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SL 655-2014 水利水电工程调压室设计规范(完整正版、清晰无水印).pdf

联通洞等措施，形成差动效应，能减小涌波振幅、加速涌波衰减 及减少机组的调节时间。

4.2.1本条为调压室布置方式：

某框架结构写字楼塔吊工程施工方案（qtz63）4.2调压室布置方式及原则

（1）上游调压室，在长压力引水道中多采用这种方式。 （2）下游调压室，当压力尾水道较长时，需设置下游调 压室。 （3）上下游双调压室，在厂房上下游都有较长的压力水道， 在厂房的上下游均设置调压室形成上下游双调压室系统。 （4）上游双调压室 原有调压室容积 不够而需增设副调压时：也有由手枢 希隆或地质原因无法 布置一个大型调压室面需布 规模较小的调压 室时。 除此以外，如有必要可采用两条引水道合用一个调压室，或 两座竖井共用一个上室等形式。 4.2.2上下游双调压室易造成波动振幅的不利叠加及共振等问 题，不利于机组的稳定运行，因此 般布置成上游或下游单个 调压室。 4.31 调压室基本类型及选择

4.3.1本条为调压室的基本类型

（1）简单式与阻抗式的区别：以阻抗孔的尺寸大小区分，当 阻抗孔或连接管的断面面积小于调压室处压力水道断面面积时称 阻抗式，不小于压力水道断面面积时称简单式。 （2）水室式：上、下室可与竖并分别组合，实际工程中采用 竖井与上室组合的较多，而完全采用双室的实例较少。上室分为 有溢流堰或无溢流堰两种型式。 （3）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和有溢流堰升管的差动式。

（4）差动式：一般由带溢流堰的升管、大室和阻抗孔组成。 升管可设在大室内，亦可与大室相邻分开设置，阻抗孔可设在大 室与升管之间，亦可设在大室底部与压力水道置接相连。 （5）气垫式：一种将自由水面与大气隔开的调压室，室内水 面气压高于大气压力，水面波动时，气体体积与压力亦随之 变化。

电站的阻抗加上室式，古田二级水电站龙亭水电站的差动溢济 式，鲁布革水电站的差动上室式等。

4.3.3本条为选择调型式时，应避的基本原则。各种型 式的调压室都有 特定的适用条货优 点，需结合工程规模、 运行要求及地形地质条件等， 济比较，合理选择。 在选型时要注意各和澜建室的基 （1）简单调压室结构最简单， 波效果最好，但波 动衰减慢，大的全没门连技 时调压室水头损失 较大。 （2）阻抗调压室美积小 射击波效果较好、波动 衰减较快、结构单等优点。当孔 洗择恰当时，可做到不 恶化压力水道受力条件的效果。适用范广。 （3）水室式调室的室供去弃负奇时储水用，下室供增加 负荷时补给水量用，这种调压室所需的餐积最小。适用于高水 头，水位变幅较大的水电站。 （4）溢流式调压室当丢弃负荷时，调压室内的水位迅速上 升，到达溢流堰顶后就开始溢流，具有水位波幅小及衰减快的优 点，但须设置排泄水道以溢弃水量。适用于在调压室附近可经济 安全地布置泄水道的水电站。 （5）差动式调压室具有溢流和阻抗调压室的优点，这种调压 室所需要的容积小，反射水击条件好，水位波动衰减快，但结构 较复杂。适用于水位波动周期较长，而水电站运行又要求加快衰 减速度的水电站。

（4）溢流式调压室当丢弃负荷时，调压室内的水位迅速上 升，到达溢流堰顶后就开始溢流，具有水位波蝠幅小及衰减快的优 点，但须设置排泄水道以溢弃水量。适用于在调压室附近可经济 安全地布置泄水道的水电站。 （5）差动式调压室具有溢流和阻抗调压室的优点，这种调压 室所需要的容积小，反射水击条件好，水位波动衰减快，但结构 较复杂。适用于水位波动周期较长，而水电站运行又要求加快衰 减速度的水电站。

（6）气垫式调压室利用气室内气体抑制室内水位高度和水位 波动幅度，适用于水头高、地质条件好，但地形或施工条件不利 于布置有自由水面调压室的水电站。这种调压室的布置比较灵 活，可以靠近厂房，有利于反射水击波。但其缺点是对地质条件 要求较高，还需配备补气设施。 国内部分工程调压室参数见表2。

若圆形调压室断面巨大，顶拱围岩稳定问题突出，或者地质 条件较差，存在高边墙和顶拱的围岩稳定同题时，可布置长廊 形。另外，改、扩建调压室或多机共用一个调压室，受枢纽布置 限制等原因，也可布置长廊形。 长廊形调压室拱宽度可根据具体围稳定情况灵活确定 高边墙的围岩稳定可采用加强错喷支护参数、或增加横撑粱 （墙）等方式处理

