(1)丢弃负荷时,考虑瞬时全部关机，负荷从100 ％→0;相应的流量由Q max →0; (2)加负荷时，考虑其他机组正常运行时，瞬时开最后一台机组,管道内流量由Q p →(Q

p ＋q)

3.8 提示：根据管道采用衬砌材料的不同,分段选用糙率系数。为了在设计中留有余地,糙率系数又不能准确的选定,在设计中假定一个上限与下限值,水力计算时组合一种不利条件进行计算。

4 计算原则与假定

4.1

(1)引水系统的水力计算,除执行本《大纲》外,还应符合有关规程、规范、标准的规定

(2)设计前应认真收集和分析有关水力计算的原始资料,落实电站的运行方式,并了解有

(3)有关抽水蓄能电站水道水力设计，参见“抽水蓄能电站水道水力过渡过程计算大纲

4.2 设计假定

(1)根据建筑物的等级,确定洪水位的高程、下泄流量和相应的下游尾水位,作为设计的

(2)按照电站在电网系统中的位置和运行的条件,

(3)在计算调压室的最高和最低涌波以及进行压力管道内的水锤计算时,要计算电站的

1)

提示：一般计算调压室内的最高涌波和压力管道内的最大水锤压力。按有关规范规定,负荷由100 ％→0,引水道内流量由Q max→0,相应的上游应为最高水位。 2) 最后一台机组，流量由Q p →Q max ，即Q p ＋q＝Q max 。相应的上游为最低水位。 提示：计算调压室内的最低涌波和压力管道内的负水锤。其他机组均满负荷,瞬时开启(4)引水系统水力计算选用糙率系数时,计算调压室内最高涌波时取小值,计算最低涌波取大值。

5 计算内容与方法

5.1

提示：根据初步设计阶段已确定的枢纽布置,建筑物的体型尺寸、位置,用技术设计阶段落实的各项参数,重新进行各项水力计算,如发现有不合理处,可以局部调整建筑物的尺寸、位置和高程。 5.2 过流能力的核算 提示：根据已有的枢纽布置,核算电站在各种运行工况下的过流能力。可参照有关管流公

6

5.3 提示：水头损失分为二种,即沿程摩擦损失和局部损失。为了水力计算中应用的方便,并适用于各种不同的流量，将沿程损失和局部损失换算成流量Q 的函数。 在设计水头时损失应分段计算:

(1)自进水口至调压室与隧洞交叉处;

(2)自调压室与隧洞交叉处到水轮机进口(即蜗壳进口);

(3)蜗壳尾水管至尾水出口(如有尾水洞及尾水调压室的电站也应计算在内)。 计算情况又分为:

(1)关机情况—采用小的糙率系数计算沿程损失; (2)开机情况— 5.3.1

水流通过的管道自进水口到尾水出口均应包括在内, (1)谢才公式(Chezy)(1775)

1/2

v＝C(RJ)(1) 沿程损失：

v2L?hf?2cR

式中：v 为断面平均流速; C 谢才系数;

R 断面的水力半径,即R＝A/P； J 为水力坡度; Δhf 沿程水头损失; L 隧洞或管道长度; A 断面积； P

(2)曼宁公式(Manning)(1890年)

1/6

C=(1/n)R

沿程损失：

?2? (3)

?n2Q2??hf???L432??AR???4?n 为糙率系数;

A 过水面积; Q 过流量;

R 水力半径,园形断面 R＝D/4; L 隧洞或管道长度； D 5.3.2

局部水头损失,可参照有关规范进行计算(如进水口部分可参照SD 303—88附录四……等)。其计算公式如下：

7

v2?h??2g2

?5?v／2g

ζ 局部损失种类如下： (1)进口损失; (2)拦污栅损失; (3)渐变段损失; (4)闸门槽损失; (5)弯管段损失; (6) 5.4

根据枢纽和建筑物的特征及电站的等级,如表1列出校核情况和设计情况，并计算各种

(1)引用流量计算公式

Q?N9.81?H??6?N 电站出力，MW；

H0 电站净水头，m； η 效率系数。 (2)

表2 各种计算工况表

运行工况 校核情况 设计情况 最低水位 库水位 m 下泄流量 m/s 3尾水位 m 毛水头 引用流量 m m/s 3水头损失 净水头 m H0 m 效率系数 电站出力 η N ，MW 5.5 调压室水力计算 调压室的水力计算应满足DL/T 5058-1996 调压室的水力计算包括以下内容:

(1)验算水力发电厂工作的稳定性,即确定调压室的稳定面积,以确保不稳定流逐步衰减;

(2)决定调压室的最高涌波;

(2) 5.5.1

为了降低水轮机压力水道中的水锤压力,防止水锤波向隧洞内传播,应按DL/T 5058-1996中的不等式判定是否设置调压室:

TW＞〔TW〕 (7)

TW＝ΣLV/(gH) 压力引水道中水流的惯性时间常数,s;

8

L 压力引水道(包括涡壳和尾水管)各分段的长度,m; V 各分段内相应的流速，m/s;

2

g 重力加速度,g=9.81m/s; H 相应水头(最小水头)，m; 〔TW〕 TW的允许值，一般取2s～4s 5.5.2

计算最小稳定断面时,应按电站运行中可能出现的最小水头计算。计算水头损失时,压力引水道应选用可能的最小糙率,压力管道选用可能的最大糙率。调压室的稳定断面按托马(Thoma)公式计算并乘以系数K：

F?KLf2gaHj

?8?

式中: L 压力引水道长度，m;

２

f 引水隧洞断面积，m; Hj 电站最小净水头，m;

α 自水库至调压室水头损失系数(包括局部损失与沿程摩擦损失)，在有连接

管时应计入速头:

a??hV2w?

12g K 系数，一般选用1.0 ～1.1 5.5.3

调压室涌波计算按DL/T 5058-1996 (1)

按上游水库正常蓄水位和电站机组满载运行瞬时丢弃全部负荷，或按上游水库设计洪水位，电站满载运行瞬时丢弃全部负荷，作为设计情况进行计算；并按上游水库校核洪水位,

(2)

调压室的最低涌波水位,按上游水库最低设计水位,电站由(m-1)台机组的过流量增至m台的情况作计算。 (3) 5.6 水轮机调节保证计算(包括水锤计算)

9

图1

提示：(1)调节保证计算是水电站设计中重要课题之一,它不仅影响压力管道、机组、涡壳等过流部件的强度,而且影响电站的安全运行和机组的稳定性,有时甚至影响电站的总体 (2)当机组甩负荷时,水轮机导叶关闭,在压力管道和涡壳中引起压力上升,尾水管中引起压力下降。与此同时机组转速也发生剧变,水轮机导叶关闭较慢时,则水轮机剩余能量较大,机组速率上升值就较大,流速变化较慢,水击压力较小;如导叶关闭快(即调速时间短),则速率上升值小, 5.6.1 提示：正确合理地解决导叶关闭时间、水击压力上升值和机组速率上升值三者之间的关系,最后选择适当的导叶关闭时间,使水压上升值和速率上升值都在规范允许范围内,以保证 5.6.2 (1)决定压力管道内最大内水压力,作为设计或校核压力管道、涡壳和水轮机强度的依据。 (2)决定管路内最小内水压力,作为布置管线及防止压力管道中产生真空和校核尾水管内

5.6.3 (1) 1)

压力过水系统末端(涡壳末端)的允许相对压力升高值ζmax,目前一般采用下列数值:

10