运用Office 组件中Excel强大的计算功能，介绍Excel在水力学教学过程中的应用，既能有效提高课堂效率，又能培养学生的理论与实践联系的能力。
%Taking how to solve normal water depth of common channel with trapezoidal section in Hydraulics as an example, by means of the powerful calculation function of Excel, application of Excel in teaching Hydraulics is introduced, which can both improve classroom efficency and foster students＇ ability to combine theory with practice.【期刊名称】《长江工程职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(028)003【总页数】3页(P69-71)【关键词】Excel;水力学;梯形断面渠道;正常水深计算【作者】杨艳【作者单位】长江工程职业技术学院,武汉430212【正文语种】中文【中图分类】G434在水力学教学过程当中，常遇到试算和利用同一个公式需要代入不同数值进行反复计算的问题，如梯形断面渠道正常水深、临界水深计算和明渠恒定非均匀流水面曲线分析。
若按照传统板书讲解例题，教师大多时间用在板书上，用手工计算不仅计算量大，而且计算精度低，以致学生在课堂上来不及解决疑问，耗时费力，教学较为被动。
若是利用计算机语言编制程序来计算，需要具有一定的编程能力，对大多数学生有一定难度，不易掌握。
若采用多媒体教学法，运用Excel软件强大的计算功能，可以有效节省课堂讲授时间，提高课堂效率，而且可以使同学们将已学过的计算机基础知识与工程实例结合起来，调动学生积极性和培养学生思考解决工程实例的兴趣。
EXCEL在常用明渠均匀流水力计算中的应用
孙铁蕾
【期刊名称】《水利规划与设计》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】在水利工程设计中经常要遇到各种不同断面明渠均匀流的水力计算,常用明渠断面主要有梯形、U形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形.本文运用EXCEL
软件建立了明渠均匀流水力计算的一种通用方法,适用于梯形、U形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形明渠断面,具有计算准确、使用简便等特点.
【总页数】2页(P67-68)
【作者】孙铁蕾
【作者单位】陕西省水利电力勘测设计研究院,西安,710001
【正文语种】中文
【中图分类】TV133
【相关文献】
1.考虑底坡影响下的明渠恒定非均匀流水力计算公式研究 [J], 程铁杰;郑佳成;郑佳重;周婷
2.用Microsoft Excel单变量求解进行明渠均匀流水力计算初探 [J], 雷丰泽;史香
玲
3.利用VB实现明渠均匀流的水力计算 [J], 王桂生;杨中;刘美义;王德智
4.用微软Excel进行明渠均匀流水力计算 [J], 蒋建灵
5.水利工程明渠均匀流水力计算探讨 [J], 王毅;杨昆;雷兵荣
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EXCEL 在常用明渠均匀流水力计算中的应用孙铁蕾（陕西省水利电力勘测设计研究院 西安 710001）【摘要】 本文通过运用EXCEL 软件建立了明渠均匀流水力计算的方法，适用于梯形、U 形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形明渠断面，具有通用性、使用简便的特点。
