水力學(xué)原理應(yīng)用實例概述一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸（底寬b、邊坡系數(shù)m、水深h）；

-計算斷面面積A=b×h+m×h2；

-根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（取值范圍0.01~0.03），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查?。?，L為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)（管徑、長度、流速）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度；

-計算總需氧量（DO）=BOD×消耗速率×安全系數(shù)（1.2~1.5）；

-選擇曝氣器類型（如鼓風(fēng)曝氣、射流曝氣）并計算風(fēng)量或水量需求。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；

（2）配重設(shè)計：確保F抗≥F浮（浮力），通過增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。該公式適用于水流充分發(fā)展、沿程不變的明渠。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸：測量或設(shè)計明渠的底寬b、邊坡系數(shù)m（邊坡為1:m時，m為水平距離與垂直高度的比值）、水深h。例如，某梯形斷面底寬b=5m，邊坡系數(shù)m=1.5，水深h=2m。

-計算斷面面積A：A=b×h+m×h2。代入示例數(shù)據(jù)，A=5×2+1.5×22=10+6=16m2。

-確定水流參數(shù)：根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（反映渠床粗糙程度，天然土渠取值范圍0.01~0.03，水泥襯砌渠取值0.012~0.015），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度（高程差與流程的比值）。濕周P=b+2×√(h2+(m×h)2)。代入示例數(shù)據(jù)，P=5+2×√(22+(1.5×2)2)=5+2×√(4+9)=5+2×√13≈11.61m。水力半徑R=16/11.61≈1.38m。假設(shè)坡度S=0.005，糙率n=0.02。流速v=(1/0.02)×(1.38)^(2/3)×(0.005)^(1/2)≈50×1.17×0.071≈4.1m/s。

-計算流量：Q=A×v=16×4.1≈65.6m3/s。

（3）非均勻流與漸變流區(qū)別：明渠流分為均勻流（流速、深度沿程不變）和非均勻流（因坡度變化、渠床形狀改變導(dǎo)致流速、深度變化）。漸變流是指水流深度沿程緩慢變化，可近似按均勻流處理。

2.隧洞與涵洞流量計算

（1）無壓涵洞流量公式：Q=A×v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)×A，也可簡化為Q=KerH^(5/2)，其中K為流量系數(shù)（取值0.32~0.38），H為涵洞內(nèi)水頭（m）。

（2）計算步驟：

-測量涵洞尺寸（寬度b、高度h，確定斷面形狀與面積A）；

-測量或計算水頭H（涵洞入口至出口的水深）；

-確定糙率n與流量系數(shù)K；

-代入公式計算流量Q。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查?。?，L為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。適用于長直圓管層流或湍流。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)：管徑D（如DN100）、長度L（如100m）、流速v（如1.5m/s）、水溫（影響粘度）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；代入示例數(shù)據(jù)，Re=1000×1.5×0.1/0.001=150,000；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f（如碳鋼管，Re=150,000時，f≈0.018）；

-計算水頭損失：ΔH=0.018×(100/0.1)×(1.52/(2×9.8))≈0.018×1000×0.114≈20.5m。

（3）局部水頭損失計算：彎頭、閥門等局部阻力水頭損失ΔH局=ξ×(v2/2g)，其中ξ為局部阻力系數(shù)（彎頭取值0.3~0.9，快速開關(guān)閥門取值5~10）?？偹^損失ΔH總=ΔH沿程+ΣΔH局。

2.管網(wǎng)水力計算

（1）節(jié)點流量平衡方程：ΣQ入=ΣQ出，用于節(jié)點水量守恒分析。

（2）管段水頭損失關(guān)系：ΔHAB=ΔHBA，用于串聯(lián)管段水頭分配。

（3）步驟：

-繪制管網(wǎng)草圖；

-確定各管段流量、管徑、長度；

-計算各管段水頭損失；

-聯(lián)立方程求解未知的流量或壓力。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。公式：DO需求=BOD×消耗速率×安全系數(shù)。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度（如200mg/L）；