5.1调压室稳定断面面积

式中Uo—调压室底部压力水道的流速，m/s。 托马公式中的各参数值的选取应该注意以下问题： （1）f为压力引水道断面面积，若是变断面面积的压力引水 道，其值应按等价管水体动能不变的原则计算，即

式中L、f各段长度和断面面积。 （2）H。为发电最小毛水头，若采用水轮机工作最小水头， 即发电最小净水头，则有

于是托马公式应改写为：

（3）hwm为压力管道和尾水延伸管道的总水头损失，对于没 有设置下游调压室的水电站，尾水延伸管道的水头损失按压力尾 水道计算；h为压力引水道水头损失。 按最不利计算的原则，计算h时可采用最小糙率，计算 时可采用最大糙率，以策安全。计算水头损失时，取用的计 算流量应与H。值相对应。 （4）自水库至调压室的水头损失系数α中，包括无连接管简 单式调压室的水体流进调压室的水头损失，阻抗式调压室、有连 接管简单式调压室及差动式调压室等的水体流至阻抗孔、连接管 或升管中心线处的水头损失。 托马公式在推导的过程中作了以下假定：①调速器的灵敏度 极高，达到理想的程度，使水轮机的出力保持固定不变；②水电 站单独运行；③忽略水轮机效率变化的影响；④波动的幅度极微 小，在公式推导时对所有高于二阶的微分量均略去不计。华东勘 测设计研究院（ECIDI）与挪威Norconsult公司通过合作研究， 在推导调压室稳定断面面积时建立了一个四阶动态解析模型，在 这个模型的基础上研究了水轮机效率特性、调速器参数、发电机 自调节特性、调压室底部流速水头、调压室底部流道过流面积与 压力引水道过流面积的差异等因素对调压室稳定断面影响的分 析，提出了调压室临界稳定断面面积ECIDI/Norconsult修正公

1+eh 8= 1+ea anH ano aQn

响因素，使其计算结果较本标准正文推荐的托马临界稳定断面面 积计算公式的结果增加10%～30%。事实证明，按托马公式设 计的众多调压室在实际运行过程中均是安全、稳定的，主要是因 为各水电站均是在大容量电网中运行，基本不存在调压室小波动 稳定问题。 尽管E/N修正公式是对托马公式的进一步补充和完善，但 考虑托马公式已被广大工程设计人员所熟悉，也经众多工程在实 际运行过程中的验证，并且国内的水电站基本都在电网中运行， 因此本标准采用托马公式。将E/N修正公式佳条文说明中提出 有其特殊的意义：①E/N修正公式是对托马公式的发展和进步； ②E/N修正公式更进一步、更全面地明确丁调压室稳定断面面 积的影响因素及其影响程度；③对于存在孤网运行可能性的水电 站，根据E/N修正公式确定的调压室稳定断面面积更能增加工 程的安全性。

过去的设计中，下游调压室很少采用阻抗式，尤其是中、低 水头的电站，其原因是缺乏对动量分配项的正确认识，导致阻抗 式下游调压室所需稳定断面面积过大，难以被实际工程所采用。 近10年来随着下游调压室设计理论的进步，国内大型地下式水 电站的下游调压室均设计为阻抗式，如大朝山、龙滩、小湾、溪 洛渡、蒲石河等，其稳定断面面积应按式（5.1.2一1）计算。 5.1.4上下游均设有调压室，在负荷变化时，上下游调压室波 动方向相反，可能产生波动振幅的不利叠加。因此，各自所需的 稳定断面面积较单独设置调压室时大， 被此影响。设计时尚需 复核共振问题，当上下调家的计算 参数及稳定断面面积相近 时尤应注意。 上游压力水道 设有双调压室 面面积之和，较单设 一个调压室所的稳生断面面权为义 压室越靠近主调压 室，主、副调室面积之和越接近单独 置的调压室，反之则相 差越多。 气垫式调室的水面波幅会显著影压力波动，是一个较复 杂的计算问匙 因此，奢爱教大的气 应根据具体情况结 合水力一机械过渡过程进行分板 其他特殊型式的布置应根据 体布和运行情况进行论证 分析。 52调压宏涌波

5.2调压室涌波计算

..1 法；前期可选择解析法或逐步积分法，初步设计阶段应采用数值 法计算，施工图设计阶段的引水发电系统参数调整较大时，还应 进行复核计算。 水击主要对压力管道影响较大，对调压室的涌波影响较小， 阻抗式和差动式调压室在阻抗孔尺寸选择恰当时，水击对涌波影 响也不大。故在调压室的涌波初步计算时，可不计水击的影响。 但是调压室涌波对压力管道的动水压力有影响，因此，最终均应

