張　洋，楊建東，郭文成（武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢　430072）

設(shè)氣墊式調(diào)壓室的超長(zhǎng)引水隧洞水電站大波動(dòng)過渡過程探討

張洋，楊建東，郭文成
（武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430072）

超長(zhǎng)引水隧洞水電站設(shè)置氣墊式調(diào)壓室可以有效抑制過渡過程中調(diào)壓室涌浪振幅，但蝸殼壓力的變化規(guī)律也因氣墊式調(diào)壓室的影響變得更為復(fù)雜。本文通過數(shù)值計(jì)算方法，分析了設(shè)氣墊式調(diào)壓室超長(zhǎng)引水隧洞水電站大波動(dòng)過渡過程中，導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間、引水隧洞水流慣性、壓力管道水流慣性及調(diào)壓室參數(shù)等因素對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力的影響；并與常規(guī)調(diào)壓室進(jìn)行對(duì)比，討論了氣墊式調(diào)壓室對(duì)超長(zhǎng)引水隧洞水電站甩負(fù)荷過渡過程中反射水擊波特性的作用。結(jié)果表明：氣墊式調(diào)壓室對(duì)水擊波的反射效果不如常規(guī)調(diào)壓室，且氣墊和涌浪壓力之和最大值大于常規(guī)調(diào)壓室最大水壓力，更容易發(fā)生蝸殼最大動(dòng)水壓力，此壓力由調(diào)壓室壓力極值決定、不受導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律控制的影響。

水電站；超長(zhǎng)引水隧洞；氣墊式調(diào)壓室；大波動(dòng)過渡過程；蝸殼最大壓力；水擊波反射

0　前言

超長(zhǎng)引水隧洞由于引水隧洞長(zhǎng)、水流慣性大，在機(jī)組甩負(fù)荷過程中調(diào)壓室涌浪振幅大、周期長(zhǎng)、衰減慢。對(duì)于此類水電站，可采用氣墊式調(diào)壓室，利用氣體動(dòng)特性有效抑制調(diào)壓室的涌浪振幅，降低調(diào)壓室的設(shè)計(jì)高度。但是由于設(shè)置高壓氣墊，調(diào)壓室內(nèi)水位波動(dòng)引起氣體壓力變化，對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力影響很大。

前人在氣墊式調(diào)壓室過渡過程研究中，重點(diǎn)集中在調(diào)壓室穩(wěn)定斷面積［5，6］、氣墊調(diào)壓室涌浪計(jì)算［7，12］以及氣體多方指數(shù)［11，14］等方面的研究，而蝸殼壓力是由氣墊調(diào)壓室內(nèi)氣體壓力和調(diào)壓室涌浪壓力之和決定，前人未將氣墊調(diào)壓室內(nèi)氣體壓力和調(diào)壓室涌浪壓力聯(lián)合考慮，對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力控制因素也未做深入探討。本文將氣墊調(diào)壓室內(nèi)氣體壓力和調(diào)壓室涌浪壓力相加做為氣墊式調(diào)壓室壓力，分析氣墊式調(diào)壓室對(duì)超長(zhǎng)引水隧洞大波動(dòng)甩負(fù)荷過渡過程蝸殼最大動(dòng)水壓力的影響。

本文以某在建水電站為例，輸水系統(tǒng)布置如圖1所示。該水電站采用三機(jī)一洞尾導(dǎo)結(jié)合的布置方式，單機(jī)容量16MW，額定水頭140m，額定流量13.3m3/s，引水隧洞直徑4.5m，引水隧洞長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)Twy值為12s，壓力管道直徑3m，壓力管道長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)Twt值為1s，三臺(tái)機(jī)發(fā)電尾水位 3275m，氣墊調(diào)壓室初始?xì)鈮篜0=14.4atm，初始?xì)鈮|高度10.8m，氣體系數(shù)n=1.4，計(jì)算對(duì)應(yīng)托馬斷面積671m2為調(diào)壓室斷面積。通過數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)設(shè)氣墊式調(diào)壓室的超長(zhǎng)引水隧洞水電站大波動(dòng)甩負(fù)荷過渡過程中，蝸殼最大壓力的控制因素進(jìn)行了探討，分析了引水隧洞水流慣性、壓力管道水流慣性、調(diào)壓室參數(shù)及導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律等因素對(duì)蝸殼最大壓力的影響；并與常規(guī)調(diào)壓室進(jìn)行對(duì)比，討論了氣墊式調(diào)壓室對(duì)超長(zhǎng)引水隧洞水電站甩負(fù)荷過渡過程中反射水擊波特性的作用，為合理控制大波動(dòng)蝸殼壓力提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

