有压隧洞水力计算实例

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(六)圆形有压隧洞的衬砌计算

有压隧洞多采用圆形断面，内水压力常是控制衬砌断面的主要荷载。

为了充分利用围岩的弹性抗力，围岩厚度应超过三倍开挖洞径，并使衬砌与围岩紧密贴结。

欲求衬砌在某种荷载组合下的内力，只需分别计算出各种荷载单独存在时衬砌的内力，然后进行叠加。

1、均匀内水压力作用下的内力计算当围岩厚度大于3倍开挖洞径时，应考虑围岩的弹性抗力，将衬砌视为无限弹性介质中的厚壁圆管，根据衬砌和围岩接触面的径向变位相容条件，求出以内水压力p 所表示的弹性抗力P 0，而后按轴对称受力的弹性理论厚壁管公式计算衬砌的内力。

如图1所示，在内水压力p 和弹性抗力p 0作用下，按弹性理论平面变形情况，求得厚壁管管壁任意半径r 处的径向变位u 为⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--+--+-+=0222221)21()(1)()21()1(p t t r r p t r r E r u e e μμμ (1) 取r=r e ，得衬砌外缘的径向变位u e 为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+--+-+=02221)21(111)21()1(p t t p t Er u e e μμμ (2) 式中 E ——衬砌材料的弹性模量；μ——衬砌材料的泊松比；t ——衬砌外半径与内半径之比，t=r e /r i 。

图1 衬砌在均匀内水压力作用下的应力计算图当开挖的洞壁作用有p 0时，按文克尔假定，洞壁的径向变位y=p 0/K=p 0r e /100K 0，此处，K 为岩石的弹性抗力系数，K 0为单位弹性抗力系数。

根据变形相容条件，y=u e ，整理后可得围岩的弹性抗力为p At Ap --=201 (3))21)(1()1(00μμμ-+++-=K E K E A (4)A 为弹性特征因素，式中的E 、K 0分别的kPa 和kN/m 3计；若以kg/cm 2和kg/cm 3为单位，则需将式中的E 改为0.01E 。

按弹性理论的解答，厚壁管在均匀内水压力p 和弹性抗力p 0作用下，管壁厚度内任意半径r 处的切向正应力σt 为0222221)(1)(1p t r r t p t r r e e t -+--+=σ (5) 分别令r =r i 及r =r e ，即可得到单层衬砌在均匀内水压力p 作用下内边缘切向拉应力σi和外边缘切向拉应力σe 为p At A t i -+=22σ (6)p At Ae -+=21σ (7) 因为t ＞1，显然σi ＞σe 。

(完整版)XX水库供水隧洞结构计算书.doc

龙洞河水电站有压引水隧洞结构计算书1工程概况公明供水调蓄工程供水隧洞是从鹅颈至公明水库连通隧洞L0+387 桩号接往石岩水库的一条供水隧洞，全长 6.397km，桩号为 G0+000~G6+397。

根据初步设计报告供水隧洞为 2 级建筑物，设计流量为 10.24m3/s，采用圆型断面，内径为 3.4m。

供水隧洞进口底高程为29.60m，出口底高程为 27.50m，隧洞全段纵坡为 -0.0328%。

供水隧洞Ⅱ类围岩 3576m、Ⅲ类围岩 1836m、Ⅳ类围岩 345m、Ⅴ类围岩 310m。

2设计依据2.1 规范、规程《水工隧洞设计规范》（ SL279-2002）（以下简称“隧洞规范”）《水工隧洞设计规范》（ DL/T 5195-2004）（电力行业标准，下称“电力隧洞规范”）《水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）》（SDJ20-78）（以下简称“砼规” ）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）2.2 参考资料《深圳市公明水库调蓄工程初步设计报告》（深圳市水利规划设计院， 2007.05）《G-12 隧洞衬砌内力及配筋计算通用程序》《PC1500 程序集地下结构计算程序使用中的几个问题》（新疆水利厅，张校正）《取水输水建筑物丛书－隧洞》《水工设计手册－水电站建筑物》（水利电力出版社， 1989）《水击理论与水击计算》（清华大学出版社， 1981）《水力学－下册》（吴持恭，高等教育出版社，1982）3计算方法隧洞支护及衬砌结构按新奥法理论进行设计，支护型式采用锚喷支护通过工程类比确定，喷锚支护类型及其参数参照电力隧洞规范附录 F 表 F.1 选取；衬砌型式采用钢筋混凝土衬砌。

