溢流式调压室经济分析

空中溢流式调压塔可减少工程投资约35%，溢流式调压塔与机械调压装置及其他型式调压塔投资估算比较，总结出两点：一是电站运行工况好，二是机组及管道修理费用低，三是提高了机组出力，四是提高了对电网的稳定、经济及安全运行的可靠性。

对溢流式调压塔作了大胆的创新与尝试，创造性地解决了不设滋流水道如何处理塔顶滋流和利用水流在空气中掺气扩散，以及自流跌落到跌水池进行滋流水舌的消能处理两个难点问题。

应用水力学原理，较好地解决了电站甩负荷时，机组关机产生最高涌浪问题；也具有在负荷变化时，机组的反应更加迅速及时，能更快地恢复稳定；操作灵活，极大地改善机组运行条件，获得更佳的调节质量，提高了电站稳定安全运行等良好的技术效果 。

调压塔沿管道轴线布置在缓坡段末端，塔身轴线与管道轴线基本成正交。调压塔由基座、跌水池、塔身、塔顶及泄水箱(管)组成，总高度22.75m，地面以上高度20.84m。塔顶高程205.00m。距地面2.73m高处设跌水池，跌水池成碗状，上口直径10m，池底直径4.3m,深2.7m，跌水池内设0.5m×0.4m的泄水箱(管)。泄水箱(管)进水顶部高出池底面1.2m,泄水箱末端接消力池，水流流经消力池人地面排水渠。塔身为圆筒形，断面结构采用200号钢筋棍凝土，外径2.3m，内径2m,壁厚0.15m。抗渗设计等级为S₆。

国内小型水电站调压塔有圆筒式、阻抗式、双室式、滋流式和差动式等5种。溢流式调压塔国内研究的技术方案一般是塔顶溢流后，在塔顶设堰下水室，汇集堰下水流入溢流水道，然后在地面设消力池和排水渠。这种有溢流水道的调压塔存在上部结构复杂，施工难度大，投资多，造型难于美观等缺点。采用空中溢流式调压塔较理想地解决了这一实际问题，它利用水流在空气中掺气扩散、自流跌落到跌水池进行溢流水舌的消能处理，创造性地解决了不设溢流水道如何处理水电站调压塔塔顶溢流的问题。这种新型空中溢流式调压塔简化了调压塔的上部结构，降低了调压塔高度，减少了工程投资，且已在水电站工程实践中应用成功 。

空中溢流式调压塔在小型电站中应用效果及技术、经济分析表明，它具有其他型式调压塔不可替代的优点。但是，只能限于适宜建塔式调压室的电站采用。根据我们研究和应用成果分析，对较小流量(Q<20m³/s)的适用塔式调压室的中小电站宜优先采用本成果。如将此项成果应用于电力系统的骨干电站，对电站机组和电力系统电能质量的影响更大，产生的经济效益和运行效果更加明显 。2100433B

分类特点

简单圆筒式调压室

特点：断面尺寸形状不变，结构简单，反射水击波效果好。但水位波动振幅较大，衰减较慢，因而调压室的容积较大；在正常运行时，引水系统与调压室连接处水力损失较大。为了克服上述缺点，可采用有连接管的圆筒式调压室。

适用：低水头小流量的水电站。

阻抗式调压室

将圆筒式调压室的底部，用较小断面的短管或用较小孔口的隔板与隧洞及压力管道连接起来，这种孔口或隔板相当于局部阻力，即为阻抗式调压室。

特点：进出调压室的水流在阻抗孔口处消耗了一部分能量，可以有效地减小水位波动的振幅，加快了衰减速度，因而所需调压室的体积小于圆筒式。正常运行时水头损失小。由于阻抗的存在，水击波不能完全反射，压力引水道中可能受到水击的影响。

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。上室供丢弃负荷时储水用，一般在最高净水位以上，在正常运行时是空的。下室在正常运行时充满水，供增加负荷时补给水量用，应在调压室中最低静水位以下。竖井是用来连接上下室和引水道与压力管道的。刚丢弃负荷时， 由于竖井断面较小，水位迅速上升，当水位达到上室时，其上升的速度放慢，从而减小波动振幅。当增加负荷时，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。

上室的底部高程由水库最高水位控制，下室的顶部高程由水库的死水位控制。

溢流式调压室

溢流式调压室顶部设有溢流堰。

当丢弃负荷时，调压室的水位迅速上升，达到溢流堰顶后开始溢流，限制了水位的进一步升高，有利于机组的稳定运行，溢出的水量，可以设上室加以储存，也可排至下游。

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。

特点：外室直径较大，起盛水及保证稳定的作用，其断面由波动稳定条件控制。差动式调压室所需容积较小，水位波动衰减得也较快。但其构造复杂，施工难度大，造价高。

适用：地形和地质条件不允许大断面的中高水头水电站，在我国采用较多。

气垫式或半气垫式调压室

在压力隧洞上靠近厂房的位置建造一个大洞室，室中一部分充水，另一部分充满高压空气。利用调压室中的空气压缩或膨胀，来减小水位涨落的幅度。

适用：深埋于地下的引水道式地下水电站。我国已有数个实例。2100433B

溢流式溢水道按泄洪标准和运用情况，分为正常溢流式溢水道和非常溢流式溢洪道。前者用以宣泄设计洪水，后者用于宣泄非常洪水。按其所在位置，分为河床式溢流式溢水道和岸边溢流式溢水道。河床式溢流式溢水道经由坝身溢洪。岸边溢流式溢水道按结构形式可分为：

①正槽溢流式溢水道。泄槽与溢流堰正交，过堰水流与泄槽轴线方向一致。

②侧槽溢流式溢水道。溢流堰大致沿等高线布置，水流从溢流堰泄入与堰轴线大致平行的侧槽后，流向作近90°转弯，再经泄槽或隧洞流向下游。

③井式溢流式溢水道。洪水流过环形溢流堰，经竖井和隧洞泄入下游。

④虹吸溢流式溢水道。利用虹吸作用泄水，水流出虹吸管后，经泄槽流向下游，可建在岸边，也可建在坝内。岸边溢流式溢水道通常由进水渠、控制段、泄水段、消能段组成。进水渠起进水与调整水流的作用。控制段常用实用堰或宽顶堰，堰顶可设或不设闸门。泄水段有泄槽和隧洞两种形式。为保护泄槽免遭冲刷和岩石不被风化，一般都用混凝土衬砌。消能段多用挑流消能或水跃消能。当下泄水流不能直接归入原河道时，还需另设尾水渠，以便与下游河道妥善衔接。济式溢洪道的选型和布置，应根据坝址地形、地质、枢纽布置及施工条件等，通过技术经济比较后确定。

为减小室水位被动幅值，在圆筒式调压室底部设有阻抗设施的调压室。阻抗式调压室用较小断面的接管(或孔板)与压力引水道(或尾水道)相连，对进出调压室水流形成局部阻抗。当丢弃负荷时，水由压力引水道经阻抗孔口进入调压室，阻抗作用使水头损失增加，阻抗孔口处压力增加，减小了压力引水道两端的压差，使室水位波动幅值降低。当增加负荷时，水由调压室孔口流入压力管道，为克服阻抗，室水位降低较小。