阻抗式调压井的水工设计
简单式和阻抗式调压室的水位波动计算
简单式和阻抗式调压室的水位波动计算调压室水位波动计算常用的方法有解析法和逐步积分法。
解析法较简便，可直接求出最高和最低水位，有时精度差，不能求出波动的全过程，常用以初步决定调压室的尺寸。
逐步积分法是通过逐步计算以求出最高和最低水位，其最大优点是可以求出波动的全过程和求解复杂的问题。
逐步积分法可分为图解法和列表法(数学积分法)，两者原理相同。
图解法简便，醒目，列表法较精确。
逐步积分法一般用于后期的设计阶段。
近年来随着电子计算机的发展，在工程设计中已越来越多地采用电算法，以同时解决调压井涌波、水锤压力及机组速率上升的复杂计算，特别是研究各参数的影响时，电算法更为优越。
下面我们主要介绍解析法和图解法。
电算法则在第九节中介绍。
一、水位波动计算的解析法（一）丢弃全负荷情况当丢弃全负荷后，水轮机的流量Q=0,连续性方程式(15-3）变为在水流进出调压室时，如考虑由于转弯、收缩和扩散引起的阻抗孔口水头损失K,则动力方程式(15-4)变为式中，其中为水头损失系数（为一常数）。
,其中和分别为流量流过引水道和进出调压室所引起的水头损失。
令，则，，将以上关系代入式(15-7)，两边除以,并令，则得将V=y代入式（15-6），并和式（15-8）消去dt，得再令，即Z=SX，dZ=SdX，代入上式，得系数S具有长度因次，用以表示“引水道—调压室”系统的特性。
X和Xo均为无因次的比值。
式（15-10）为变数X和的一阶线性微分方程式，积分后得积分常数C可由起始条件决定。
波动开始时，t=0，V=，即y=1,Z=,X=Xo,以y=1,X=Xo代入上式，得故（15-10）的最后解答为对于调压室的任何水位（用X表示），可用上式算出与之对应的引水道的流速V = y，也可以进行相反的计算，但不能求出流速V与水位X对于时间t的关系，因此，不能求出水位波动过程。
1.最高水位的计算欲求波动的最高水位，只需求出即可。
在水位达到最高时，V=0，即y=0，代人式(15-11)得两边取对数得式中的符号在静水位以上为负，在静水位以下为正。
浅析老挝南俄3水电站深大调压井液压滑模技术
浅析老挝南俄 3水电站深大调压井液压滑模技术胥吉中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都610000【摘要】介绍南俄3水电站复杂结构深大调压井液压滑模施工的工艺要求。
合理的临建布置、优质高效的“模板组合拼装”设计理念、混凝土的快速入仓，严谨科学的施工组织，均是保证滑模施工快速成功的关键。
【关键词】液压滑模施工技术深大调压井南俄3水电站南俄3水电站调压竖井采用开敞阻抗式结构，南俄 3 水电站调压井采用阻抗式调压井，中心桩号为引 T10+635.263m，由阻抗孔和竖井组成。
调压井顶部高程 EL.780.00m，开挖总高度238.6m，其中竖井开挖高度172.5m，EL.780.00m~EL.740.00m段开挖内径17m，EL.740.00m~EL.729.50m段开挖内径为16.2m，EL.729.50m~EL.669.50m段开挖内径为16.6m，EL.669.50m~EL.607.50m段开挖内径为16.8m，衬砌后直径为15m，竖井为露天式；阻抗孔开挖高度 66.1m，开挖内径 6.4m，衬砌后内径5m。
由于调压井尺寸巨大，针对南俄3水电站调压井工程井身混凝土衬砌工期紧、任务重、工序交叉多特点，通过反复研究分析论证，多方案经济比较后，选用了整体全液压滑模施工技术方案。
本文介绍如下。
1.2.工程施工主要技术特色液压滑模施工速度快、节约成本是滑模施工工艺的显著优点，而优质、高效设计、严密合理的施工组织、充分周全的施工准备、正确无误的施工操作，则是保证滑模施工顺利进行的必要前提。
该项工程施工技术创新及难点主要展现在以下几个方面:( 1)合理的施工临建布置及资源配制能否满足滑模施工工艺要求;( 2)液压滑模“模板组合拼装结构”设计理念;( 3)深大调压井施工人员上下交通安全是难题;( 4)大落差( 172.5m)垂直输送混凝土工艺是关键环节;( 5)井内大吨位钢筋运输及安装的选择。
( 6)严谨科学的施工组织，是保证滑模施工成功的关键1.2.主要施工措施与方法2. 1施工临建布置本工程定制了一台MG20-20门式吊机，起吊深度达 238.6m，跨越井口上空布置，作业半径8.5m内允许最大起重量20t，利用门式吊机组装液压滑模、平台随着滑模提升拆除上部风水管及电缆线的提升。
蔺河口水电站调压井开挖施工技术
＝
璧
８
图 １ 调 压 井布 置 示 意 图
采 用先 导井 、 扩挖 方案施 工 ， 后 导井 采用 以反 导 井 为 主 ， 反导 井相 结合 的 中导井 法施工 ， 井贯 通 正 导
后， 自上而 下扩 挖成 井 。
较为强烈 ， 风化深度 约 ８ ５ｍ 岩体 呈碎裂散 体 全 ． ， 状 ， 度 很 低 ； 风 化 深 度 约 １ ． ｎ 风 化 裂 隙 发 强 强 ７ ２ｉ，
中图 分 类 号 ： Ｖ ５ ＋． Ｔ ５４ １ 文 献标 识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０６—３５ （０２０ １０ ９ １２ １ ）２—００ —０ １１ ３
Ｄ ｈ １ ．９ ９ｊ ｉ ｎ １０ Ｏ ３ ６ ／ ． ｓ ．０ ６—３ ５ ．０ ２ ０ ． ９ ０ ｓ ９ １２ １ ． ０ ２ ２
育 ， 隙倾 角较 陡 。在全 、 风化 岩体 的开挖 过程 中 裂 强 极 易产 生掉 块 、 塌方 。
正导井在调压井 明挖边坡结束 ， 口平 台形成 井 后进行 ， 采用吊罐法施工 ， 开挖石碴处理方式由于地
形 限制 ， 工 道路无 法 修至工 作 面 ， 施 因而在 ２号支 洞
２ 调压井开挖
１ 概 述
调压井
蔺河 口水电站位于陕西省岚皋县境 内的岚河干 流上 ， 是岚 河流 域 唯 一 的 控 制性 工 程 。主要 建 筑 物
由碾压 混凝 土 双 曲拱 坝 、 水 建 筑 物 、 泄 引水 建 筑 物 、 发 电厂房等 组成 。电站装 机容 量 ７ Ｗ。引水 建筑 ２Ｍ 物包 括进 水 塔 、 力 引 水 隧 洞 、 压 井 及 压 力 管 道 压 调 等。 在压力引水隧洞末端 、 压力管道前端布置一阻 抗式 调压井 ， 压 井 中心 与 引 水 隧 洞 相 交 于 引 ２＋ 调 ７ １２３桩号 ， 挖 断 面 直径 １ 内衬厚 度 １０ｍ １ ．１ 开 ６ｍ， ． 钢筋混 凝土 ； 底 高 程 为 ４０ ０ｎ， 部 高 程 ５４． 井 ６ ． ａ顶 ４ ０ ｍ， 深 ８ ． 为大 断 面深井 开挖 。 井 ４０ｍ， 调 压井 地 层 岩 性 为变 质 含 砾凝 灰 岩 ， 块 或 层 呈
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 ￣ ３ ｍ， 调 压 室 底 板 应 留 有 不 小于 １ ． ０ ｍ 的 安全 水 深 。