.【关键词】 EXCEL 软件 明渠均匀流水力计算 单变量求解1 引言在水利工程设计中经常要遇到各种不同断面明渠均匀流的水力计算，常用明渠断面主要有梯形、U 形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形。
传统明渠均匀流水力计算时常借用各种图表查算或采用试算法，这样工作量很大，而且误差大，进行多种方案的比较更加困难。
目前也有这方面的相关程序，但其输入、输出格式不如EXCEL 直观、简便，且在程序编制上常将梯形、矩形断面归为一类，U 形、弧形底梯形断面归为一类，弧形坡角梯形断面归为一类，造成了程序使用繁琐、不具有通用性。
为此本论文依据《渠道防渗工程技术规范》SL 18—2004，利用Excel 软件的编程计算和对数据自动处理的功能，编制了一套常用明渠断面均匀流水力计算的通用方法。
2 程序功能及计算步骤渠道常用明渠断面形式及设计参数详见图1。
其断面尺寸应按《渠道防渗工程技术规范》SL 18—2004式（5.5.1）（见下式）进行计算。
断面尺寸确定后应校核其平均流速，满足不冲不淤要求。
21321i R nQ ω= 式中：Q —渠道设计流量，m 3/s ；W —过水断面面积，m 2；n —渠道糙率；R —渠道水力半径, m ；i —渠道比降。
图1 常用明渠断面图2.1程序功能本程序适用于梯形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形、U形渠道的明渠均匀流水力计算。
主要功能有：1、对已建渠道工程进行过水能力复核。
2、设计渠道断面，包括：（1）已知渠道的断面尺寸、底坡I、糙率n和流量Q求相应的均匀流水深H；（2）已知渠道的Q、I、H、n、m，可直接求解相应的底宽b。
（用于梯形、矩形、弧形坡角梯形断面）；（3）已知渠道的断面尺寸、Q、n、H，求i；（4）已知渠道的断面尺寸、Q、H、i，求n。
明渠均匀流水力计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本设计资料1．依据规范及参考书目：武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）中国水利水电出版社《灌区建筑物的水力计算与结构计算》（熊启钧编著）2．计算参数：计算目标: 计算正常水深。
设计流量Q = 0.150 m3/s，渠底比降i = 1/800，底宽（或半径）b = 0.50 m渠槽为梯形断面：左侧边坡系数m1 = 0.750，右侧边坡系数m2 = 0.750糙率n = 0.0150三、计算依据1．明渠均匀流基本计算公式：Q ＝ω×C ×（R ×i）1/2R ＝ω/ χC ＝ 1 / n ×R1/6（曼宁公式）以上式中：Q为流量，m3/s；ω为过水断面面积，m2；R为水力半径，m；χ为湿周，m；i为渠底比降；C为谢才系数，m0.5/s；n为糙率四、计算结果采用试算，拟定正常水深ho = 0.289 m进行流量计算。
过水断面面积ω= 0.208 m2，湿周χ= 1.224 m水力半径R = ω/χ= 0.208/1.224 = 0.170 m谢才系数C = 1/n×R1/6 = 1/0.0150×0.1701/6 = 49.602 m0.5/s过水流量Q = ω×C×（R×i）1/2= 0.208×49.602×（0.170×1/800）1/2 = 0.150 m3/s当正常水深ho = 0.289 m时，计算流量与设计流量大约相等，ho = 0.289 m即为所求。
