水电站建筑物复习总结

1、第一章概论1.水能资源分布特点：（1）地域分布不均衡（2）径流年内分布不均衡（3）主要集中在13个水电基地，可开发量2.74亿KW ，占全国经济可开发量的67%2.三峡：防洪效益最大的水利枢纽；世界最大的水电站；航运效益最显著的枢纽；综合工程规模最大；居世界之最的单顶建筑物；局世界之最的金属结构；水库淹没及移民安置世界之最3.开发河流水能的水电站，按集中河段落差以形成水头的措施不同，有坝式，引水道式和混合式三种4.坝式水电站是拦河筑坝，坝前壅水，在坝址处形成落差所建的水电站。坝式水电站有河床式和坝后式两种。坝式水电站的水头取决于坝高，当前坝式水电站的最大水头小于300m5引水道式水电站是在河段

2、上游筑闸或低坝取水，经人工引水道到河段下游来集中落差所建的水电站。引水道可以是无压的，如明渠，明流隧洞等，也可以是有压的，如有压隧洞，压力水管等。引水道式水电站最适用于坡降大的河段，或河道裁弯饮水和跨流域引水。6.混合式水电站是在同一河段上用集中上游部分落差，再通过有压引水道集中坝下游部分落差而形成总水头所建的水电站7.抽水蓄能电站：以水体为储能介质起调节电能的作用，包括抽水蓄能和放水发电两功能8.水电站的组成建筑物：枢纽建筑物：（1）挡水建筑物（2）泄水泄沙建筑物（3）过坝建筑物发电建筑物：（1）引水道建筑物（2）发电厂飞及其附属建筑物第二章进水口及引水道建筑物1.进水口的功能与要求：（1）

3、作用：控制水量和水质（2）对进水口的要求：A要有必要的进水能力 B.水质符合发电要求 C水头损失要小 D.流量可按要求控制 E 施工，安装，运行和检修方便2.进水口的类型：按水流条件可分为无压进水口和有压进水口3.无压进水口有表面式和底部拦污栅两类。表面式设于凹岸，引用河道或水库表层水流4有压进水口有坝式，岸式，塔式。（1）坝式进水口，进水口依附在坝体上与与坝体协调一致。适用条件：坝后式厂房，坝内式厂房，河床式厂房（2）岸式分为竖井式和岸墙式。竖井式进口段和闸门段位于山体中，既经济又安全。适用条件：隧洞进口的地质条件好时采用；岸墙式进口段和闸门段位于岸坡岩体之外而又紧靠岩坡成为整体，承受水压力

4、和山岩压力。适用条件：隧洞进口的地质条件较差。（3）塔式5.进水口的设施：（1）拦污栅（2）工作闸门（3）检修闸门及启闭设备 (4)通气孔（5）旁通管6.沉沙池：（1）设置目的：防止有害泥沙对水轮机的磨损（2）位置：无压进水口之后，引水道之前（3）工作原理：加大过水断面，降低水流速度从而减小其挟沙能力，使有害泥沙沉积在池中7.从工作条件和水力特性分，引水道可分为无压引水道和有压引水道两类。（1）无压引水道的特点是具有自由水面，引水道承受水压不大，它适用于从河道或水库水位变化不大的场合饮水。在结构形式上，无压引水道最常用的是渠道和无压隧洞。（2）有压引水道的特点是引水道内为压力流，承受的水头可以

5、很大，它可以适应河道或水库水位的大幅度变化。8.引水道要求：（1）有符合要求的输水能力（2）减少水头损失（3）保证水质9.隧洞优点：（1）线路较短，避开沿线地表不利的地形及地址条件（2）有压隧洞可适应水库水位的大幅度变化及引用流量的迅速变化（3）不受地表气候的影响，可避免地表水对水质的污染缺点：对地质条件，施工技术及机械化的要求较高，造价较高，工期较长10.水力计算（有压隧洞）（1）恒定流计算：研究隧洞断面，引用流量，水头损失之间的关系，从而确定隧洞尺寸（2）非恒定流：求出隧洞沿线各点的最大及最小内水压，从而决定隧洞的高程，设计隧洞的衬砌11隧洞线路选择：（1）地质条件，尽可能布置在完整坚固的