因此 确 定 调 压 室 断 面 直 径 取 ９ ． ０ ｍ ，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× １ ２ ． ６ ｍ。 ／ ｓ ，额 定 水 头 为 ３ ４ ７ ｍ， 整 个 引水 系 统 总 长 １ １ ． ５ ５ ７ ｋ ｍ 。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 ， ６ ２ ５ ． ６ ７ ｍ） ，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
金哨水利枢纽工程特大直径调压井阻抗式滑模设计与施工
金哨水利枢纽工程特大直径调压井（阻抗式）滑模设计与施工金哨水利枢纽工程特大直径调压井(阻抗式)滑模设计与施工水电工程技术2003.1金哨水利枢纽工程特大直径摘要:金哨水利枢纽工程特大直径(21m)调压井(阻抗式).若采用散装模板进行施工需110d完成.而采用滑模施工仅用58d时间完成.且闸门槽?期混凝土同I期混凝土同步进行.滑模模体的精度高.不仅满足快速闸门的起落,缩短了工期.而且节约了投资.是传统施工难以达到的.因此.竖井采用滑模及取消闸门槽?期混凝土施工在水利枢纽工程建设中是最优的选择.1工程概况金哨水利枢纽工程位于辽宁省桓仁县沙尖子镇金坑村上游约lkm处,鸭绿江的支流浑江干流下游,距离太平哨水电站约b…ZKr1],距离浑江口42km,是浑江下游梯级开发的最末一级,混合式开发具有防洪,灌溉,发电,水产养殖及环境保护等综合利用效益.枢纽工程由拦河坝,引水系统和发电厂房组成.引水建筑物布置在右岸,引水隧洞进水口位于右岸坝轴线上游40m处,引水洞轴线方向SE129.1341”,洞长412.85m,洞径12m隧洞末端桩号0+412.85处设有阻抗式调压井,衬砌后直径21m.于调压井底部引出两条直径oO--m-的压力管道调压井井顶高程175.2m,底板高程107.16m,井深68.04m,内设两孑L快速闸门. 其中,高程l16.26m处设有阻抗板,高程153.75m和高程164.8m处,分别设有闸门检查平台,拉杆检修平台.高程124.5m至高程175.2m为滑模施工段.该调压井的设计断面为圆弧直墙段的多变形.快速闸门门轨同井壁整体衬砌,取消常规施工方法中的闸门槽二期混凝土,高程124.5至高程153.75的滑模模体见图1.滑模滑到高程153.75m闸礅顶,需模体改制,改制后模体见图2.高程124.5m至高程140.0m滑模混凝土衬砌厚度为1.5m,高程140.0m至高程175.2m混凝土衬砌厚度为1.0rr,.调压井滑模施工段主要工程量:混凝土5760.43m.,钢筋343.65t.2滑模模体设计2.I滑模的组成部分滑模是由滑模模体,液压系统操作台,辅助盘组成.主要有模板,围圈,提升架,工作盘,辅助盘,千斤顶等.一13—2OO3.1水电工程技术图1调压井124.j,153.75滑模平面图1一提升架;2一桁架梁;3一鼓圈;4一液压千斤顶.图中尺寸为cm 2.1.1工作盘滑模工作盘是滑模的主要受力构件,也是施工及材料堆放的重要场所.滑模工作盘设计中,在保证其强度,刚度和稳定性的前提下,尽可能减轻其自重.因此,采用轻型桁架粱,辐射布置,中间加工一直径为4.6m,高3.6m的鼓圈做为联接体.桁架梁长8.3m,高0.8m.桁架梁采用i00×1O角钢,75×7角钢做为联接筋.因受调压井设计断面的限制,鼓圈下半部为断开的圆.为了加强鼓圈的强度,工作盘以上鼓圈采用封一14一闭的圆;为了保证桁架梁的稳定性,采用不等直径的三层75×7角钢做为加强圈;为保证滑模盘整体刚度和稳定性,又布置25mm圆钢作为斜拉索,共计32根,滑模工作盘铺艿3cm厚木板及艿3mm钢板.桁架梁,鼓圈,加强圈,斜拉索,铺板,总重量为24978.38kg.2,1,2辅助盘辅助盘位于工作盘下面,主要是检查井壁混凝土质量,处理局部缺陷.洒水养护等工作.为减小其重量,节约材料,辅助盘采水电工程技术0nn01用5O×5角钢作骨架,j2『20mm圆钢作为加强辅筋尺寸为150cm×65cm上铺2块P3015钢模板,活荷载按150kg/m.计算,用Z.1.3系统直径j2『20mm圆钢吊在桁架梁上,吊构之间用16mm圆钢作为栏杆,连成整体辅助盘总重量为4726.12kg.图2调压井V153.75,V175.2滑模平面图提升架,围圈,模板,:芰撑杆,液压(2)围圈,盘圈,模板(1)提升架由立柱,缀板,千斤顶支座组成,采用”7”型.立柱采用2根1.90m的[12mm槽钢,对口由8mm钢板焊接,尺寸为200mm×i20mm.根据计算千斤顶支座的尺寸为410mm×430mm,提升架内侧联接桁架梁,外侧与围圈联成一个整体.提升架总雷量为7585.64kg.根据计算,围圈,盘圈采用[14amm槽钢,围圈上下两道与提升架及模板联成一个整体.根据调压井的设计形状和尺寸,制作围圈的形状,尺寸.围圈控制整个滑模的形状.盘圈与工作盘上面平,与模板及提升架联成一个整体,起辅助加强滑模整体强度的作用.滑模模板分为普通模板和特殊模板两种:(根据现场提供的材料)普通模板采用一15—2OO3.1水电工程技术P3015钢模,模板的上沿比滑模工作盘高出30cm,此高度不浇筑混凝土背面用50x5角钢作为加劲肋;特殊模板采用艿5mm钢板,背面用5O×5角钢作为加劲肋.围图, 盘圈,模板总重量为8820.78kg.(3)支撑杆,液压系统液压系统选用GYD一30型千斤顶.设计承载能力30KN,行程30mm,计算承载能力按15KN.千斤顶要放在提升架底座上,用高压油管连在HY一36S型液压控制台上.因采用千斤顶的数量与油管的数量太多,一个控制台的液压油箱不能满足要求,增加一个副油箱与主油箱联成一体.支撑杆采用25ram圆钢,支撑杆连接采用丝扣连接.2.2滑模载荷分析计算及千斤顶数量选择2.2.1滑升摩擦阻力G根据经验:G1一f?S—kf.S(1)式中:K——附加影响系数,取K一1.5; f.——摩擦阻力,一般对钢模板2KN/m;S——整圈模板的面积,S一7c?d?h一3.14><21×1.2 —79.I3m则:G一1.5×2×79.13—237.39KN一24223.47kg2.2.2滑模结构自重G:工作盘Pl一24978.38kg;辅助盘P:一4726.12kg;提升架P3—7585.64kg;围圈,模板P{一8820.78kgG.一Pl+P.+P3+P4—46110.92kg(2)2.2.3施工荷载人员T1—50人×7Okg/人一35OOkg设备取T一15OOkg材料,工具T3—5oookg并取1.3不均匀系数和2倍动力载荷系数,即一16一G3一(Tl+Tz+T3)×1.3×2—26oookg(3) 2.2.4混凝土对模板的侧压力当采用插入式振捣器时,混凝土对模板的单位面积侧压力为:P—r(h+o.05)(4)式中:r——混凝土的容重,取25ookg/ m3;h——每层浇筑混凝土厚度,取0.3m;则:Pl一2500×(0.3+0.05)一875kg/ mz同时考虑浇筑混凝土时,动荷载对模板的单位面积侧压力Pz一2vv’~.g;m故:P一(P1+P2)S一(875+200)×0.3×7c×21—21276.4Okg2.2.5支撑杆计算允许承载能力:P一3.14×l-,J/K(m1)(5)式中:E——支撑杆的弹性模量E一2.1×106kg/cm:J——支撑杆的截面惯性矩J一1.981cm;K——安全系数:取K一2;ml——计算长度:按0.6×1.8—1.08m计;则P一3.14×2.1×1.981/2×(0.6×180)一1759kg/cm因此千斤顶,支撑杆的数量n—w/cp(6)式中:w——操作平台承载,W—G+G2+G3+P一117610.79kg;P——支撑杆的允许承载力,取15OOkg;C——载荷不均匀系数,取o.8;水电工程技术厶UUO?