排水管渠水流流速计算公式excel全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：排水管渠水流流速计算是在排水工程设计中非常重要的一环，通过准确计算水流流速，可以帮助工程师确定管道尺寸、流量等参数，从而确保排水系统正常运行，防止水浸等问题的发生。
本文将介绍关于排水管渠水流流速计算的一般公式，并通过Excel来实现这一计算过程。
排水管渠水流流速计算涉及到一些基本的流体力学知识，其中最基本的公式莫过于流速公式，即\[Q = V \times A\]\(Q\) 为流量，单位为\(m^3/s\)；\(V\) 为流速，单位为\(m/s\)；\(A\) 为管道截面积，单位为\(m^2\)。
通过这个公式，我们可以得到流速的计算公式为\[V = \frac{Q}{A}\]在实际工程中，由于水流状态的不同（如层流、湍流等），流速的计算可能会比较复杂，一般可以采用经验公式进行计算。
以下是一些常用的流速计算公式：1. 曼宁公式曼宁公式是工程实践中最常用的计算流速的公式之一，其表达式为\[V = \frac{1}{n} \times R^{2/3} \times S^{1/2}\]\(n\) 为摩擦系数，取决于管道的材质和光滑程度；\(R\) 为水力半径，\(R = \frac{A}{P}\)，其中\(A\) 为管道的横截面积，\(P\) 为湿周；\(S\) 为水力坡度，即管道的坡度。
2. 切比雪夫公式切比雪夫公式是一种近似计算流速的方法，其表达式为\(C\) 为经验系数，通常取值范围在0.05-0.1之间。
切比雪夫公式适用于水流速度较高、管道光滑、流态稳定的情况。
3. 流体力学公式流体力学公式是在考虑了粘性流动等因素的基础上进行流速计算的一种方法，其表达式比较复杂，一般需要借助计算机软件来进行计算。
以上是一些常用的水流流速计算公式，实际工程中选用哪种公式取决于具体情况。
下面我们将通过Excel来展示如何使用这些公式进行排水管渠水流速的计算。
明渠均匀流的水力计算明渠均匀流的水力计算，可分为两类：一类是对已建成的渠道，此类计算主要是校核计算，例如，校核流量、流速，求某渠段通水后的糙率等。
另一类是为设计新渠道进行水力计算，如确定底宽b、水深h、底坡i等等。
这两类计算，都是如何应用明渠均匀流基本公式的问题。
在实际工程中，梯形断面渠道应用最广，现以梯形渠道为例，来说明经常遇到的几种水力计算类型。
由明渠均匀流计算的基本公式和梯形断面各水力要素的计算公式可得231Q A Rn===(4-15)从上式中可看出Q=f(b,h,m,n,i)。
根据此表达式，我们可对梯形渠道进行水力计算。
现用算例说明。
4.1 已成渠道的水力计算如果已知其它五个数值，要求流量Q，或要求流速v，或要求糙率n，只要应用基本公式，进行简单的代数运算，就可直接求得结果。
[例4-1] 有一预制的混凝土渡槽，断面为矩形，底宽b=1.0m，底坡i=0.005，均匀流水深h=0.5m，糙率n=0.014，求通过的流量及流速。
解：矩形断面，边坡系数m=0，代入基本公式(4-15)得[]())()535323230.51.020.0142bhQn b h===+（m3/s）12.00.5Qvbh==== (m/s)[例4-2] 一梯形渠道，流量Q=16m3/s，边坡系数m=1.5，底宽b=3.0m，水深h=2.84m，底坡i=1/6000，求渠道的糙率n。
解：A=(b+mh)h=(3+1.5×2.84)×2.84=20.62m1620.62QvA====0.78m/s2313.24bχ=+=+=m20.6213.24ARχ===1.56m所以0.0223n===4.2 设计新渠道的水力计算如果已知其它五个数值，要求水深h ，或要求底宽b ，因为在基本公式(4-15)中表达b 和h 的关系式都是高次方程，不能采用直接求解法，而只能采用试算法。
试算法步骤如下：假设若干个h 值，代入基本公式，计算相应的Q 值；若所得的Q 值与已知的相等，相应的h 值即为所求。
