有压隧洞的水力计算(自编)

1、沿程水头损失：

hf=Lv²/(C²R)=λLv²/(d2g)=Ln²Q²/(F²R^4/3)λ=8g/C²

2、局部水头损失：hj=ζv²/(2g)

3、有压隧洞的基本计算公式：①自由出流：Q=μω√(2g(T0-hp))hp=0.5a+p′/γ

②淹没出流：Q=μω√(2g(T0-hs))

R=A/χi

C=R^(1/6)/n

上游调压室的设置条件

Tw＞TwTwLvgHpii4、①自由出流：μ=1/(1+∑ζj*(ω/ωj)^2+∑2gli*(ω/ωi)^2/(Ci²*Ri))^0.5； ②淹没出流：μ=1/((ω/ω2)^2+∑ζj*(ω/ωj)^2+∑2gli*(ω/ωi)^2/(Ci²*Ri))^0.5,式中：ω2—隧洞出口下游渠道断面面积 ω—隧洞出口断面面积 ζj—几部水头损失系数

ωj—与 ζj相应流速之断面面积

Li、ωi、Ri、Ci—某均匀洞段之长度、面积、水力半径、谢才系数

压力钢管经济直径D=1.128(Q/ve)^0.5= 或 压力钢管经济直径D=(5.2*Qmax^

一、隧洞水头损失计算：式中，Tw—压力水道中水流惯性 Li—压力水道及蜗壳和压 vi—压力水道内各分段流 Hp—水轮机设计水头，m [Tw]—Tw的允许值，一般

位置进水口进口闸门段进口渐变段洞身段洞身段出口渐变段断面尺寸高宽3.83.83.83.83.83.8A(m2)14.4414.4413.37515.3412.3110.655ξiniLiχi0.10.10.050.0215080.0140.28100458314.3312.7633缓弯段1234567D3.83.83.83.83.83.83.8R50505050505050θ3.448.8728.69245000ξi0.0050078660.0129127240.0417661850.03493860.0727887500缓弯段拦污栅断面尺寸高宽5.55.8A(m2)31.9ξis(cm)3b(cm)6β2.420.960377636二、压力管道水头损失计算：位置渐变段主管段断面尺寸高宽32.132.1A(m2)15.461853.46185ξini0.012Li372.2χi0.19.734蝶阀段岔管段支管段2.12.11.42.12.11.43.461853.461851.53860.20.50.012355.966缓弯段1234D2.12.12.12.1R5555θ0.9429.71723ξi0.0014500650.0458312960.0107983530.0380303二、阻抗式调压室

（一）、托马断面计算：A=K*Ath=K*L*A1/(2g*(α+1/(2g))*(H0-hw0-3*hwm))式中：Ath—托马临界稳定断面面积 L—压力引水道长度 A1—压力引水道断面面积

H0—发电最小静水头（电站上下游水位差）

α—自水库至调压室水头损失系数，α=hw0/v²，（包括局部水头损失与沿程摩擦水头损失），在无连接管 v—压力引水道流速

hw0—压力引水道水头损失 hwm—压力管道水头损失

K—系数，一般可采用1.0~1.1

稳定断面A13.99136751K1.1Ath12.719425L13200A112.31H0200hw025.57hwm5（二）、最高涌波计算（《水电站调压室设计规范》计算公式）：A=K*Ath=K*L*A1/(2g*(α+1/(2g))*(H0-hw0-3*1、阻抗孔水头损失计算：hc=（Q/(Ψs)^2)/(2g)式中： hc—通过阻抗孔的水头损失 S—阻抗孔断面面积

ψ—阻抗孔流量系数，可由试验得出，初步计算时可在0.6~0.8之间选用

hc0.84Q31S3.14ψ0.62g19.622、丢弃全负荷时的最高涌波计算（《水电站调压室设计规范》计算公式）：λ′=2gA(hc0+hw0）/(LA1v0²)