与压力管道水击联合计算加以验证。

5.2.2本条规定了上游调压室波水位的计算

调压室的结构布置，必须满足最高、最低涌波水位要求。在 结构布置方便、工程投资增加不多的情况下，也应满足最不利组 合工况的涌波水位要求：但在结构布置困难，或工程投资增加较 多时，应研究拟定多台机连续开机的时间间隔、分级增荷幅度， 全部机组丢弃负荷后重新启动的时间限制等合理的运行要求，以 避免最不利组合工况的发生；对无法控制的工况（如增荷后甩负 荷），则应根据实际簧要确定调压室尺寸。 以比较常见的两台机组共用个上游调压室的布置方式为 例，最高、最低通波组合工况如下： （1）最高涌波的组合工况：水库正常蓄水位，台机组满负 荷运行，另一台机组从空载增至满负荷，在流进调压室流量最大 时，两台机同时丢弃全部负荷。 （2）最低涌波的组合工况：水库最低发电水位，两台机组满负 简运行、同时去弃全部负荷至空载，在流出调压室流量最大时，鉴 千增负荷情况可以由运行控制 仪想一 一台机组从空载增至满负荷

（1）关于丢奔负荷调压室涌波水位的计算情况，鉴于输电线 路存在全部中断的可能性，将全部机组同时丢弃全部负荷作为 种通波计算工况。 （2）关于增负荷调压室涌波水位的计算情况，鉴于增负荷情 况可以由运行控制，将共调压室n台机组由n一1台增至n台 负荷发电作为一种涌波计算工况。 （3）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投入有可能对涌波产生不利组 合（如增负荷后甩负荷，甩负荷后增加负荷），其涌波水位波动 幅度可能更大，因此，需计算涌波叠加情况。 （4）因压力水道糙率值难以准确预计，因此本条规定计算调 压室涌波水位时糙率按不利情况取值，以策安全。

（5）发电箱应最低水位指计算工况下，按相应发电流量确定 的最低下游水位。 5.2.4经主接线、电气设备可靠性、系统接线和建筑物布置等 分析论证后认为不存在同时丢弃全部负荷时，亦可按丢弃部分负 荷考点。

5.3调压室基本尺寸确定

5.3.2阻抗式调压室阻抗孔尺寸选择的基本要求是增加阻抗以 后不恶化压力水道的受力状态，能有效地抑制调压室的波动幅度 及加速波动的衰减。根据现有设计经验和大量的分析与计算，以 及模型试验结果，均说明当阻抗孔面积小于压力引水道面积的 15%时：压力管道末端及调压室底部的水击压力才会急剧恶化， 而孔口面积大于压力引水道面积的50%时，对抑制波动幅度与 加速波动衰减的效果则不显著，在长引水电站中，阻抗孔尺寸宜 取小值。附录B中，阻抗式调压室涌波计算图（图B.3.2、图 B.3.4）可供选择阻抗孔尺寸参考。国内外部分阻抗式调压室阻 抗孔的参数见表3。

表3部分阻抗式调压室阻抗孔的参数

另外，根据大量的工程经验，本条规定了对阻抗底板压差最 大值予以限制

位丢弃负荷时，大室最高涌波水位等于升管开始溢流的水位，水 库最低发电水位增负荷时，大室最低涌波水位等手升管最初时段 的下降水位，以使调压室容积得到最合理的利用。

5.3.4水室式调压室上室容积按上游最高库水位丢奔负

水量确定，上室底板一般设置在最高静水位以上。设有溢流堰的

5.3.7调压室与闸门并结合布置时，闸门启闭机设备平

结合闸门检修平台高程确定，且高于调压室最高涌波水位，并留 有安全超高。闸门检修平台高程结合库水位、机组运行台数、润 波水位振幅，以及闸门启吊空间等因素综合确定，并确保检修人 员安全。

6.0.1气垫式调压室运用技术成熟，对有较高环保要求的高水 中小型引水式电站，在常规调压室布置困难时，且地质条件许可 情况下，宜优先考虑气垫式调压室。下游调压室的设置位置一般 屋水的高差较小，托马临界稳定体积较大不宜采用气垫式调压室