利用电子表格求解明渠水面线水工室陈承宪【摘要】本文论述了利用EXCEL电子表格计算明渠水面线的基本原理、理论依据以及基本方法，并针对传统算法的弊端提出了改进算法。
此外，文中对天然河道水面线的计算方法对致力于探讨利用电子表格解决工程实际问题的广大CAD爱好者也应具有抛砖引玉的价值。
【关键词】天然河道水面线EXCEL 电子表格水利工程数值微分runge-kuta水利或电力工程中经常需要求解天然河道的水面线，利用传统手工算法计算天然河道的水面线坡降是一个较为繁琐的过程。
现代化的设计手段往往需要进行多方案的技术比选，采用传统的设计手段就有些力不从心了。
为此，笔者探索出一套利用Microsoft Excel电子表格计算天然水面线的方法，不仅可以快速求解沿河道各断面的水位，而且可根据求出的各断面水位自动绘出水面线走势图，非常直观。
现以图1为例，将该计算方法及涉假设某天然河道地形条件已知，x为任意沿河长度方向座标，z为x断面水位，A为x断面过水断面积，χ为x断面水力湿周，则A(x,z)、χ(x,z)函数为已知或可求。
如图1所示，现已知下游某断面x i的水位z i及流量Q i，求上游某断面x i+1的水位z i+1。
一、计算方法1、采用传统试算法由能力方程得天然河道的基本方程为2222121i 221i 21i 1i 22)(22)(i i i K Q x A Q g z K Q x A Q g z ∆-++=∆-++++++ξαξα （1）式中：ξ为河道断面扩大时的局部水头损失系数，逐渐扩大时ξ=-0.3~0.5，急剧扩大时ξ=-0.5~1.0，α一般取1.0。
当忽略局部水头损失和两断面的流速水头差时，（1）式变为2221i 21i 22ii K Q x z K Q x z ∆+=∆-++ （2）在天然河道水面曲线计算中，一般下游水位z i 已知，又过水断面积A i 、流量模数K i 均是水位z i 的函数，因此（1）式和（2）式右端为某个已知常数。
利用Excel软件进行无压管渠水力计算赵淑婷【摘要】@@%无压管渠常应用在城区的污水排放、雨水排放和各种输水明渠工程中.由于无压管渠的水力计算需要以试算法解参数的高阶方程式,计算十分麻烦.给排水设计手册中虽然也编制了一些图表,但由于工程中管渠断面范围变化很大,设计手册给出的图表不能包括工程中的全部管渠断面尺寸,因此图表的应用范围有限,况且利用图表计算需要内插数据,过程繁琐而且计算结果不准确.应用Excel软件计算无压管渠的水力工况,可起到事半功倍的效果.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)011【总页数】2页(P56-57)【关键词】无压管渠;给排水;水力计算;电子表格【作者】赵淑婷【作者单位】大庆油田设计院【正文语种】中文无压管渠常应用在城区的污水排放、雨水排放、各种输水明渠工程中。
由于无压管渠的水力计算需要以试算法解参数的高阶方程式，计算十分麻烦。
给排水设计手册中虽然也编制了一些图表，但由于工程中管渠断面范围变化很大，设计手册给出的图表不能包括工程中的全部管渠断面尺寸，因此图表的应用范围有限，况且利用图表计算需要内插数据，过程繁琐而且计算结果不准确。
应用Excel软件计算无压管渠的水力工况，可起到事半功倍的效果。
1 无压管渠水力计算通式1.1 水力计算公式给排水工程应用的明渠属于均匀流，用谢才公式（1）和曼宁（2）进行水力计算由于流速是流量和渠道断面参数的函数，水力半径是渠道断面参数的函数，即圆形渠道v=F( q,d,f )， R=F( d,f )；梯矩形渠道 v=F( q,b,h,m )， R=F( h,b,m )。
