调压室水力试验

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调压室水力计算

调压室的水力计算1. 调压室断面计算当上游死水位，下游为最低水位，最小水位H min=188.9m，三台机满发，引水道糙率取最小值，压力管道糙率取最大值，通过水轮机的流量为57m3s⁄，则此时的引水隧洞水头损失的计算如表格1，压力钢管水头损失的计算如表格2。

引水道应选可能的最小糙率0.012，压力管道应选择可能的最大糙率0.013。

表格1引水隧洞水头损失表表格2压力钢管水头损失表F Tℎ>Lf2αgH1=Lf2αg(H0−ℎw0−3ℎwT)=45.548m2其中H0——最小水头损失，H0=188.9m；ℎw0——引水隧洞损失，ℎw0=17.802+0.296=18.098；ℎwT0——压力管道水头损失，ℎwT=3.110+2.805=5.915m；L——引水隧洞长度，12662m；g——重力加速度，g=9.81m/s2 f——引水隧洞面积，16.62m2。

α——引水道阻力系数v0=Qf=5716.619=3.43m s⁄α=ℎw0v02=18.0983.4302=1.5385为了保证大波动的稳定，一般要求调压室断面大于托马斯断面，初步分析时可取（1.0~1.1）F Tℎ，作为调压室的设计断面。

这里选取D=7.8m，则系数k为：F k=47.784k=F k/F Tℎ=1.052. 最高涌波水位计算按正常蓄水位时共用同一调压室的三台机组全部满载运行瞬时丢弃全部负荷（即流量由Q max=57减至流量Q=0）作为设计工况。

引水隧洞的糙率取尽可能的最小值（能耗少，涌波高）。

n=0.012引水道损失由表格1和表格2得：ℎw0=ℎw0程+ℎw0局=17.802+0.296=18.098mv0为时段开始时管中流速v0=Qf=3.43m s⁄；f为引水隧洞断面面积。

F为调压井断面面积，145.267m2；引水隧洞长L=12662m，g=9.81m s2⁄得引水道—调压室系统的特性系数。

λ=Lfv022gFℎw0=12662×16.62×3.4322×9.81×47.784×18.098=145.89令X0=ℎw0λ=0.124，X=zλ，则要求最高涌波水位z max，只需要求出X max=z maxλ即可。

调压室涌波水位计算

式中ε
= 2 λ⁄ℎ��0
= 9.134，m
=
2 3
，解得：
z�� = 50.44�� 所以当增加负荷时水位降到静水位下 23.74m
3.2 丢弃全负荷时产生的第二波动振幅
解之
��2 + ln(1 − ��2) = �� + ln(1 − �� )
λ
=
��02 2g��ℎ��0
=
2
12662 × 16.62 × 3.432 × 9.81 × 47.784 × 18.098
=
145.89
令��0
=
ℎ��0 λ
=
0.124，X
=
��，则要求最高涌波水位�� ，只需要求出��
调压室的水力计算
1. 调压室断面计算
当上游死水位，下游为最低水位，最小水位��=188.9m，三台机满发，引水道糙率取最小值，压力管道糙率取最大值，通过水轮机的流量为 57��3 ⁄��，则此时的引水隧洞水头损失的计算如表格 1，压力钢管水头损失的计算如表格 2。引水道应选可能的最小糙率 0.012，压力管道应选择可能的最大糙率 0.013。
��+∆��
=
��
1 +6

棉花滩水电站调压室设计

棉花滩水电站调压室设计!""!年第#期$第!%卷总!%%期&’文章编号(%""!)"*!+$!""!&"#)"""#)"#东北水利水电#棉花滩水电站调压室设计蒋光遒，赵井根（水利部上海勘测设计研究院，上海!""+#+）’摘要(棉花滩水电站调压室兼作尾水闸门廊道，岩壁高，有内水，采用喷混凝土支护。

水力条件和支护方式独特，本文简略介绍调压室的模型试验、支护及结构设计。

’关键词(调压室；模型试验；棉花滩水电站’中图分类号(./-#!01’文献标识码(2棉花滩水电站尾水调压室为阻抗式，主体呈城门洞型，并兼作尾水闸门廊道。

闸门槽作为阻抗孔的一部分，调压室上部合二为一，水力条件较为独特。

调压室岩壁高，与厂房洞室形成地下洞室群，采用喷锚支护，并需承受调压室内水的影响，在国内还没有相似的工程实例。

调压室的平面布置示意图见图%。

调压室断面分别为+"0-37%!0"3和#-0-37（长7宽），底板高程为1,0"3；两尾水调压%!0"3室在高程6!013以上合二为一，断面尺寸为6-0-37%!0"3；高程6!013以下保留岩壁隔墙，厚以改善洞室稳定和受力条件。

