水力分析与计算

案例一年调节水库兴利调节计算

要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。

资料：

（1）设计代表年（P=75%）径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1,

渗漏损失以相应月库容的1%计。

（2）水库面积曲线和库容曲线如下表2。

（3） V 死=300 万m3。

表1水库来、用水及蒸发资料（P=75%）

表2水库特性曲线

解：（1）在不考虑损失时，计算各时段的蓄水量

由上表可知为二次运用，M =6460（万m3），V2 =1880（万m3），V^ 1179（万m3），V4 =3512（万m3），由逆时序法推出V兴“2 V4 -V3 =4213（万m3）。采用早蓄方案，水库月

末蓄水量分别为：

2748m3、4213m3、、4213m3、3409m3、2333m3、2533m3、2704m3、3512m3、1960m3、

714m3、0 4213m3

经检验弃水量=余水-缺水，符合题意，水库蓄水量=水库月末蓄水量+V死，见统计表。

（2）在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算：

— 1 1 .

V =_（V1 V2），即各时段初、末蓄水量平均值，A= —（A1 ? A2），即各时段初、末水面积

2 2

平均值。查表2水库特性曲线，由V查出A填写于表格，蒸发损

案例一年调节水库兴利调节计算

要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。

资料：

（1）设计代表年（P=75%）径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1,

渗漏损失以相应月库容的1%计。

（2）水库面积曲线和库容曲线如下表2。

（3） V 死=300 万m3。

表1水库来、用水及蒸发资料（P=75%）

表2水库特性曲线

解：（1）在不考虑损失时，计算各时段的蓄水量

由上表可知为二次运用，M =6460（万m3），V2 =1880（万m3），V^ 1179（万m3），V4 =3512（万m3），由逆时序法推出V兴“2 V4 -V3 =4213（万m3）。采用早蓄方案，水库月

末蓄水量分别为：

2748m3、4213m3、、4213m3、3409m3、2333m3、2533m3、2704m3、3512m3、1960m3、

714m3、0 4213m3

经检验弃水量=余水-缺水，符合题意，水库蓄水量=水库月末蓄水量+V死，见统计表。

（2）在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算：

— 1 1 .

V =_（V1 V2），即各时段初、末蓄水量平均值，A= —（A1 ? A2），即各时段初、末水面积

2 2

平均值。查表2水库特性曲线，由V查出A填写于表格，蒸发损

宽顶堰上闸孔出流的水力计算

[日期：06/21/2006 20:09:00]

来源： 作者：

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小]