式中Asv 一气垫式调压室的临界稳定断面面积，m； AT 常规调压室的临界稳定断面面积，m；

为方便实际应用，忽略式（16）中的部分次要影响参数，而 将其他各参数按不利情况取值，可得到式（6.0.3一2）。

6.0.5各种防渗型式的特点

1围岩闭气对围岩天然透水率要求高，适应性较窄，一般 要求围岩的透水率在0.1～0.001Lu范围，围岩闭气调压室布置 更灵活，断面形状多样。 2水幕闭气对围岩天然透水率要求较高，水幕闭气调压室 布置灵活，断面形状多样。 3罩式闭气对围岩天然渗透性要求较低，一般要求围岩的透 水率小于5Lu，适应性较广。罩体和平压系统设计相对较复杂。 气垫式调压室平面布置较灵活，形状可以是环形、条形 “日”学形、“L”形、“T”形等。我国的自一重、小关都、金 康、未座和阴坪水电站均采用了条形，挪威的Torpa水电站采 用了环形，Kvildal水电站采用了“日”学形。 6.0.6水幕的压力应高于气室内气体压力0.2～0.5MPa，水幕 压力应小于岩体内的最小主应力，以防产生水力裂。 6.0.9气室底板高程可按室内最小水深不小于安全水深确定 气垫式调压室的水力特性与常规调压室存在较大差别，气垫式调 压室安全水深不应完全采用常规调压室的安全水深标准。为防止 高压气体进人压力水道，气垫式调压室安全水深的设计取值建议 为不小于2.0m，对于发生概率很小的特殊工况，可取为不小于 1.5m，当水深小于1.5m时，则视为事故情况。 6.0.10围岩闭气和水幕闭气的气室一般采用不衬砌或镭喷支 护，钢罩式闭气的气室当采用混凝土衬砌时，平面布置宜采用条 形，如我国的金康、木座和阴坪水电站。 6.0.11气室一般布置于Ⅱ类、Ⅲ类围岩，围岩整体防渗性能较 好，其间的岩脉、节理及裂隙均有可能是渗透通道，需对其进行 灌浆处理。灌浆压力般为气室设计压力的1.1～1.5倍，且不 小于气室的最大压力。

7引调水工程调压室设计

7.1.1引调水工程调压室适用于输送原水、清水的压力输水系 统。引调水工程调压室是防止压力输水系统中由于流量变化而产 生的正压及负压超过允许值，以保证输水系统的运行安全。 对于长距离引调水系统，由于季节性用水量的变化、正常检 修及事故等原因，会造域调水系统流量发生变化，从而产生流 速的变化，致使压力水道产生压力的波动， 可能对系统造成破 坏，为了避免该种情况发生，工程上可采单 压罐、阀门开关时 间控制、液控缓闭螺阀 世阀调压 种避免水击破坏的 措施，调压室无具适合大流量、长距离的# 调水系统。 7.1.2调压室设计应粮据压刀水道的布置及工作压力、系统的 运行工况及地形地质等条件，通过水力过渡过程分析，满足各种 运行工况要求。由于调压室的设置会直接影响工程投资，可通过 提高压力水道承载能减少调压室的数量或就近利用地形条件降 低调压室的高度等措施，石 确定安全可靠经济合理的调压室设计 方案。

7.2调压室设置原则

7.2.2在长距离引调水工程中为了节省工程投资，常常通过设

7.2.2在长距离引调水 吊通过皮 置多级双向溢流调压室将压力水道分成若干段，以保证各段压力 水道的最大、最小内水压力不超过工作压力。调压室级数的减少 会造成压力水道的压力升高，使得压力水道投资增大，相反，调 压室级数的增多会造成调压室投资的增加，故此本条规定要综合 考虑压力水道和调压室的投资来确定调压室的级数。 压力水道正压升高值超过允许工作压力时，需要泄压，泄压 设施有安全泄压阀、爆破阀、预防泄压阀、双向调压室等；负压

超标时，需要补水、补气，补水设施有水击消除气压罐、单向调 压室、双向调压室等，补气设施有空气阀等。 压力水道最大、最小内水压力超标时，可就近设置双向调压 室。双向调压室具有泄压、补水的功能，从系统的安全性上来 看，双向调压室解决压力水道最大、最小内水压力超标的问题是 可靠的，但常常因为其造价高而无法普及，实际设计中应综合考 感多方案比较后确定。 压力水道产生负压或产生水柱分离时可设置单向调压室。 单向调压室补水后不会产生不利作用， 用其他设施，应研究 对压力水道系统可能产生的不影响，婚道过空气阀补气减少负 压危害，应分析补气后对系统会不会产生次水击的问题。

长距离引调水工程压力水道，由于水惯性的原因，会造成 非溢流调压室高度增加，致使压力水道压增大，进面增加工程 投资，所以长距离引调水工程不宜采用非溢流式双向调压室。

7.4调压室基本尺寸确定

7.4.2本条是通过物理模型试验及采用三维CFD（Computational FluidDynamics）技术对弯管式溢流塔流态和流场参数特性研究总 结出的规律，并在大伙房水库输水（二期）工程中得到验证。 双管溢流式双向调压室，考虑泄水竖管消能及流态的稳定， 泄水竖管内应设置相应的减压孔板。减压孔板的内径可为d。一