上则n一117610.79/0.8×1500—98(台) 取1.3倍的安全系数,则:千斤顶124台.支撑杆124根,即可满足要求.3滑模施工3.1滑模滑升调压井混凝土同快速闸门槽?期混凝土改为一次浇筑.快速闸门门轨安装随滑模混凝土上升超前安装,这样要求滑模滑升精度高,保证门轨无偏差,满足快速闸门的起落.滑模施工中,高程124.5m以下混凝土采用现支浇筑,然后在高程n6.k/,Ill阻抗板上搭设钢管脚手架平台,平台顶高程124.5m.在此平台上组装滑模.组装顺序为:鼓圈——桁架粱——提升架——围圈——模板,组装时模板严格按设计尺寸组装.混凝土标号,塌落度等均严格按试验室的配合比进行,混凝土用6m.混凝土拌和车通过布置在井壁上的4条10寸下料钢管,经缓冲器缓冲后均匀分层入仓.6台1.5kw70型软轴插入式振捣棒振捣,振捣时要经常变动振捣方向并避免直接振动钢筋,模板.每小时下料20m.左右.为防止下料不均匀引起滑模的倔移,(快还I申Jr]门轨一次随滑模混凝土完成,要求精度高.)混凝土初次浇筑分三层:一层1Ocm,二层,三层30cm,厚度达到70cm时,滑模滑升3,5cm检查脱模?昆凝土的凝固程度.一般情况混凝土待强度达到0.4,2Mpa时,即可脱模.浇筑到第四层,然后滑升6,15cm,继续浇筑,滑升30cm.若无异常现象,滑模便可进行正常浇筑和滑升滑升罕高稗153.75m后停滑.滑模改制.滑模改制完毕后,根据上述要求进行第二次滑升,滑升高程153.55m至高程175.2m.调压井井内设有三层板,梁.滑模滑升时埋设梁,板槽待滑模混凝土全部完成后,再进行板,梁的施工.滑模正常滑升后,耍尽量保证连续施工, 根据现场条件确定滑升速度和分层浇筑厚度.3.2滑模控制3.2.1滑模中线控制为保证调压井中心不发生偏移,在两端闸门槽位置及井筒中心各悬挂一根重垂线进行中心测量控制,同时也可以保证其它部位的测量要求.3.2.2滑模水平控制一是利用斤千顶的同步器进行水平控制,二是利用水准仪测量,进行水平检查. 4滑模施工技术经济效益采用滑模施工的优点众所周知,特别是竖井混凝土施工中,采用滑模施工优点更为显着.该调压井滑模施工与常规现场支模施工比较,(估算)节约投资14.99万元.工程质量能够保证,一次成型达到设计要求质量标准,表面平整,光滑密实.这正是传统的小块模板拼装或定型模板错台施工很难达到的.由于滑模施工,一次立模可连续浇筑,从而大大简化了立模,拆模等工序.就调压井施工,采用散装模板进行施工;历时uOd而采用滑模施工仅用58d时间.5结语复杂调压井滑模施工.采用闸门门轨安装同滑模混凝土同步施工(即取消?期混凝土),可以保证施工质量,达(下转53页) 一l7一水电工程技术2003.1包商名册”,详细标明合作经历及评价等资料.在准备进行工程分包时,自名册中选取合适的单位邀请.自身承接合同量不足或施工不紧张时.可组织各专业人员对无合作经历或合作经历少的单位进行科学,细致的考察,邀请专家进行评价,选择评价合格的单位补充进名册内.(2)编制分包合同范本组织或邀请相关专业的专家,参照《土木工程施工合同条件》(简称FIDIC合同条件),《建筑工程施工合同示范文本》等,编制本单位的分包合同范本,规范分包合同. 考虑建筑工程的内容各不相同,施工环境,条件,能力等方面存在差异,当事双方经谈判达成一致,将约定写入合同专用条款, 做为补充,修改,形成完整的分包合同.这样基本上予以避免由于专业配套,人员能力,时间等带来的合同上的问题.利于合同管理.(3)建立科学的发包程序及相关标准,制度,规范分包行为工程分包中的不良行为,通常与是否有科学的程序,标准,严谨的制度及有效的监督有极大的关系.因此,建立科学的发包程序及相关标准,制度,建立有效的监督机制, 对规范分包行为,避免不良行为的发生有着重要的意义.3结束语只有采取行之有效的措施,才能有效的规避风险,达到风险管理的目的.使用分包的方法规避风险,就必须做好工程分包的风险管理.风险管理是一个连续不断的过程,它贯穿项目的整个寿命期.本文仅就工程分包中的几种风险进行探讨,目的之一是加强工程分包管理;另一个目的是以此促进风险管理的研究与实践,提高管理水平.参考文献:[1]卢有杰,卢家仪?项目风险管理?清华大学出版社?1998[2]风险管理编写组?风险管理?西南财经大学出版社?1994[33FIDIC?土木工程施工合同条件应用指南?航空工业出版社?1992 [4]PMIStandardsCommine?AGUIDETOTHEPROJECTMANAGEMENTBODYOF KNOWLEDGE?1996;(上接17页)到设计要求,外光,内实,平整并且能满足快速闸门的起落,不仅缩短了工期,而且节约了投资,是传统施工难以达到的.金哨水利枢纽已实践了电站厂房尾水闸墩滑模混凝土施工,并完成复杂特大井的施工,为今后工程施工积累了一定的经验.但是滑模设计与施工还有不少尚待改进和进一步研究的问题.如怎样更好的控制滑模扭转,偏移,多个千斤顶同步,提升架制作,组装精度等.。
某水电站阻抗式调压井设计
计时，则 Zmin 可用 Vogt 近似公式计算：
蓸 蔀 蓸 蔀 Zmin
hw0
=1+
姨 蓸 0.5着-0.275姨m
蔀
+
0.1 着
-0.9
×蓸 1-m 蔀
1-
m 0.65着0.62
(2)
式中：着=Lfv02（/ gFhw02）；m 为由一台机增至两台机满负荷，m=0.5；
hw0 为此处取隧洞最大总水头损失[4]为 7.47 m；浊 为阻抗系数，反 映阻抗的相对大小，浊=hc0/hw0；hco 为全部流量 Q0 通过阻抗孔口 时所产生的水头损失，m。
第7期 2019 年 7 月 文章编号：1673-9000（2019）07-0204-04
陕西水利 Shaanxi Water Resources
某水电站阻抗式调压井设计
No.7 July，2019
米韵潭，漆文邦，强同超，姜从伟
（四川大学水利水电学院，四川 成都 610065）
［摘 要］ 某水电站为引水式开发电站，以发电为单一任务，无综合利用要求。调压井位于有压引水隧洞 末 端 ，根 据 工 程 实 际 情 况 ，对 调 压 井 的 位 置 选 择 和 布 置 形 式 进 行 优 化 设 计 ，并 通 过 水 力 计 算 确 定 调 压 井 的 合 理 尺寸。调压井采用钢筋混凝土衬砌形式，通过结构力学法计算不同工况下调压井底板和井壁的内力，并进行“力 矩 平 衡 ”，从 而 确 定 调 压 井 的 内 力 分 布 情 况 。 根 据 调 压 井 的 受 力 特 征，对 其 进 行 各 方 向 的 合 理 配 筋 ，保 证 结 构 的 强度，可供类似工程参考和借鉴。
经式（2）计算可得，调压井最低涌波水位 Zmin 为 13.3 m，阻
调压井施工
调压井工程的施工方法一、工程概况电站是“一库五级”梯级规划的第二级水电站。