同时，将尾水60*3，检修闸门设在调压室内，避免另设尾水检修闸门廊道，闸门槽为阻抗孔的一部分，另设附加阻抗孔口。

尾水调压室右端设有一运输洞与厂坝公路相通，最高涌浪水位要求低于公路路面高程，并有一定的安全裕度。

!水力计算与水工模型试验试验与计算以%，相关!号尾水道调压室为例，的主要工程参数见表%、表!。

表%上下游水位和发电引用流量校核洪水位设计洪水位正常蓄水位设计水位$3&%-+0-*%-#0""%-#0""%*#01"%+*0""$3&6+0--6#01"-%0*"-%0*"-%0*"-#0*"$3#45&%,%0"%6-06%-"0"%,%0"%-"01%*60"图%调压室平面布置示意图死水位%调压室的布置设计设计初期，曾考虑过采用简单式调压室，尾水管加长段和尾水隧洞可直接与调压室连接，省去尾水岔管而减少工程量。

复杂结构差动式调压室阻力系数试验研究

断面面积为３．４ｍ，门槽孔口面积为２．２４６闸４４ｍ。试验测量了水流进出大井底板阻抗孔口和
与雷诺数Ｒ基本无关，持为某一常数。原型电保站丢弃负荷或增加负荷后引水隧洞和调压室中的
１概
Hale Waihona Puke 述调压室阻力系数试验除必须满足原型和模型
水流进出调压室的阻力系数或流量系数是影响水电站调压室水力计算精确度的重要因素之
一
几何相似外，应满足重力相似和水流粘滞力相还似。重力相似就是要保持原型和模型之间的弗劳德数相等 … ，：即
电站引用流量下，水流进入调压室和流出调压室时的阻力系数不同，自基本为恒定值，各符合水流阻力平方区局部损失系数是定值的规律，得到了水流进出结构复杂的差动式调压室时的局部阻力系数值和流量系数值，试验量测精度能够满足水电
站调压室水力计算要求，对类似电站的调压室设计和研究有一定的参考价值。
收稿日期：００）—８２１４６１资助项目：研究项目由二滩水电开发有限责任公司资助。本
水力损失系数定义：
２
＝
麦
（１）
Ｓｈｎａｒｏｅｉｕｔｗｒ圃ｃａＷｅＰ
丁
果等：复杂结构差动式调压室阻力系数试验研究
关键词：差动式调压室；阻力系数；试验研究；头损失水

水力学静水压强演示实验

注意事项
1. 升降调压筒时，应轻拉轻放。 2. 在读取测管读数时，一定要等液面稳定后再读，并注意使视线与液面最低点处于同一水
平面上。 3. 读数时，注意测管标号和记录表中要对应。
静压-3
实验数据记录
仪器编号：
有关常数：A点高程 ∇ A =
cm，B点高程 ∇B =
cm， ρ 水 = 1.0×10-3 kg/cm3
测管液面高程读数记录
工况
测次
∇1 (cm)
∇2 (cm)
∇3 (cm)
∇4 (cm)
∇5 (cm)
∇6 (cm)
1
p0 > pa
2
#
1
p0 < pa
2
#
静压-2
实验结果
静水压强量测结果
工况
测次
p0 = ρ 水 g(∇ 6 − ∇ 5 ) (N/cm2)
p A = ρ 水 g(∇ 6 − ∇ A ) (N/cm2)
1
p0 > pa
2
#
1
p0 < pa
2
#
分析思考问题
p B = ρ 水 g(∇ 6 − ∇ B ) (N/cm2)
ρ油
=
ρ水
∇6 ∇2
−∇5 − ∇1
(kg/cm3)
1. 重力作用下的静止液体压强分布的基本规律是什么？从实验结果举例说明。 2. 如何利用测压管量测静止液体中任意一点的压强（包括液面压强）？ 3. 相对压强与绝对压强、相对压强与真空是什么关系？ 4. 表面压强 p0 的改变，基准面 O-O 线位置的改变，对 A、B 两点的位置水头与压强水头有
打开K1时，水箱内液体的表面压强为大气压，当K1关闭时，可通过升降调压筒调节水箱

2023年注册土木工程师(水利水电)之专业知识提升训练试卷A卷附答案

2023年注册土木工程师（水利水电）之专业知识提升训练试卷A卷附答案单选题（共30题）1、一般情况下，工农业用水中还原计算的主要项目是( )。

A.生活耗水量B.农业灌溉C.工业用水量D.蒸发水量【答案】 B2、每一个需要安置的农业人口的安置补助费标准每亩被征用耕地的安置补助费，最高不得超过被征用前三年平均年产值的( )倍。

A.10B.15C.20D.25【答案】 B3、多泥沙河流上的进水闸(分洪闸、分水闸)闸槛高程可比( )。

A.河(渠)底略低B.河(渠)底高许多C.河(渠)底略高D.A或B【答案】 C4、按山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准确定水工建筑物洪水标准的条件为( )。

A.挡水高度低于15m，且上下游水头差小于10m时B.挡水高度低于15m，或上下游水头差小于10m时C.挡水高度大于15m，或上下游水头差小于10m时D.挡水高度大于15m，且上下游水头差大于10m时【答案】 D5、导流建筑物级别划分时，当失事后果为淹没基坑，但对总工期及第一台(批)机组发电影响不大，经济损失较小时，导流建筑物的级别为( )级。

A.2B.3C.4D.5【答案】 D6、( )是指单位时段内通过流域出口断面的泥沙总量和相应集水面积的比值。

A.输移比B.容许流失量C.输沙模数D.土壤侵蚀模数【答案】 C7、地下水资源量时，一般将评价范围划分为( )和( )两大类，分别采用( )和( )计算地下水资源量。