根据隧洞规范 6.1.8 条第 2 点规定，围岩具有一定的抗渗能力、内水外渗可能造成不良地质段的局部失稳，经处理不会造成危害者，宜提出一般防渗要求，本工程按限制裂缝宽度设计，裂缝宽度短期组合不超过 0.3mm，长期组合不超过 0.25mm。

隧道工程取水系统计算

1、给水压力计算：Q=1000m3/d=42 m3/h，L=6000km，初定水管管径为dn125。

○1采用PE给水管，根据海曾-威廉公式: h y=10.67×q1.852×LCℎ1.852×dj4.87式中：h y—沿程损失，（m）；q—设计流量，（m3/s）；Cℎ—海曾-威廉系数；塑料管：140dj—管道计算内径，（m）；L—管长，（m）；局部损失按沿程损失的10%取，阀门附件损失水头暂取h1= 0.05Mpa，末端服务水头暂取h2=0.1Mpa。

初步拟用公称压力为1.25Mpa和1.6Mpa两种规格的水管。

A、采用公称压力为1.25Mpa的水管：壁厚查表可得为9.2mm，则内径为115.8mm。

则h y=10.67×（1000/（24×3600））1.852×60001401.852×0.11584.87= 63.83m局部损失:h j=10%×h y=10%×63.83=6.383m水头损失:h z=h y+h j=63.83+6.383=70.213m供水总压力:H=h1+h2+h z=5+10+70.213=85.213m流速v=qA=1000×4/(3.14×0.11582)≈1.1m/s水泵：3台（一台备用）由于是水平抽水，初定吸水扬程为5m，管道走势向下，喷射高度暂不取值，水泵的流量和扬程以所需水量和水压的15%-20%作为参考；扬程: H=1.15×(85.213+5)=103.745m流量：q=1.15×Q/2=1.15×42/2=24.15m3/h。

轴功率：N=q×H367×g式中：N—轴功率，千瓦（kw）；q—流量，（m3/h）；H—扬程；（m）367—常数，固定值g—0.6-0.85，是水泵的效率，一般流量大取大，流量小取小。

输水涵管(隧洞)水力计算书

求得:Q=6.456m3/s
2. 水库设计水位 234.15m 时相应的泄流能力：
234.15 219.4 0.082605Q2 0.189292Q2 0.049564Q2
求得:Q=6.774m3/s
3．水库校核水位 235.0m 时相应的泄流能力：
235.0 219.4 0.082605Q2 0.189292Q2 0.049564Q2
n
数C
喇叭段
2
1.5
闸首
矩形 1
1
段
闸井段
3.6
1
渐变段
1
1
管身段
90
1
Σ 97.6
1.766 1.000 1.000 0.890 0.786
0.375 0.014 60.656 0.25 0.014 56.693 0.25 0.014 56.693 0.25 0.014 56.693 0.25 0.014 56.693
位差；
2 —动能修正系数；取2 1.0 ；
v —管道内断面平均流速 m / s， v Q ；
A
g —重力加速度 m / s2 ，hf
l 2 d 2g
hj
—局部损失， hj

2 2g
—管路中局部水头损失系数；
沿程阻力系数
λ 0.021
0.024
0.024 0.024 0.024
沿程水头损失 hf
0.000464665 Q2
0.001244522 Q2
0.004480281 Q2 0.001571168 Q2 0.18153186 Q2 0.189292496 Q2
根据表 2-1 计算，总沿程损失 hf 0.189292Q2 2.2 沿程水头损失计算

