带长连接管的水电站调压室最优阻抗特性研究

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《水电站》试题库完整版7

西北农林科技大学水利与建筑工程学院《水电站》课程考试试题库主要内容第1部分名词解释 (01)第2部分填空题 (06)第3部分判断是非题 (12)第4部分选择题 (20)第5部分回答题 (26)第6部分计算题 (51)第7部分读图题 (67)第8部分模拟试题 (81)教材目录（0）绪论（1）水力发电基础（2）水力机械（3）进水、引水建筑物（4）压力管道（5）调保计算（6）调压室（7）水电站厂房二零一一年四月《水电站》课程考试试题库第一部分名词解释录入：余坤、陈宇鹏、张记真、李云清、罗真行、齐波波校核：李凯1.坝式开发（1）答：在河流峡谷处拦河筑坝，坝前壅水，形成水库，在坝址处形成集中落差，这种开发方式称为坝式开发。

2.引水式开发（1）答：在河流坡降较陡的河段，通过人工建造的引水道（渠道，隧洞，管道等）引水到河段下游，集中落差，这种开发方式称为引水式开发。

3.混合式开发（1）答：在一个河段上，同时采用筑坝和有压引水道共同集中落差的开发方式称为混合式开发。

4.抽水蓄能电站（1）答：抽水蓄能电站是一种存储系统中多余电能，在电力系统起调峰作用的电站。

包括抽水蓄能和放水发电两个过程：系统负荷低时，将下库的水抽到上库（电动机+水泵）；系统负荷高时，将上库的水放出发电（水轮机+发电机）。

5.潮汐水电站（1）答：利用潮汐能发电的水电站称为潮汐水电站。

6.梯级开发（1）答：在一条河流上，自上而下，建造一个接一个水利枢纽，成为一系列水利枢纽，这种开发方式称为河流的梯级开发。

7.平水建筑物（1）答：用以平稳由于水电站负荷变化在引水或尾水系统中引起的流量及压力变化，保证水电站调节稳定的建筑物。

8.引水建筑物（1）答：用以集中水头，输送流量到水轮发电机组或将发电后的水排往下游河道的建筑物。

9.进水建筑物（1）答：用以从河道或水库按发电要求引进发电流量的引水道首部建筑物。

10.HL240—LJ —250（2）答：表示混流式水轮机，转轮型号240，立轴，金属蜗壳，转轮标称直径为250cm 。

第十章调压室

hr 0 / hw0
1 Q0 2 hr 0 ( ) 2 g S
hr0－全部流量Q0通过阻抗孔口时的水头损失。 φ－阻抗孔流量系数，由试验得出，初步计算时取0.6~0.8。 S －阻抗孔断面面积，为压力引水道面积的 15%~50%。
(二)计算最低涌波水位
1、丢弃全负荷后波动第二振幅计算(z2) 第二振幅z2 ：丢弃负荷后，调压室中水位先升高至zmax，然后开始下降，至最低幅值zmin，用z2表示，称为第二振幅。
(2)设计要点：
上、下室的底部应有不小于1%的坡度倾向竖井，以便放空水流。下室顶部做成背向竖井的不小于1.5%的斜坡，使空气容易从下室逸出。
工程采用竖井与上室组合的情况较多，故又称
为水室式。
(3)适用：水头较高，要求稳定断面较小，水库水位变化比较大的水电站。
4、溢流式调压室
由双室式调压室发展而成。结构一：无上室，中间竖井顶部设溢流堰。结构二：设上室，上室内竖井顶部设溢流堰，底部与竖井相连处设出流孔口。即溢流双室调压室 (见P147图10-3(e))
其应近可能地靠近水轮机。
(3)上下游双调压室系统：厂房的上、下游均布置调压室。
适用：当采用中部地下厂房时，上下游都有较长的压力水道。
(4)上游双调压室系统：上游有压引水道上布置两个调压室。
适用：①上游引水道较长，一个调压室不能满足要求时，设置副调压室以减小主调压室的尺寸。 ②引水道上有施工竖井可以利用，或电站扩建，原有调压室容积不够而增加辅助调压室。
二、调压室水位波动计算内容