电站装机容量2×20MW，保证出力18.5MW，年发电量1.68×108k W·h，年利用小时数4200h。
为引水式电站，工程由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽组成。
引水系统布置于河道左岸，由引水隧洞、阻抗式调压井、压力钢管道组成。
阻抗式调压井由阻抗孔、调压井筒和上室组成。
底板高程1664.784m，顶部平台高程1722.00m，井筒深度57.216m，阻抗孔直经1.8m，井筒直径6m， 0.8m厚钢筋混凝土井壁结构。
二、地质条件据钻孔揭露：调压井地下水位埋深约45m，地表残坡积层（Q edl）厚3.8m，为褐黄、桔黄杂砖红色粉质粘土，砂土，含少量花岗岩碎石；全风化下限埋深达43.6m，呈粉质土砂、粉质土砾状，结构松散；强风化花岗岩下限埋深达59.4m，强、弱风化岩体较破碎，分别为碎裂、镶嵌碎裂结构，岩体完整性较差。
调压井底板基本上为弱风化岩石，局部地段可能存在强风化深槽。
三、投资比较：方案1：总投资：1419544.35元方案2：总投资：1342705.14元方案3：总投资：1454667.39元综合三个方案比较下来，方案1在资金的投入上居于其它2个方案的之间；方案2在资金的投入上最小；方案3在资金的投入上最大。
四、施工方案比较由于该工程的地质处于全、强风化的花岗岩，结构松散，竖井开挖过程中，关键问题是如何确保围岩的稳定。
在施工过程中有三个可选方案：1、全断面开挖，井壁支护采取系统锚杆φ22＠2×2，L=4.5m，挂网φ6.5＠0.15×0.15，喷15Cm厚C20混凝土。
该方案优点是施工简便，支护时间短，但因喷混凝土，存在厚度不均匀的问题，支护质量得不到保证。
2、全断面开挖，采取开挖一部分，浇筑一部分永久井壁混凝土，倒挂的施工方法。
该方案的缺点是施工难度大，混凝土接缝较多，今后存在内水外渗，软化整个山体，危及建筑物安全的隐患；同时随着井筒开挖支护的深度加深，井筒砼的自重加大，井筒最下一层砼支撑强度达不到要求，将带来更大的安全隐患。
水电站调压井的水力学特性
水电站调压井的水力学特性水电站调压井的水力学特性洪振国(云南省水利水电勘测设计研究院, 云南昆明 650021)摘要：为了研究调压井在水轮机负荷变化时的水力学特性,以漾洱水电站调压井为研究对象,通过数值法计算调压井稳定断面面积、阻抗孔尺寸、最高水位和最低水位,同时为了论证数值法可行性,采用调节保证计算机组转速、蜗壳压力和尾水管压力,且以模型试验进一步分析调压井水力学特性．结果表明:调压井的稳定断面面积为688.134 m2,阻抗孔直径为4.50 m,最高涌波水位低于调压井顶高程2.120 m,最低涌波水位高于调压井底板5.541 m;蜗壳最大压力水头升高值为67.85 m,上升率为29%;机组转速上升值为350.7 r/min,上升率为40%;尾水管最低压力水头为0;蜗壳压力、机组转速和尾水管压力在安全可靠、经济合理范围内;调压井水流稳定,流态良好,没有产生旋涡,没有出现负压,阻抗孔上下压力差较小．因此调压井水力学特性良好,调压井体型是合理的．关键词：水电站调压井;水力学特性;数值法计算;调节保证计算;模型试验洪振国. 水电站调压井的水力学特性[J]. 排灌机械工程学报,2017,35(3):228-234.HONG Zhenguo. Hydraulic characteristics of hydropower station surge shaft [J]. Journal of drainage and irrigation machinery engineering(JDIME), 2017,35(3):228-234.(in Chinese) 引水式水电站的引水隧洞较长,机组的安装高程与上游水库高程相差很大,当水力加速时间较长时,必须在引水隧洞末端与压力管道连接处设置调压井[1]．调压井是利用自由水面反射水击波,限制水击波进入引水道、减小压力管道及水轮机的水击压力、改善水轮机在负荷变化时的运行条件及系统供电质量的调压设施[2]．新中国成立以来,水电建设突飞猛进,中国已建设了大批的水电站调压井,在设计、施工、科研各个领域中都取得了不小的成就．目前调压井向大型化、结构多样化、水流流态复杂化发展．调压井水力学特性对调压井水面波动衰减情况、调压井的经济合理性、水电站发电机组的稳定运行非常重要[3],水轮发电机组是一个集水力、机械、电气为一体的复杂非线性系统,水力机械和电气等因素引起的机组不稳定振动等问题日益突出．常规调压井水力学特性分析采用传统数值法计算,未能实现对引水隧洞、压力管道、水轮机、调速器等引水发电系统的统一考虑．因此有必要对调压井水力学特性进行研究．文中通过结构复杂、水流流态复杂、稳定断面大的漾洱水电站调压井进行数值法计算、调节保证计算,并通过模型试验进一步进行调压井水力学特性分析,论证调压井体型设计的合理性．1 工程概况漾洱水电站位于漾濞县境内澜沧江支流黑惠江上,是以发电为单一目标的工程,总装机容量为3×16.60 MW,保证出力为13.08 MW,多年平均发电量为24 242.31×104 kW·h,装机利用小时为4 868 h．其引水系统由取水口、引水隧洞、调压井、压力管道等部分组成[4-5],平面布置如图1所示．图1 引水系统平面布置Fig.1 Plan of water diversion system取水口布置于拦河闸坝上游右岸,侧向取水,高15.7 m,长16.4 m,下接引水隧洞;引水隧洞引水流量为134.67 m3/s,总长8 121.45 m,均采用钢筋混凝土衬砌,整条隧洞设置13个平面转弯,断面为圆形,直径为7.5 m．调压井上接引水隧洞,下接1#,2#,3#压力管道．压力管道内径为3.6 m,1#,2#,3#压力管道分别长107.3,113.5,132.3 m．2 调压井结构漾洱水电站调压井稳定断面较大,为了有利于结构安全,调压井采用地下式．由于地表第四系覆盖层较厚,需要开挖覆盖层,因此调压井部位顶部岩土体可以露天开挖,有利于施工．由于阻抗式调压井波动衰减较快,水位波动振幅较小,容积较小,工程量较少,正常运行时水头损失小,因此选用阻抗式调压井．阻抗式调压井由井筒、阻抗孔等组成,结构如图2所示.图2 调压井结构(单位：m)Fig.2 Structure of surge shaft调压井断面为圆形,各部分结构采用钢筋混凝土建造．调压井上游接引水隧洞出口,下游接3根压力管道;调压井的结构和水流流态复杂．调压井底板高程为1 340.259 m,顶高程为1 375.000 m,井筒高1 375.000 m;井筒直径为29.60 m,阻抗孔口直径为4.50 m;井筒高程为1 344.759～1 375.000 m时衬砌厚度为1.0 m,高程为1 340.259～1 344.759 m时衬砌厚度为1.5 m,底板衬砌厚1.5 m[6-8]．3 调压井数值法计算与分析3.1 稳定断面面积调压井稳定断面面积按《水电站调压室设计规范》[2]中的托马公式计算，即(1)式中:A为调压井稳定断面面积,m2;K为系数,一般取1.0～1.1;L为压力引水道长度,m;A1为引水道断面面积,m2;H0为发电最小静水头,即上下游水位差,m;α为自水库至调压室水头的损失系数,α=hw0/v2;hw0为压力引水道水头损失,m;v为压力引水道中的流速,m/s;hwm为压力管道水头损失,m．