（0.75～0.9）d，其中d为泄水竖管的内径。最上端第一个减 压孔板距溢流堰坎的距离及减压孔板之间的距离均为（2～ 4）d，泄水竖管直径大，取小值，反之取大值。 双管溢流式双向调压室的上端180°弯管上应设置相应进排 气量的微量空气阀和真空吸气阀。 微量排气孔孔径按溶解于水里2%空气量确定，真空吸气阀 进气量按最大溢流水量进行设计，实际布置可考虑设置多台空 气阀。 7.4.3：重力压力流引调水工程调压室溢流高度按压力水道静水 压力考虑，泵站加压压力流引调水工程调压室溢流高度按动水压 力考虑。为防正压力水道中压力波动引起的水体经常溢出，故规 定堰顶安全超高。 7.4.5单向调压室水室最小容积Vmi的计算。 水泵停运后，压力水道中流量Q变为零的时间为T，则在 此时段内，由于压力水道中水柱被拉断所空出的容积为Q/2·T （Q/2为该时段内压力水道中水流的平均流量），此空简应由水室 中的水体来填补，所以，水室最小容积Vmin可按式（17）计算：

（0.75～0.9)d，其中d为泄水竖管的内径。最上端第一个减 压孔板距溢流堰坎的距离及减压孔板之间的距离均为（2～ 4）d，泄水竖管直径大，取小值，反之取大值。 双管溢流式双向调压室的上端180°弯管上应设置相应进排 气量的微量空气阀和真空吸气阀。 微量排气孔孔径按溶解于水里2%空气量确定，真空吸气阀 进气量按最大溢流水量进行设计，实际布置可考虑设置多台空 气阀。

压力考虑，泵站加压压力流引调水工程调压室溢流高度按动水厂 力考虑。为防止压力水道中压力波动引起的水体经常溢出，故书 定堰顶安全超高

7.4.5单向调压室水室最小容积Vmin的计算。

水泵停运后，压力水道中流量Q变为零的时间为T，则在 此时段内，由于压力水道中水柱被拉断所空出的容积为Q/2T Q/2为该时段内压力水道中水流的平均流量），此空简应由水室 中的水体来填补，所以，水室最小容积Vmin可按式（17）计算：

7.4.6单向调压室应有足够容量，保证在调压室向压力

水过程中，防止气体掺进压力水道中。 单向调压室的高度及补水管管径应保证及时补水填充压力方

水过程中，防止气体掺进压力水道中。

道空腔，并保证补水流量不小于填充压力水道所需要的流量Q。 考虑相互备用，补水管根数n不宜少于2根，即n≥2，其高度 及补水管管径应根据水力过渡过程计算结果确定。初步估算时应 满足下列要求： （1）以主管轴线为基准，初步拟定调压室内水位高度。 （2）依据水力学中“水力计算短管”的要求，计算注水管 （管径D）内各种水头损失总和。 （3）应用伯诺里方程计算出单向调压室补水管注入压力水道 中流量Q：

数分析基础上以安全系数表达的方式进行结构设计

数分析基础上以安全系数表达的方式进行结构设计

承载力安全系数K应按SL191确定。 8.2结构设 8.2.2布置在围岩的调压室整体稳定和结构分析可采用有限 元法进行计算，根据围岩的特性和工程规模，可 可分别采用线弹 性、非线性模型等 8.2.3调压室一般靠近地下厂房或边坡调压室渗漏对地下厂 房或边坡都将造成不利彩响调压室采用钢筋混土衬砌，对减 少调压室渗漏和周岩稳定都有很大的改 游调压室水头较 高，发生渗漏的打能性较大并将直接危 也下厂房或边坡，围 岩掉块将危害机组故纪大部分工程的 游调压室均采用了钢筋 混凝土衬砌。下游调压室水头相对较小 兰调压室围岩完整、坚 硬、渗透性小时，调用室也用采用铺喷友护作为永久衬砌，二 滩、大朝山两个水电站的下游调压室除靠近广房的上游墙和相邻 调压室之间的隔墙采用混凝土衬砌外，美他部位均采用锚喷支 护，棉花滩水电站下游调压室全部采用锚喷支护。这3个工程建 成后已安全运行多年。 8.2.4地下长廊式调压室一般规模较大，洞室边墙较高，施工 开挖对洞室围岩稳定影响较大，主要通过选择合适的锚喷支护方 式，利用围岩本身作为承载结构，结构分析主要采用工程类比法 和有限元法。工程类比法有直接工程类比、巴顿（Baton）Q系 统分类法等。采用有限元法进行调压室稳定分析时，工程规模较 小、围岩坚硬完整的可采用线弹性有限元法计算；围岩软弱、存

