水电站建筑物复习题(有答案)

水电站复习题——简答题

第一章绪论

1.简述水力发电的基本原理。（本）

以具有位能或动能的水冲水轮机，水轮机即开始转动，若我们将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水

.位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高，就是能量的转换过程，E=9.81QH

是把水能转化为电能的过程。

2.水电站有哪些常用类型，它们的适用条件是怎样的？（本/专） P166

坝式、引水式、混合式

坝式：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。

引水式：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。

混合式：适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。

第二章进水口及引水道建筑物

1、有压进水口有哪些主要型式？有何特点？（本/专） P9

（1）洞式进水口（闸门布置在山体的竖井中）

适用条件：地质条件好，山坡坡度适宜，易于开挖平洞和竖井。

（2）墙式进水口（闸门紧靠山体布置）

适用条件：进口处地质条件较好，或岸坡陡峻。

（3）塔式进水口（闸门段布置一塔形结构中）

适用条件：进口处地质条件较差或岸坡坡度平缓。

（4）坝式进水口（闸门布置在坝体中）

适用条件：混凝土坝的坝式水电站

3、水电站进水口应该满足哪些基本要求？（本/专）

(1) 要有足够的进水能力在任何工作水位下，进水口都能引进必须的流量。因此在枢纽布置中必须合理安排进水口的位置和高程；进水口要求水流平顺并有足够的断面尺寸，一般按水电站的最大引用流量设计。 (2) 水质要符合要求不允许有害泥沙和各种有害污物进入引水道和水轮机。因此进水口要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙等设备。 (3) 水头损失要小进水口位置要合理，进口轮廓平顺，流速较小，尽可能减小水头损失。

(4) 可控制流量进水口须设置闸门，以便在事故时紧急关闭，截断水流，避免事故扩大，也为引水系统的检修创造条件。对于无压引水式电站，引用流量的大小也由进口闸门控制。

(5) 满足水工建筑物的一般要求进水口要有足够的强度、刚度和稳定性，结构简单，施工方便，造型美观，便于运行、维护和检修。

4、为什么要设沉沙池？其原理是怎样的？（本） P14

原理：位于无压进水口之后，引水道之前，加大过水断面，减小水流的流速及挟沙能力，使有害泥沙沉淀在沉淀池内，而将清水引入引水道

5、压力前池的功用主要有哪些？（本）

功用：电站正常运行时，把流量按要求分配给压力管道，并使水头损失最小；水电站出力变化、事故时，与引水渠配合，调节流量；电站停止运行、压力管道关闭时，供给下游必需的流量；在压力管道事故时，紧急切断水流；防止引水道中杂物、冰凌与有害物泥沙进入压力管道。

第三章压力管道总论及明钢管

1.压力管道的功用、特点是什么?（本/专）

从水库或引水道末端的前池或调压室，将水在有压状态下引入水轮机的输水管。特点：坡度陡；承受电站的最大水头，且受水锤动水压力；靠近厂房。压力管道的主要荷载是内水压力，2.压力管道的类型有几种? （专）

明管（暴露在空气中）；2）地下埋管（埋藏于地层岩石之中的钢管，可以是斜的、垂直的隧洞式压力管道）；3）混凝土坝身管道（依附于坝身，有坝内埋管、坝上游面埋管、坝下游面埋管）。

3.压力管道的供水方式有哪几种?适用条件是什么? （本/专）P22

单元供水；联合供水；分组供水；

4.明钢管线路选择的布置原则是什么?（本/专）P25

(1) 管道路线应尽可能短而直，以降低造价，减少水头损失，降低水锤压力，改善机组运行条件。因此，地面压力管道一般敷设在陡峻的山脊上。

(2) 选择良好的地质条件。

(3) 尽量减小管道线路的上下起伏和波折，避免出现负压；如果需要在平面上转弯时，转弯半径可采用2~3倍管道直径D；尽量避免与其它管道或交通道路交叉，若不可避免，应设桥、涵来互相隔离。

(4) 水头高、线路长的管线，要满足钢管运输安装和运行管理、维修等交通要求。

此外，为了避免钢管一旦发生意外事故时，危机电站设备和人身安全，需要设置事故排水和和防冲工程设施。沿管线一般要设置交通道路，并有照明设施。根据工程具体情况，可在交通道路沿线设置休息平台、扶手栏杆、越过钢管的爬梯或管底通道等。

5.明钢管引近厂房有哪三种方式？有何特点？（本/专）

正向、纵向、斜向引进。

8.在压力管道中设置加劲环有何作用？（本） P42

明压力钢管的加劲环(又称刚性环)的主要作用是:①节省压力钢管的钢材,提高压力钢管管壁的抗外压能力。②改变压力钢管的径向自振频率,消除钢管的径向振动。③提高压力钢管的刚度,防止运输、安装中变形。设计规范要求压力钢管管壁厚度,必须满足结构的强度校核9.在明钢管中设置伸缩节有何作用？（本） P46

当温度变化时，管身可在轴向伸缩，从而消除或减少温度应力；能适应少量的不均匀沉陷或变形，同时为阀门拆装提供方便。

第四章地下埋管

4.地下埋管在内水压力作用下受力的基本原理是怎样的？（本/专） P50

埋管承受内压后，钢衬发生径向位移，钢衬和混凝土衬圈间的缝隙消失后，继续向混凝土衬圈传递内压，混凝土内产生环向拉应力产生径向裂缝；内压通过混凝土楔块继续向围岩传递，围岩产生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。（钢衬——混凝土衬圈——围岩，尽可能利用围岩抗力）