6、岩层之中（2）地形条件：平面上力求最短，立面上要有足够的埋藏深度（3）施工条件：开凿施工，丛坡一般为0.0010.002 （4）水流条件：尽可能采用直线，当必须转弯时，其转弯半径一般大于5倍洞径12.压力前池：（1）功用：分配水流;平稳水流；拦阻杂物，排除泥沙（2）组成：前室；压力管道和进水口设备；池水和排沙建筑物，流沙堰，拦沙坎，冲沙孔（3）布置：设在无压引水道的末端，尽可能靠近厂房，尽可能建在挖方中，渠道和前池连接要平顺第三章压力管道总论及明钢管1.压力管道是从水库或引水道末端的前池或调压室，将水在有压状态下饮水入水轮机的输水管，它是集中了水电站的全面或大部分水头的输水管，它的特点是：（1

7、）坡度陡（2）承受电站的最大水头，且受水锤动水压力（3）靠近厂房2.压力管道的类型：（1）明管：钢管，钢筋混凝土管（2）埋管（3）坝内埋管（4）坝后背管3.压力管道直径的选择：（1）经动能经济比较确定（2）用经济流速确定 Ve=4-6m/s 经济直径公式： Qmax-钢管最大设计流量 H-设计水头 K系数，一般取5.24.压力钢管的构造：（1）无缝钢管：没有纵缝的管节，将管节连成整体（2）焊接管：钢板弧形瓦片管节整体（3）在无缝钢管上或焊接管上套以钢箍而成5.明钢管：线路选择：（1）线路短而直（2）地质条件良好处（3）减少管线的起伏波折进厂方式：（1）正向进厂： A优点:水流平顺，水头损失小

8、B缺点：管道爆破对厂房威胁大 C适用条件：中低水头电站（2）纵向进厂：A 优缺点与正向相反适用条件：高中水头电站（3）斜向进厂：A优缺点介于两者之间 B适用条件：多用于分组供水和联合供水的水电站6明钢管的支承和敷设方式：（1）镇墩： A作用：承受轴向不平衡力，固定钢管 B类型：封闭式，开厂式 C布置：钢管转弯处，直线段长度超过150m时（2）支墩： A作用：承受水重和管身自重在法向分力，同时使管道离开地面有一定距离，允许管道在轴向自由移动 B类型：滑动式支墩，滚动式支墩，摇摆式支墩7.伸缩节：(1)作用：减小管身温度应力，适应管身变形（2）类型：单作用伸缩节，双作用伸缩节8.管道敷设方式：（1

9、）连续式：两镇墩间不设伸缩节（2）分段式：两镇墩设伸缩节9.钢管管壁厚度估算：书P3010.作用在钢管及墩座上的力：按作用方向分：径向力，法向力，轴向力（1）径向力：即内水压力，是钢管的主要荷载（2）法向力：法向力为钢管自重和水重在法向的分力11.钢管应力分析：（1）跨中断面，4个应力（2）支承环旁管壁膜应力区边缘，5个应力（3）加劲环及其旁管壁，7个应力（4）支承环及其旁管壁,10个应力第四章地下埋管1地下埋管的优缺点：（1）优点：布置灵活方便；利用围岩承担内水压力，减少钢衬壁厚；运行安全（2）缺点：构造复杂;施工安装程序多；工艺要求高2.地下埋管布置：（1）地形条件：相邻洞间岩层厚度大于（

10、1.52）D挖；洞顶以上岩层厚度大于3D挖（2）地质条件：与构造带倾向正支（3）施工条件：斜进坡度，向上出渣30°40°，向下留渣45°（4）水洗条件：转弯半径R大于等于3D挖，管线在最低压坡线下至少2m3地下埋管构造：（1）钢衬：承受内水压力和防渗（2）混凝土：将部分内水压力传给围岩（3）帮助承受一部分内水压力4地下埋管施工程序：隧洞开挖，钢衬安装，混凝土回填，灌浆（灌浆分为回填灌浆，接缝灌浆，固结灌浆）5.地下埋管（1）工作原理：埋管承受内压后，钢衬发生径向位移，使缝隙消失后，继续向混凝土衬圈传递内压，使混凝土发生环向拉应力，从而在衬围内产生径向均匀裂纹，内压

11、通过混凝土砌块继续向围岩传递，围岩向外的径向位移并形成围岩抗力，使埋管在内压下得到平衡.（2）基本假定：A钢衬与混凝土之间，混凝土与围岩之间存在均匀缝隙 B缝隙的存在使钢衬的工作分为两阶段：缝隙为闭合，内水压力有钢衬单独承担；增加内水压力，缝隙闭合，内水压力由钢衬和围岩共同承担 C混凝土径向产生裂缝，不承担径向环拉力，反将部分内压从钢衬传递给围岩，同时自身产生径向收缩 D.所有材料都在弹性阶段内工作（3）适用条件：A :st，即钢衬在允许应力状态工作时的径向变位大于初始总缝隙，才使围岩参与承担内水压力 B:钢管上必须有足够的岩层覆盖厚度H6.钢衬的外压荷载：（1）地下水压力（2）钢衬与混凝土灌