A.平原区、山丘区、排泄量法、补给量法B.平原区、高原区、补给量法、排泄量法C.平原区、山丘区、补给量法、排泄量法D.平原区、高原区、排泄量法、补给量法【答案】 C8、溢流坝的反弧段应结合( )选择。

A.直线段B.孔口泄流的抛物线C.幂曲线D.下游消能形式【答案】 D9、《中华人民共和国土地管理法》规定，“征用耕地的土地补偿费，为该耕地被征用前三年平均年产值的六至十倍”。

这里的“该耕地”，是指( )。

用三维计算流体力学方法计算调压室阻抗系数

1 数学模型和计算方法
1.1 流动特点水电站引水系统的水流主要是湍流，其雷诺数通常很高，水力损失可分为沿程和局部两类。沿程损失主要由边界的滞水作用所引起，在高雷诺数的阻力平方区，主要决定于边壁粗糙度。局部损失是由于流动边界急剧改变，引起流态发生激烈变化，出现分离、扩散、回流，加剧了湍流掺混，从而引起能量损失的增加；其损失系数主要取决于流道几何形状和流场结构(如分离、扩散、回流、射流等)。在局部损失中也包含沿呈损失的部分，只是沿程部分所占比重很小。从计算流体力学的观点来看，水力损失计算的准确与否，关键在于湍流计算方法的选用和湍流边壁的处理。阻抗式调压室流场有分离、扩散、回流、射流等流动特性，只有选用适合这些流动结构的计算方法才能得到正确的水力损失。 1.2 湍流模型目前计算湍流的方法有雷诺平均的NS方程法、大涡模拟法和直接数值模拟法。后两种由于需要的计算资源庞大而不适用于本问题计算。在雷诺平均NS方程的方法中，雷诺应力模型和
的平均旋转率张量；系数A0=4.04， As =
1 ~ ~ 6 cos(φ ), φ = cos −1 ( 6W ),W = S ij S jk S ki / S , S = S ij S ij 。 3
1.3 边壁处理边界层内流速梯度大，剪切应力作用强，边壁区的准确模拟对摩阻系数、压力变化和分离点位置等有明显影响，因而边壁的处理对水力损失系数的计算很重要。雷诺平均湍流模拟方法是用时间平均后的 NS方程模拟平均流动，用湍流模型(例如k-ε方程)描述湍动，用它模拟带边壁的流场时，必须对边壁加以特别处理。目前边壁处理方法有两种，其中两层法适用于低雷诺数流动，且要求近壁层内网格足够细；壁函数法适
* * +
2
模拟效果验证
典型阻抗调压室由岔管、阻抗孔和突扩段组成。为验证以上计算摸型，了解模拟结果的精度，这里分别模拟T形岔管、圆管孔口、突扩管的局部损失系数，以及某模型调压室的阻抗系数。 2.1 T形岔管水头损失系数带连接管的阻抗式调压室的连接管通常与引水道及压力管道形成T形岔管。T 形岔管的水头损失主要取决于连接管、引水道和压力管道的断面积比、水流的分流/汇流比、三管连接处的修圆半径等。若连接管并不垂直于引水道和压力管道，损失系数还与它们的夹角有关。选用图1所示的等直径 (D1=D2=D3=1.0m)T形岔管，给定不同的分流比Q2/Q1和汇流比Q2/Q3进行模拟，得到相应的损失系数(以总管流速水头为基准)。图1是分流情况，由图1可见，计算结果和经验值变化趋势一致，数值基本接近。随分流比的增大，

水电站调压室设计规范[DL T5058-1996]条文说明

>中华人民共和国电力行业标准水电站调压室设计规范条文说明目次总则调压室的设置条件及位置选择调压室的水力计算及基本尺寸的确定抽水蓄能电站调压室的设计总则为了在今后调压室的设余座调编制过程中也参照了国外的调压室规范和因此小型水电站的调压室设调压室的设置条件及位置选择调压室的设置条件置调压室说明以压力水道的水流惯性时间常数取长湖电站机组容量万达图是根据美国垦务局和田纳西流域管理局使用的与调速性能关系图按我国法定机组的加速时间常数达值达国外设置调压室的初步判据见表一般较小和流速不均匀分布修正系数表国外设置调压室条件的初步判据与各地大气压力都把水头作为代替调压室的位置选择越能减少压力管道及机组所承受的水为了水力联系密切本条为调压室的基本布置方式本条为调压室的基本类型简单式与阻抗式的区别水室式而完全用双室的实例溢流式专指调压室顶部设有溢流堰泄水的型式不包括有溢流堰的水室式与有溢流堰升差动式亦可与大室相邻分开设置阻抗孔可设在大室与升管之间气垫式我国采用混合型调压室的有及优缺点应注意各种调压室的基本特点简单式调压室结构最简单反射水击波效果最好溢流式调压室当丢弃负荷时具差动式调压室具有溢流和阻抗调压室的优点调压室内的压缩空气大大削减了水调压室的水力计算及基本尺寸的确定调压室的稳定断面面积随着电力系统容量的增大和电器装置的完善国内外均有一些电站在设计中考虑系统或调速器的作用等而采用了小于托马条件的调托马公式的形式现在常见的有以下几种式中的气体体积调压室的涌波计算水击主要对压力管道影响较大孔尺寸选择恰当时是存在的根据以往设计台增至台或由全部负荷时在调压室涌波水位计算中特别是波动周期较长的调压室在上一工况未稳定时另一工况和在设计中应根后重新开机的时间限制等合理的运行要求调压室基本尺寸的确定时压力管道末端及调压时对抑制波动幅度与表表部分阻抗式调压室阻抗孔的取值差动式调压室设计按理想差动状态设计即在设计库水位丢弃负荷时大室最高涌波水位大室最低涌波水位等于升管最初时段的下降水必要时还要抽水蓄能电站调压室的设计因抽水蓄能电站的工况复杂变化频繁和发电工况丢弃全算法列入附录表国内外部分抽水蓄能电站调压室型式及尺寸表续表调压室的结构设计混凝土衬砌厚度调压室结构采用锚杆喷混凝土支护在国内尚无先例有条件的采用锚喷支护地下建筑物具有良好的抗地震的能力已为国内外许多实践资料所证实因此在地下建筑物中多不强调抗震计算与校核的要求进行抗震并做好边坡的加固处与闸门之间的相互不利作用并提出电站运行。