某工程泄洪洞水力学计算

0.7
1255.06 0.013545169
84.66
C^2*R 4243.885
2gl 24599.176
n
i
cos / 2
0.014
0.013545169
0.000
3.14
n 0.014
cos / 2
0.000
3.142
B/b
1.000
x/b
2.19
x/b
2.900
A/b2
0.59
A/b2
0.950
D
x 4/3 m
A 10 / 3 m
#VALUE!
#VALUE!
#VALUE!
J
D
Qn b8/3
2
#VALUE!
#VALUE!
#VALUE! #VALUE!
3.559 3.928 4.298 4.667
#VALUE! #VALUE!
#NUM! #NUM! #NUM! #NUM!
1.25hk 流态判定Ⅳ
#VALUE! #VALUE!
#NUM! #NUM! #NUM! #NUM!
Ad 11.17
il 17
Ad
hs
11.17
1.5
hp 3.40
H0 0.00
取27.10
H0 0.00
超高（m）
上游围堰顶高
1.5
3299.50
V^2/2g
H
Ho
il
#REF!
#REF!
#REF!
17
V^2 #REF!
V^2/2g #REF!
Q2 / 3 H0 (2g )1 / 3 2 / 3m2 / 3Bk 2 / 3

圆形有压隧洞结构计算书

圆形有压隧洞结构计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料：1．依据规范及参考书目：《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195-2004，以下简称《规范》）《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)，以下简称《砼规》《隧洞》（中国水利水电出版社，熊启钧编著）2．计算参数：衬砌外半径r o＝3.100 m；衬砌内半径r i＝2.500 m隧洞衬砌内缘顶部的内水压力水头P ＝12.00 m，压强p ＝120.00 kN/m2内力计算时不考虑围岩弹性抗力的作用。

围岩垂直松动压力强度q ＝40.00 kN/m2围岩侧向松动压力强度e ＝10.00 kN/m23．材料信息：混凝土强度等级：C20轴心抗压强度标准值f ck＝13.5 MPa；轴心抗拉强度标准值f tk＝1.50 MPa 轴心抗压强度设计值f c＝10.0 MPa；轴心抗拉强度设计值f t＝1.10 MPa 混凝土弹性模量E c＝2.55×104 MPa纵向受力钢筋种类：Ⅱ级钢筋强度设计值f y＝310 MPa；弹性模量E s＝2.0×105 MPa内外圈钢筋合力点到衬砌内、外边缘的距离a ＝0.050 m三、内力计算：1．均布垂直山岩压力作用的内力计算在垂直松动压力q作用下，各断面弯矩和轴力按下式计算：M ＝qr o r（A3α＋B3）（规范表G.7）N ＝qr o（C3α＋D3）（规范表G.7）式中α ＝2－r o/r ＝2－3.10/2.80 ＝0.8929n ＝1/[0.06416＋EJ/（r3r o Kb）]b -- 计算采用的衬砌宽度，取b ＝1mr -- 衬砌轴线半径，r＝（r o＋r i）/2＝2.80mJ -- 衬砌断面惯性矩，J＝bh3/12J ＝1.0×0.603/12 ＝0.0180 m4K -- 围岩弹性抗力系数，K＝Ko/r o＝0/3.10＝0kN/m3n ＝1/[0.06416＋2.55×107×0.0180/（2.8033.10×0×1）]＝0.000计算系数A3、B3、C3、D3从规范表G.8查得φ＝0（洞顶）截面的弯矩M及轴向力N分别为：M ＝40.00×3.10×2.80×（0.16280×0.89286＋0.06443）＝72.84 kN·mN ＝40.00×3.10×（0.21220×0.89286＋-0.15915）＝3.76 kN 其余各截面的计算与此相同，结果见弯矩及轴向力计算结果表。

输水涵管(隧洞)水力计算书

沿程阻力系数
λ 0.021
0.024
0.024 0.024 0.024
沿程水头损失 hf
0.000464665 Q2
0.001244522 Q2
0.004480281 Q2 0.001571168 Q2 0.18153186 Q2 0.18929292Q2 2.2 沿程水头损失计算
l —管长 m ；
d —管径 m ；
8g
—沿程阻力系数，＝ C 2 ；
C