圖1　某設(shè)氣墊式調(diào)壓室的超長(zhǎng)引水隧洞水電站引水發(fā)電系統(tǒng)縱剖面圖

1　蝸殼最大動(dòng)水壓力控制因素

本電站三臺(tái)機(jī)組在額定水頭甩全負(fù)荷過程中，蝸殼最大動(dòng)水壓力不隨導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間增加而改變。選取導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間為12s時(shí)，蝸殼動(dòng)水壓力隨時(shí)間變化曲線如圖2（a）所示，由圖可知，此時(shí)蝸殼最大動(dòng)水壓力由調(diào)壓室涌浪與氣體壓力之和最大值決定，繪制調(diào)壓室氣體壓力和涌浪壓力隨時(shí)間變化曲線圖2（b）。由圖2（b）可知，氣體壓力變化由調(diào)壓室內(nèi)涌浪變化引起，調(diào)壓室涌浪壓力和氣體壓力具有相同周期，極值發(fā)生時(shí)刻相同，可以將兩者相加做為調(diào)壓室壓力計(jì)算。

為了探究氣墊式調(diào)壓室在額定水頭甩全負(fù)荷過程中，蝸殼最大動(dòng)水壓力控制因素，本段著重從導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間、引水隧洞水流慣性Twy值、壓力管道水流慣性Twt值以及調(diào)壓室體型參數(shù)四個(gè)方面進(jìn)行探討。

圖2　蝸殼壓力和調(diào)壓室壓力

1.1導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間

引水隧洞水流慣性Twy值增加，水流慣性增大，調(diào)壓室涌浪幅值增大，調(diào)壓室壓力極值隨之增大。為了探求Twy值對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力影響，以此水電站為模型，在保持其余參數(shù)不變情況下，選取了Twy值從1.5s（此時(shí)對(duì)應(yīng)引水隧洞長(zhǎng)度為820m）至24s（此時(shí)對(duì)應(yīng)引水隧洞長(zhǎng)度為13.13km），并對(duì)應(yīng)計(jì)算不同Twy值下托馬斷面為氣墊調(diào)壓室斷面積。在不同的Twy值，三臺(tái)機(jī)組額定水頭正常運(yùn)行甩全負(fù)荷的工況條件下，選取導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間在 8s～20s下，對(duì)應(yīng)的蝸殼最大動(dòng)水壓力值如圖3所示。

圖3　Twy取不同值時(shí)，導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力的影響

由圖3可以看出：

（1）當(dāng)Twy小于4s時(shí)，隨著導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間的增加，蝸殼最大動(dòng)水壓力先降低后保持不變。Twy=1.5s，當(dāng)導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間小于 14s，蝸殼最大動(dòng)水壓力值隨導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間增加而降低；導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間大于14s，隨著導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間增加，蝸殼最大動(dòng)水壓力值保持不變。分別選取導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間為8s、14s、16s，繪制蝸殼動(dòng)水壓力隨時(shí)間變化情況如圖 4（a）（b）（c）所示。圖中導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間為8s時(shí)，由于導(dǎo)葉關(guān)閉速度快，水擊壓力極值很大，此時(shí)水擊壓力對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力起決定作用。隨著導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間增加，蝸殼最大動(dòng)水壓力隨著水擊壓力極值減小而降低。當(dāng)導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間為 14s時(shí)，如圖4（b）所示，水擊壓力極值與調(diào)壓室壓力極值大小相等。導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間為16s時(shí)，調(diào)壓室壓力極值取代水擊壓力，成為蝸殼最大動(dòng)水壓力值控制因素。將導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間14s定義為Twy=1.5s下導(dǎo)葉極限關(guān)閉時(shí)間。對(duì)比Twy=1.5s和Twy=2s可知，引水隧洞長(zhǎng)度越短，導(dǎo)葉極限關(guān)閉時(shí)間越大。