-設(shè)定消耗速率（如40mgO?/gBOD·d）；

-計算總需氧量（DO）=200×40×1.3=104,000mgO?/d=104kgO?/d；

-選擇曝氣器類型（如葉輪式、鼓風(fēng)式）并計算風(fēng)量或水量需求（如鼓風(fēng)曝氣需0.6m3/min空氣）。

（3）氧氣轉(zhuǎn)移效率（OTE）校核：OTE=實際轉(zhuǎn)移氧量/理論需氧量，設(shè)計時OTE應(yīng)≥15%。

2.污水提升泵站設(shè)計

（1）泵選型步驟：

-確定設(shè)計流量（Q，m3/h）；

-計算揚(yáng)程（H）：H=H吸+H壓+H損，其中H吸為吸程高度（m），H壓為壓力需求（m），H損為管路水頭損失（m）；

-選擇泵型（如離心泵）并查閱性能曲線；

-考慮冗余，選擇額定流量大于設(shè)計流量、額定揚(yáng)程大于計算揚(yáng)程的泵。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；浮力F浮=γ土×V基礎(chǔ)。確保F抗≥F浮。

（2）配重設(shè)計：通過增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。配重塊重量W=(F浮-F抗)/γ水。

（3）示例：基礎(chǔ)體積V基礎(chǔ)=50m3，土體重度γ土=18kN/m3，基礎(chǔ)埋深h=3m（假設(shè)水面在基礎(chǔ)頂面），V排水=50-π(0.52×3)≈47m3。F抗=9.8×47=460.6kN，F(xiàn)浮=18×50=900kN。需增加配重W=(900-460.6)/9.8≈44.5m3（C30混凝土重度約24kN/m3）。

2.道路排水溝設(shè)計

（1）設(shè)計步驟：

-確定排水區(qū)域面積（A，m2）；

-計算設(shè)計降雨強(qiáng)度（i，mm/h）；

-確定排水溝斷面尺寸（b、h）；

-計算流量Q=A×i，確保Q≤排水溝過流能力（通過曼寧公式計算）。

（2）常見排水溝類型：矩形、梯形、圓形。梯形斷面因水流穩(wěn)定常用。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。關(guān)鍵點包括：

-明渠流需區(qū)分均勻流與非均勻流；

-管道流需考慮沿程與局部水頭損失；

-環(huán)境工程中需關(guān)注曝氣與提升泵選型；

-土木工程中需校核抗浮與排水能力。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸（底寬b、邊坡系數(shù)m、水深h）；

-計算斷面面積A=b×h+m×h2；

-根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（取值范圍0.01~0.03），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查?。?，L為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)（管徑、長度、流速）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度；

-計算總需氧量（DO）=BOD×消耗速率×安全系數(shù)（1.2~1.5）；

-選擇曝氣器類型（如鼓風(fēng)曝氣、射流曝氣）并計算風(fēng)量或水量需求。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；

（2）配重設(shè)計：確保F抗≥F?。ǜ×Γ?，通過增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。該公式適用于水流充分發(fā)展、沿程不變的明渠。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸：測量或設(shè)計明渠的底寬b、邊坡系數(shù)m（邊坡為1:m時，m為水平距離與垂直高度的比值）、水深h。例如，某梯形斷面底寬b=5m，邊坡系數(shù)m=1.5，水深h=2m。

-計算斷面面積A：A=b×h+m×h2。代入示例數(shù)據(jù)，A=5×2+1.5×22=10+6=16m2。

-確定水流參數(shù)：根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（反映渠床粗糙程度，天然土渠取值范圍0.01~0.03，水泥襯砌渠取值0.012~0.015），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度（高程差與流程的比值）。濕周P=b+2×√(h2+(m×h)2)。代入示例數(shù)據(jù)，P=5+2×√(22+(1.5×2)2)=5+2×√(4+9)=5+2×√13≈11.61m。水力半徑R=16/11.61≈1.38m。假設(shè)坡度S=0.005，糙率n=0.02。流速v=(1/0.02)×(1.38)^(2/3)×(0.005)^(1/2)≈50×1.17×0.071≈4.1m/s。

-計算流量：Q=A×v=16×4.1≈65.6m3/s。

（3）非均勻流與漸變流區(qū)別：明渠流分為均勻流（流速、深度沿程不變）和非均勻流（因坡度變化、渠床形狀改變導(dǎo)致流速、深度變化）。漸變流是指水流深度沿程緩慢變化，可近似按均勻流處理。

