调压井水力设计
调压井是在调压井末端设置的建筑物引水隧洞或管道要考虑水锤击作用在管道的下游。缓冲轴被认为是一个重要的组成部分水电工程尤其是涉及引水压力隧洞的。
调压井的应用
在大多数涉及有压隧洞的水电工程中，当厂房突然关闭时，通过关闭水轮机阀门将水排出压力管道突然停止，因为从后面进入的水的惯性产生共振效应，这在同时引起水锤效应。如果没有采取任何措施来防止这种积水，可能会导致压力管道破裂，并可能导致水电项目的严重稳定性问题，最佳解决方案是根据现场限制条件提供调压井或调压井。
调压井设计
调压井的设计取决于下列不同参数：
- 设计流量
- 引水水位
- 引水隧洞直径
- 引水隧洞长度
- 引水隧洞的斜率
- 引水隧洞材料
设计流量是指具有预定纵坡的特定直径引水隧洞的输水量，坡度越大，通过引水隧洞的水流速度越大，因此水头损失越大。
设计实例#1（3.40m直径引水隧洞）
设计实例#2（2米直径引水隧洞）
缓冲轴的设计包括以下两部分
- 水力设计
- 结构设计
水力设计#1
下面的例子将有助于理解调压井的设计标准和程序。
| 基本输入数据 | |||
| HRT长度 | = |
700 |
M |
| HRT直径 | = |
3.40 |
M |
| HRT横截面积 | = |
9.08 |
M2. |
| 净头 | = |
40 |
M |
| 设计流量 | = |
100 |
Cumecs公司 |
| 引水水位 | = |
2500 |
M |
| HRT入口水位 | = |
2494 |
M |
| 安全系数 | = |
1.60 |
|
| HRT纵坡 | = |
0.10 |
米/米 |
| 调压井自由液面 | = |
0.50 |
M |
| 水力设计（瞬时关闭） | |||
| HRT中的流速 | = |
11.01 |
米/秒 |
| 接触液体的参数 | = |
10.68 |
M |
| 平均水力半径 | = |
0.85 |
M |
| 隧道阻力系数 | = |
0.138 |
|
| 调压井面积 | = |
58.81 |
M2. |
| 调压井面积（provd） | = |
94.09 |
M2. |
| 调压轴直径 | = |
10.95 |
M |
| 调压井半径 | = |
5.475 |
M |
| 上涌高度（Dz）或 | = |
29.00 |
M |
| 涨潮高度(ymax) | = |
29.00 |
M |
（高于静态水平） |
|||
| 振荡周期 | = |
171 |
S |
| T/4处的止水带 | = |
42.75 |
S |
| 最大喘振时的HRT速度 | = |
11.01 |
米/秒 |
| 最大喘振时的S.T速度 | = |
-1.06241 |
米/秒 |
| 调压井总高度 | = |
105.50 |
M |
结构设计#1
调压井结构设计如下
| 基本输入数据 | |||
| 水的单位重量 | = |
0.000010 |
牛/毫米3. |
| 混凝土抗压强度 | = |
25 |
牛/毫米2. |
| 结构设计 | |||
| 增加压头 | = |
1.03 |
牛/毫米2. |
| 容许压应力 | = |
11.15 |
牛/毫米2. |
| 调压轴外半径 | = |
6.01 |
M |
| 调压井厚度 | = |
0.53 |
M |
| 调压井井壁厚度（提供） | = |
0.53 |
M |
水力设计#2
下面的例子将有助于理解调压井的设计标准和程序。
| 基本输入数据 | |||
| HRT长度 | = |
700 |
M |
| HRT直径 | = |
2 |
M |
| HRT横截面积 | = |
3.14 |
M2. |
| 净头 | = |
40 |
M |
| 设计流量 | = |
100 |
Cumecs公司 |
| 引水水位 | = |
2500 |
M |
| HRT入口水位 | = |
2494 |
M |
| 安全系数 | = |
1.60 |
|
| HRT纵坡 | = |
0.10 |
米/米 |
| 调压井自由液面 | = |
0.50 |
M |
| 水力设计（瞬时关闭） | |||
| HRT中的流速 | = |
31.83 |
米/秒 |
| 接触液体的参数 | = |
6.28 |
M |
| 平均水力半径 | = |
0.50 |
M |
| 隧道阻力系数 | = |
0.279 |
|
| 调压井面积 | = |
10.03 |
M2. |
| 调压井面积（provd） | = |
16.05 |
M2. |
| 调压轴直径 | = |
4.53 |
M |
| 调压井半径 | = |
2.265 |
M |
| 上涌高度（Dz）或 | = |
119.00 |
M |
| 涨潮高度(ymax) | = |
119.00 |
M |
（高于静态水平） |
|||
| 振荡周期 | = |
120 |
S |
| T/4处的止水带 | = |
30 |
S |
| 最大喘振时的HRT速度 | = |
31.82 |
米/秒 |
| 最大喘振时的S.T速度 | = |
-6.22952 |
米/秒 |
| 调压井总高度 | = |
195.50 |
M |
结构设计#2
调压井结构设计如下
| 基本输入数据 | |||
| 水的单位重量 | = |
0.000010 |
牛/毫米3. |
| 混凝土抗压强度 | = |
25 |
牛/毫米2. |
| 结构设计 | |||
| 增加压头 | = |
1.92 |
牛/毫米2. |
| 容许压应力 | = |
11.15 |
牛/毫米2. |
| 调压轴外半径 | = |
2.69 |
M |
| 调压井厚度 | = |
0.43 |
M |
| 调压井井壁厚度（提供） | = |
0.43 |
M |
结论
由上述算例可知，减小引水隧洞直径，在保持其他因素恒定的情况下，引水隧洞内水流速度增加300%，从而在调水井内产生高浪涌，振荡周期小。这将导致调压井高度的增加。