水电站调压室设计规范DLT5058_1996

水电站调压室设计规范Specification for design of surge chamber of hydropowerstation中华人民共和国电力行业标准水电站调压室设计规范主编部门：电力工业部华东勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国电力工业部中华人民共和国电力工业部关于发布《水电站调压室设计规范》电力行业标准的通知电技［1996］733号各电管局，各省、自治区、直辖市电力局，水电水利规划设计总院，各有关单位：《水电站调压室设计规范》电力行业标准，经审查通过，批准为推荐性标准，现予发布。

其编号为：DL/T5058－1996该标准自1997年5月1日起实施。

请将执行中的问题和意见告水电水利规划设计总院，并抄送部标准化领导小组办公室。

1996年10月31日目次1总则2术语、符号3调压室的设置条件及位置选择4调压室的基本布置方式、基本类型及选择5调压室的水力计算及基本尺寸的确定6抽水蓄能电站调压室的设计7调压室的结构设计、构造、观测及运行要求附录A压力水道水头损失计算公式附录B调压室的涌波计算公式附录C抽水蓄能电站水泵工况断电、导叶拒动时的调压室涌波计算方法本规范用词规定附加说明1总则1.0.1水电站调压室是压力水道系统中一项重要建筑物，为体现国家现行的技术经济政策，积极慎重地采用国内外先进技术和经验，统一调压室设计的标准、要求，特制定本规范。

1.0.2本规范适用于大、中型水利水电枢纽工程中常规水电站和抽水蓄能电站调压室设计，小型水电站的调压室设计可参照执行。

1.0.3水电站调压室设计应根据地形、地质情况、压力水道的布置、机电特性和运行条件等资料，经综合论证，做到因地制宜、经济合理、安全可靠。

1.0.4水电站调压室设计除必须遵守本规范的规定外，还应符合SDJ12—78《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)》(试行)及补充规定、SD134—84《水工隧洞设计规范》、SDJ173—85《水力发电厂机电设计技术规范》(试行)、DL/T5057—1996《水工混凝土结构设计规范》、SDJ10—78《水工建筑物抗震设计规范》(试行)等现行的国家、行业有关标准与规定。

调压室阻抗孔修圆三维数值计算

调压室阻抗孔修圆三维数值计算凡家异;鞠小明;陈云良;张玉润;吴旭敏【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2012(032)005【摘要】为实现物理模型与数值计算的互补,采用κ-ε紊流数学模型对阻抗孔修圆进行三维数值计算,得到阻抗孔与调压室底板连接处和与底部流道连接处不同修圆半径时流入、流出大井的阻抗系数,并将阻抗孔未修圆时的计算值与实测值进行对比分析.计算结果表明:阻抗孔未修圆时水流进入阻抗孔后发生突缩,流速分布不均,中间大、周边小,阻抗系数相对较大；阻抗孔修圆后突缩效应明显减弱,水流较为平顺、均匀,阻抗系数明显减小.阻抗孔修圆优化减小了突缩损失,能够有效减小阻抗系数,即可增大阻抗孔的流量系数.【总页数】5页(P20-23,51)【作者】凡家异;鞠小明;陈云良;张玉润;吴旭敏【作者单位】四川大学水利水电学院,四川成都610065;四川大学水利水电学院,四川成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都610065;四川大学水利水电学院,四川成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都610065;四川大学水利水电学院,四川成都610065;中国水电顾问集团华东勘测设计研究院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】TV732.5;TV222.2【相关文献】1.阻抗式调压室阻抗孔面积影响水力计算研究 [J], 叶星伯; 鞠小明2.抽水蓄能电站调压室阻抗孔尺寸及相关影响研究 [J], 周喜军;刘君成;韩文福;马传宝;闫宾3.抽水蓄能电站调压室阻抗孔尺寸及相关影响研究 [J], 周喜军;刘君成;韩文福;马传宝;闫宾4.调压室阻抗孔尺寸选择的研究 [J], 童祥;张晓宏;张俊发5.结合数值计算与模型试验研究阻抗式调压室阻抗损失系数 [J], 杨琳;赖旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