2.隧洞與涵洞流量計算

（1）無壓涵洞流量公式：Q=A×v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)×A，也可簡化為Q=KerH^(5/2)，其中K為流量系數(shù)（取值0.32~0.38），H為涵洞內(nèi)水頭（m）。

（2）計算步驟：

-測量涵洞尺寸（寬度b、高度h，確定斷面形狀與面積A）；

-測量或計算水頭H（涵洞入口至出口的水深）；

-確定糙率n與流量系數(shù)K；

-代入公式計算流量Q。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查取），L為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。適用于長直圓管層流或湍流。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)：管徑D（如DN100）、長度L（如100m）、流速v（如1.5m/s）、水溫（影響粘度）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；代入示例數(shù)據(jù)，Re=1000×1.5×0.1/0.001=150,000；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f（如碳鋼管，Re=150,000時，f≈0.018）；

-計算水頭損失：ΔH=0.018×(100/0.1)×(1.52/(2×9.8))≈0.018×1000×0.114≈20.5m。

（3）局部水頭損失計算：彎頭、閥門等局部阻力水頭損失ΔH局=ξ×(v2/2g)，其中ξ為局部阻力系數(shù)（彎頭取值0.3~0.9，快速開關(guān)閥門取值5~10）?？偹^損失ΔH總=ΔH沿程+ΣΔH局。

2.管網(wǎng)水力計算

（1）節(jié)點流量平衡方程：ΣQ入=ΣQ出，用于節(jié)點水量守恒分析。

（2）管段水頭損失關(guān)系：ΔHAB=ΔHBA，用于串聯(lián)管段水頭分配。

（3）步驟：

-繪制管網(wǎng)草圖；

-確定各管段流量、管徑、長度；

-計算各管段水頭損失；

-聯(lián)立方程求解未知的流量或壓力。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。公式：DO需求=BOD×消耗速率×安全系數(shù)。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度（如200mg/L）；

-設(shè)定消耗速率（如40mgO?/gBOD·d）；

-計算總需氧量（DO）=200×40×1.3=104,000mgO?/d=104kgO?/d；

-選擇曝氣器類型（如葉輪式、鼓風(fēng)式）并計算風(fēng)量或水量需求（如鼓風(fēng)曝氣需0.6m3/min空氣）。

（3）氧氣轉(zhuǎn)移效率（OTE）校核：OTE=實際轉(zhuǎn)移氧量/理論需氧量，設(shè)計時OTE應(yīng)≥15%。

2.污水提升泵站設(shè)計

（1）泵選型步驟：

-確定設(shè)計流量（Q，m3/h）；

-計算揚(yáng)程（H）：H=H吸+H壓+H損，其中H吸為吸程高度（m），H壓為壓力需求（m），H損為管路水頭損失（m）；

-選擇泵型（如離心泵）并查閱性能曲線；

-考慮冗余，選擇額定流量大于設(shè)計流量、額定揚(yáng)程大于計算揚(yáng)程的泵。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；浮力F浮=γ土×V基礎(chǔ)。確保F抗≥F浮。

（2）配重設(shè)計：通過增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。配重塊重量W=(F浮-F抗)/γ水。

（3）示例：基礎(chǔ)體積V基礎(chǔ)=50m3，土體重度γ土=18kN/m3，基礎(chǔ)埋深h=3m（假設(shè)水面在基礎(chǔ)頂面），V排水=50-π(0.52×3)≈47m3。F抗=9.8×47=460.6kN，F(xiàn)浮=18×50=900kN。需增加配重W=(900-460.6)/9.8≈44.5m3（C30混凝土重度約24kN/m3）。

2.道路排水溝設(shè)計

（1）設(shè)計步驟：

-確定排水區(qū)域面積（A，m2）；

-計算設(shè)計降雨強(qiáng)度（i，mm/h）；

-確定排水溝斷面尺寸（b、h）；

-計算流量Q=A×i，確保Q≤排水溝過流能力（通過曼寧公式計算）。

（2）常見排水溝類型：矩形、梯形、圓形。梯形斷面因水流穩(wěn)定常用。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。關(guān)鍵點包括：

-明渠流需區(qū)分均勻流與非均勻流；

-管道流需考慮沿程與局部水頭損失；

-環(huán)境工程中需關(guān)注曝氣與提升泵選型；

-土木工程中需校核抗浮與排水能力。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸（底寬b、邊坡系數(shù)m、水深h）；