H0=50.800 m, L=8 121.45 m,A1=44.178 m2,hw0=6 m,v=3.05 m/s,hwm=1.2 m,按式(1)计算,调压井的稳定断面面积A=688.134 m2,相应调压井直径为29.6 m．由于调压井稳定断面面积与静水头、水轮机出力、引水道水头损失、机组运行工况、水轮机效率及水轮机调速器的参数整定等有关,以上数值法计算值仅是初步拟定的小波动稳定需要的最小断面面积,实际小波动稳定性可以根据后文的调节保证计算进一步复核．3.2 阻抗孔尺寸先根据《水电站调压室设计规范》进行压力水道系统的摩阻为0并丢弃全负荷时的自由振幅计算,然后查相关表得hc值,最后按式(2)的调压室阻抗孔公式计算阻抗孔尺寸,即,(2)式中: hc为通过阻抗孔时的水头损失,m;Q为引水道的流量,m3/s;φ为阻抗孔的流量系数,可由试验得出,初步计算时取0.60～0.80;S为阻抗孔断面面积, m2．由于Q=134.67 m3/s,hc=10 m,根据式(2)计算得阻抗孔断面面积S=15.904 m2, 对应阻抗孔直径取4.50 m[4]．3.3 最高涌波水位根据《水电站调压室设计规范》进行调压室最高涌波水位计算:按水库校核洪水位为1 359.000 m时,3台机组满载运行时瞬时丢弃全部负荷,计算调压井最高涌波水位．当阻抗式调压井丢弃全负荷时的最高涌波Zmax由下列公式计算．当λ′hc0<>(1+λ′Zmax)-ln(1+λ′Zmax)=(1+λ′hw0)-ln(1-λ′hc0);(3)当λ′hc0>1时,计算式为(λ′|Zmax|-1)-ln(λ′|Zmax|-1)=ln(λ′hc0-1)-(λ′hw0+1),(4)其中,(5)式中: hc0为全部流量通过阻抗孔时的水头损失,m;hw0为压力引水道水头损失,m;v0为引水道的水流速度,m/s．由于hc0=35.1 m,hw0=6.0 m,λ′=0.097,则λ′h c0=3.41>1．按式(4)计算最高涌波Zmax=13.88 m,对应的最高涌波水位为1 372.880 m[4]．3.4 最低涌波水位根据《水电站调压室设计规范》计算最低涌波水位,主要是为了确定调压井底部和压力管道进口高程．计算取上游水库死水位为1 357.000 m,同时水电站机组由n-1台增至n台,或由2/3负荷突增至全负荷为前提．阻抗式调压井增加负荷时,最低涌波Zmin的计算式为.,(6)式中:ε为量纲一的系数;m′=Q/Q0;Q为增加负荷前引水道的流量,m3/s;Q0为增加负荷后引水道的流量,m3/s．由于ε=1.45,hw0=6.0 m,m′=0.333 3,则根据式(5)计算最低涌波为11.2 m,最低涌波水位为1 345.800 m．3.5 数值法计算分析调压井的最高水位为1 372.880 m,比调压井顶高程1 375.000 m 低2.120 m;最低涌波水位为1 345.800 m,比调压井底板高程1 340.259 m高5.541 m,满足了《水电站调压室设计规范》中调压井底板高程2.0 m以上的要求．但是漾洱水电站调压井底部的导流墙将引水隧洞分为三岔岔管,岔管顶有阻抗孔．调压井结构和水流流态复杂,同时阻抗孔的尺寸与调压井底板压力有关,需要模型试验进一步复核．数值法通过由取水口、引水隧洞、调压井、压力管道等部分组成的引水系统模型进行计算分析,根据波动衰减的小波动稳定要求,求出调压井所需的最小断面面积,按发生大波动过渡过程得到调压井的最高、最低水位以及水位变化过程,从而确定调压井的高度．按阻抗孔口使水流进出调压井的阻力和消耗的能量,以及水击波反射和隧洞受到水击的影响情况,选择合适的阻抗孔口尺寸．数值法计算比较简便,可以直接求出最高、最低水位,但有时精度较差,且不能求出调压井水位随时间波动的全过程[9],因此需要由模型试验进一步复核．4 调压井调节保证计算与分析调压井调节保证计算满足水流的动量方程和连续方程,基本计算公式为(7)(8)式中:H为测压管水头,m;x为从管段左端起算的距离,m;g为重力加速度,m/s2;D为管径,m;c为摩擦系数;a为水击波在管道中的传播速度,m/s;t为时间,s．由于v=3.05 m/s,D=3.6 m,由式(7),(8)计算,在最大水头下,3台机组同时甩满负荷时,导叶关闭按一段直线关闭规律,关闭时间控制为6 s,蜗壳最大压力上升率为29%,压力升高值为67.85 m水头<79.20>79.20>m水柱．蜗壳压力小则不会增加水力系统的投资,同时具有良好的机组调节品质．机组转速上升值为350.7 r/min,上升率为40%,小于60%的规范要求,不会影响发电机寿命和供电质量,机组转速上升值在经济合理的范围内,水电站可安全可靠和经济合理运行．尾水管最低压力水头为0,真空度大于-8 m水头,尾水管最低压力满足《水力发电厂机电设计规范》[10]的要求．在水轮机全部运行范围内,水轮机径向轴承的垂直振动位移不超过60 μm,且不发生共振;进水阀两侧压力差在不大于30%的最大静水压时均能正常开启,且不产生强烈振动;尾水管内压力脉动值不大于额定水头的11%;水轮机最高效率保证值不低于94.85%,因此水轮机无有害的振动和压力脉动,长期运行是稳定的[11-12]．由上述分析可知，尾水管最低压力满足《水力发电厂机电设计规范》的要求,机组转速、蜗壳压力和尾水管压力在安全可靠、经济合理范围内,水轮机无有害的振动和压力脉动,长期运行是稳定的,因此调压井计算的稳定断面面积和阻抗孔是合理的．5 调压井模型试验5.1 模型设计水电站引水发电系统整体模型包括模拟水库、隧洞进口、发电引水隧洞、调压井、压力钢管、水轮机、蜗壳和尾水管、必要的水位和流量测量装置等．调压井水位由压力传感器测量,经动态应变仪后由计算机采集数据并处理、绘出水位波动过程；同时，在调压井外辅以标尺读取调压井水位波动过程中的最高和最低水位．各部分的比尺选择应同时满足重力相似、阻力相似．由于引水隧洞比较长,考虑模型场地采用变态模型进行研究,引水隧洞糙率比尺为1.217,长度比尺为90,洞径比尺为49.8,调压井高度比尺为67.432,直径比尺为67.432[4]．5.2 模型试验结果与分析5.2.1 甩负荷水力学运动特性机组甩负荷时,水流从阻抗孔喷涌而出,主流偏向下游侧,井筒水面上下左右晃动,水面逐渐上升至最高,然后下降至最低,经过几次振荡后趋于稳定,最高涌波水位发生在甩负荷后的第1个波峰．阻抗孔下的压力比阻抗孔上的压力快速先行上升,到达最高点．阻抗孔上的压力上升速率滞后于阻抗孔下的．到达高点水位后,阻抗孔下的压力又先行下降,与阻抗孔上的压力一起到达最低点,阻抗孔下最大压力水头小于最高涌波水位．5.2.2 增负荷水力学运动特性调压井的全部n台机组由n-1台增至n台或全部机组由2/3负荷突增至满载时,水流从阻抗孔流向压力钢管,水面平稳下降,到达最低点时没有产生旋涡,没有出现负压,没有空气带入压力钢管中;然后水面又向上涌升,经过一次振荡后逐渐衰减,趋于平稳．阻抗孔上下压力几乎同步下降,阻抗孔下的压力在水位下降时小于阻抗孔上的压力,阻抗孔下最小压力水头小于调压井最低涌波水位时的压力水头．