1
1
R6
C —谢才系数， n ；
n —糙率，混凝土管取 n ＝0.014；
R —水力半径 m 。
2.过流能力计算
计算校核、设计、正常三个工况的过流能力。水库校核水位 235.0m，设计水位 234.15m，正常水位 232.8m，由于缺少资料，下游水位均按 219.4m 计算，为淹没出流。输水涵管简图见图 2-1。
输水涵管（隧洞）过流能力计算书
1、计算条件
1.1、计算采用的规程规范及主要文件资料（1）《水工隧洞设计规范》SL279-2002；（2）《水工隧洞和调压室》（水利电力出版社，潘家铮主编）；（3）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）
1.2、计算依据及采用的公式
1.2.1 工程等别、建筑物级别及洪水标准
2.1 沿程水头损失计算 2.1.1 各参数取值涵管为混凝土涵管取糙率 n＝0.014；喇叭段估计 d＝1.5m
2.1.2 沿程水头损失计算
沿程损失
hf
l 2 d 2g
l d
Q2 2gA2
表 2-1 沿程水头损失计算表
长度
断面面水力半糙率谢才系

涵洞水力计算

附录P 涵洞（或隧洞）水力计算P.0.1 涵洞水流流态可按以下情况进行判别：圆形、拱形涵洞进口水深h1≤1.1D（洞高）或矩形涵洞h1≤1.2D时，为无压力流；圆形、拱形涵洞h1>1.1D或矩形涵洞h1>1.2D，且洞长L≤l0（洞内回水曲线长度）+2.7D时，为半压力流；圆形、拱形或矩形涵洞h1>1.5D，且L>l0+2.7D时，为压力流。

P.0.2 无压力流可按下列情况进行判别：1 淹没流与非淹没流的判别：0≤i（洞底坡降）≤ik（洞底临界坡度），且涵洞出口水深h2≤（1.2～1.25）h k（洞内临界水深）或h2≤（0.75～0.77）H0（计及流速水头的涵洞进口水头）时，为非淹没流；反之，则为淹没流。

I>i k，且L≤（8～15）h1时，仍可按上述标准判别涵洞是否淹没。

2 长洞与短洞的判别：i≈0时，且L ≤（52～64）h1或L ≤（86～106）h k时，为短洞；反之，则为长洞。

0＜i≤i k，且L ≤（52～83）h1或L ≤（86～138）h k时，为短洞；反之，则为长洞。

，i ＞i k且L≥4h1时，均按短洞进行水力计算。

P.0.3 无压力流过水能力可按下列公式计算：1 涵洞为短洞时：式中Q——涵洞设计流量（m3/s）；m——无压力流时的流量系数；B——矩形涵洞底宽（m），涵洞为非矩形断面时，按公式（P.0.3-3）计算；g——重力加速度（m/s2）；H0——计及流速水头的涵洞进口水头（m）；m0——进口轮廓形状系数，可根据进口型式，由表P.0.3查得；A h——相应于涵洞进口水深的过水断面面积（m2）；A j——进洞水流的过水断面面积（m2）；A k——相应于临界水深的过水断面面积（m2）；h k——洞内临界水深（m）；h1——涵洞进口水深（m）；α——流速分布系数，可取1.05～1.10；V1——涵洞进口断面平均流速（m/s）。

表P.0.3 涵洞进口轮廓形状系数2 涵洞为长洞时：（P.0.3-5）矩形断面σn＝f（h c/H0）（P.0.3-6）非矩形断面σn＝f（A hc/A h0）（P.0.3-7）式中σn——淹没系数，可由图P.0.3查得；h c——进口段收缩断面水深（m），当洞身较长，且底坡0＜i＜i k时，h c≈h0（正常水深）；A hc——相应于h c的过水断面面积（m2）；A h0——相应于h0的过水断面面积（m2）。