-計算斷面面積A=b×h+m×h2；

-根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（取值范圍0.01~0.03），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查?。琇為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)（管徑、長度、流速）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度；

-計算總需氧量（DO）=BOD×消耗速率×安全系數(shù)（1.2~1.5）；

-選擇曝氣器類型（如鼓風(fēng)曝氣、射流曝氣）并計算風(fēng)量或水量需求。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；

（2）配重設(shè)計：確保F抗≥F?。ǜ×Γ?，通過增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。該公式適用于水流充分發(fā)展、沿程不變的明渠。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸：測量或設(shè)計明渠的底寬b、邊坡系數(shù)m（邊坡為1:m時，m為水平距離與垂直高度的比值）、水深h。例如，某梯形斷面底寬b=5m，邊坡系數(shù)m=1.5，水深h=2m。

-計算斷面面積A：A=b×h+m×h2。代入示例數(shù)據(jù)，A=5×2+1.5×22=10+6=16m2。

-確定水流參數(shù)：根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（反映渠床粗糙程度，天然土渠取值范圍0.01~0.03，水泥襯砌渠取值0.012~0.015），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度（高程差與流程的比值）。濕周P=b+2×√(h2+(m×h)2)。代入示例數(shù)據(jù)，P=5+2×√(22+(1.5×2)2)=5+2×√(4+9)=5+2×√13≈11.61m。水力半徑R=16/11.61≈1.38m。假設(shè)坡度S=0.005，糙率n=0.02。流速v=(1/0.02)×(1.38)^(2/3)×(0.005)^(1/2)≈50×1.17×0.071≈4.1m/s。

-計算流量：Q=A×v=16×4.1≈65.6m3/s。

（3）非均勻流與漸變流區(qū)別：明渠流分為均勻流（流速、深度沿程不變）和非均勻流（因坡度變化、渠床形狀改變導(dǎo)致流速、深度變化）。漸變流是指水流深度沿程緩慢變化，可近似按均勻流處理。

2.隧洞與涵洞流量計算

（1）無壓涵洞流量公式：Q=A×v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)×A，也可簡化為Q=KerH^(5/2)，其中K為流量系數(shù)（取值0.32~0.38），H為涵洞內(nèi)水頭（m）。

（2）計算步驟：

-測量涵洞尺寸（寬度b、高度h，確定斷面形狀與面積A）；

-測量或計算水頭H（涵洞入口至出口的水深）；

-確定糙率n與流量系數(shù)K；

-代入公式計算流量Q。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查?。琇為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。適用于長直圓管層流或湍流。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)：管徑D（如DN100）、長度L（如100m）、流速v（如1.5m/s）、水溫（影響粘度）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；代入示例數(shù)據(jù)，Re=1000×1.5×0.1/0.001=150,000；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f（如碳鋼管，Re=150,000時，f≈0.018）；

-計算水頭損失：ΔH=0.018×(100/0.1)×(1.52/(2×9.8))≈0.018×1000×0.114≈20.5m。

（3）局部水頭損失計算：彎頭、閥門等局部阻力水頭損失ΔH局=ξ×(v2/2g)，其中ξ為局部阻力系數(shù)（彎頭取值0.3~0.9，快速開關(guān)閥門取值5~10）?？偹^損失ΔH總=ΔH沿程+ΣΔH局。

2.管網(wǎng)水力計算

（1）節(jié)點流量平衡方程：ΣQ入=ΣQ出，用于節(jié)點水量守恒分析。

（2）管段水頭損失關(guān)系：ΔHAB=ΔHBA，用于串聯(lián)管段水頭分配。

（3）步驟：

-繪制管網(wǎng)草圖；

-確定各管段流量、管徑、長度；

-計算各管段水頭損失；

-聯(lián)立方程求解未知的流量或壓力。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。公式：DO需求=BOD×消耗速率×安全系數(shù)。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度（如200mg/L）；