5.2.3 调压井体型合理性根据上述水力学运动特性分析,当机组甩负荷时,水流从阻抗孔以喷涌而出,井筒水面上下左右晃动,水面逐渐上升至最高,然后下降至最低,经过几次振荡后趋于稳定．当机组增负荷时,水流从阻抗孔流向压力钢管,水流平稳下降,没有出现负压,没有空气带入压力钢管,没有产生旋涡,阻抗孔上下压力差较小,验证了调压井阻抗孔尺寸、稳定断面、体型设计是合理性的．5.2.4 不同直径阻抗孔最高涌波试验上游水库校核洪水位,全部机组满载运行时瞬时丢弃全部负荷,调压井不同直径阻抗孔最高涌波试验水力特性结果见表1．表1中d为阻抗孔直径,hGSW为最高涌波水位,tH为最高涌波发生时间,Hmax为阻抗孔下最大压力水头,tp1为阻抗孔下最大压力水头发生时间,Δp为阻抗孔上下最大压力差,Δt为阻抗孔上下最大压力差发生时间．表1 不同直径阻抗孔的最高涌波试验Tab.1 Test results of maximum surge of different diameterimpedance holesd/mhGSW/mtH/sHmax/mtp1/sΔp/kPaΔt/s6.781376.066227. 331376.810215.9135.7122.375.261373.335226.621373.724215.6 8106.0324.505.121372.632224.031373.154214.86110.5228.964.5 01370.806222.901370.940190.10129.0925.014.201370.506221.9 11373.80127.62185.2029.123.701370.079206.631375.83037.782 24.8037.00由表1可知:① 阻抗孔直径越大,则最高涌波水位越高,最高涌波发生时间、阻抗孔下最大压力水头发生时间均越长,阻抗孔上下最大压力差越小,阻抗孔下最大压力水头则先大后小再大、阻抗孔上下最大压力差发生时间亦先长后短然后又延长;② 当阻抗孔直径为4.50 m时,最高涌波水位的发生时间为222.90 s,水位为1 370.806 m,阻抗孔下最大水头发生时间为190.10 s,阻抗孔下最大压力水头为1 370.940 m,接近调压井最高水位1 370.806 m,同时阻抗孔上下压力差较小,所以调压井阻抗孔直径选定为4.50 m;③ 当阻抗孔直径为4.50 m时,调压井最高水位为1 370.806 m,比调压井顶高程1 375.000 m低4.194 m,所以调压井顶高程是合理的．5.2.5 甩负荷试验上游水库校核洪水位,调压井阻抗孔直径为4.50 m时,各种工况甩负荷试验结果见表2．表2 各种工况甩负荷试验Tab.2 Load rejection test results under various working conditions工况hGSW/mtH/sHmax/mtp1/sΔp/kPaΔt/s1台→01364.804195.221365.106177.2324.4021.212台→01368.580210.291368.664185.7987.4023.503台→01370.806222.901370.940190.10129.0925.01由表2可知:① 从工况1台→0，2台→0到3台→0时,最高涌波水位、最高涌波发生时间、阻抗孔下最大水头、阻抗孔下最大水头发生时间、阻抗孔上下最大压力差及阻抗孔上下最大压力差发生时间均增大;② 当工况3台→0时,最高涌波水位最高,所以此工况为甩负荷时的控制工况;③ 最高涌波发生时间为222.90 s,水位为1 370.806 m,比调压井顶高程1 375.000 m低4.194 m,所以调压井顶高程是合理的．5.2.6 增负荷试验上游水库死水位,调压井阻抗孔直径为4.50 m时,各种工况增负荷试验结果见表3．表3中hDSW为最低涌波水位,tL为最低涌波发生时间,Hmin为阻抗孔下最小压力水头,tp2为阻抗孔下最小压力水头发生时间．表3 各种工况增负荷试验结果Tab.3 Load test results of various working conditions工况hDSW/mtL/sHmin/mtp2/sp/kPat/s0→1台1350.374188.631348.740194.92-10.721.321台→2台1349.497230.811347.854206.91-11.626.502台→3台1345.114231.611344.501226.75-14.965.63由表3可知:① 从工况0→1台、1台→2台到2台→3台时,最低涌波水位、阻抗孔下最小水头均减小;② 当工况2台→3台时,最低涌波水位最低,所以此工况为增负荷时的控制工况;③ 最低涌波水位发生时间为231.61 s,水位为1 345.114 m,距调压井底板高程还有4.855 m,满足了《水电站调压室设计规范》中最低涌波水位均高于调压井底板高程2.0 m以上的要求．5.2.7 模型设计的方法与规范、设计结果国内外已有很多水力学模型设计的方法被广泛应用于实际,不同的模型方法都各有特点．漾洱水电站模型设计根据实验室试验场地和测量精度要求,按照事先选定的模型引水隧洞材料糙率值,采用水电站调压井涌波试验模型率设计水电站引水发电系统整体模型．原型与模型引水系统和调压井水力相似满足规范要求,原型引水系统及调压井和模型引水系统及调压井都应满足规范基本方程,从而可以得到引水发电系统调压井模型试验的模型率．从模型试验的水位波动特性分析,模型试验调压井水位波动的周期基本与水力计算的水位波动周期一致,说明水电站这种具有长引水隧洞的引水系统受到整体正态模型布置场地限制,采用整体变态模型进行调压室涌浪水位试验的方案是可行的,所得模型试验结果是可信的．水电站引水系统调压室模型试验结果和水力计算结果具有较好的一致性,说明水电站采用阻抗式调压井是合适的．6 数值法计算与模型试验对比分析上游水库校核水位和死水位,调压井阻抗孔直径为4.50 m时,调压井数值法计算与模型试验的比较结果见表4．表中hKSW为水库水位,hSW为涌波水位．表4 数值法计算与模型试验结果比较Tab.4 Comparison between numerical method and model test resultshKSW/md/m工况hSW/m计算值试验值1359.0004.503台→01372.880(最高)1370.806(最高)1359.0004.502台→3台1345.800(最低)1345.114(最低)水力学计算与模型试验结果表明:① 由于调压结构和水流流态复杂,水力计算的最高、最低涌波水位均高于模型试验的;② 当调压井阻抗孔直径选定为4.50 m时,阻抗下压力水头接近调压井最高水位,最高涌波水位比调压井顶高程低,最低涌波水位高于洞顶、高于调压井底板高程2.0 m以上,满足了《水电站调压室设计规范》的要求．数值法计算未能实现对引水隧洞、压力管道、水轮机、调速器等引水发电系统的统一考虑,但数值法计算比较简便,可以直接求出最高水位和最低水位,并且有时精度较差,也不能求出调压室水位随时间波动的全过程．模型试验引水发电系统整体模型包括模拟水库、隧洞进口、发电引水隧洞、调压井、压力钢管、水轮机、蜗壳、尾水管、必要的水位和流量测量装置等,精度较好,可模拟出调压室水位随时间波动的全过程,克服了调压井水流流态复杂等问题．