以此对式（1）、式（2）整理，得到无压管渠水力计算通用公式式中v 为流速（m/s）；C 为谢才系数；i 为水力坡降； R 为水力半径（m）；α 为渠道断面系数，圆管以α0 表示，梯形渠道以αh 和αb 表示，矩形渠道以αhj 和αbj 表示；q 为流量（m3/s）；n 为渠内壁粗糙系数； dhb 为渠道断面参数表征值（m），圆形渠道代表直径d，梯矩形渠道代表水深h 或底宽b；m 为梯形渠道边坡系数； f 为圆形渠道充满度（水深h 与管径d 之比， f=h/d）。
运用EXCEL软件计算梯形渠道流量在渠道流量的计算中，主要对水深进行试算，有时一次不能成功，需要进行多次试算，过去用手工计算非常繁琐，工作量大，容易出现错误。
而现在运用Excel软件的对数据自动处理和计算功能，就可以很轻松地完成渠道设计流量的计算工作。
下面仅就自己在实际工作中运用EXCEL软件对梯形渠道流量的计算方法作一简介，以供参考。
一、渠道流量计算公式在渠道横断面设计中，灌溉渠道水流以明渠均匀流公式计算。
明渠均匀流即是水流在渠道中流动，各断面的水深、断面平均流速和流速颁布都沿流向不变。
明渠均匀流的计算公式为：Q=ων=ωC(Ri)1/2式中 ω——过水断面面积R——水力半径，R=ω/χ χ——湿周i——渠道的底坡C——谢才系数，C＝(1/n)R1/6n——渠道糙率二、计算步骤计算时采用试算法，具体步骤如下：１、先假设一个水深h值；２、根据已知的渠底宽b、边坡系数m计算出渠道的过水断面面积ω、湿周χ、水力半径R；３、依据糙率n及水力半径R计算出谢才系数C值；４、用Q＝ωC(Ri)1/2(i已知)计算流量Q；５、若此流量与需要通过的流量相等，讲明假设的水深值为通过需要流量时的水深；若不相等，则应另假设一个水深，仍按上述步骤计算，直到算出的流量值与要求通过的流量值相等为止。
三、 在Excel中列式计算在Excel中建立一个新的工作薄，在A3列输入所要计算的渠道名称，B3列输入渠道水深h，C3列输入渠道底宽b，D3列输入渠道边坡系数m，E3列输入渠道糙率n，F3列输入渠道底坡i等基础数据。
根据上述计算步骤，下面进行过水面积，湿周，水力半径，谢才系数及流量的计算。
选择G3单元格，输入公式ROUND(((D5+E5*C5)*C5),2)计算过水断面面积ω；选择H3单元格，输入公式计算湿周x=ROUND((D5+2*C5*(SQRT(1+POWER(E5,2)))),2)；选择I3单元格，输入公式ROUND((H5/I5),2)计算水力半径R；选择J3单元格，输入公式ROUND((1/F5*(POWER(J5,0.167))),2)计算谢才系数C；最后选K3单元格，输入公式ROUND((H5*K5*(SQRT(J5*G5))),2)计算设计流量Q。
Excel 水力计算展示之专题2. 明渠均匀流断面尺寸设计梯形渠道在工程中应用广泛，梯形断面的水力计算在实际工作中使用频繁。
图2-1 梯形断面图()A b mh h =+ (式2-1)221b h m χ=++ (式2-2)A R χ=(式2-3) 1/61C R n= (式2-4) 我们将以上公式其代入谢才公式，并整理得 []5/32/31/222/3()(21)b mh h A i Q CA Ri R i n n b h m +==++ (式2-5) 由式2-4可知，流量Q 可表示为其他参数的函数(,,,,)Q f b m h m i = (式2-6)由上式可以看出，流量Q 与断面尺寸b ，m ，h 具有一定的函数关系。
粗糙系数n 主要决定与渠道材料，边坡系数m 主要决定于土质，渠道流量Q 是根据其所承担的输水任务确定的。
因此，在已知流量和渠道底坡的情况下，可根据土实际情况，设计渠道的横断面尺寸。
梯形渠道断面尺寸设计的任务主要包括以下几个方面：（1）已知流量Q、渠道底坡i、边坡系数m、渠道糙率n、渠道底宽b的条件下，计算正常水深h0。
（2）已知流量Q、渠道底坡i、边坡系数m、渠道糙率n、正常水深h0的条件下，计算渠道底宽b。