隧洞经济洞泾选择、水力计算及调洪演算计算书

1经济洞径的选择根据江坪河的实际地形条件为山区河流，河谷狭窄，两岸地形陡峻，山岩坚实，可采故采用隧洞导流，由于每条隧洞的泄流能力有限，加之隧洞的造价比较昂贵，而且根据当前的施工水平，每条隧洞的可宣泄量一般不超过2000～5000m 3/s ，根据确定的设计流量为5100 m 3/s ，由于左、右两岸的地形条件基本相似，施工条件，水流条件基本无差别，故在左、右两岸各设一个导流隧洞。

在进行经济洞径的比较时，按无压洞进行设计。

运用如下公式：Q μ=Q ：河道的下泄流量 m 3/s ；μ：管道系统的流量系数，一般取值0.6-0.8，取0.7；A ：遂洞的截面面积 m 2 ； Z ：上下游水位差 m ；由上面的公式可转化为：2222Q Z g A μ= 表1-1 江坪河坝址水位流量关系表295.50 744 305.50 5170 296.00 867 306.00 5530 296.50 996 306.50 5910 297.00 1130 307.00 6300 297.50 1280 307.50 6720 298.00 1440 308.00 7160 298.50 1610 308.50 7610 299.00 1790 309.00 8060 299.501980309.508520注：水位为黄海基面。

由下泄流量Q=5100m 3/s 查上表，得到相应的下游水位Z 下=305.4m 。

已知上游水位及泄流量而流量系数未定，故需用试算法求洞径。

先设某一洞径，然后根据上述公式求上游水位，看是否满足已知水位，从而求得最适宜的洞径。

又隧洞最大流速V <20m 3/s ，则隧洞断面面积W=Q/V ，得W>255m 2经估算得270 m 2 、280m 2 、290m 2 对应下列三种洞径尺寸：17×17，18×17 和18×18现对三种假设进行试算：方案一：假定隧洞的洞径为17×17 ，采用无压城门洞型，形式和尺寸如下:经几何关系计算得到隧洞的断面面积： 2264.75A m =隧洞洞径不能太小，应校核平均流速V=Q/W <20m/s ，否则流速过高会使隧洞破坏。

有压管道中的恒定流5-1简单管道水力计算的基本公式名师公开课获奖课件百校联赛一等奖课件

(
0.8
)
1 6
1
54.62m 2
/s
n
0.014 4
故 8g 8 9.8 0.0263
C 2 54.622
又因 c
1
l d
e
2 b
0
1 0.0263 50 0.5 2 0.2 1
0.8
1 0.531 3.54
可求得 d
43
0.97m 与假设不符。
0.531 3.14 2 9.8 3
管道出口淹没在水下称为淹没出流。
取符合渐变流条件旳
断面1-1和2-2,列能量
方程
z 1v02
2g
2v22
2g
hw12
因 v2 0
则有
z0
z 1v12
2g
hw12
在淹没出流情况下，涉及行进流速旳上下游水位差 z0 完全消耗于沿程损失及局部损失。
11
因为 hw12 h f
hj
(
所需水塔高度为
H zc Hc h f zb 110.0 25 19.3 130.0 24.3m
22
3.管线布置已定，当要求输送一定流量时，拟定所需旳断面尺寸（圆形管道即拟定管道直径）
这时可能出现下述两种情况：
1.管道旳输水能力、管长l及管道旳总水头H均已拟定。若管道为长管，流量模数 K Q H l 由表4-1即可查出所需旳管道直径。
25
解：倒虹吸管一般作短管计算。
本题管道出口淹没在水下；而且上下游渠道中流
速相同，流速水头消去。
因
Q c A
2 gz
c
d 2
4
2 gz
所以 d
而 c