-設(shè)定消耗速率（如40mgO?/gBOD·d）；

-計算總需氧量（DO）=200×40×1.3=104,000mgO?/d=104kgO?/d；

-選擇曝氣器類型（如葉輪式、鼓風(fēng)式）并計算風(fēng)量或水量需求（如鼓風(fēng)曝氣需0.6m3/min空氣）。

（3）氧氣轉(zhuǎn)移效率（OTE）校核：OTE=實際轉(zhuǎn)移氧量/理論需氧量，設(shè)計時OTE應(yīng)≥15%。

2.污水提升泵站設(shè)計

（1）泵選型步驟：

-確定設(shè)計流量（Q，m3/h）；

-計算揚(yáng)程（H）：H=H吸+H壓+H損，其中H吸為吸程高度（m），H壓為壓力需求（m），H損為管路水頭損失（m）；

-選擇泵型（如離心泵）并查閱性能曲線；

-考慮冗余，選擇額定流量大于設(shè)計流量、額定揚(yáng)程大于計算揚(yáng)程的泵。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；浮力F浮=γ土×V基礎(chǔ)。確保F抗≥F浮。

（2）配重設(shè)計：通過增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。配重塊重量W=(F浮-F抗)/γ水。

（3）示例：基礎(chǔ)體積V基礎(chǔ)=50m3，土體重度γ土=18kN/m3，基礎(chǔ)埋深h=3m（假設(shè)水面在基礎(chǔ)頂面），V排水=50-π(0.52×3)≈47m3。F抗=9.8×47=460.6kN，F(xiàn)浮=18×50=900kN。需增加配重W=(900-460.6)/9.8≈44.5m3（C30混凝土重度約24kN/m3）。

2.道路排水溝設(shè)計

（1）設(shè)計步驟：

-確定排水區(qū)域面積（A，m2）；

-計算設(shè)計降雨強(qiáng)度（i，mm/h）；

-確定排水溝斷面尺寸（b、h）；

-計算流量Q=A×i，確保Q≤排水溝過流能力（通過曼寧公式計算）。

（2）常見排水溝類型：矩形、梯形、圓形。梯形斷面因水流穩(wěn)定常用。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。關(guān)鍵點包括：

-明渠流需區(qū)分均勻流與非均勻流；

-管道流需考慮沿程與局部水頭損失；

-環(huán)境工程中需關(guān)注曝氣與提升泵選型；

-土木工程中需校核抗浮與排水能力。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸（底寬b、邊坡系數(shù)m、水深h）；

-計算斷面面積A=b×h+m×h2；

-根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（取值范圍0.01~0.03），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查?。琇為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)（管徑、長度、流速）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度；

-計算總需氧量（DO）=BOD×消耗速率×安全系數(shù)（1.2~1.5）；

-選擇曝氣器類型（如鼓風(fēng)曝氣、射流曝氣）并計算風(fēng)量或水量需求。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；

（2）配重設(shè)計：確保F抗≥F?。ǜ×Γㄟ^增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。該公式適用于水流充分發(fā)展、沿程不變的明渠。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸：測量或設(shè)計明渠的底寬b、邊坡系數(shù)m（邊坡為1:m時，m為水平距離與垂直高度的比值）、水深h。例如，某梯形斷面底寬b=5m，邊坡系數(shù)m=1.5，水深h=2m。

-計算斷面面積A：A=b×h+m×h2。代入示例數(shù)據(jù)，A=5×2+1.5×22=10+6=16m2。

-確定水流參數(shù)：根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（反映渠床粗糙程度，天然土渠取值范圍0.01~0.03，水泥襯砌渠取值0.012~0.015），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度（高程差與流程的比值）。濕周P=b+2×√(h2+(m×h)2)。代入示例數(shù)據(jù)，P=5+2×√(22+(1.5×2)2)=5+2×√(4+9)=5+2×√13≈11.61m。水力半徑R=16/11.61≈1.38m。假設(shè)坡度S=0.005，糙率n=0.02。流速v=(1/0.02)×(1.38)^(2/3)×(0.005)^(1/2)≈50×1.17×0.071≈4.1m/s。

-計算流量：Q=A×v=16×4.1≈65.6m3/s。

（3）非均勻流與漸變流區(qū)別：明渠流分為均勻流（流速、深度沿程不變）和非均勻流（因坡度變化、渠床形狀改變導(dǎo)致流速、深度變化）。漸變流是指水流深度沿程緩慢變化，可近似按均勻流處理。

2.隧洞與涵洞流量計算

（1）無壓涵洞流量公式：Q=A×v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)×A，也可簡化為Q=KerH^(5/2)，其中K為流量系數(shù)（取值0.32~0.38），H為涵洞內(nèi)水頭（m）。