最高水位：决定调压室的顶部高程。
最低水位：决定底部高程及压力管道的进口高程。
调压室波动现象的基本方程式

设置并联调压室的长引水式水电站稳定性分析

：ＴＶ７３２．５；ＴＶ１３１．３３文献标志码：Ａ
文章编号：１０００— １９８０（２０１４）０２— ０１５９— ０６
Ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅｗａｔｅｒｄｉｖｅｒｓｉｏｎ・ｔｙｐｅ
ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｐａｒａｌｌｅｌｓｕｒｇｅｃｈａｍｂｅｒｓ
ＺＨＯＵＪｉａｎｘｕ，ＳＨＡＯＷｅｉｈｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＸｉａｏｔｏｎｇ，ＺＨＵＦｅｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｉｎｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｕｎｉｔｓｏｆａｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ，ａｎｅｘａｃｔｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｈｆｏｒａｌｏｎｇ－－ｄｉｓｔａｎｃｅｗａｔｅｒｄｉｖｅｒｓｉｏｎ－・ｔｙｐｅｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｐａｒａｌｌｅｌｓｕｒｇｅｃｈａｍｂｅｒｓ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏ．ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｖａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｍａｌｌｌｕｆｃｔｕａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｉｇｉｄｍｏｄｅｌａｎｄｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｏｒｆｔｈｅｐｉｐｅｌｆｏｗ，ａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｄｅｓｃｉｂｒｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏ — ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｏｔｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｔｉｍｅｄｏｍａｉｎ．ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｙｏｕｔｓｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｄｉｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｄｅｒｓｆｏｒｔｈｅｐｉｐｅｌｏｆｗｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ’Ｓｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ａｎｅｘａｍｐｌｅｓｈｏｗｓｔｈａｔ，ｉｎｓｔｅａｄｏｆｔｈｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｒｉｇｉｄｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ，ａｔｈｒｅｅ — ｏｒｄｅｒｏｒｈｉｇｈｅｒ — ｏｒｄｅｒｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｓｈｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｏｒｆｔｈｅｐｉｐｅｌｏｆｗａｔｔｈｅｌｏｎｇ — ｄｉｓｔａｎｃｅｗａｔｅｒｄｉｖｅｒｓｉｏｎ－ｔｙｐｅｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｔｏｆｕｌｌｙｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ’Ｓｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｄｉｖｅｒｓｉｏｎ— ｔｙｐｅｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ；ｐａｒａｌｌｅｌｓｕｒｇｅｃｈａｍｂｅｒｓ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｓｍａｌｌｌｕｆｃｔｕａｔｉｏｎ；ｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌ

水电站调压室的稳定性研究

要：压室的几何形状与断面尺寸是和水头损失是密切相关的，少尾水调压室的水头损失是优化调压室系调减
统设计的重要内容之一。对待建及已建电站的调压室的稳定性进行分析，具有非常重要的现实意义。文章讨论了
“ 想” 理调速器情况下，忽略压力管道水流、机组和负载频率的调节过程中，调压室所需满足的断面要求。最后，重点探讨了不同水位波动情况对调压室的稳定性的影响。研究结果对调压室断面的确定具有重要的指导意义。
４３
红水河２１０１年第２期
图１圆筒式调压室水击系统简图
式中上标・ —— 表示ｄｄ；／ｓ
＋
Ｈ１ — 上游水位； —
Ｈ２ —调压室水面测压管水头； — ＱＴ —— 隧洞流量；
Ｑ — —调压室流量；ｓ
鑫＝＋（＋）Ｈ十稀 ×
隧洞出口断面积；
卜
Ｄ广
隧洞直径；
（６）
２。）ｇ＋臼＼（
式中Ｈ．水轮机水头；一Ｈ３ —水轮机下游尾水水位； — Ｑ— — 水轮机流量；
— —
Ａｓ —调压室截面积； —
Ａ —— 隧洞进口断面积；
— —
压力管道局部阻力系数；压力管道沿程阻力系数；
Ｄｒａ电站应用了这种新型调压室，ｉ水ｖ并在此后的时
如图１所示的水系统，各部分分别写出其动对
量方程。

《水电站》综合练习答案

《小型水电站》综合练习题浙江水利水电专科学校2013年3月绪论一、思考题1．水力发电的特点是什么？p42．我国水能资源的分布及开发情况？p1-23．我国水电事业的成就、发展前景？p24．按照集中落差的方式不同，水电站的开发分为几种基本方式？各种水电站有何特点及适用条件？p5-85．水电站有哪些组成建筑物？其主要作用是什么？p126．抽水蓄能电站的作用和基本工作原理是什么？潮汐电站基本工作原理是什么?p8-10二、填空题1．水电站的基本布置形式有_坝式_、__引水式_ 、__混合式_三种，其中坝式水电站分_河床式_、__坝后式_、_闸墩式_等形式。

