Dla siłowni wodnych, które pracują na zmiennych przepływach, przekrój sztolni powinien być dobierany dla maksymalnego przepływu. Dla minimalnych przepływów następuje natomiast redukowanie prędkości oraz straty hydrauliczne. W przypadku ruchu ustalonego należy podczas wymiarowania sztolni sprawdzić warunki z jakimi pracuje dana sztolnia.[akty uprawnienia budowlane] Sprawdza się to również dla ruchu ustalonego zmiennego oraz ruchu nieustalonego. Podczas projektowania przekroju poprzecznego sztolni bezciśnieniowej należy wyznaczyć dwie główne wartości. Pierwszą z nich są krzywe piętrzenia bądź depresji. Następnie ważne jest wyznaczenie wartości maksymalnych oraz minimalnych wysokości fal oraz linii poziomu wody w ruchu nieustalonym. Ruchy te są wywoływane przez manewry wykonywane turbinami. Dla sztolni ciśnieniowych wyznacza się linie oznaczające ekstremalne poziomy piezometryczne. Robi się to dla ruchu ustalonego zmiennego dla różnych obciążeń turbin. Oprócz tego wyznacza się linie dla ekstremalnych ciśnień hydrodynamicznych. Te ciśnienia są wywoływane przez dodatnie oraz ujemne uderzenia hydrauliczne wywołane przez nagłe otwieranie oraz zamykanie turbin danej siłowni.[uprawnienia budowlane testy]

Dobieranie przekroju sztolni

Obliczenia wyżej wspomniane służą do prawidłowego wymiarowania hydrotechnicznego oraz wytrzymałościowego danej konstrukcji. Opiera się je na podstawie literatury związanej z hydrauliką oraz hydromechaniką dla koryt otwartych i zamkniętych. Podczas dobierania przekroju sztolni ważne jest uwzględnianie względów ekonomicznych. Chodzi tu o dobranie przekroju tak, by suma rocznych odpisów na amortyzację oraz nakładów kosztów eksploatacji i roczne straty energii, które wynikają z oporów ruchu w sztolni były minimalne.[egzamin na uprawnienia budowlane] Im mniejszy jest przekrój poprzeczny sztolni tym mniejsze są też odpisy inwestycyjne oraz wydatki związane z eksploatacją. Inaczej ma się sytuacją ze stratami hydraulicznymi. Są one tym mniejsze im większa jest wielkość sztolni oraz mniejsza prędkość. Są one też mniejsze dla gładszych ścian budowli sztolni. Jeżeli opisane powyżej warunki są spełnione to przekrój można nazwać ekonomicznie optymalnym.

Obciążenia sztolni

Na obudowę sztolni działa ciężar własny oraz obciążenia zewnętrzne. Wyróżniamy cztery główne obciążenia zewnętrzne. Pierwszym z nich jest wewnętrzne ciśnienie jakie posiada woda. Oprócz tego mamy obciążenie pochodzące od zewnętrznego ciśnienia wody, który znajduje się w górotworze. Trzecim obciążeniem zewnętrznym jest ciśnienie poziome oraz pionowe pochodzące od górotworu. Ostatnim z obciążeń jest odpór pochodzący od górotworu. Pełni on funkcję sprężystego odkształcenia sztolni pod wpływem działającego wewnętrznego parcia wody.[segregator uprawnienia budowlane]

Wykres ciśnienia

Wyznaczenie rozkładu ciśnień dla sztolni bezciśnieniowych jest bardzo proste. Inaczej ma się jednak sytuacja w sztolniach ciśnieniowych. Należy wykonać tu w przekroju poprzecznym wykres ciśnienia. W celu jego wykonania należy wyznaczyć maksymalne położenie linii ciśnień dla podłużnego profilu sztolni. Aby otrzymać wykres należy przeprowadzić obliczenia, które związane są z ruchem nieustalonym wewnątrz sztolni. Ruch ten wywołany jest przez nagłe zatrzymanie lub przez nagłe uruchomienie przepływu.[uprawnienia budowlane] Jeżeli dla dowolnego przekroju znamy położenie linii ciśnień oraz jej wzniesienie występuje ponad stropem wewnętrznej sztolni to ciśnienie dla dowolnego punkty wewnątrz sztolni jest równe ciśnieniowy zewnętrznemu wody. Należy pamiętać, że dla nasyconego wodą górotworu ciśnienie wywierane jest na obudowę sztolni. Wykres ciśnień łatwo jest wykonać dla znajomych wartości poziomy wód gruntowych. W celu ułatwienia obliczeń statycznych poziom wód gruntowych można odnieść do poziomu stropu wyłomu, czyli do poziomu klucza ściany zewnętrznej obudowy.[uprawnienia budowlane konstrukcyjno-budowlane]