（2）計算步驟：

-測量涵洞尺寸（寬度b、高度h，確定斷面形狀與面積A）；

-測量或計算水頭H（涵洞入口至出口的水深）；

-確定糙率n與流量系數(shù)K；

-代入公式計算流量Q。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查?。琇為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。適用于長直圓管層流或湍流。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)：管徑D（如DN100）、長度L（如100m）、流速v（如1.5m/s）、水溫（影響粘度）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；代入示例數(shù)據(jù)，Re=1000×1.5×0.1/0.001=150,000；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f（如碳鋼管，Re=150,000時，f≈0.018）；

-計算水頭損失：ΔH=0.018×(100/0.1)×(1.52/(2×9.8))≈0.018×1000×0.114≈20.5m。

（3）局部水頭損失計算：彎頭、閥門等局部阻力水頭損失ΔH局=ξ×(v2/2g)，其中ξ為局部阻力系數(shù)（彎頭取值0.3~0.9，快速開關(guān)閥門取值5~10）。總水頭損失ΔH總=ΔH沿程+ΣΔH局。

2.管網(wǎng)水力計算

（1）節(jié)點流量平衡方程：ΣQ入=ΣQ出，用于節(jié)點水量守恒分析。

（2）管段水頭損失關(guān)系：ΔHAB=ΔHBA，用于串聯(lián)管段水頭分配。

（3）步驟：

-繪制管網(wǎng)草圖；

-確定各管段流量、管徑、長度；

-計算各管段水頭損失；

-聯(lián)立方程求解未知的流量或壓力。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。公式：DO需求=BOD×消耗速率×安全系數(shù)。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度（如200mg/L）；

-設(shè)定消耗速率（如40mgO?/gBOD·d）；

-計算總需氧量（DO）=200×40×1.3=104,000mgO?/d=104kgO?/d；

-選擇曝氣器類型（如葉輪式、鼓風(fēng)式）并計算風(fēng)量或水量需求（如鼓風(fēng)曝氣需0.6m3/min空氣）。

（3）氧氣轉(zhuǎn)移效率（OTE）校核：OTE=實際轉(zhuǎn)移氧量/理論需氧量，設(shè)計時OTE應(yīng)≥15%。

2.污水提升泵站設(shè)計

（1）泵選型步驟：

-確定設(shè)計流量（Q，m3/h）；

-計算揚(yáng)程（H）：H=H吸+H壓+H損，其中H吸為吸程高度（m），H壓為壓力需求（m），H損為管路水頭損失（m）；

-選擇泵型（如離心泵）并查閱性能曲線；

-考慮冗余，選擇額定流量大于設(shè)計流量、額定揚(yáng)程大于計算揚(yáng)程的泵。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；浮力F浮=γ土×V基礎(chǔ)。確保F抗≥F浮。

（2）配重設(shè)計：通過增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。配重塊重量W=(F浮-F抗)/γ水。

（3）示例：基礎(chǔ)體積V基礎(chǔ)=50m3，土體重度γ土=18kN/m3，基礎(chǔ)埋深h=3m（假設(shè)水面在基礎(chǔ)頂面），V排水=50-π(0.52×3)≈47m3。F抗=9.8×47=460.6kN，F(xiàn)浮=18×50=900kN。需增加配重W=(900-460.6)/9.8≈44.5m3（C30混凝土重度約24kN/m3）。

2.道路排水溝設(shè)計

（1）設(shè)計步驟：

-確定排水區(qū)域面積（A，m2）；

-計算設(shè)計降雨強(qiáng)度（i，mm/h）；

-確定排水溝斷面尺寸（b、h）；

-計算流量Q=A×i，確保Q≤排水溝過流能力（通過曼寧公式計算）。

（2）常見排水溝類型：矩形、梯形、圓形。梯形斷面因水流穩(wěn)定常用。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。關(guān)鍵點包括：

-明渠流需區(qū)分均勻流與非均勻流；

-管道流需考慮沿程與局部水頭損失；

-環(huán)境工程中需關(guān)注曝氣與提升泵選型；

-土木工程中需校核抗浮與排水能力。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸（底寬b、邊坡系數(shù)m、水深h）；

-計算斷面面積A=b×h+m×h2；

-根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（取值范圍0.01~0.03），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度。