水工有压隧洞出口断面压强及输水能力的计算

2. 2. 2 淹没出流有压隧洞的出口压强
≈0) 时 , Z0 = Z +
2 α ν 0 0 ,m ; 其它符号意义同前。 2g
4 算例
某水利枢纽的有压泄水隧洞纵剖面布置如图 2 所示 ,由喇叭口、进口渐变段、洞身段、出口渐变段及出口收缩段组成。喇叭进口为 6 m × 6 m 的方形断面 ,末端为 4 m × 4 m 的方形断面 , 长度 6 m ,后接长度为 8 m 的渐变段。洞身段是混凝土衬砌的圆形断面 ,直径 d = 4. 0 m , 糙率 n = 0. 014 , 长度 60 m 。圆变方的渐变段长 10 m , 其末端矩形断面尺寸为 3. 2 m× 4 m (宽 × 高) 。收缩段长度为 6 m , 其末端即隧洞出口为 3 m × 3. 2 m ( 宽 × 高) 的矩形断面 ,设有平板闸门。隧洞为平底的自由出流 ,下接消力池 ,各部分高程如图 2 所示 , 试计算当闸门全开时隧洞的泄流量。解 : 此隧洞为自由出流的有压隧洞。 ( 1) 确定隧洞各段的沿程阻力系数λ ① 喇叭口的沿程阻力系数λ 1 起始断面 :6 m × 6 m 的方形断面 ,面积 A 1 = 6 ×
Abstract :The hydraulic calculation of pressure tunnel is a very complex hydraulics issue. Combined with the pipe flow calculation formula , this paper introduced calculation methods of outfall pressure and water carrying capacity of hydraulic pressure tunnel with some examples. Key words :pressure tunnel ; hydraulic calculation

有压隧洞计算实例

计算的H与通过设计流量时的水头H=27.19米甚为接近，说明计算成果正确。按表17.15的数据绘出隧洞总水头线与测管水头线于图17.11.
五、按设计流量进行隧洞出口消能计算
隧洞按下列数据进行消能计算：流量 Q 108 米3 秒下游水位为94.47米；隧洞出口断面水深；隧洞出口断面流速水头 av2 15.7米；隧洞出口底部高程
前段为8米水平段，后段为底坡i2=0.2的斜坡段；消力池断面为矩形，底宽为12.7米；各段长度及高程见图4-1。隧洞洞身用钢筋混凝土衬砌，糙率ｎ=0.014。水库设计洪水位为124.48米，相应的隧洞设计流量 Q=108米3/秒，相应于设计流量的下游水位为94.47米。
当隧洞闸门全开，要求：
有压隧洞自由出流的流量按下式计算：
Q=μcω（2gH0）1/2 隧洞水头H=水库设计洪水位－出口洞顶高程
=124.48 －（95.54+1.75）=27.19米
因隧洞上游为水库，故v0≈0，则隧洞总水头 H0≈H=27.19米
因隧洞上游为水库，则隧洞总水头H0≈H＝27.19；隧
洞流量系数按下式计算：
c
1
1
0.00384 li ( )2 R4/3 i
i

(
i
)
2
ω为管道出口断面面积;
ωi、λi、ξi、di、li分别为任意管道的断面面积、沿程阻力系数、局部阻力系数、管径、管长。
7.58 av2/2g
设计洪水位
拦污栅
进口闸门
总水头线测管水头线
出口闸门
i1=0.00417
按隧洞通过设计流量计算各段的流速水头和水头来自损失，其中沿程总水头损失
l h 0.00384 i

有压隧洞的水力计算(自编)