2．有压引水式水电站由_拦河坝_、_有压进水口_、_有压引水隧洞_、_调压室_、_厂房、引水渠_等组成；而无压引水式水电站由_低坝_、_无压进水口_、_沉沙池_、_引水渠道（无压隧洞）_、_日调节池、压力前池、溢流水道、压力管道、厂房、尾水渠_等组成。

3．抽水蓄能电站的作用是_以水体为贮存介质，起调节作用_，包括_抽水蓄能_和_防水发电_两个过程。

4．按其调节性能水电站可分为__无调节__和__有调节_两类第一部分水轮机一、判断1. 只要有通过，水轮机就会旋转作功。

( ×)2. 混流式水轮机利用的是水流的势能来作功的。

( ×)3. 冲击式水轮机主要利用水的动能。

( √)4. 水轮机的工作水头等于水电站的毛水头。

( ×)5. 水轮机的工作水头就是水轮机的设计水头。

( ×)6. 转桨式水轮机的高效区比定桨式宽广。

( √ )7. 高水头水电站一般采用轴流式水轮机。

( ×)8. 可逆式水轮机既是水泵，又是水轮机。

( √ )9. 水轮机的效率是水轮机的轴功率与输入水轮机的水流功率之比。

( √ )10. 折流板的作用是为了减小水击压力。

( √)11. 反击式固定导叶也就是座环的支承立柱。

( √ )12. 灯泡式引水是贯流式水轮机的一种引水方式( √ )。

调压室的要求及设置条件《水电站》

《水电站》
2007年7月
第十章调压室
第一节调压室的要求及设置条件
问题：为什么设置调压室？
第一节调压室的要求及设置条件
❖ 在较长的压力引水系统中，为了降低高压管道的水锤压力，满足机组调节保证计算的要求，常在压力引水道与压力管道衔接处建造调压室。
❖ 调压室将有压引水系统分成两段：上游段为压力引水道，下游段为压力管道。
公式重复计算一次，即
y X 1 1 e( X0X ) X0 X0
但要注意，最高水位时X以负值代入。
上、下室容积设计
❖ 上室容积：
WB
Lf V02 ghw0
1 2
ln 1
Zm
y 2hw0 0.15h
h
2S
❖ 如果上室无溢流堰，则上室容积计算公式为：
WB
T 2 LF
gf
2、简单调压室丢弃负荷的图解计算 ① 确定坐标系统：横轴为V，向左为正；竖轴为Z，
向下为正。 ② 作辅助线：
a) 水头损失辅助线hw=f(V) b) 惯性线： ΔV=β(Z-hw) c) 水位-流量关系曲线： ΔZ=A-αV
③ 图解计算：见教材(另一执行文件)
3、简单调压室增加负荷的图解计算
3、双室式调压室 ❖ 特点：双室式调压室是由一个竖井和上下两个储水
室组成。丢弃负荷时，水位迅速上升，当水位达到上室时，其上升速度放慢，从而减小波动振幅。增加负荷时，水位迅速下降到下室中，并由下室补充不足的水量，因此限制了水位的下降。
❖ 适用：水头较高，要求的稳定断面较小，水库水位变化比较大的水电站。
(5) 差动式调压室
❖ 由两个直径不同的同心圆筒组成，中间的圆筒直径较小，上有溢流口，称为升管，其底部以阻力孔口与外室相通。

长引水隧洞阻抗式调压室过渡过程分析

最低雍波水位与调压室处压力引水道顶部之间的安全高度应
不小于２￣３ｍ，调压室底板应留有不小于１．０ｍ的安全水深。
因此确定调压室断面直径取９．０ｍ，阻抗孔直径取
引水系统采用一洞三机联合供水的布置型式，电站共三台机组，设计引用流量３× １２．６ｍ。／ｓ，额定水头为３４７ｍ，整个引水系统总长１１．５５７ｋｍ。引水隧洞末端设置阻抗式调
计算时压力引水道采用最小糙率，压力管道采用平均糙
率。
（３）调压室最低涌波计算调压室增加负荷时的最低涌波引水隧洞和压力钢管中的水击压力，改善机组运行条件。
』
（２）调压室最高涌波计算：
加时问点对应的结果不同，考虑到机组今后的运行方式及相对较危险的叠加时刻点，初步计算叠加时间点暂取流进（出）调压室流量最大时刻及调压室水位最高（低）的时刻。上游调压室最高涌浪复核控制工况：工况１：上游正常引水位（２，６２５．６７ｍ），下游最高尾水
能发生的不利工况，复核阻抗式调压室的涌波，分析机组相继开启及甩负荷后重新开启时间限制。关键词：长引水隧洞；调压室；雍波计算；过渡过程分析