8.2.4地下长廊式调压室一般规模较天，洞室边墙较

开挖对洞室围岩稳定影响较大，主要通过选择合适的锚喷支护方 式，利用围岩本身作为承裁结构，结构分析主要采用工程类比法 和有限元法。工程类比法有直接工程类比、巴顿（Baton）Q系 统分类法等。采用有限元法进行调压室稳定分析时，工程规模较 小、围岩坚硬完整的可采用线弹性有限元法计算；围岩软弱、存

在较高地应力的宜采用非线性有限元法计算；有流变性质的围岩 宜采用粘弹塑性有限元法计算。 确定规模较大的地下长廊式调压室的支护参数时，一般先通 过工程类比，初拟调压室支护形式和支护参数，然后利用有限元 方法分析调压室施工和运行过程中的围岩稳定情况，根据计算结 果对支护形式和支护参数进行调整，重新复核调压室的围岩稳 定，最后确定经济合理、安全可靠的支护方式和支护参数。

8.2.5调压室钢筋混凝土结构可以采用以下计算方法：

（1）结构力学、弹性力学方法。对置于围岩中的圆形调 压室的井壁和底板可按薄程进行结构计算。薄壁圆柱筒理 论的设计假定有： a）圆板（简单式调压室）或环形 抗式调压室和差动 式调压室），两老为刚连接把围岩 生体，当衬砌受力 后向围岩方向变时，围岩产生的弹性 在衬砌上，即计 算时采取衬砌 b）圆筒衬为等厚度的整体结构， 为等厚度的整 块平板，与调压室# 断面租比两者 板结构，用薄壳或 薄板理论求解。 因底板真有相当的面 其挠度远小于它的 厚度，故底板变形 “小挠度”间题 c）根据以上两点 常运餐 受内水压力作用时， 衬砌计算实质上就是弹性地基上的圆筒板（环形板）的计 算。当调压室放空检修承受外水压力的作时，则成为普通的圆 简和圆板（没有弹性抗力）的计算问题。 d）圆简衬砌自重靠其与围岩间的摩擦力维持而不下传，因 而认为并底的垂直变位为零。 e）底板受圆筒传来的对称径向应力所产生的变形，与圆筒 的挠曲变形相比，可忽路不计，故底板只有垂直变形而无水平 变位。 f）围岩弹性抗力与变形的关系采用文克尔假定。 （2）线弹性或非线性有限元法。有限元数值解法可以在计算

模型中较好地反映洞室围岩的性质特征，可以更好地反映实际体 型和不同部位的围岩抗力效应，以及外部荷载和边界约束条件等 因素，能把洞室衬砌支护与围岩作为一个整体来考虑，提高了分 析的精度。 a）线弹性有限元配筋法先由有限元法获得衬砌断面内力 然后按SL191进行强度配筋和限裂配筋，直接得到配筋设计方 案。配筋设计包括3个步骤：①对各种工况进行线弹性有限元分 析，得到衬砌断面内力；②对最不利工况按拉应力图形法确定强 度配筋量；③按规范公式确定限裂配筋量，最终确定配筋设计 方案。 b非线性有限元配筋法不再通过计算衬砌断面内力和钢筋 应力确定配筋量，而是根据初始配筋量，通过非线性有限元法验 算钢筋应力和混凝土裂缝宽度，送代计算调整钢筋用量，得到舰 满足强度和缝宽要求，又经济合理的配筋设计方案。分析过程包 括以下4个主要步骤：①对断面做初始配筋设计，可按构造配筋 或线弹性有限元法确定初始配筋量，作为非线性有限元配筋法送 代分析的初始值；②用非线性有限元法对初始配筋设计进行钢 筋强度和混凝土裂缝宽度验算，强度验算标准为钢筋应力小于设 计充许应力，计算缝宽应小于充许缝宽③根据验算结果调整 配筋设计，由于钢筋的刚度远小于混凝土衬砌和岩体的刚度，其 配置量对荷载在衬砌和岩体中的分配比例影响很小，则当衬砌厚 度不变时，可通过钢筋等内力法指导钢筋配置量的调整；④重复 上述步骤，直至获得经济合理的配筋设计方案。按照步骤③所述 方法调整钢筋用量后，般通过少数几次送代即可得到经济合理 的配筋设计方案。 8.2.6差动式调压室大室与升管的最大水位差，一种情况是天 室水位最高、升管水位最低：另一种情况是大室水位最低、升管 水位最高，两种情况在设计中都必须考。 早期差动式调压室升管常布置在调压室大室中心位置，施工 程序校复杂，抗需能力益、升管贴共辟布置或结合间门井布置

