式中 Qmax——压力钢管的最大设计流量（m3/s）；
H——设计水头（m）。
由上式计算得D=1.6m，相应流速为4.4m/s，流速较大，电站的水头损失为8m，根据工程经验，类似电站压力管的经济流速为2.7m/s左右，由此初拟本工程压力管的管径为2.1m。
b）水头损失计算 1）沿程水头损失hf 沿程水头损失由下式计算：
?V2hLfC2R
式中 V——管道平均流速（m/s）；
R——水力半径，圆管R=D/4，D为圆管直径； C——谢才系数，C?1nR1/6； n——糙率，对钢管取n=0.012； L——管长（m） 2）局部水头损失hj
局部水头损失包括：进口、拦污栅、闸门槽、渐变段、水管转弯、岔管、电站出口等的局部水头损失。
各个局部水头损失系数?为： 进口：喇叭形进口，取? =0.15。
拦污栅：拦污栅局部水头损失系数由下式确定：
?s?43ζ?β??b??Sinα
式中 S——栅条宽度，S=10mm； b——栅条净间距，b=50mm； α——拦污栅倾角，α=75； β——栅条的形状系数，β=2.42 ；
计算得?=0.41。 平面闸门槽：取?=0.20。
进口渐变段：进口渐变段断面由矩形变为圆形，圆断面渐缩小共取?=0.15。
圆形缓弯管：圆形缓弯管的?由下式计算：
7/21/2??D???θ?ζ??0.131?0.1632??????R??????90?
0式中 D——管道内径, m； R——转弯半径，m； θ——转弯角。
闸阀：电站机组满发时闸阀全开，取?=0。 岔管的局部分水头损失取?=0.5。 电站出口局部分水头损失：取0.15m。
由上述计算公式可计算出电站满发时发电输水道的总水头损失为2.62m,其中沿程水头损失为1.9m，局部水头损失为0.72m。
c）管壁厚度确定 1）水锤计算
(1)水锤波的传播速度：
C?1425εD1??Eδ
式中 ε——水的弹性模量，ε=2.1×104 kg／cm2；
E——管壁材料的弹性模量，E=2.1×106 kg／cm2； D——压力水管内径（cm）； δ——管壁厚度（cm）；
(2)水锤波在水管中往返一次所需要的时间由下式计算
Tr?2L C将水轮机导叶或阀门从全开（τ=1.0）到全关（τ=0）所需的时间Ts和Tr进行比较，判别是发生直接水锤或是间接水锤。
(3)判别水锤压力型式 水击常数ρ和σ由下式计算： ??σ?Cv 2gHLv
gHTs当水轮机导叶或阀门从全开到全关时，τ0=1，则由ρτ0及σ值查图表得知本水击所属第一相水锤。
故水锤压力升高和降低的相对值为：
Z1?2σ
1???σY1?2σ 1?σ从而水锤压力升高和降低的绝对值为： Δh升= Z末×H
Δh降= Y末×H
水锤计算成果见下表5.5-8。
表5.5-8 水锤计算成果表 计 算 项 目 电站毛水头H毛（m） 水锤波的传播速度C（m/s） 水锤波往返一次的时间Tr（s） 水轮机导叶关闭所需的时间Ts（s） 水击类型 水击常数ρ 水击常数σ ρτ0 水击范围 水锤压力升高相对值Z末 水锤压力降低相对值Y末 水锤压力升高绝对值Δh升（m） 水锤压力降低绝对值Δh降（m） 压力管末端最大设计水头Hmax（m） 压力管末端最小设计水头Hmin（m） Q=8.87m/s、主管D=2.1m 172.2 908.7 1.41 7 间接水击 0.709 0.142 0.709 范围Ⅱ，第一相水击 0.18 0.25 31.2 42.9 203.5 129.3 混流机组 3备 注 2）管壁厚度计算
参照《水电站机电设计手册》（金属结构二），按下式初估管壁厚度：
δ?0.1HjD?ch2?σ
式中 Hj ── 计算水头(m)； D ── 钢管直径(cm)；
[σ]ch ── 许用应力(kgf/cm2)，对16MnR取[σ]ch=0.75[σ]=1500
kgf/cm2；
δ── 管壁厚度（cm）。
为节约钢材，分段计算压力管管壁厚度，列表计算如下5.5-9：
水电站初步设计报告