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，

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带长连接管的水电站调压室最优阻抗特性研究发表时间：2019-02-20T15:16:19.903Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：吴华明1 曾淑婷2 王炳豹3[导读] 摘要：针对带长连接管的调压室，为了施工方便，设计人员往往将阻抗孔口下置到连接管与输水隧洞相接处，阻抗孔口的位置对水电站水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响缺乏专门的研究。

1.水能资源利用关键技术湖南省重点实验室长沙市 410000；2.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙市 410000摘要：针对带长连接管的调压室，为了施工方便，设计人员往往将阻抗孔口下置到连接管与输水隧洞相接处，阻抗孔口的位置对水电站水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响缺乏专门的研究。

本文通过理论分析和模型验证的方法研究了带长连接管调压室的阻抗孔口位置对水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响规律。

研究表明：对于带长连接管的水电站调压室，阻抗孔口应上置在连接管与调压室大井相接处，同时连接管直径越大，阻抗孔口上置后对水电站的调节保证设计参数和调压室涌浪越有利。

该结论同样适用于气垫式调压室的设计中。

关键词：阻抗式调压室；水击压力；连接管；阻抗孔口位置Study on optimal throttled orifice characteristics of surge chamber with long connecting pipeWU Huaming1，WANG Bingbao 1，2，LI Xiaoqing2，ZHAO Lu2（1.Hunan Provincial Key Laboratory of Key Technology on Hydropower Development，Changsha City 410000，China；2.POWER CHIAN ZHONGNAN ENGINEERING CORPORATION LIMITED，Changsha City 410000，China）Abstract：In order to make construction convenient，designers often place the throttled orifice under the connection between the connecting pipe and the water conveyance tunnel for the surge chamber with long connecting pipes.However，there is no relevant research on the impact of the location of the throttled orifice on water hammer pressure，surge and water hammer pressure coefficient through it of hydropower station.In this paper，the impact of the location of the throttled orifice on the water hammer pressure，surge and water hammer pressure coefficient through it is studied by the method of theoretical analysis and model verification.The research shows that for the surge chamber with long connecting pipe，the throttled orifice should be placed at the junction of the connecting pipe and the surge chamber.At the same time，the larger the diameter of the connecting pipe is，the better the regulation of the hydropower station is when the impedance hole is placed.The conclusion is also applicable to the design of air cushion surge chamber.Key words：the throttled surge chamber；water hammer pressure；connecting pipe；the location of the throttled orifice1 研究背景对于长引水式水电站和抽水蓄能电站，由于引水隧洞坡度较大或机组安装高程较低，调压室连接管往往较长。

此外，气垫式调压室同水道的连接同样需利用连接管，并设置阻抗［1］。

连接管内水体动量（惯性）相对于引水（尾水）隧洞和压力管道（尾水管）内的动量（惯性）所占比重较大，连接管增长使调压室水位波动幅值减小，使水锤压力和穿井率增大［2］。

设计中为了减轻长连接管带来的不利影响，往往在连接管内设置阻抗孔，并适当增加连接管断面尺寸，减小连接管内水体动量（惯性）。

同时，将阻抗孔口下置到连接管与输水隧洞相接处以方便施工，但是阻抗孔口的位置和尺寸对水电站水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响缺乏专门的研究。

本文以理论分析和模型验证的方式，详细分析了阻抗孔口阻抗损失系数对调压室底部动水压力、蜗壳末端动水压力、调压室涌浪变化规律的影响。

发现通过将连接管内阻抗孔口上置，可有效降低蜗壳末端最大动水压力值和调压室底部压力值，而调压室涌浪极值基本维持不变。

此外，连接管直径越大，通过这种手段用来改善水电站调节保证设计参数的效果越明显。

2 基本方程和理论分析在考虑管壁的弹性、水的可压缩性以及忽略摩擦力的情况下，非恒定管流所遵循的连续性方程和运动方程如下［2］：图1水电站调压室系统示意图式中V是时刻t位置x处的流速，H是时刻t位置x处测压管水头，g为重力加速度，a是水击波的传播速度，将方程（1）（2）联立，可以得到水击基本方程如下［3］：这里，H（0）、V（0）是稳态是的测压管水头和流速，为逆压波，为顺压波。