（3）已知流量Q、渠道底坡i、边坡系数m、渠道糙率n和渠道宽深比β，计算渠道的底宽b和正常水深h0。
（4）已知流量Q、渠道底坡i、边坡系数m、渠道糙率n，设计水力最佳断面。
【工程任务】某土渠拟设计成梯形断面，采用浆砌块石衬砌，已知设计流量Q=17m3/s，底宽b=4m。
根据地形地质情况，底坡i取1/2500，边坡系数m取2.0，试按明渠均匀流设计渠道的正常水深h0。
【分析与计算】1. 试算法求解这是一个典型的计算梯形断面正常水深的问题。
由式子2-4可知，当Q、m、i、n、b已知时，由谢才公式整理得到一个关于最高次幂为8/3的h多项式，不易求解h的解，应用试算法求解。
即先假设一个h0，逐步计算各个参数并求出Q，直至Q与设计流量相等为止。
排水管渠水流流速计算公式excel全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：排水管渠水流流速计算公式excel在排水系统设计和规划中，水流速是一个关键参数。
通过准确计算水流速，能够帮助工程师有效地评估和设计排水管道和渠道系统。
利用excel表格可以更方便地计算水流速，下面我们将介绍如何使用excel表格来计算排水管渠水流流速。
我们需要明确计算水流速的公式。
水流速可以通过以下公式来计算：\[V = Q/A\]V代表水流速（m/s），Q代表流量（m³/s），A代表流通面积（m²）。
接下来，我们需要准备excel表格。
在excel表格中创建三列，分别为流量Q、流通面积A和水流速V。
然后填入流量和流通面积的数值。
接着，我们可以通过excel的公式功能来计算水流速。
在水流速一栏输入公式“=B2/C2”，即可得到对应的水流速数值。
在实际应用中，可以根据具体情况调整流量和流通面积的数值，以便更准确地计算水流速。
还可以使用excel的图表功能来可视化展示水流速的变化情况，帮助工程师更直观地分析和比较不同情况下的水流速。
需要注意的是，计算水流速时需要保证数据的准确性和一致性。
在填写数据时，应该注意单位的转换和数值的精确度，以确保计算结果的可靠性。
第二篇示例：排水管渠是城市排水系统中必不可少的组成部分，其设计与施工对于排水系统的正常运行至关重要。
在排水管渠的设计过程中，计算管渠内水流的流速是一个非常重要的环节，因为水流速度的大小直接影响着排水效率。
在实际工程中，通过流速计算可以确定管渠的断面尺寸及坡度，进而实现最佳排水效果。
在本文中，将介绍一种用Excel计算排水管渠水流流速的简便方法。
通过输入管渠的特定参数，可以快速得出水流速的计算结果，从而为工程师提供参考数据。
下面来看一下相关的公式和计算步骤。
我们需要明确计算水流速所需的参数：管渠的横截面积(A)、水流的体积流量(Q)、水流截面的湿周(P)和流速(v)。
巧用Excel 解决梯形断面明渠均匀流的水力计算
【摘要】目前，计算明渠均匀流水力计算一般通过反复试算或图解解决，不便实际应用，本文巧用Excel 软件的“规划求解”功能，提出新颖又方便的统一解决方案。
【关键词】梯形断面 明渠均匀流 规划求解 水力计算
1 问题的提出
在对灌、涝区工程进行规划设计中，常常要对人工渠道以及天然河道的某些流段进行水力计算，在实际应用中，一般大致近似地将它们视为均匀流，采用公式为： Q=CA Ri (1)
式中 Q −−设计流量，m 3/s
C −−谢才系数，m 1/2/s
A −−过水断面面积，m 2
R −−水力半径，m
i −−底坡
式（１）中包含流量Ｑ，底坡i ，糙率n ，断面要素Ａ和Ｒ。
对于梯形渠道，Ａ、Ｒ是水深h ，渠底宽度b ，边坡系数m 的变量。
A=(b+mh)h
(2) χ=b+2h 21m +
(3) R=A/χ=(b+mh)h ／(b+2h 21m +)
(4) 将式（2）、（4）代入式（1），整理得梯形断面渠道均匀流水力计算公式： Q= f (m ， b ， h ， i ， n) Q=3223