有利于升管结构稳定和施工。

8.2.7作用在调压室衬砌上的外水压力应根据水电站运

！作用任 地下水位情况，结合实际的围岩地质条件，可按《水工隧洞设计 规范》（SL279）混凝土衬砌有压隧洞的外水压力折减系数折减。 当确定外水压力较为困难或分析外水压力选取的合理性时，也可 以采用渗流场分析的方法进行确定或复核。 8.2.8当受地形限制或其他原因，调压室必须布置在地面以上， 采用普通钢筋混凝土圆筒结构时，若按抗裂设计，需筒壁较厚， 配筋量也较大；若限裂设计，则易发生渗水现象。采用预应力钢 筋混凝土结构，可以减小筒壁厚度，并防止筒壁开裂，较大程度 节药工程量和投资。 8.2.9调压室内升管、闸门槽、通气孔等容易前弱调压室结构。 因此，首先应注意合理布置，同时对关键部位的结构尺寸、构造 措施及钢筋配置应予加强，以确保建筑物的安全。 8.2.10当闸门设在调压室内，特别是利用闸门井作为差动式调 压室升管时，应考虑水击波、涌波与闸门之间的相互不利作用， 需采取适当措施，如合理拟定升管尺寸，加强闸门井（或升管） 结构，增加门叶刚度和重量及选择合适的启闭机等，以确保运行 安全。 8.2.11一般情况下，采用钢筋混凝土衬砌的地下调压室，均需 对围岩进行固结灌浆。当调压室围岩雄厚且地质条件较好时，结 合其他建筑物的布置，经论证，确定不会产生内水外渗，并保证 不会对其他建筑物和山体的稳定产生影响时，也可考虑不进行固

地下水位情况，结合实际的围岩地质条件，可按《水工隧洞设请 规范》（SL279）混凝土衬砌有压隧洞的外水压力折减系数折减 当确定外水压力较为困难或分析外水压力选取的合理性时，也 以采用渗流场分析的方法进行确定或复核。

8.2.8当受地形限制或其他原因，调压室必须布置在地面以工

采用普通钢筋混凝土圆筒结构时，若按抗裂设计，需筒壁较厚 配筋量也较大；若限裂设计，则易发生渗水现象。采用预应力 筋混凝土结构，可以减小筒壁厚度，并防止筒壁开裂，较大程 节约工程量和投资。

8.2.9调压室内升管、闸门槽、通气孔等容易前弱调压室结构。 因此，首先应注意合理布置，同时对关键部位的结构尺寸、构造 措施及钢筋配置应予加强，以确保建筑物的安全。

因此，首先应注意合理布置，同时对关键部位的结构尺寸、构造 措施及钢筋配置应予加强，以确保建筑物的安全。 8.2.10当闸门设在调压室内，特别是利用闸门井作为差动式调 压室升管时，应考虑水击波、涌波与闸门之间的相互不利作用， 需采取适当措施，如合理拟定升管尺寸，加强闸门井（或升管） 结构，增加门叶刚度和重量及选择合适的启闭机等，以确保运行 安全。

8.2.11般情况下，采用钢筋混凝土衬砌的地下调压室，均需 对围岩进行固结灌浆。当调压室围岩雄厚且地质条件较好时，结 合其他建筑物的布置，经论证，确定不会产生内水外渗，并保证 不会对其他建筑物和山体的稳定产生影响时，也可考不进行固 结灌浆。

8.2.11一般情况下，采用钢筋混凝土衬砌的地下调压室，均

8.3.220世纪70年代建成的碧口水电站、21世纪初建成的姜 射坝水电站等工程布置为地下长廊式调压室，为提高调压室洞壁 稳定性，这两个工程的调压室沿上、下游方向（短边方向）布置 钢筛混凝土横摧。尤其是美射坝水电站调压室，地质条件极为复

杂，整体位于强卸荷的岩体中，岩性为黄水河花岗群斑岩夹二云 母片岩，围岩为V类，实际施工采取调压室开挖与衬砌、横撑施 工交替进行的方式。

8.3.3某工程上游调压室，因山体围岩较单薄，为防止内水外 渗，原设计在衬砌混凝土中间布置薄钢板防，后改为在调压室 围岩和衬砌混凝土之间喷涂柔性聚合物砂浆防渗层，施工简便， 实际运行效果较好

8.3.3某工程上游调压室，因山体围岩较单薄，为防止内水外

圆形断面调压室的地质条件较差并对防渗有严格要求时，可 视需要在调压室全高程或部分高程布置钢板 板防渗，薄钢板可布 置在内壁或混凝土衬翻内部，开复核钢板抗外压稳定。