圖4　蝸殼動(dòng)水壓力隨時(shí)間變化過程

（2）在Twy值大于4s，蝸殼最大動(dòng)水壓力極值不隨導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間增加而變化。繪制Twy=4s，導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間為 8s，蝸殼動(dòng)水壓力隨時(shí)間變化情況如圖4（d）。隨著Twy值增加，調(diào)壓室壓力極值增大，此時(shí)蝸殼最大動(dòng)水壓力完全由調(diào)壓室涌浪極值決定，并隨Twy增加而升高。

1.2引水系統(tǒng)水流慣性

隨著壓力管道長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)Twt值變大，壓力管道長(zhǎng)度增加，調(diào)壓室至蝸殼距離增大。對(duì)于常規(guī)水電站，調(diào)壓室距離機(jī)組越近，越利于水擊壓力的控制，但是對(duì)于超長(zhǎng)引水隧洞氣墊式調(diào)壓室，蝸殼動(dòng)水壓力易受調(diào)壓室涌浪影響較大，因此增大Twt值，可以適當(dāng)降低調(diào)壓室涌浪，對(duì)限制蝸殼最大動(dòng)水壓力有利。以此電站為模型，在保證引水隧洞、調(diào)壓室體型等其他參數(shù)不變前提下，取壓力管道對(duì)應(yīng)Twt為0.3s～3.5s。Twy小于 4s，出現(xiàn)臨界導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間，蝸殼最大動(dòng)水壓力控制因素由水擊壓力過渡到調(diào)壓室壓力；Twy值大于4s時(shí)蝸殼最大動(dòng)水壓力由調(diào)壓室壓力極值決定。因此，分別選取Twy值分別為1.5s、4s、12s，導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間分別為8s、14s、20s繪制圖5進(jìn)行分析。

分析圖5可知：

（1）隨著 Twt值增加，蝸殼最大動(dòng)水壓力開始變化不大，但是當(dāng)Twt增加到某一臨界值時(shí)，由于受到水擊壓力影響蝸殼最大動(dòng)水壓力迅速增加。導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間越長(zhǎng)，水擊壓力極值越小，對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力影響效果降低。因此導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間的越長(zhǎng)，Twt臨界值越大。

圖5　引水系統(tǒng)水流慣性對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力影響

（2）對(duì)比圖5（b）、（c）看出，Twt臨界值隨著Twy值增加而增大。這是因?yàn)殡S著Twy值增加，調(diào)壓室涌浪極值增加、調(diào)壓室壓力增大，水擊壓力需要上升更大值才能平衡與調(diào)壓室壓力差值，Twt臨界值隨 Twy增加而增大。對(duì)于設(shè)氣墊式調(diào)壓室超長(zhǎng)隧洞水電站，在常規(guī)導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間為 12s時(shí)，壓力管道水流慣性Twt臨界值大于2s。

1.3調(diào)壓室體型參數(shù)

1.3.1阻抗孔面積

增加阻抗孔面積一定程度上會(huì)減小導(dǎo)葉關(guān)閉引起的水擊壓力，另一方面也會(huì)增加調(diào)壓室涌浪值。以本電站布置為模型，在其他參數(shù)保持不變的情況下，阻抗孔面積修改為占?jí)毫艿烂娣e15%～35%，對(duì)于超長(zhǎng)引水隧洞，選擇 Twy=12s、16s、20s，導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間8s、12s、20s，如圖6所示。