在水利工程中，闸门的类型主要有弧形闸门和平板闸门两种。闸门的底坎型式主要有平顶堰型和曲线实用堰型两种。 根据闸前水头跃后共轭水深为

、闸孔开度e和下游水深，

为下游水深。当

＝

<

等的不同，闸孔出流有不同的水流流态。设收缩断面

的

，在收缩断面后先形成一段壅水曲线，然后再在下游发

生水跃，称为远驱式水跃；当, 水跃发生在收缩断面处，称为临界式水跃。在这两种情况下，

>

，水跃发生在收缩断面上游，且淹没了

下游水位均不影响闸孔泄流量，称为闸孔自由出流。而当

收缩断面，发生淹没水跃。此时的下游水位影响了闸孔泄流量，称为闸孔淹没出流。 一、平顶堰上的闸孔自由出流 （一）平板闸门下的自由出流

水流通过闸孔后，因受惯性影响而发生垂向收缩，在距离闸门（0.5～1）处出现水深最小的收缩断面，其流线近似平行，可看作渐变流断面，此时，方程

称为垂直收缩系数。对断面1-1与C-C写能量

＋０＋

式中 为水流从断面1-1至断面C-C的局部水头损失。

经整理得

故

式中:＝称为闸孔的流速系数。 ，则收缩断面面积

，通过闸孔的流量 （8-6）

称为闸孔流量

鸿业水力计算步骤：

1、 设置→设工程名（不要“工程”2字，eg：XX镇城乡居民饮水提升

保障）

→出图比例（先绘制一个标准图框，放大n倍恰好框住水力计算图部分，则比例为1：(n×1000)）；

→文字大小：3

2、 平差→定义给水管（可先定好管材管径，也可在后面预赋）

→管网整理（修正距离5m）

→给水→节点编号→给水节点自动编号

→定地面标高（定各节点的、以及管网中间高点的标高。在地形图上读，然后cx命令输入）

→定节点流量→定集中流量（最高日最高时，水源点为负值）

→定管供水类型（双侧不供水W，场镇中心双侧供水，局部单侧供水）

→按管长分配流量

→定义管径（按照文本上面的管径定义）

→节点水压（只定水源点的水压，保证水源点的水压比最不利点多24m+∑h，假设水源点标高600m，则输入水压标高值为（600+24+∑h）m）

→平差计算（最不利点校核，hj按照文本中的描述选择，海曾威廉，13℃，给水硬聚氯乙烯管）→图面提取→计算（看看有没有不合理点，如有，调整水源点水压或适当调整地面标高）→

赋回图面→写计算书

→管段标注→最不利点校核→全部自动标注 →节点标注

水闸水力计算说明

一、过流能力计算

1.1外海进水

外海进水时，外海水面高程取5.11m，如意湖内水面高程取1.0m。中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m，每孔闸净宽度为10m。

表2 内海排水时计算参数特性表

外海水位/m 5.11 1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型

湖内水位/m 1.0 ?H?48?5.27 9.11式中δ为堰壁厚度，H为堰上水头。 2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。 b.堰流及闸孔出流判定

e5=0.549≤0.65，为闸孔出流。 ?H9.11式中，e为闸门开启高度，H为堰、闸前水头。 c.自由出流及淹没出流判定

闸孔出流收缩断面水深hc=ε1e=5.0×0.650=3.25m。 式中，e为闸门开启高度，为5.0m；

ε

得0.650。

收缩断面处水流速为

（9.11?3.25）υc=?2g(H0?hc)=0.95?2?9.81?=10.19m/s。

查《水利计算手册》（20061为垂向收缩系数，

年第二版）中表3-4-1

式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95；

H0为闸前总水头，为9.11m；

7.2空调水系统设计

空调水系统设计是空气—水中央空调系统设计的主要内容之一。由于受到建筑空间和 使用条件的限制，现代民用建筑大都采用风机盘管加新风的系统形式。特别是写字楼、酒店 等高层、综合性建筑，面积大，层数和房间多，功能复杂，使用的空调设备数量和品种也 多，而且布置分散，使得空调水系统庞大而复杂，造成管路系统和设备投资大，水泵能耗 大，水系统对整个空调系统的使用效果影响也大。因此，在进行空调水系统设计时，应尽量 考虑周全，在注意减小投资的同时也不忘为方便日后的运行管理和减少水泵的能耗创造条 件。

7.2.1空调水系统设计的步骤

空调水系统设计的一般步骤如下: 1)根据各个空调房间或区域的使用功能和特点，确定用水供冷或供暖的空调设备形式

采用大型的组合式空调机或中型柜式风机盘管，还是小型风机盘管。

2)根据工程实际确定每台空调设备的布置位置和作用范围，然后计算出由作用范围的 调负荷决定的供水量，并选定空调设备的型号和规格。

3)选择水系统形式，进行供回水管线布置，画出系统轴测图或管道布置简图。 4)进行管路计算(含水泵的选择)。

5)进行绝热材料与绝热层厚度的选择与计算 (参见6.4部分内容)。

6)进行冷凝水系统的设计。

7.2空调水系统设计

空调水系统设计是空气—水中央空调系统设计的主要内容之一。由于受到建筑空间和 使用条件的限制，现代民用建筑大都采用风机盘管加新风的系统形式。特别是写字楼、酒店 等高层、综合性建筑，面积大，层数和房间多，功能复杂，使用的空调设备数量和品种也 多，而且布置分散，使得空调水系统庞大而复杂，造成管路系统和设备投资大，水泵能耗 大，水系统对整个空调系统的使用效果影响也大。因此，在进行空调水系统设计时，应尽量 考虑周全，在注意减小投资的同时也不忘为方便日后的运行管理和减少水泵的能耗创造条 件。