7 结论应用数值法和调节保证进行计算,在水轮机负荷变化时,计算调压井的水力学特性,并通过模型试验进行对比分析,得到结论如下:1) 应用数值法计算得到调压井稳定断面、阻抗孔尺寸、最高和最低水位,满足机组转速、蜗壳压力和尾水管压力在安全可靠运行范围等要求,因此调压井计算的稳定断面面积和阻抗孔是合理的．2) 当机组甩全负荷时,水流从阻抗孔喷涌而出,井筒水面经过几次振荡后趋于稳定．当机组增负荷时,水流从阻抗孔流向压力钢管,水流平稳下降,没有出现负压,没有空气带入压力钢管,没有产生旋涡,阻抗孔上下压力差较小．3) 模型试验调压室水位波动的周期基本与水力计算的水位波动周期一致,水电站引水系统调压室模型试验结果和水力计算结果具有较好的一致性．4) 数值法计算比较简便,可以直接求出最高水位和最低水位,但是精度较差,且不能求出调压室水位随时间波动的全过程．模型试验精度较好,可模拟出调压室水位随时间波动的全过程．参考文献(：References)[1] 潘家铮,傅华. 水工隧洞和调压室(调压室部分)[M].北京:水利电力出版社,1992.[2] 电力工业部华东勘测设计研究院. 水电站调压室设计规范: DL/T 5058—1996[S].[3] 水电水利规划设计总院.水工设计手册:第8卷,水电站建筑物[M]. 2版. 北京:中国水利电力出版社,2013.[4] 洪振国,刘浩林.阻抗式调压井水力学计算研究[J]. 水力发电,2014,40(12):51-54. 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ZHOU Daqing,GUO You,JIANG Dezheng.Numerical simulation of runaway transiouts of Kaplan turbine model based on blade regulation[J].Aduances in science and technology of water resources,2016,36(4):13-19.(in Chinese)(责任编辑张文涛)Hydraulic characteristics of hydropower station surge shaftHONG Zhenguo(Yunnan Water Conservancy and Hydropower Survey, Design Research Institute, Kunming, Yunnan 650021, China)Abstract：In order to study the surge shaft hydraulic characteristics in turbine load change, taking Yang′er Hydropower Station surge shaft as research object, through the numerical method the surge shaft stability section, impedance hole size, the highest and the lowest water level are calculated;at the same time in order to prove the feasibility of numerical method, through regulation the calculation unit speed, spiral case pressure and draft tube pressure are guaranteed, and by model test the surge shaft hydraulic characteristics are further analyzed. The results show that the surge shaft stable sectio-nal area is 688.134 m2, impedance hole diameter is 4.50 m, the highest surge water level is 2.120 m lower than the surge shaft top, the lowest surge water level is 5.541 m higher than the surge shaft bottom; spiral case maximum pressure rise is 67.85 m, the rate of rise is 29%; the unit rotating speed rise is 350.7 r/min, the rate of rise is 40%; the draft pipe minimum water pressure head is 0 m. Spiral case pressure, unit rotating speed and draft pipe pressure are in a safe and economical range. The surge shaft flow is stable, with good flow condition, no vortex, no negative pressure and the pressure difference of hole impedance is small.Key words：hydropower station surge shaft;hydraulic characteristics;numerical method calculation; calculation of regulation guarantee;model test洪振国doi：10.3969/j.issn.1674-8530.16.0062收稿日期：2016-03-21;网络出版：时间： 2017-03-17网络出版地址：/kcms/detail/32.1814.TH.20170317.1038.016. html作者简介：洪振国(1976—)，男，云南洱源人，高级工程师(****************)，主要从事水工建筑物设计研究.中图分类号：TV732.5文献标志码：A文章编号：1674-8530(2017)03-0228-07。
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（ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ，Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｉ ｎ ｏ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ １ ４ Ｌｔ ｄ ． ，Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ，Ｙｕ ｎ ｎ ａ ｎ ６ ５ ０ ０ ４ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