由圖6（a）可知，Twy=12s時(shí)，當(dāng)阻抗孔面積取15%，阻抗孔面積很小，不能有效反射水擊波，此時(shí)蝸殼最大動(dòng)水壓力由水擊壓力極值決定，導(dǎo)葉8s關(guān)閉時(shí)蝸殼最大動(dòng)水壓力和導(dǎo)葉 20s關(guān)閉時(shí)蝸殼最大動(dòng)水壓力差值很大。隨著阻抗孔面積增加，最大動(dòng)水壓力差值縮小，當(dāng)阻抗孔面積取壓力管道面積 35%時(shí)，差值為零，此時(shí)蝸殼動(dòng)水壓力及調(diào)壓室壓力隨時(shí)間變化關(guān)系如圖6（d），由圖可知，此時(shí)蝸殼最大動(dòng)水壓力由調(diào)壓室涌浪極值決定。

由圖6（b）、6（c）當(dāng)Twy值為16s、20s，隨著阻抗孔面積從 15%逐漸增加，水擊壓力極值下降，調(diào)壓室壓力值上升，蝸殼最大動(dòng)水壓力由水擊壓力極值決定，隨阻抗孔面積增大減?。划?dāng)蝸殼最大動(dòng)水壓力由調(diào)壓室涌浪極值決定，隨著阻抗孔面積增加，調(diào)壓室壓力增大，蝸殼最大動(dòng)水壓力隨之增大。將蝸殼最大動(dòng)水壓力發(fā)生轉(zhuǎn)折處的阻抗孔面積作為氣墊式調(diào)壓室臨界阻抗孔面積，對(duì)比圖 6（a）、6（b）、6（c）可以看出，臨界阻抗孔面積隨著Twy值增加逐漸縮小，對(duì)于設(shè)氣墊式調(diào)壓室超長(zhǎng)引水隧洞水電站，阻抗孔面積選擇應(yīng)小于20%。

圖6　阻抗孔對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力影響

1.3.2氣室常數(shù)C0

氣墊式調(diào)壓室的氣室常數(shù)C0是指氣室參數(shù)p0、l0的乘積，p0為初始充氣壓力，l0為初始?xì)馐腋叨?。采用等氣室常?shù)C0控制方案，綜合考慮了水位、氣壓調(diào)節(jié)變化范圍，假定在任意穩(wěn)定發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)之間氣室內(nèi)氣體的變化過程符合等溫條件，并假定氣體無泄漏，氣墊調(diào)壓室會(huì)按照C0為常數(shù)規(guī)律適應(yīng)不同運(yùn)行工況。

圖7　氣室常數(shù)C0對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力影響

在保證調(diào)壓室斷面積不變的前提下，增大氣室常數(shù)C0有兩種方式。

（1）增大調(diào)壓室內(nèi)初始?xì)鈮海S著調(diào)壓室內(nèi)初始?xì)鈮?p0增大，調(diào)壓室初始水位降低，調(diào)壓室頂部高程不變，氣墊高度l0增加，如圖7（a）所示氣室常數(shù)C0=p0l0。隨著C0值增大，調(diào)壓室壓力極值降低，蝸殼最大動(dòng)水壓力等均逐漸降低，水位變化和波動(dòng)周期逐漸增大。為了降低蝸殼最大動(dòng)水壓力，C0值選取應(yīng)盡可能大。但是隨著初始?jí)毫ι?，調(diào)壓室最低涌浪值逐漸降低，氣墊調(diào)壓室內(nèi)最小水深不能滿足安全水深限制，因此需要在滿足安全水深前提下，C0取值盡可能增大。該電站現(xiàn)行方案下，C0取值為1620。