（二）管道水力計算

1.簡單管道水頭損失計算

（1）達(dá)西-韋斯巴赫公式：ΔH=f×(L/D)×(v2/2g)，其中ΔH為水頭損失（m），f為摩擦系數(shù)（可通過莫迪圖查?。?，L為管道長度（m），D為管道直徑（m），v為流速（m/s），g為重力加速度（9.8m/s2）。

（2）計算步驟：

-確定管道參數(shù)（管徑、長度、流速）；

-計算雷諾數(shù)Re=ρ×v×D/μ，其中ρ為流體密度（取值1000kg/m3），μ為動力粘度（取值0.001Pa·s）；

-根據(jù)Re和管道材質(zhì)查取摩擦系數(shù)f。

（三）水力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1.污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）溶解氧（DO）需求計算：根據(jù)BOD（生化需氧量）消耗速率（取值20~50mgO?/gBOD·d）和污水流量（Q，m3/d）計算曝氣量。

（2）步驟：

-測定進(jìn)水BOD濃度；

-計算總需氧量（DO）=BOD×消耗速率×安全系數(shù)（1.2~1.5）；

-選擇曝氣器類型（如鼓風(fēng)曝氣、射流曝氣）并計算風(fēng)量或水量需求。

（四）水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.橋梁基礎(chǔ)抗浮設(shè)計

（1）抗浮力計算：F抗=γ水×V排水，其中γ水為水體重度（取值9.8kN/m3），V排水為基礎(chǔ)排水體積（m3）；

（2）配重設(shè)計：確保F抗≥F浮（浮力），通過增加混凝土體積或采用加重塊實現(xiàn)。

三、總結(jié)

水力學(xué)原理通過流量、水頭損失、溶解氧、抗浮等計算，為工程實踐提供理論支持。實際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇合適公式，并考慮安全系數(shù)與參數(shù)誤差。

一、水力學(xué)原理概述

水力學(xué)是研究液體（主要指水）在靜止或運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。其基本原理包括流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，廣泛應(yīng)用于水利工程、環(huán)境工程、土木工程等領(lǐng)域。以下通過具體實例闡述水力學(xué)原理的應(yīng)用。

二、水力學(xué)原理在工程中的應(yīng)用實例

（一）水利工程中的流量計算

1.明渠流流量計算

（1）矩形斷面明渠流量公式：Q=A×v，其中Q為流量（m3/s），A為斷面面積（m2），v為流速（m/s）。該公式適用于水流充分發(fā)展、沿程不變的明渠。

（2）梯形斷面明渠流量計算步驟：

-確定斷面尺寸：測量或設(shè)計明渠的底寬b、邊坡系數(shù)m（邊坡為1:m時，m為水平距離與垂直高度的比值）、水深h。例如，某梯形斷面底寬b=5m，邊坡系數(shù)m=1.5，水深h=2m。

-計算斷面面積A：A=b×h+m×h2。代入示例數(shù)據(jù)，A=5×2+1.5×22=10+6=16m2。

-確定水流參數(shù)：根據(jù)曼寧公式計算流速v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)，其中n為糙率系數(shù)（反映渠床粗糙程度，天然土渠取值范圍0.01~0.03，水泥襯砌渠取值0.012~0.015），R為水力半徑（R=A/P，P為濕周），S為坡度（高程差與流程的比值）。濕周P=b+2×√(h2+(m×h)2)。代入示例數(shù)據(jù)，P=5+2×√(22+(1.5×2)2)=5+2×√(4+9)=5+2×√13≈11.61m。水力半徑R=16/11.61≈1.38m。假設(shè)坡度S=0.005，糙率n=0.02。流速v=(1/0.02)×(1.38)^(2/3)×(0.005)^(1/2)≈50×1.17×0.071≈4.1m/s。

-計算流量：Q=A×v=16×4.1≈65.6m3/s。

（3）非均勻流與漸變流區(qū)別：明渠流分為均勻流（流速、深度沿程不變）和非均勻流（因坡度變化、渠床形狀改變導(dǎo)致流速、深度變化）。漸變流是指水流深度沿程緩慢變化，可近似按均勻流處理。

2.隧洞與涵洞流量計算

（1）無壓涵洞流量公式：Q=A×v=(1/n)×R^(2/3)×S^(1/2)×A