521]12[])[(m h b n h mh b i +++ (5)
这里共有6个变量，水力计算也就是给定这6个变量中的其中5个，解算另一个。
利用式（5）计算主要存在以下问题：
1）计算过程繁复。
例如求解h或b，式（5）为h、b的高次隐函数，无法直接求解，只能反复试算逐次逼近求解，费时费力。
2）如果采用图解法，需借助在关资料上已制好的图求解，计算过程受资料束缚，极不方便。
3）公式（5）不能同时求解2个以上变量。
鉴于以上问题，本文借助计算机中普遍存在的Excel软件的“规划求解”功能，介绍一种统一的解决方法。
2 “规划求解”功能介绍及建立模型
Excel中的“规划求解”，是对数学模型g = f (x1，x2，…x n) (其中f为目标函数，x1，x2，…x n为变量)，通过一定的算法，在一定的约束条件下，寻求（或调整）一个或几个变量的数值，使目标函数得到期望的结果。
其中目标函数所在的单元格称为目标单元格，待求变量所在的单元格称为可变单元格。
在此，我们将以流量Q为目标值，如附图所示建立“规划求解”模型。
在目标单元格F2预先输入目标函数公式（即求目标值Q的公式：“=D2^(1/2)*((B2+A2*C2)*C2)^(5/3)/(E2*(B2+2*C2*(1+A2^2)^(1/2))^(2/3) )”，另外，为求过流面积A，也可在G2单元格中输入过流面积A的公式：“=(B2+A2*C2)*C2”。
附图在Excel工作表中建立“规划求解”模型
3 简单算例
例1 一引水渠为梯形断面，浆砌块石护砌，边坡系数m=1.0，根据地形选用底坡i=1/800，底宽b=6.0m，设计流量Q=70m3/s。
在超高0.5m的情况下，试确定堤顶高度。
根据例中已知参数，先求出正常水深h，加上0.5m超高即得堤顶高度。
（1）启动Excel软件，建立如附图所示的“规划求解”模型，相应单元格中输入已知参数m，i，b，n的值（浆砌块石护砌n=0.025）。
（2）单击[工具]菜单下的[规划求解]，在出现的对话框中，设置目标单元格为F2，目标函数值为70（即流量Q的值）；设置可变单元格为C2，单击[求解]即可得结果h=3.33m（即C2单元格的值）。
（3）h加上超高0.5m即得堤顶高度3.83m。
例2 一梯形断面浆砌石渠道，底坡i=1/1000，边坡m为1:0.25，假若给定过水面积A=6.7m2，应如何设计断面，使过水能力达到最大？若堤顶超高0.4m，渠底至堤顶高度H又为多少？
此题即为当过水面积A一定时，如何求解底宽b、水深h、流量Q，使Q达到最大的问题。
（1）在如附图所示的“规划求解”模型相应单元格中输入已知参数m，i，n的值（浆砌块石护砌n=0.025）。
（2）在b2单元格中输入底宽b的初值1（初值可任意）。
（3）单击[工具]菜单下的[规划求解]，设置目标单元格为F2，选中“最大值”选项；设置可变单元格为C2、D2。
设置约束条件为“G2=6.7”（即待求的b、h要满足过水面积A= 6.7m2）。
（4）单击[求解]即可得结果：b=3m，h=1.92m，Q max=8.26m3/s。
（5）渠底至堤顶高度H即为2.32m。
4 几点说明
（1）安装Word软件时若不是完全安装，则无“规划求解”功能。
（2）在[规划求解]对话框中，可控制收敛度、精度、允许误差、算法等，限于篇幅，本文未予叙述，具体运用中可自行控制。
（3）由于“规划求解”采用迭代等逼近算法求解待求变量，为使求解顺利进行，有时需要为待求变量赋初值，如例2中为b赋初值。
（4）采用本文方法也可计算土方调配、水资源优化分配、重力坝断面优化设计等基于线性规划、非线性规划理论的相关问题。
参考文献
李家星、陈立德，水力学，河海大学出版社，1996年2月。
张乃良、孙宗池，最优化方法，山东大学出版社，1995年4月。