永乐电站调压室模型试验

的出力．一直星设计人员关心的问题，此也经常是模型试验的因
主要内容之一
赫器簧
【呼］“ ＝
＝Ｚ
㈩
（４）（５）
（６）
叫．Ｄ；＾＝＝ｐ＝仉＝仉
ｚ：
（７）
２基本模型设计过程
（９）
式中，压力管直径｝为水的弹性模量；ｄ为Ｋ占为压力管壁厚；Ｅ
为模型材料的弹性模量；为波速比尺．嘶
０：＋ＦｄＺ
式中、ｚ为调压室水位与库水位之差：
同样．由水锤波相似可得４个公式、上式（）共有５十加９，
因此有运动方程
下面对这
引水道
调压室系统，先要蒲足水流条件相似、首
系统满足水锤波技水弹性渡相似．由波速相似有则
Ｚ．￣－－一ＨＨ击
连续方程
（１）
（）２
为引水隧嗣的沿程阻
＋
籍
根据文献［文献［．１和２中所述的相似分折方法，由上述两
个方程可引出两个模型律方程，上调压室车身设计成正态、加
阻抗孔断面与ｆ断面之比正态、水阻力相似、量比尺相似过４流
由于凋压窜的存在整个引水系统内的水力现象可分为调压室的水位振荡与高压管的水击、前者出现在水库调压室组成的系统后者存在于调压室一高压管道引水道水轮机系

水力学实验(最终评为优秀)

《水力学实验》静水压强实验报告指导老师：何建京参加者：静水压强试验仪型号：H0-02实验仪器编号：试验台：水力学实验室13桌水电院08级水工一班一．实验概述1. 实验目的①掌握解析法及压力图法，测定矩形平面上的静水总压力。

②验证平面静水总压力理论。

2. 实验原理作用在任意形状平面上的静水总压力P等于该平面形心处的压强pc与平面面积A的乘积：P=PcA方向垂直指向受压面。

对于上下边与水面平行的矩形平面上的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置，可采用压力图法：静水总压力P的大小等于压强分布图的面积Ω和以宽度b所构成的压强分布体的体积。

P=Ωb若压强分布图为三角形分布，如图，则P=1/2ρgH2be=1/3H式中:e-为三角形压强分布图的形心距底部的距离.若压强分布图为梯形分布,如图,则P=1/2ρg(H1+H2)abe=a/3·(2H1+H2)/ (H1+H2)式中:e-为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离3. 实验步骤1熟悉仪器,测记有关常数.2用底脚螺丝调平,使水泡居中.3调整平衡锤使平衡杆处于水平状态.4打开进水阀门K1,待水流上升到一定高度后关闭.5在天平盘上放置适量砝码.若平衡杆仍无法达到水平状态,可通过进水开关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡.6测记砝码质量及水位的刻度数.7重复步骤4～6,水位读数在100mm以下做4次,以上4次.,将水排净,并将砝码放入盒中.实验结束.8打开放水阀门K24. 注意事项1 在调整平衡杆时,进水或放水速度要慢.2 测度数据时,一定要等平衡杆稳定后再读.二．实验装置及实验数据1.有关常数：（1）天平臂距离L0=27.5cm（2）扇形体垂直距离L=20cm （3）扇形体宽度b=7.5cm 2.量测记录表格三．实验成果分析：对于平面静水总压力，用一般的方法很难测出。

现在使用杠杆原理来间接求出作用在物体表面上的压力。

这个实验装置的设计十分精巧，其中前壁与后壁由于对称所以产生的静水总压力可以抵消，在左侧弧形的部分由于其静水压力作用方向经过杠杆转动轴心，所以其产生的力矩为0。

调压室水力计算的电算法简介

调压室水力计算的电算法简介电算法与常用的解析法和图解法相比，具有计算理论严密，简化假设少，速度快，精度高，可以计算不同类型的调压室在各种工况下的涌波全过程并可与水锤、机组转速变化联合求解等许多优点。

尤其在研究某参数对调压室水位变化过程的影响时，电算法更为便利。

进行调压室水位波动计算时，以水轮机、阀门的出流方程作为边界条件，从某种已知初始状态开始，采用四阶龙格-库塔数值积分法求解调压室水流连续方程和隧洞水流动力方程。

本节仅介绍阻抗式、简单式调压室的水位波动计算，给出IBM-PC/XT机FORTRAN语言的计算程序及计算实例。

对程序稍加修改，便可用于某些布置方式较特殊的调压室波动计算。

一、调压室水位波动的基本微分方程调压室的基本方程为：.连续方程2.动力方程式中Q——隧洞中的流量；——压力管道中的流量；F——调压室的截面积；Z——调压室水位；——上游水库水位；K——调压室阻抗水头损失系数；——调压室中的流量，以进人调压室时为正；R——隧洞的沿程损失和局部损失系数；g——重力加速度；A——隧洞的截面积；L——隧洞的长度。