12、浆压力（3）回填混凝土时流态混凝土的压力7.埋管钢衬的外压失稳下的特征：P55 图4-3第一种：临界状态时屈曲波有几个，沿整个圆周同时发生，屈曲波峰，紧贴混凝土，在外压作用下钢衬受到了环向压缩，原环向轴线缩短第二种:在外压作用下，钢衬圆周上有可能出现几个初始波，但随着荷载的增加，钢衬将首先在某个薄弱部位屈曲，从而减小了其他部位的管壁发生屈曲的可能8缝隙值：（1）施工缝隙o:是混凝土浇筑或接缝灌浆施工完竣，且温度也恢复正常时，钢衬和混凝土衬圈间的间隙和混凝土衬圈与围岩间的间隙的总和（2）钢衬冷缩缝隙s：其值取决于钢衬竣工时温度和运行时温度之差（3）围岩冷缩缝隙R：指管道投入运行后，水温低于围岩原

13、始温度，围岩降温冷缩形成的缝隙第五章混凝土压力管道1.混凝土压力管道：依附于混凝土坝身，既埋设在坝体内或固定在坝面上，并与坝体成为一体的压力输水管道。特点：（1）结构紧凑简单（2）引水道长度短，水头损失小，机组条件保证条件好（3）造价低（4）运行集中方便（5）坝内埋管的空腔削弱坝体2.坝内埋管：A布置原则：（1）尽量缩短管长（2）减少管道空腔对坝体的不利影响（3）减少管道对坝体施工的干扰B立面上的布置：（1）倾斜式（2）平式和平斜式（3）竖直式C平面上的布置：（1）厂坝横缝错开（2）厂坝横缝一致D结构形式：（1）联合受力管：钢管和坝体混凝土浇筑在一起，两者联合承载，可充分发挥钢管外围钢筋混凝土

14、的承载作用，减小钢管管壁厚度（2）垫层管：钢管外铺设垫层，将坝体与管道隔开3坝后背管：A布置：进水口设在上游坝面上，压力管道近于水平地面，穿过坝体上部，然后在坝外沿坝下游面敷设，并以弯段及水平段与水轮机蜗壳联接，坝体与下游面管道先后分别施工，管道固定在坝体上B优点：（1）便于布置（2）减小管道空腔对于坝体的削弱，有利于坝体安全（3）管道，坝体施工安装干扰小（4）管道可以随机组投产和先后分期施工C缺点：增加了工程量和水头损失D结构形式：（1）坝下游面明钢管布置：用支承环将管道支承在坝下游面的支墩上。优点：现场安装工程量小，进度快，与坝体施工干扰小。缺点：当钢管直径很大时，造成施工工艺上的困难，一

15、旦失事后果很大（2）坝下游面钢衬钢筋混凝土管：优点：减薄钢衬厚度，避免厚钢板带来的技术困难；具有明显的经济效益；具有更高的安全度；减少外界因素，对管道破坏的可能性。缺点：施工复杂，工程量有所增加，管腰混凝土开裂问题E构造：内层为钢衬，外侧为钢筋混凝土第六章 分岔管1、分岔管的功能:分流，汇流2、分岔管的布置形式:卜形布置,对称Y形布置，三岔形布置3、明钢管结构形式：三梁岔管，内加强月牙肋岔管，贴边岔管，无梁岔管，球形岔管，隔壁岔管第七章 有压引水系统非恒定流的物理现象及基本方程1、水轮机调节的两种现象：引起机组转速的较大变化，在有压引水管道中将出现所谓“水锤”现象2、进行水锤及调节保证计算的目

16、的：A、水锤计算的目的：决定管道内的最大内水压力，作为射击或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；决定管道内最小内水压力，作为管线布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；研究水锤与机组运行的关系，如对机组转速变化的影响等。B、调压保证计算的目的：通过调节保证计算和分析，正确合理地解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速上升值三者之间的关系，最后选择适当的导叶启闭时间和方式，使水锤压力和转速上升值在经济合理的允许范围内。3、在缺乏资料的情况下，露天钢管的水锤波速可近似地取为1000m/s，埋藏式可近似地取为1200m/s。 第九章 水锤及调节保证计算的解析方法1、管路的特性系数： ，