7.2.1空调水系统设计的步骤

空调水系统设计的一般步骤如下: 1)根据各个空调房间或区域的使用功能和特点，确定用水供冷或供暖的空调设备形式

采用大型的组合式空调机或中型柜式风机盘管，还是小型风机盘管。

2)根据工程实际确定每台空调设备的布置位置和作用范围，然后计算出由作用范围的 调负荷决定的供水量，并选定空调设备的型号和规格。

3)选择水系统形式，进行供回水管线布置，画出系统轴测图或管道布置简图。 4)进行管路计算(含水泵的选择)。

5)进行绝热材料与绝热层厚度的选择与计算 (参见6.4部分内容)。

6)进行冷凝水系统的设计。

1、对各管段进行编号，标注管段长度和风量

2、选到管段1-2-3-4-5-6为最不利环路，逐步计算摩擦阻力和局部阻力 管段1-2： 摩擦阻力部分：

L=2300，单位长度摩擦阻力Rm=0.88Pa，△Pm1-2=0.88*2.3=2Pa 局部阻力部分：

该段的局部阻力的部件有双层百叶送风口、渐扩口、弯头、多页调节阀、裤衩三通

双层百叶送风口：查得ζ=3， 渐扩口：查得ζ=0.6 弯头：ζ=0.39 多页调节阀：ζ=0.5

裤衩三通：ζ=0.4，V=3.47m/s

汇总的1-2段的局部阻力为=（3+0.6+0.39+0.5+0.4）*1.2*3.47*3.47/2=35.3Pa 所以1-2段的总阻力为：35.3+2=37.3Pa 管段2-3： 摩擦阻力部分：

L=2250，单位长度摩擦阻力Rm=1.0Pa，△Pm1-2=1.0*2.25=2.25Pa 局部阻力部分：

该段的局部阻力的部件有多页调节阀、裤衩三通 多页调节阀：ζ=0.5

裤衩三通：ζ=0.4，V=4.34m/s

汇总的2-3段的局部阻力为=（0.5+0.4）*1.2*4.34*4.34/2=10.2Pa 所以2-3段的总阻力为：2.25+10.2=12.5Pa 管段3-4： 摩擦阻

2n?????1、设有理想流体自左向右流动，设，流速势满足??0，边界条件：

AB:??10CD:??0ABCD:取

???0?n

?x??y?1，试计算流场离散网格节点上的?值，并给出等势线。

（代数方程组可

用简单迭代法或高斯—赛德尔迭代法求解）。

?2??2y???2?2?0?x?x?y解：，

2??y?1

??2??2??i?1,j?2?i,j??i?1,j??x?2?????i,j?1?2?i,j??i,j?12???y

即

?i,j1???i?1,j??i?1,j??i,j?1??i,j?1?4

??????????i,j?1??i?1,j?0?n?x?y边界条件

??x,0??10?(0,y)?0

?2u?2u2、椭圆型方程2?2?0 ?x??y?1

?x?y?1:U?10到1之间线性变化?2:U?0?u?0?n

解：?x??y?1，用Visual Basic 语言编写程序如下：

Private Sub Command1_Click() Dim a(5, 10) As Single Dim i, j As Integer For j = 0 To 10

a(0, j) = 0: a(5, j) = 1 Next j Do

1、对各管段进行编号，标注管段长度和风量

2、选到管段1-2-3-4-5-6为最不利环路，逐步计算摩擦阻力和局部阻力 管段1-2： 摩擦阻力部分：

L=2300，单位长度摩擦阻力Rm=0.88Pa，△Pm1-2=0.88*2.3=2Pa 局部阻力部分：

该段的局部阻力的部件有双层百叶送风口、渐扩口、弯头、多页调节阀、裤衩三通

双层百叶送风口：查得ζ=3， 渐扩口：查得ζ=0.6 弯头：ζ=0.39 多页调节阀：ζ=0.5

裤衩三通：ζ=0.4，V=3.47m/s

汇总的1-2段的局部阻力为=（3+0.6+0.39+0.5+0.4）*1.2*3.47*3.47/2=35.3Pa 所以1-2段的总阻力为：35.3+2=37.3Pa 管段2-3： 摩擦阻力部分：

L=2250，单位长度摩擦阻力Rm=1.0Pa，△Pm1-2=1.0*2.25=2.25Pa 局部阻力部分：

该段的局部阻力的部件有多页调节阀、裤衩三通 多页调节阀：ζ=0.5

裤衩三通：ζ=0.4，V=4.34m/s

汇总的2-3段的局部阻力为=（0.5+0.4）*1.2*4.34*4.34/2=10.2Pa 所以2-3段的总阻力为：2.25+10.2=12.5Pa 管段3-4： 摩擦阻