如已知出流变化规律，则，可以根据四阶龙格-库塔法来逐步求解式(15-53)和式(15-54）。

二、龙格-库塔法计算公式如已知t时刻的、值，则可以根据以下公式来求t十△t时刻的、之值。

三、程序框图程序框图如图15-25所示。

图15-25 计算框图四、程序中所用符号的意义NS——调压室高程—截面曲线已知点数。

ZA (I, J)——调压室高程—截面曲线。

共I行，每行二列，分别为一个高程值及相应的调压室截面积。

ZA(I，1)为高程，ZA(I，2)为面积。

HR——上游水库水位，m。

TS——水轮机导叶或阀门关闭或开启时间，s。

KI——水流流进调压室时的阻抗系赦，即为中的系数，单位为。

K0——水流流出调压室时的阻抗系数，。

Q0——起始流量，。

QE——终止流量，。

Z——起始时调压室中的水位，m。

L——从水库到调压室处的引水隧洞长度，m。

两机一洞尾水调压室阻抗损失系数模型试验研究

两机一洞尾水调压室阻抗损失系数模型试验研究
周嘉伟;胡定辉;刘火箭;刘志雄
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】水电站引水发电系统中调压室的阻抗损失系数是影响机组过渡过程计算结果的重要因素,目前阻抗损失系数一般在行业规范推荐的范围内进行取值,往往与试验值有所偏差,不利于调压室体型的优化设计。

通过采用大比尺的调压室水工模型,对两机一洞型式的水电站阻抗式尾水调压室进行大流量条件下的水力学试验,研究不同水流流态和分流比对调压室阻抗损失系数的影响,分析控制工况下调压室的流入和流出阻抗损失系数,给出了调压室阻抗损失系数与分流比的拟合公式和关系曲线。

研究结果填补了两机一洞型式的水电站尾水调压室阻抗损失系数试验的空白,可为此类调压室的水力计算分析提供依据。

【总页数】5页(P161-165)
【作者】周嘉伟;胡定辉;刘火箭;刘志雄
【作者单位】长江科学院水力学研究所;长江勘测规划设计研究有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV732.5
【相关文献】
1.CFD方法计算阻抗式调压室阻抗损失系数
2.阻抗式调压室水头损失系数研究
3.阻抗式调压室阻抗水头损失系数的试验研究
4.结合数值计算与模型试验研究阻抗式调压室阻抗损失系数
5.有长连接管的阻抗式调压室阻抗损失系数研究
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小天都水电站气垫式调压室工程地质勘察研究

小天都水电站气垫式调压室工程地质勘察研究蔡仁龙;冷鸿斌【摘要】Xiaotiandu Hydropower Station adopts air cushion surge chamber plan.It not only develops conventional geological prospecting work,but also focuses on the research of rock quality and holes formation condition,mountain lifting resistance stability,ground stress and surrounding rock crack resistance stability,rock permeability and surrounding rock stability.Survey work methods and experience of building air cushion surge chamber on water diversion power station in mountain valley areas are summarized.%小天都水电站采用气垫式调压室方案，除了开展常规地质勘察工作外，着重进行了岩体质量及成洞条件研究、山体抗抬稳定性研究、地应力及围岩抗劈裂稳定性研究、岩体渗透性与围岩抗渗稳定性研究，总结出了在高山峡谷地区引水式电站建气垫式调压室的勘察工作方法与经验。

【期刊名称】《中国水能及电气化》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】6页(P66-70,32)【关键词】气垫式调压室;工程地质条件;地应力;高压压水试验;水力劈裂试验【作者】蔡仁龙;冷鸿斌【作者单位】中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072;中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072【正文语种】中文【中图分类】TV732.5小天都水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内。

有调压室的水电站水力—调速系统的稳定性

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பைடு நூலகம்
调压室的水位波动对调速器的影响是众所周知的在文献［］１中已有讨论。但是通常讨论有调压室
须考虑机组之间的相互影响。
的水电站水力一调这系统的稳定性，都是局限于单管单机的形式，即一根水管向一台机组供水的形式。事实上，于有长引水管（）对洞的水电站，一般都是采用～根总管向所有机组供水的联合供水方式或向一组机组供水的分组供水的方式。当水电站采用一管多机的供水方式时，一台机组的调速器动作，会引起压力水管水压的变化和调压室水位的变化，从而影响其他机组的转速，引发其他机组调速器的动作；另
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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。

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目录一、实验目的 (2)二、实验任务与要求 (2)三、实验设备及模型数据 (2)四、实验成果 (3)问题1：描述实验观察到的阻抗式和差动式调压室中的水力现象 (3)问题2：根据阻抗式调压室模型数据用解析法求出上水箱为高水位丢荷后调压室的最高水位，并与实验成果比较 (4)问题3：比较差动式和阻抗式在同一实验情况时观察到的水力现象 (6)问题4：在引用流量相同的情况下，比较不同引水管长度对阻抗式调压室水力现象的影响 (8)问题5：比较不同阻抗孔口面积对差动式调压室水力现象的影响 (9)五、实验的收获与不足 (9)实验三调压室水力实验一、实验目的1、增强对调压室水力现象的感性认识，验证和巩固理论知识。