（2）保持氣墊調(diào)壓室初始?xì)鈮翰蛔?，增大氣墊高度。圖7（b）可以看出，隨著氣室常數(shù)增加，蝸殼最大動(dòng)水壓力值降低。由于空氣動(dòng)理論，增加了氣墊高度即增加氣體體積，當(dāng)調(diào)壓室涌浪達(dá)到極值時(shí)，氣體壓縮率降低，室內(nèi)氣體最大壓力降低，從而降低了蝸殼最大動(dòng)水壓力。由于僅僅改變氣墊高度，調(diào)壓室內(nèi)初始水位不變，相比增加初始?xì)鈮褐蹈軡M足安全水深的要求，氣室常數(shù)C0可以取更大值，更能有效降低蝸殼最大動(dòng)水壓力。但是增加氣墊高度意味著增加調(diào)壓室高度，增大了開挖和混凝土用量，經(jīng)濟(jì)投入更高。

2　調(diào)壓室反射水擊波特性

氣墊式調(diào)壓室與常規(guī)調(diào)壓室對(duì)比：

選取本電站現(xiàn)行方案下，氣墊式調(diào)壓室初始?xì)鈮簽?4.4atm，氣室常數(shù)C0為1620，壓力管道Twt值、調(diào)壓室體型參數(shù)保持不變，三臺(tái)機(jī)組甩全負(fù)荷工況下，分別選取Twy=1.5s、4s、20s，此時(shí)蝸殼最大動(dòng)水壓力控制因素由水擊壓力過渡到調(diào)壓室涌浪，對(duì)比相同參數(shù)下常規(guī)調(diào)壓室壓力如圖8所示。

圖8　氣墊式調(diào)壓室與常規(guī)調(diào)壓室壓力對(duì)比

由圖中可以看出，氣墊式調(diào)壓室壓力大于常規(guī)調(diào)壓室，氣墊式調(diào)壓室相比常規(guī)調(diào)壓室更容易出現(xiàn)蝸殼最大動(dòng)水壓力受調(diào)壓室壓力極值決定的情況。且Twy值越大，氣墊調(diào)壓室壓力和常規(guī)調(diào)壓室壓力極值差值越大。

同時(shí)，為了對(duì)比氣墊式調(diào)壓室與常規(guī)調(diào)壓室對(duì)超長(zhǎng)引隧洞反射水擊波反射性能，選取Twy=20s，導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間 8s，水擊壓力隨時(shí)間的變化情況如圖8（d）所示。由圖可知，由于水擊壓力極值出現(xiàn)時(shí)刻很早，此時(shí)調(diào)壓室未來得及做出反應(yīng)，氣墊式調(diào)壓室和常規(guī)調(diào)壓室水擊壓力極值大小相同。在水擊波衰減過程中，常規(guī)調(diào)壓室水擊壓力在壓力為0的范圍波動(dòng)振幅小于氣墊式調(diào)壓室，即氣墊式調(diào)壓室對(duì)水擊波的反射不如常規(guī)調(diào)壓室，劉德有等在《氣墊調(diào)壓室研究進(jìn)展》［7］亦在此方面提出過相關(guān)探討。

由于本電站是額定水頭140m的中水頭水電站，為了驗(yàn)證此結(jié)果，選取低水頭貫流式古城水電站和超長(zhǎng)引水隧道高水頭錦屏二級(jí)水電站為模型，分別將其電站調(diào)壓室模型修改為氣墊式調(diào)壓室，對(duì)比調(diào)壓室壓力、蝸殼動(dòng)水壓力及水擊壓力隨時(shí)間變化情況如圖8（e）、8（f）、8（g）、8（h）所示，仍得到相同結(jié)論。特別對(duì)于錦屏二級(jí)水電站，設(shè)常規(guī)調(diào)壓室，蝸殼最大動(dòng)水壓力已經(jīng)由調(diào)壓室涌浪極值決定，若將調(diào)壓室修改為氣墊式，蝸殼最大動(dòng)水壓力值增加，且不隨導(dǎo)葉有效關(guān)閉時(shí)間增加變化。對(duì)于超長(zhǎng)引水隧洞水電站，設(shè)置氣墊式調(diào)壓室需要選擇更好的調(diào)壓室體型參數(shù)降低調(diào)壓室壓力。常規(guī)調(diào)壓室可近似看成初始?xì)鈮|壓力1atm 氣墊高度無窮大，C0=∞的特殊氣墊式調(diào)壓室，因此即使降低氣墊式調(diào)壓室壓力也只能無限趨近于常規(guī)調(diào)壓室。

