水电站建筑物习题集

习题一压力钢管结构计算

某引水式水电站地面压力管道布置型式如图所示。

图1－1 某引水式水电站地面压力管道布置图

已知钢管直径D=2m，末跨中心断面的计算水头(包括水击压力)为56.25m，支座断面的计算水头为49.08m，伸缩节断面的计算水头为7.89m，支承环间距16m，计算段上下镇墩间距64m，钢管轴线与水平面倾角为44°，伸缩节距上镇墩2m，伸缩节内止水填料长度b=30cm，填料与管壁摩擦系数为0.3，支承环的摩擦系数为0.1，钢管采用A3钢。下镇墩的上游端管中心的计算水头为63.4m，镇墩下游端和下游伸缩节中心计算水头近似相等，取为66.1m，镇墩下游端伸缩节的水平钢管长度为5.0m，管内流速为5m/s，镇墩为混凝土结构。

1．确定压力管道厚度(全长采用一个厚度)。

2. 对最后一跨的中间断面（1-1断面）进行强度分析。

(1) 受力分析：按正常运行情况的基本组合计算不同断面径向力、法向力和轴向力；

(2) 应力计算及强度校核。

习题二水电站调节保证计算

某坝后式水电站，安装3台单机容量为1000kW、混流式水轮发电机组，引水系统的布置及尺寸如图2-1所示。电站设计水头为35.4m，最大水头为45m，最小水头为26m，水轮机型号为HL220—WJ—71，发电机型号为TSW143/50—10，水轮机单机出力N=1064kW，发电机额定出力为1000kW，额定转速为600r/min，机组GD2=4.2×103Nm2，单机流量为 3.55m3/s，混凝土弹性模量E=2.1×105kg/cm2，水的弹性模量E=2.1×104kg/cm2，钢管弹性模量E=2.1×106 kg/cm2，尾水管吸出高度H s=1.47m。

（1）3号机组丢弃全负荷，导叶关闭时间T s=4s，并近似认为导叶开度т随时间呈直线变化，计算3号机组末端E点的水锤压力。

（2）当3号机组负荷由0.7N max增至N max时，τ0=0.7，τ1=1，导叶突然开启时，计算末端E点的水锤压力降低值。

图2-1 某电站引水系统平面布置图

习题三引水系统调压室水力过渡过程计算

某电站引水隧洞长L=400m，直径D=4.0m，洞内最大流速v max=4m/s，流量Q=50.2m3/s，设置直径为16m的圆桶式调压室（如图所示）。试用解析法求解水电站丢弃全部负荷时调压室内的最大水位升高值。

图3-1 某水电站调压室布置图（单位：m）