2、初步了解进行水电站水力模型实验的方法。

3、密切理论和实践的联系，培养运用所学理论知识分析实际问题的能力。

二、实验任务与要求利用调压室实验台阻抗式调压室和差动式调压室进行下列实验：1、观察并记录上水箱的高水位149cm 时，流量由满负荷突然减少至零（相当于水电站正常水位丢弃全部负荷）阻抗式和差动式调压室中水位波动过程及稳定所需要的时间。

2、观察并记录上水箱的低水位145cm 时，流量由零突然增至满负荷（相当于水电站死水位增加部分负荷情况）及丢弃全部负荷第二振幅涌浪水位，阻抗式和差动式调压室中水位波动过程中全部水力现象，以确定其最低涌浪水位，水位稳定所需要的时间，观察调压室内水位波动衰减过程。

3、观察并记录不同管道长度以及不同阻抗孔面积对调压室水位波动幅值得影响。

三、实验设备及模型数据1、实验设备调压室水力模型由上水箱、管道、调压室、阀门、电磁流量计、下水箱及循环泵组成。

水由上水箱经水管引至调压室，并经调压室后由水管引至电磁流量计最后流入下水箱，由水泵抽水至上水箱形成循环。

在回水管道上设有手动快速阀门及尾水闸阀，前者用以快速改变水管流量使调压室中水位产生波动，后者用以调节流量以满足实验要求。

在调压室的大室壁及升管上设有标尺，可直接读出水位波动的最高和最低值，以及引水管道至调压室的水头损失w h ，波动稳定时间可用秒表测定。

调压室水位波动过程中的最高水位、最低水位以及上下两个水箱中的水位，都可以通过固定在相应位置的标尺，用目测方法人工记录。

调压室水位波动过程线和管道中的流量可由计算机数据采集系统完成，过程如下：LGY-3A 型浪高仪将调压室水位的波动过程变成电压信号送到计算机数据采集系统，LDZ-4B 型电磁流量计将输水管引用流量转换成电压信号送至计算机，计算机数据采集系统自动记录这些信号，并存储到硬盘中，供分析使用。

在完成实验前的所有准备工作后，进入试验程序。

其步骤如下：a 、开启计算机，双击桌面上“实验台程序”图标；b 、进入“河海大学水电站非恒定流实验数据采集系统”界面；c 、点击鼠标进入“传感器初始状态检测”界面；d 、界面右下方依次显示“重现”、“退出”、“调零”、“确定”四个按钮，点击“确定”按钮；e、弹出“进入实时测量”和“传感器标定”界面，选择“进入实时测量”，点击“确定”按钮；f、在弹出的界面中选择本次试验所需用到的传感器，并选择所有传感器是否在同一坐标显示，点击“确定”按钮；g、在弹出的界面中粗鲁“文件名”、“采样时间”和“最大水头”，点击确定，在弹出的界面中显示“将覆盖上次同名数据文件”点击“确定”按钮进入测量过程。

2、数据模型（1）引水管阻抗式调压室引水管长度：短管L1=170cm，长管L2=370cm；差动式调压室引水管长度：短管L1=170cm，长管L2=370cm；引水管内径d=5cm（2）调压室阻抗式调压室内劲D1=10cm差动式调压室大室内径D1=10cm；差动式调压室升管内径d=5cm差动式调压室升管高度Z=58.5cm（3）调压室水力模型数据水位：（高水位）上水箱水位149 cm，下水箱水位0 cm（低水位）上水箱水位145 cm，下水箱水位0 cm流量：m/3，每次试验根据电磁流量计读数求出通过引水道流量。

水泵额定流量5h四、实验成果问题1：描述实验观察到的阻抗式和差动式调压室中的水力现象。

阻抗式调压室：1、当流量突然减少为0时，调压室水位迅速上升,到最高点后开始下降，下降到最低点后调压室水位又上升，上升到次高点后再下降，反复循环，调压室水位上下进行波动，但振幅随时间而减小，最后调压室水位稳定上水箱水位附近处。

2、当流量突然由0增大至最大时，调压室水位迅速下降到最低点，而后以很小的振幅上下波动，直至趋于稳定。

差动式调压室：1、当流量突然减少为0时，开始升管水位迅速上升，大室水位也较快上升，但落后于升管水位，升管和大室间形成水位差，升管水位超过溢流顶时，水体溢入大室，大室水位迅速上升，最后与升管水位齐平，而后两者水位一同上升至最高点，接着水位开始下降，到最低点水位后又上升，调压室水位上下进行波动，但振幅随时间而减小，最后调压室水位稳定在在上水箱水位附近处。

2、当流量突然由0增大至最大时，升管水位与大室水位均迅速降低，但升管水位下降速度较大室快，最后两者水位齐平下降到最低点，此后水位又回升、下降，以很小的振幅上下波动，直至趋于稳定。