3　結(jié)論

氣墊式調(diào)壓室由于設(shè)置高壓氣墊，調(diào)壓室內(nèi)水位波動(dòng)引起高壓氣體的壓縮，氣墊式調(diào)壓室的大波動(dòng)甩負(fù)荷過渡過程中：

（1）在引水隧洞長(zhǎng)度逐漸增加過程中，水擊壓力對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力影響逐漸降低，蝸殼最大動(dòng)水壓力控制因素由水擊壓力過渡到調(diào)壓室壓力極值，出現(xiàn)臨界導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間、臨界Twt值和臨界阻抗孔面積。增大氣室常數(shù)C0能減小調(diào)壓室壓力極值，當(dāng)蝸殼最大動(dòng)水壓力由調(diào)壓室壓力極值控制，在滿足安全運(yùn)行情況下，增大C0可以降低蝸殼最大動(dòng)水壓力。

（2）與常規(guī)調(diào)壓室水電站對(duì)比，氣墊式調(diào)壓室對(duì)水擊波反射不如常規(guī)調(diào)壓室且氣墊式調(diào)壓室壓力極值大于常規(guī)調(diào)壓室。對(duì)于超長(zhǎng)引水隧洞水電站，若設(shè)常規(guī)調(diào)壓室，蝸殼最大動(dòng)水壓力已經(jīng)由調(diào)壓室涌浪極值決定，此時(shí)將常規(guī)調(diào)壓室改為氣墊式調(diào)壓室，雖然調(diào)壓室涌浪振幅降低，但是蝸殼最大動(dòng)水壓力值升高，且仍不受導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律控制。因此對(duì)于設(shè)氣墊式調(diào)壓室超長(zhǎng)引水隧洞水電站，需要更合適的調(diào)壓室體型降低調(diào)壓室壓力極值。

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張洋（1991-）武漢大學(xué)水利水電學(xué)院，水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，碩士研究生，主要從事水電站過渡過程與控制的研究。

審稿人：劉萬江

Discussion on Large Oscillation Transient Process of Hydropower Station with Long-Distance Diversion Tunnel of Air- Cushion Surge Chamber

ZHANG Yang， YANG Jiandong， GUO Wencheng
（State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science， Wuhan University， Wuhan 430072， China）

Air-cushion surge chamber can effectively suppresse the highest surge of hydropower station with long-distance diversion tunnel，but the changes of dynamic pressure in spiral case become more complex due to the influence of air- cushion surge chamber. This paper analyzes large oscillation transient process of hydropower station with long-distance diversion tunnel of air- cushion surge chambe by the effects of wicket closure time， water inertial time constant of diversion tunnel， water inertial time constant of pressure pipeline and parameter choice of air-cushion surge chamber on the maximum dynamic pressure in spiral case. This paper also compares the hammer wave reflection of air-cushion surge chamber with common surge chamber in hydropower station with long-distance diversion tunnel. The results of numerical calculation indicate that hammer wave reflection of air-cushion surge chamber is inferior to common surge chamber. And maximum pressure of gas and surge in air-cushion surge chamber is lager. Therefor，maximum dynamic pressure in spiral case is more likely controlled by maximum pressure of air-cushion surge chamber other than wicket closure rule.

hydropower station； long-distance diversion tunnel； air-cushion surge chamber； large oscillation transient process； maximum dynamic pressure in spiral case； hammer wave reflection

TV732， TK730

A

1000-3983（2016）04-0042-07

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51379158）；國(guó)家留學(xué)基金委公派留學(xué)基金資助

2015-06-24