第五章混凝土坝体压力管道

1.混凝土坝体压力管道有哪三种基本类型？有何优缺点？（本/专）

倾斜式布置、平式和平斜式布置对拱坝坝体厚度不大管径较大时可采用这种布置、竖直式布置。

2.坝内埋管有哪些基本的布置原则？（本/专）

尽量缩短管道的长度减少管道空腔对坝体应力的不利影响特别减小因管道引起的坝体内拉应力区的范围和拉应力值还应减小管道对坝体施工的干扰并有利于管道本身的安装、施工。

1.坝内埋管所受的主要荷载有哪些？（本/专）

内水压、坝体荷载、温差荷载、坝体渗流、施工荷载。

5.坝内埋管结构设计的基本要求有哪些？（本/专） P76

决定钢衬材料和厚度，管外坝体混凝土等级和配筋，钢衬抗外压设施。

6.在坝内钢管管身设置软垫层有什么作用？（本） P80

软垫层可以吸收钢管在内压作用下的径向变位而使内压只有一部分或很小部分传至坝体。

7.混凝土坝下游面管道与坝内埋管相比，有何优缺点？（本/专） P83

优点：（1）管道结构简单、受力明确；（2）施工简便，现场安装工作量小，进度快，与坝体施工干扰小。缺点：（1）但当钢管直径和水头很大时，用钢量大，可能引起钢管材料和工艺上的技术困难。（2）敷设在下游坝面上的明钢管一旦失事，水流直冲厂房，后果严重。适用于大型坝后式水电站

第六章分岔管

1.分岔管的功用是什么？有什么要求？（本/专） P89

要求：1）水流平顺，水头损失小，避免涡流和振流；分岔管宜采用锥管过渡，半锥角一般是5゜~10゜；宜采用较小的分岔角，常用范围是45゜~60゜；2）结构简单合理，受力条件好，不产生过大的应力集中和变形；3）制作、运输、安装方便。

2.岔管的布置主要有哪些形式？（专）

卜形布置、对称Y形布置、三岔开布置

3.明钢岔管有哪些主要的结构形式？（本/专） P93

三梁岔管123、内加强月牙肋岔管12、贴边岔管1、无梁岔管123、球形岔管23、隔壁岔管（扩散段、隔壁段、变形段）。

第七章有压引水系统非恒定流的物理现象基本方程

1. 水轮机导叶快速关闭或开启时，会引起哪两种现象？（本/专） P101

引起机组转速的较大变化、在有压管道中出现水锤现象。

2.水锤计算的目的是什么？（本/专） P101

决定管道内的最大内水压力，作为设计或校核压力管道、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。

3.调节保证计算的目的是什么？（本/专）

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均在经济合理的允许范围内。

第九章水锤及调节保证计算的解析法

2.复杂管道通常有哪三种类型？进行相应的水锤计算的主要思路是什么？（本/专） 135 1）一种是管壁厚度随水头增加而逐渐加厚，而直径随水头增加而逐渐减小，这种复杂管有时称为串联管，采用等价管法计算，串联管转化为简单管后应满管长、相长和管中水体动能等与原管相同；2）另一种是分岔管，这在分组供水和联合供水中经常遇到．无论是串联管或分岔管，水锤波在水管特性变化处都将会发生反射和透射，从而使水锤现象和计算大为复杂，采用截肢法计算；3）装有反击式水轮机的管道系统，应考虑蜗壳和尾水管的影响，而且其过流特性与孔口出流不一样，流量不仅与作用水头有关，而且与水轮机的机型和转速有关，将蜗壳视作压力水管的延续部分，并假想把导叶移至尾水管的末端，成为压力管道的一部分，水锤压力为管道末端和尾水管中水锤压力之和（关闭时均取正，开启时取负值）。

3.减小水锤压力的常用措施有哪些？（本/专）

1）缩短压力管道的长度，在较长的引水系统中设置调压室，是缩短压力管道的常用措施；2）

延长有效的关闭时间；反击式水轮机设置减压阀（空放阀），冲击式水轮机设置折流板；

3）减小压力管道中的流速，但是减小了水体动能，从而减小水锤压力，流量一定的情况下，需要增加断面，增加管道造价，要和设调压室比较。4）采用合理的阀门调节规律；

5）设置水阻器。

第十章调压室

1.调压室的功用是什么？（本/专） P144 (答案P105)

为了改善水锤现象，常在有压引水隧洞（或水管）与压力管道衔接处建造的反射水锤波、降低水锤压力而设置的建筑物。

2.调压室有哪些基本要求？（本/专） P145

（1）调压室的位置应尽量靠近厂房，以缩短压力管道的长度。（2）能较充分地反射压力管道传来的水锤波。（3）调压室的工作必须是稳定的。在负荷变化时，引水道及调压室水体的波动应该迅速衰减，达到新的恒定状态。（4）正常运行时，水头损失要小。（5）工程安全可靠，施工简单方便，造价经济合理。

5.调压室有哪些基本类型？（本/专） P147

1）简单圆筒调压室2）阻抗式调压室3）水室式调压室4）溢流式调压室5）差动式调压室6）气垫式或半气垫式调压室

10.调压室水力计算的主要内容是什么？（本/专） P159

由调压室水位波动的稳定条件．确定调压室的断面积；计算调压室最高涌波水位，从而确定调压室的顶部高程；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.水电站厂房设计的主要任务是什么？（本/专） P164

满足主、辅设备及其联络的线、统和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；保证发电的质量；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。

2.从设备布置、运行要求的空间划分的角度，水电站厂房分为哪四部分？（本/专）

主厂房、副厂房、主变压器场、开关站

3.水电站厂房的水机辅助设备主要有哪些？（本/专）

油系统设备、压缩空气系统设备、技术供水系统设备、排水系统设备。