9模型试验、安全监测及运行管理

9.1.1本条建议对大型水电站的调压室和结构复杂的调压室进 行水力模型试验，并限定调压室本身的模型试验内容。水道系统 中与调压室有关的其他水工模型试验，如进水口模型试验、拦污 栅水头损失试验、引水隧洞集石坑模型 等宜单独采用较大的 模型。而分岔管水力棋 出故闸 开度模型试验等既可 以与调压室模型试验 结合进行，世尚以 设计模型和试验。 9.1.2调压室底 部水力损失系数 是测量机组正常运 行时水流通过调用室底高时 对于底部分岔的 调压室，测量 直对称运行和不对称运 永头损失系数。由 于调压室布置方式的不网从力水道 乐 道进口的流道 9）定义： 尺寸有变化， 压室底部阻力系数宜采 (19） 式中一压力号水道末端调压室进口断面的流速； 调压室底部阻抗孔口试验的目的是 水流进人调压室和流 出调压室时的水力损失系数或流量系数，口水力损失系数宜采 用式（20）定义：

式中U一水流通过孔口时的流速； Ah—两测量断面的总能量差或总水头差。 溢流堰流量系数采用式（21）或式（22）定义：

式中Q—溢流量； B溢流堰前沿长度； h——堰上水头。

力引水道的模拟长度不宜小于10倍压力引水道的直径，下游压 力管道的模拟长度不宜小于5倍压力管道的直径。因水力损失系 数与流态有关，为满足流态相似要求，局部模型应采用正态模 型，并采用较大尺寸的模型进行试验。为使模型试验流态达到阻 力平方区，水力损失系数试验模型流量宜采用大于设计流量的多 个流量进行，并取试验平均值。 水力损失系数模型试验常采用测压管测量断面压力，同一断 面的测压管宜均匀布置或对称布置。局部水力损失不仅发生在突 变边界处，而且发生在突变边界的上下游一定范围内，要求测量 断面距离突变边界有足够的距离，两测量断面之间的沿程损失较 小，测量结果可以不加修正。 流态观测及局部位置压力测量，传感器应直接安装在测点 位置。

9.1.4本条的整体模型是指包括了进水口、压力引水道、调压 室、压力管道、模型机组或机组流道、压力尾水道在内的整体 模型。

（通常为透明有机玻璃）水击波速的制约，完全的正态模型线性 比尺近似1：16（模型：原型），对于水电站水道系统和调压室 试验而言，除特殊情况外，这样大尺寸的模型在通常的试验条件 下难以实现，因此整体模型试验充许采用变态模型。按照调压室 模型试验目的和任务要求确定采用相应的模型律。 对于仅进行调压室涌波试验的模型，上游调压室下游的压力 管道或下游调压室上游的压力水道以及水轮发电机组可以简化模

拟，只要能够达到模拟控制压力管道中的流量变化要求即可，但 要求控制流量的设备距离调压室至少5倍管径距离以上。 对于水击模型试验，水轮机流量变化规律的模拟以及压力管 道中的水击波运动相似模拟比较重要，为达到试验精度要求FTC外保温施工方案内容，压 力管道和流量变化应严格模拟，对模型机组或流量控制阀门的启 闭规律和启闭时间应严格控制。允许对水击试验模型律进行简 化，在保证水击波的运动相似和水流动力相似的条件下忽略水流 摩擦阻力相似。考感到大部分调压室的底部都具有足够的反射水 击波的能力，为提高水击试验的精度，可以采用大尺寸的正态模 型，仅模拟压力管道和水轮发电机组。 9.1.6在试验精度充许的情况下，调压室模型试验可以与水道 系统的其他模型试验结合进行。

9.1.6在试验精度充许的情况下，调压室模型试验可以

9.2.1原型监测资料能反应调压室施工期和运行期的工作状态， 其目的是指导运行、反馈设计，以便总结经验教训，提高运行管 理和设计水平。

9.2.2调压室的监测项目设置与其类型、结构特性和工程规模 有关，本条所列1级、2级和3级调压室监测项目分类表，便于 设计人员根据工程特性选择监测项目，3级以下调压室可参照 执行。

9.2.2调压室的监测项自设置与其类型、结构特性租工性规

地下调压室的监测设计，重点为施工期围岩稳定，必须结合 工程地质、水文地质和支护设计情况，有针对性的进行监测仪器 布置。调压室衬砌外水压力受地质条件、地下水位，引水隧洞及 调压室内水外渗等因素的影响，为设计不确定因察，应对衬砌外 水压力、围岩渗透压力进行监测；对于围岩完整、自稳性好、结 构简单、设计成熟的调压室衬砌可不设应力应变监测仪器。 地下洞室大多采用新奥法施工，需通过监测资料反馈及时确 认和修改支护参数，《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086）对施工期地下洞室的测量控制有较详细的规定，应遵照

9.2.3调压室涌波水位直接反应调压室的实际运行状况能为

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