式中： hc0—全部流量通过阻抗孔的水头损失λ′hc00.03λ′0.03hc00.84hw025.57A63.6172502A112.31v0²6.34172319⑴当λ′hc0＜1时按下式计算：(1+λ′Zmax)-ln(1+λ′Zmax)=(1+λ′hw0)-ln(1-λ′hc0)

X1.9001721.8878目标值58Zmax⑵当λ′hc0＞1时按下式计算：(λ′|Zmax-1|)＋ln(λ′|Zmax|－1)=ln(λ′hc0-1)-(λ′hw0+1)

X目标值Zmax3、丢弃全负荷时的最高涌波计算（《水电站》计算公式）：Ln1(1)Xmax(1)XmaxLn1(1)X0ε1.42hw0²653.8249A113.04A112.31v0²6.341723193L13200g9.81Zmin4.33hw025.57ε1.42m′0.、增加负荷时的最低涌波计算：1+(((0.5ε-0.275m′^0.5)^0.5)+0.1/ε-0.9)×(1-m′)(1-m′/(0.65ε^0.62))m′=Q/Q0

ε=LA1v0²/(gAhw0²)ε1.42hw0²653.8249A113.04A112.31v0²6.341723193L13200g9.81Zminhw0εm′4.3325.571.420.5Z3、甩负荷时的第二振幅Z2的计算：Ln1(1)Xmax(1)XmaxLn1(1 ；)X(1)2X2X22Sm′=Q/Q0

ε=LA1v0²/(gAhw0²)

上游调压室的设置条件

Tw＞TwTwLvgHpii式中，Tw—压力水道中水流惯性时间常数，s；

i—压力水道及蜗壳和压力尾水道各分段长度，m；i—压力水道内各分段流速，m/s；Hp—水轮机设计水头，m；

Tw]—Tw的允许值，一般取2~4s

式中： ve—经济流速，明钢管和地下埋管为4~6m∕s；

管经济直径D=1.128(Q/ve)^0.5=3.140219≈3.1 钢筋砼管为2~4m/s；坝内埋管为3~7m/s压力钢管经济直径D=(5.2*Qmax^3/H)^(1/7)=3.434174≈3.4Qmax—管道的最大流量

H—设计水头RiCiCi²2g19.6219.6219.62v2.14681442.14681442.317757012.0165252.518277822.90943219v²4.608812094.608812095.3719975.076220676.341723198.479568hm0.023490380.023490380.01369011hfhw01.0714863946.93191112202.604280.973371.0024275041.34419.6213.99005975.97590070.0862874220.21325742g19.6219.6219.6219.6219.6219.6219.62v2.518277822.518277822.518277822.518277822.518277822.518277822.51827782v²6.341723196.341723196.341723196.341723196.341723196.341723196.34172319hm0.001618680.004173750.013499980.011293120.0235273200α902g19.62vv²hm0.971786830.944369650.04622587RiCiCi²2g19.62vv²hmhfhwm0.35551670.14363014920.128850.795506360.632830370.0032243.5530135612.623902.68520050.25747466.48533084420.2992119.6219.6219.623.5530135612.623900.128684053.5530135612.623900.321710134.2246197817.84741230.7960383.7469782g19.6219.6219.6219.62v3.553013563.553013563.553013563.55301356v²12.6239012.6239012.6239012.62390hm0.0009330.029488780.006947880.02282875二、阻抗式调压室水力计算

α代替（α+1/（2g））

α2g4.0331230319.620-hw0-3*hwm))

L2g1239319.62141214

程摩擦水头损失），在无连接管时用A1/(2g*(α+1/(2g))*(H(1)Xmax2LfvZm0.6~0.80 ； ; ;X0=hw0XLn1(1)X(1)X；0S0m2gFhw0Sm′0.5Q15.5Q0311618

m′)(1-m′/(0.65ε^0.62))

m′0.5Q15.5Q031Z)X2(1)2X2X2S管为4~6m∕s；埋管为3~7m/s