17、2、水锤的分类：A、直接水锤：当阀门关闭时间等于或小于一相时，即或，也就是由水库处异号放射回来的水锤波尚未达到阀门之前，阀门已经关闭终止。B、间接水锤：当阀门关闭结束前，水库异号放射回来的降压波已经达到阀门处，降压波对该处产生的升压起着抵消作用，使阀门处的水锤升压值小于直接水锤。3、相：水锤波在管道中传播一个来回的时间为2L/a，称为“相”4、第n相末的水锤压力： 此公式的适用条件：阀端各相末水锤计算、阀门为任意开度变化规律。5、a第一相水锤：最大水锤压力出现在第一相末，=b末相水锤：最大水锤压力发生在阀门关闭终了的相末，也称极限水锤，。6、导叶或者阀门全开时=1，全关时=17、水锤类型判别：

18、A、当时，经常发生的第一相水锤B、当时，经常发生的末相水锤（极限水锤）8、水锤压力的近似公式A、第一相末水锤压力值：B、末相水锤（极限水锤）：9、起始开度对水锤的影响：A当起始开度，即时，最大水锤升压发生在阀门关闭的终了。B 当时，最大水锤升压发生在第一相末，越小，越大。C 当时，发生直接水锤，但非最大水锤值。D 当阀门起始开度为临界开度时，发生最大的直接水锤，这时.10、开度变化规律对水锤压力的影响A 在高水头电站中常发生第一相末水锤，所以可以采取先慢后快的非直线关闭规律B在低水头电站中常发生末相水锤，所以可以采取先快后慢的非直线关闭规律11、极限水锤压力的分布规律：理论研究证明，极限水锤无

19、论正、负水锤，沿管线水锤压力均依直线规律分布12、第一相水锤压力的分布规律：研究证明。第一相水锤压力沿管线不依直线规律分布，正水锤压力分布曲线都是向上凸的，负水锤压力分布曲线是往下凹的。13、减小水锤压力的措施：缩短压力管道的长度、延长导叶或阀门关闭时间、改变调速器调节程序、减小压力管道中的流速。 第十章 调压室1、调压室设置在地面上的称为调压塔，设置在地面以上的称调压井。2、调压室的布置方式：上游调压室、下游调压室、上下游双调压室系统、上游双调压室系统3、调压室的基本类型：简单圆筒式调压室(a)、阻抗式调压室(c)、水室式调压室(e)、溢流式调压室差动式调压室(f)、气垫式或半气垫式调压室(

20、h)。4、调压室水位波动的稳定问题计算： 调压室水位波动稳定的条件：（1）m>0，即, ，取可能最大值 （2），即+<5、调压室的基本尺寸是由水力计算来确定的，其内容应包括（1）由调压室水位波动的稳定条件，确定调压室的断面积；（2）计算调压室最高涌波水位，从而确定调压室的顶部高程（3）计算调压室最低涌波水位，从而确定调压室底部和压力管道进口的高程。 第十一章 厂房总论1、 水电站厂房的组成A、 从设备布置、运行要求的空间划分：主厂房、副厂房、主变压器场、开关站B、 从设备组成的系统划分：水流系统、主机组及其附属设备系统、电气设备系统（一次回路输变电设备、二次回路控制设备）C、 从水

21、电站厂房的结构组成划分：1）水平面上可分为主机室和装备场 2）垂直面上根据工程习惯，主厂房以发电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构两部分 2、 厂房类型 ：地面式厂房、地下式厂房、抽水蓄能电站厂房、抄袭电站厂房3、 地下式厂房（一） 河岸式厂房：闸墩式厂房、泄水式厂房（二） 坝后式厂房：坝后式明厂房、坝垛式厂房、溢流式厂房、挑越式厂房（三） 坝内式厂房（四） 岸边式厂房4、 水轮发电机的类型：悬式、伞式（普通伞式、半伞式、全伞式）5、 进水阀，装设在每台机组蜗壳进口处，又称为机前阀，其作用：（1） 检修水轮机或停机检查时，在静水中关闭阀门，截断水流。（2） 机组较长时间停机截断水流，以减少导叶漏水或解决导叶漏水量大而不能停机的问题（3） 事故中，在动水中紧急关闭阀门截断水流，防止事故扩大。6、进水阀类型：碟阀、球阀7、起重设备A、形式和台数：（1）桥式起重机（2）门式起重机B、初选起重机形式和台数：（1）吊件的重量少于100t，机组台数少于4台时，选用一台单小车桥式起重机；机组台数多于5台时，选用两台单小车桥式起重机。 （2）吊件的重量为100600t，机组台数少于4台时，选用一台双小车或单小车桥式起重机;机组台数多于5台时，选用两台起重量各为最重吊件一半的单小车桥式起重机，或是一