一、有压隧洞的水力计算1、沿程水头损失：h f =Lv²/(C²R)=λLv²/(d2g)=Ln²Q²/(F²R^4/3)R=A/χi上游调压室的设置条件λ=8g/C²C=R^(1/6)/n2、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(T 0-h p ))式中，Tw—压力水道中水流惯性h p =0.5a+p ′/γLi—压力水道及蜗壳和压②淹没出流：Q=μω√(2g(T 0-h s ))vi—压力水道内各分段流 Hp—水轮机设计水头，m 4、①自由出流：μ=1/(1+∑ζj *(ω/ωj )^2+∑2gl i *(ω/ωi )^2/(C i ²*R i ))^0.5； [Tw]—Tw 的允许值，一般②淹没出流：μ=1/((ω/ω2)^2+∑ζj *(ω/ωj )^2+∑2gli*(ω/ωi)^2/(C i ²*R i ))^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L i 、ωi 、R i 、C i —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/v e )^0.5= 或压力钢管经济直径D=(5.2*Q max ^[]w w T T ＞iw i pL vT gH =∑二、阻抗式调压室（一）、托马断面计算：A=K*A th =K*L*A 1/(2g*(α+1/(2g))*(H 0-h w0-3*h wm ))式中：A th —托马临界稳定断面面积 L—压力引水道长度 A 1—压力引水道断面面积H 0—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=h w0/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h w0—压力引水道水头损失 h wm —压力管道水头损失K—系数，一般可采用1.0~1.1（二）、最高涌波计算（《水电站调压室设计规范》计算公式）：A=K*A th =K*L*A 1/(2g*(α+1/(2g))*(H 0-h w0-3*1、阻抗孔水头损失计算：h c =（Q/(Ψs)^2)/(2g)式中： h c —通过阻抗孔的水头损失 S—阻抗孔断面面积0.6~0.8之间选用2、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(h c0+h w0）/(LA 1v 0²)(1+λ′Z max )-ln(1+λ′Z max )=(1+λ′h w 0)-ln(1-λ′h c 0)(λ′|Z max -1|)＋ln(λ′|Z max |－1)=ln(λ′h c 0-1)-(λ′h w 0+1)34、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/Q 03、甩负荷时的第二振幅Z2m′=Q/Q0ε=LA1v0²/(gAh w0²)上游调压室的设置条件式中，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： v e —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/v e )^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*Q max ^3/H)^(1/7)=3.434174≈3.4Q max —管道的最大流量[]w w T T ＞iw i pL vT gH =∑二、阻抗式调压室水力计算程摩擦水头损失），在无连接管时用α代替（α+1/（2g））A1/(2g*(α+1/(2g))*(H0-h w0-3*h wm))141216441618 m′)(1-m′/(0.65ε^0.62))管为4~6m∕s；埋管为3~7m/s。

XX引水隧洞水力计算1

XXX引水隧洞水力计算1、引水系统水头损失计算XX工程引水隧洞设计采用钻爆法开挖、光面爆破成形，隧洞总长度12217.76m，开挖断面为D=2.8m的马蹄形断面，底宽2.50m。

隧洞开挖后根据不同地质条件，洞室围岩分别采取不同的衬砌结构，其中C30喷射混凝土（含素喷、锚喷断面）衬砌洞长3417m，不衬砌断面5730m，采用DN1500钢板衬砌及管桥断面长850m，DN1800钢板衬砌断面长度469.27m，其余为C25钢筋混凝土衬砌断面。

引水系统的水头损失包括局部水头损失和沿程水头损失，其中局部损失按《水力计算手册》中所列公式和参数进行计算，沿程水头损失采用曼宁公式计算。

公式如下：（1）沿程水头损失计算公式：式中：L——引水隧洞长度，m；V——水流流速，m/s；n——糙率值；R——水力半径，m。

引水隧洞及压力钢管的糙率n取值考虑工程规模及施工质量，取值见表1-1。

引水建筑物断面糙率系数表1-1根据上述的糙率n 计算沿程水头损失，经计算，沿程水头损失在设计流量Q=4.56m 3/s 、2.28 m 3/s 时的水头损失值见表1－2。

引水系统水头损失值表1－2 （2）局部水头损失局部水头损失计算公式为：∑=gv h j 22ξ式中：ξ——局部水头损失系数。

引水系统局部水头损失系数取值结果见下表1-3。

引水系统局部水头损失系数表1－3经计算，局部水头损失在设计流量Q=4.56m3/s、2.28 m3/s时的水头损失值见表1－4。

引水系统局部水头损失值表1－4从以上计算，当两台机满发Q=4.56m3/s时，由进水口至蜗壳进口总的水头损失为16.362m，当一台机满发Q=2.28m3/s时，总水头损失为4.09m。

从水头损失计算成果看出，每km的隧洞水头损失1.34m，隧洞沿程不会出现负压现象，隧洞纵断面布置基本合理。

2 引水系统水击压力计算1）计算工况工况1: 机组在最大工作水头下，丢弃全部负荷。

工况2: 机组在最小工作水头下，一台机由空转突然增荷至满发。