为了研究带长连接管调压室的水击波传播和反射情况，作如下假定：（1）连接管、压力引水道和压力管道交汇处各支管的进口存在压力相等的条件；（2）连接管、压力引水道和压力管道交汇处存在连续条件；（3）连接管与压力引水道和调压室大井相接处分别等效为下阻抗孔和上阻抗孔，下阻抗孔上下两点B1和B0的压力差等于下阻抗水头损失，上阻抗孔上下两点B4和B5的压力差等于下阻抗水头损失；（4）引水隧洞较长，不考虑隧洞中来自水库的反射波Ψ3。

考虑连接管内来自调压室大井反射波Ψ1的影响，可以得到压力引水道内透射波[3]为：式中：K1为下阻抗孔口阻抗系数；Ψ1、φ1为调压室连接管内的折射波和反射波；Ψ2、φ2为压力管道中的入射波和反射波；φ3为隧洞中的透射波，Ψ3为隧洞中来自水库的反射波；u= u1+ u2+u3，ui=gfi/ai（i=1，2，3），fi、ai分别为第i管道中的管道截面积和波速，g为重力加速度。

下阻抗孔口的水头损失系数采用水电站调压室设计规范选取，对于设置长连接管的阻抗式调压室，连接管与调压室大井相接处，存在一个局部水头损失，等效为上阻抗孔口，其水头损失系数同样采用水电站调压室设计规范选取即图5 体型6下调压室底部压力、蜗壳末端压力和调压室涌浪波动过程从图5中可以看出，两种不同体型调压室下，调压室底部最大动水压力值及发生时刻分别为748.648m （9.26s ）和728.205m （9.26s ），蜗壳末端最大动水压力值及发生时刻分别为798.068m （8.0s ）和788.084m （8.0s ），调压室最高涌浪及发生时刻分别为666.931m （71.84s ）和667.827m （66.54s ）。

连接管直径越大，调压室底部最大动水压力值和蜗壳末端最大动水压力值越小，连接管内水体惯性越小，调压室涌浪振幅越大，波动周期越短。

因此，在相同的阻抗损失系数下，应考虑采用采用管径较大的连接管直径来有效降低调压室底部最大动水压力值和蜗壳末端最大动水压力值。

体型1和体型6情况下蜗壳末端最大动水压力上升率较小，调压室涌浪较高，从抑制调压室水位波动振幅，加速水位波动衰减角度出发，应通过增大阻抗损失系数，降低调压室涌浪，保证蜗壳末端最大动水压力极值满足设计控制要求。

从表2中数据可以看出，当连接管直径分别采用3m 和6m 时，通过增大K1、K2之和降低调压室最高涌浪值，但同时也显著地提高了蜗壳末端最大动水压力值和调压室底部最大压力值。

通过优化设计，采用体型5替代体型2时，蜗壳末端最大动水压力值降低了0.241m ，调压室底部最大压力值降低了0.403m ，调压室最高涌浪0.002m ；当采用体型10替代体型7时，蜗壳末端最大动水压力值降低了1.894m ，调压室底部最大压力值降低了2.694m ，调压室最高涌浪0.022m ；采用体型7替代体型2时，蜗壳末端最大动水压力值降低了4.569m ，调压室底部最大压力值降低了9.768m ，调压室最高涌浪0.286m ；当采用体型10替代体型2时，蜗壳末端最大动水压力值降低了6.463m ，调压室底部最大压力值降低了12.462m ，调压室最高涌浪0.308m 。

发现当连接管直径以及K1、K2之和一定时，随着K2逐渐增大，蜗壳末端最大动水压力值和调压室底部最大压力值逐渐减小，调压室涌浪基本不变。

此外，连接管直径越大，增加K2值，减小K1值，蜗壳末端最大动水压力值和调压室底部压力值的降低效果越明显。

带长连接管水电站调压室设计时，不考虑施工难度和增加的工程投资，应优先选择体型10。

图8 体型2、5、7和10下的水击穿室系数波动过程对比图从图7中可以看出，流入调压室流量较小时，四种体型调压室连接管内反射波大小差别不大，当流入连接管流量最大时，连接管内反射波差异最大。

从图8中可以看出，连接管直径越大，K1值越小，水击穿室系数越小，图中体型10的水击穿室系数最小。

4 结论对于带长连接管的水电站调压室，从加大调压室水锤反射效果来说，连接管和阻抗孔口尺寸宜越大越好，但从抑制调压室水位波动振幅，加速调压室内水位波动的衰减过程的角度出发，上下阻抗孔口阻抗损失系数K1、K2之和不宜过小。

本文通过理论分析和模型验证发现，在K1和K2之和无法减小的情况下，可以通过减小K1和增加K2，有效降低蜗壳末端最大动水压力值和调压室底部压力值，而调压室涌浪极值基本维持不变。