建设施工中的三插溪二级水电站和老窝河三棵树水 电站阻抗式调压井的布置和结构设计。
关键 词 ： 布置 ； 阻抗 ； 水锤 ； 衰减； 稳定 中 图分 类号 ： Ｔｖ ７ ３ ２ ． ５ １ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ －３ ９ ５ １ （ ２ Ｏ １ ４ ） Ｏ ２ 一ｏ ｏ ４ ３ 一Ｏ ５
Ｄ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ １ ０ ０ ６ —３ ９ ５ １ ． ２ ０ １ ４ ． Ｏ ２ 一Ｏ １ ５
、
Ｔｈ ｅ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｔｈ ｒ ｏ ｔ ｔ ｌ ｅ ｄ Ｓ ｕ ｒ ｇ ｅ Ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｓ
来的水锤波， 以减少压力管道中水锤压力 ， 并使传至引 水道 中的水锤值控制在合理范围内； 应能保证调压井
第３ Ｏ 卷 第２ 期
云南水力发电
ＹＵＮＮ Ａ Ｎ Ⅵ ｎ ＰＯＷＥＲ
阻抗式调压 井的水工设计
季爱洁
（ 中国水利水电第十ＮＴ程局有限公司勘察设计研究院， 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ４ １ ）
摘 要： 调压井是减小水锤压力在引水道 中传递的有效方法之一 阻抗的作用在于减小调压井水位升高值和降低值 ， 从而减小调压井 的容积。阻抗式调压井 由于底部存在附加阻抗 ， 故与简单圆筒式相 比， 波动的振幅小 ， 衰减快 ， 正常运行时水头损失小 。文中列举了正在
Ｏ 前 言
调压室是减小水锤压力在引水道中传递的有效方
法之一 ， 根据地形 和地质条件 ， 调 压室设置在地 面 的称 为调压塔 ， 设置 在地 面 以下 的称调 压井 。云 南省 根据 自身地形地貌特征 ， 在 中小 型水 电站 中 ， 多依 据地形设
置全埋式或半埋半 明式调压井 。 设置 了调压井之 后 ， 利用 调压井ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ扩大 的断 面积和 自由水面 ， 水锤 波就会 在调压 井反 射到 下游 去。这样
ｒ ａ ｃ ｔ ：１ １ １ ｅ ｓ ｕ ｒ ｇ ｅ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｗａ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｏ ｆ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｈ ａ ｍｍｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｒｅ ｕ ｉ ｎ ａ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｉ ｔ ． Ｔｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｔ ｈ ｒ ｏ ｔ ｔ ｌ ｅ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ＜ ｔ ｕ ｃ ｅ ｂ ｏ ｔ ｈ ｒ ｉ ｓ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｌ １ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｒｇ ｕ ｅ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ，ｔ ｈ ｕ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｒｇ ｕ ｅ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ． Ａｓ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｒｇ ｕ ｅ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｔ ｔ ｌ ｄ ｅ ｓ ｒｇ ｕ ｅ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｓ ｍａ ｌ ｌ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ｏ ｆ ｌ ｆ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｄ ｎ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｑ ｉｃ ｕ ｋ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｔ ｔ ｌ ｅ ａ ｔ ｉ ｔ ｓ ｏｔ ｂ ｔ ｏ ｍ ｓ ｏ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｄ ｌ ｏ ｓ ｓ ｉ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓ ｄ ｕ ｒ ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔｈ ｅ ｐ ａ ｅｒ ｐ ｇ ｉ ｖ ｅ ｓ ａ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｙ ｏ ｕ ｔ ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｒｅ ｕ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｔ ｔ ｌ ｄ ｅ ｓ ｒｇ ｕ ｅ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｓ ａ ｎ ｃ ａｘ ｈ ｉ －Ｉ Ｉ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｏ ｗｅ ｐ ｒ ｐ ｌ ｎｔ ａ ｎｄ ａ Ｓ ａ ｎ ｋ ｅ ｓ ｈ ｕ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｏ ｗｅ ｐ ｒ ｐ ｌ ｎｔ ａ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｌ ａ ｏ ｗ ｏ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ，
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