Zasady wymiarowania przekroju poprzecznego sztolni

Podstawy wymiarowania profilu sztolni w dostosowaniu do projektowanego przepływu (program uprawnienia budowlane na komputer).

Jeśli siłownia wodna pracuje na zmiennych przepływach wody, to przekrój sztolni dobiera się dla największego przepływu, zaś przy mniejszych przepływach następuje redukcja prędkości i strat hydraulicznych.
Wymiarując profil sztolni w zasadzie dla warunków ruchu ustalonego jednostajnego należy jednak każdorazowo sprawdzić warunki pracy sztolni dla mogącego występować w praktyce ruchu ustalonego zmiennego, a także ruchu nieustalonego.
W szczególności w przypadku sztolni bezciśnieniowej należy wyznaczyć:
1) krzywe piętrzenia lub depresji,
2) maksymalną i minimalną wysokość fal oraz maksymalną i minimalną linię poziomu wód w ruchu nieustalonym, wywołanym manewrami turbin.
Natomiast dla sztolni ciśnieniowej należy wyznaczyć:
3) linie ekstremalnych poziomów piezometrycznych w ruchu ustalonym zmiennym przy różnych możliwych zmianach obciążeń turbin (program uprawnienia budowlane na ANDROID),
4) linie ekstremalnych ciśnień hydrodynamicznych wywołanych dodatnim i ujemnym uderzeniem hydraulicznym (ruch nieustalony) powodowanym przez nagłe otwieranie i zamykanie turbin siłowni.
Sposoby powyższych obliczeń, niezbędnych do prawidłowego wymiarowania hydrotechnicznego i wytrzymałościowego, są podane w literaturze z zakresu hydrauliki i hydromechaniki koryt otwartych i zamkniętych (uprawnienia budowlane).

Dobierając przekrój sztolni, nie można pominąć ekonomicznej strony zagadnienia. Polega ona na takim dobraniu rozmiarów przekroju poprzecznego, aby suma całkowitych rocznych odpisów na amortyzację i nakładów na koszty eksploatacji sztolni oraz wartości rocznej straty energii spowodowanej przez opory ruchu w sztolni była minimalna. Roczne odpisy inwestycyjne i wydatki na eksploatację są tym mniejsze, im mniejszy jest przekrój poprzeczny sztolni, a zatem im większa jest prędkość wody w sztolni. Natomiast straty hydrauliczne, które bezpośrednio powodują straty mocy i produkcji energii elektrycznej są tym mniejsze, im większe są rozmiary sztolni i mniejsza prędkość wody; ponadto są one tym mniejsze, im gładsze są ściany sztolni. Przekrój dla którego spełniony jest warunek wymieniony we wstępie nazywa się przekrojem ekonomicznie optymalnym.

Górotwór

Wyznaczenie tego przekroju odbywa się na drodze graficznej analizy rocznych odpisów z tytułu nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych oraz wartości rocznych strat energetycznych, analogicznie jak dla kanałów (program egzamin ustny).

W przypadku jednakowych warunków wykonania sztolni na całej jej długości, jeżeli sztolnia ma przekrój kołowy, można posłużyć się specjalnymi wzorami wyznaczającymi optymalną ekonomicznie średnicę sztolni. W ogólnym przypadku na obudowę sztolni działają, obok jej ciężaru wlasneg następujące obciążenia zewnętrzne:
5) wewnętrzne ciśnienie wody,
6) zewnętrzne ciśnienie wody znajdującej się w górotworze,
7) ciśnienie poziome i pionowe górotworu,
8) odpór górotworu, będący funkcją sprężystego odkształcenia sztolni poć wpływem wewnętrznego parcia wody (opinie o programie).
Wyznaczenie rozkładu ciśnień w sztolni bezciśnieniowej nie stanowi istotnego problemu.

W przekroju poprzecznym sztolni ciśnieniowej wykres ciśnienia jest bardzie; złożony (segregator aktów prawnych). Dla jego sporządzenia konieczne jest ustalenie położenia maksymalne; linii ciśnień w profilu podłużnym sztolni. Wykres ten otrzymuje się na drodze odpowiednich obliczeń ruchu nieustalonego w sztolni, wywołanego nagłym zatrzymaniem, bądź też nagłym uruchomieniem przepływu. Jeżeli w dowolnym przekroju sztolni znane jest położenie linii ciśnień, a jej wzniesienie ponad strop wewnętrzny sztolni, to ciśnienie w dowolnym punkcie leżącym wewnątrz sztolni jest wówczas równe Ciśnienie zewnętrzne wody. Jeśli górotwór jest nasycony wodą, to wywiera ona ciśnienie na obudowę sztolni.

Jeżeli znany jest poziom wód gruntowych, to sporządzenie wykresu ciśnień nie przedstawia trudności (promocja 3 w 1). Dla ułatwienia toku obliczeń statycznych dobrze jest poziom wód gruntowych odnieść do poziomu stropu wyłomu, to jest do poziomu klucza zewnętrznej ściany obudowy, obciążając go pionowym ciśnieniem słupa wody znajdującego się nad stropem wyłomu.