问题2：根据阻抗式调压室模型数据用解析法求出上水箱为高水位丢荷后调压室的最高水位，并与实验成果比较。

1、阻抗式短管高水位甩荷计算：①计算过程：引水道流量0Q =5*0.79038=3.9519h m /3；引水道面积A=3.14159*5*5/4=19.6352cm ；引水道流速V=0Q /A=3.9519/（3600*19.635）*10000=0.5591s m /；f f b =；由《水工设计手册7——水电站建筑物》可以查出：阻抗系数7.1=ξ；m g v h c 02709.081.925591.07.122200=⨯⨯==ξ；1548.0499.17/709.200===w c h h η； 4423.0)17499.0108540.781.9/(5591.0109635.17.123232020=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--w h gF LfV ε ==ε20X 4.522；==200w h S ε0.0387；0S Z X = 由公式：00)1(])1(1ln[)1(])1(1ln[X X X X m m ηηηηη+-+-=+-++试算得： 8656.0max -=x ，故cm S x Z 350.3100387.08656.020max max -=⨯⨯-=⋅=计算得阻抗式短管高水位甩荷时调压室最高水位=149+3.350=152.350cm②分析与结论实验测得的最高水位=154.454cm相对误差= 1.381%%100350.152454.154350.152=⨯- 结论：实验算出来的调压室最高水位与理论计算出来的比较接近，说明实验结果合理。

2、阻抗式长管高水位甩荷计算：①计算过程：引水道流量0Q =5*0.76019=3.80095h m /3；引水道面积A=3.14159*5*5/4=19.6352cm ；引水道流速V=0Q /A=3.80095/（3600*19.635）*10000=0.5377s m /；f f b =；由《水工设计手册7——水电站建筑物》可以查出：阻抗系数7.1=ξ；m g v h c 02505.081.925377.07.122200=⨯⨯==ξ；1222.0499.20/505.200===w c h h η； 6488.0)20499.0108540.781.9/(5377.0109635.17.323232020=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--w h gF LfV ε ==ε20X 3.0826；==200w h S ε0.0665；0S Z X = 由公式：00)1(])1(1ln[)1(])1(1ln[X X X X m m ηηηηη+-+-=+-++试算得： 8851.0max -=x ，故cm S x Z 886.5100665.08851.020max max -=⨯⨯-=⋅=计算得阻抗式长管高水位甩荷时调压室最高水位=149+5.886=154.886cm②分析与结论实验测得的最高水位=156.578cm相对误差= 1.092%%100886.154578.156886.154=⨯- 结论：实验算出来的调压室最高水位与理论计算出来的比较接近，说明实验结果合理。

问题3：比较差动式和阻抗式在同一实验情况时观察到的水力现象。

1、甩荷时：同一实验情况下，如图1和图2，即均为短管、上库为低水位情况下，差动式调压室最高水位为152.807cm ，最低水位为143.582cm ，最大振幅为9.255cm ；阻抗式调压室最高水位148.455cm ，最低水位为140.702cm ，最大振幅为7.753cm 。

因此在同一实情况下验下，差动式调压室最高水位较阻抗式调压室大，最低水位虽然也大于阻抗式调压室最低水位，但是差动式调压室的最大振幅较阻抗式大，即差动式调压室水位波动明显，但是差动式波动稳定时间较差动式短。

我们看到差动式调压室的稳定水位较阻抗式调压室高，分析如下：差动式调压室起调水位133.0cm ，稳定水位为147.3cm ，调差为14.3cm ；阻抗式调压室水位127.9cm ，稳定水位为144.1cm ，调差为16.2cm 。

由以上数据可以看出，甩荷后，一部分流量进入调压室，一部分流量流往上游水库，但是进入差动式调压室储存的流量更少，流向上库的更多，上库多余的水量从溢流堰泄往下水库，由于流量大，过堰流速也大，流速水头也较高，因此差动式调压室的稳定水位也较高，调压室稳定后水流不流动，无水头损失，故调压室水位稳定在上库水位处。

图1图22、增荷时（在图1、图2实验水位稳定后增加负荷）：同一实验情况下，如图3和图4，即均为短管、上库为低水位情况下，可以看出差动式调压室水位有明显的小波动，阻抗式水位波动不明显，且差动式波动稳定时间较差动式短。

由图还可以看出，增荷时两个调压室水位快速下降，之后没有明显的波动，本人分析如下：增荷时，压力管道流量由调压室流量和引水道流量共同补给，刚开始时，由于上游进水口到阀门处有一段距离，阀门处流量主要由调压室补充，故调压室水位迅速下降，而后形成上下游水位差，进水口管道开始补水，由于管长较短，调压室水位还未下降到最低水位，压力管道流量就可由上库补充，此后调压室流量下降速度减慢，直到调压室水位比上库水位低一个值，该值为进口段到调压室的水头损失，此后由于上库水位和调压室无水位差，故波动不明显或者形成很小的波动。

图4图3问题4：在引用流量相同的情况下，比较不同引水管长度对阻抗式调压室水力现象的影响。

同一实验情况下，如图5和图6，即均为引水量流量相同、上库为低水位情况下，阻抗式调压室（长管）最高水位为150.545cm ，最低水位为139.118cm ，最大振幅为11.427cm ；阻抗式调压室（短管）最高水位148.455cm ，最低水位为140.702cm ，最大振幅为7.753cm 。