答案——水电站建筑物分思考题--2011 (1)

水电站思考题（说明这些答案不是老师给的，是我们自己做的，只是供大家参考下，如果有什么问题的话，请大家跟我说下，以免误导大家，谢啦）一、管道部分1．水电站有哪些类型（以取得水头方式划分）？各适用于什么条件？按取得水头分为坝式，河床式，引水式三种典型布置（还有混合式，抽水蓄能，潮汐式等等）。

1、坝式水电站适用于建在河流中上游得高山峡谷中，集中的落差为中，高水头。

2、河床式水电站常一般见于河流中下游，水头较低，流量大，适用于水头低，流量大的河流。

3、引水式水电站适用于流量小，坡降大的河流中下游或跨流域开发方案。

2．电站一般由哪些建筑物组成？各种建筑物的作用如何？答案见课本111面，有详细的解答。

3．进水口有哪几种类型？各适用于什么条件？按水流条件可分为有压式进水口，开敞式进水口，抽水蓄能进水口。

开敞式也称无压进水口，适用于天然河道或水位变化不大的水库中取水，有压式进水口适用于从水位变化幅度较大的水库中取水，抽水蓄能进水口适用于抽水蓄能电站。

4．有压进水口有哪几种类型？各适用于什么条件？按照结构特点，有压进水口可分为以下四种：①洞式进水口：适用于隧洞进水口的地质条件较好，便于对外交通，地形坡度适中，易于开挖平洞和竖井的情况。

②墙式进水口：适用于地质条件差，山坡较陡，不易挖井的情况。

③塔式进水口：适用于当地材料坝，进口处山岩较差，岸坡又比较平缓。

④坝式进水口：适用于混凝土重力坝的坝后式厂房，坝内式厂房和河床式厂房。

5．根据对进水口要求，如何选择确定进水口位置与高程？水电站有压式进水口的位置：应尽量使入流平顺、对称，不发生回流和漩涡，不出现淤积，不汇聚污物，泄洪时仍然正常进水。

进水口后接引水隧洞，还应与洞线布置协调一致，选择地形，地质及水流条件都适宜的位置。

有压式进水口的高程，顶部高程应低于最低水位，并具有一定的埋深S=CVd1/2其中d 为闸门口高度。

底部高程应高于设计淤积高程，当有冲沙设备时，应根据排沙情况而定。

6．在靠近进水口工作闸门的下游必须设置通气孔，它的作用是什么？作用：引水道充水时用以排气，事故闸门紧急关闭放空引水道时，用以补齐以防出现有害真空。

7．水电站进水口工作闸门和检修闸门的作用是什么？它们在运行上有什么要求？工作闸门（事故闸门）作用：紧急情况下切断水流，以防事故扩大，不起调节流量的作用。

运行要求：动水中快速关闭，静水中开启。

检修闸门作用：设在工作闸门上游侧，检修事故闸门和其门槽时用以堵水。

运行要求：在静水中开启和关闭。

特殊情况下进口仅设检修门，而在调压室设事故闸门。

8．有压进水口包括哪些设备？其作用是什么？有压进水口包括以下几种设备：1、拦污栅：防止漂目、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物随水流带入进水口，同时不让这些漂浮物堵塞进水口，影响进水能力。

2、闸门及启闭设备：作用见第7题。

3、通气孔及冲水阀：通气孔作用见前面。

冲水阀作用是开启闸门前向引水道冲水，平衡闸门前后水压，以便闸门在静水中开启。

9．压力前池的作用？组成？在进行压力前池布置时，需特别引起注意的是什么问题？压力前池的作用：①分配水量：正常运行时把流量平顺的分配给各压力管道。

②平稳水压：荷载突然变化时或事故时，能起反射水击波的作用，（与调压室同）。

③防污、防沙、防冰：保护管道、水轮机。

④电站停机时，渲泄多余水量，保证下游用水。

组成：①池身及扩散段：渠道末端加宽、加深的过渡段以满足进水口布置需要。

②压力管道进水口：其构成与有压进水口同，常采用挡水墙式。

③泄水建筑物：溢流堰等，在严寒地区可用来排冰。

④排污、排沙、排冰设备：压力前池布置时需要注意的问题：1、前池整体布置时，影视水流平顺，水头损失最小，以提高水电站的出力和电能。

2、前池应尽可能靠近厂房，以缩短压力管道的长度3、前池应建在地基的挖方中，选择压力前池的位置应特别注意地基稳定与渗漏条件。

（简单的说就是水头损失要小，渗漏问题，挖方中稳定问题）布置要求：①安全：地质条件好、地基稳定、一定要置于挖方中。

（由于紧靠陡坡，渗径短，易于失稳、沉陷、滑坡）②经济：尽量靠近厂房（缩短压力管道），开挖工程量少。

③水流平顺：以减小水头损失。

④便于施工、运行、检修。

10．压力水管的类型及其适用条件是什么？类型：按布置方式分：露天式（明管），地下式（地下埋管），坝身管，回填管。

按材料分：钢管、钢筋混凝土管、钢衬钢筋混凝土管。

适用条件：1、露天式明钢管由钢材卷制而成,其强度很高,可以承受较大的内水压力,适用于中高水头电站。

多为引水式地面厂房采用。

一般在其上设置镇墩、支墩、加劲环、伸缩节、阀门、进人孔、通气阀等。

2、地下埋管布置在岩体中,钢管与围岩之间用混凝土回填。

多为引水式地面厂房或地下厂房采用。

地下埋管可以是钢筋混凝土管或钢衬混凝土管。

3、坝身管布置在坝体内部或坝上、下游面,多为坝后式或坝内式厂房采用。

4、钢筋混凝土管具有造价低、可节约钢材、能承受较大外压和经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。

5、在内水压力作用下钢衬与外包钢筋混凝土联合受力，从而可以减小钢衬的厚度，该管适用于大HD值的情况。

11．水电站压力水管的供水方式主要有哪几种方式？它们优缺点和适用条件如何？供水方式常有这样三种类型：1、单元供水2、集中供水3、分组供水单元供水优点：结构简单，运行灵活，可靠性好。

缺点：钢材用量大，经济性较差。

适用条件：管道较短，单机流量大，比如坝身管。

集中供水优点：钢材用量最省，经济性较好。

缺点：运行灵活性和可靠性较差，需设结构复杂的分岔管。

适用条件：管道较长，流量较小的情况，比如引水式电站。

分组供水优缺点：介与单元供水和集中供水之间。

适用条件：管道较长，机组台数多和流量较大的情况，比如引水式电站。

12．地面明钢管的支墩型式有哪几种类型？1、作用：支撑钢管，承受管重和水重的法向分力，相当于梁的滚动支座2、支墩按其支座与管身相对位移的特征分：1、滑动式支座（无支承环、有支承环）；2、滚动式支座；3、摇摆式支座。

13．地面明钢管上镇墩的作用是什么？镇墩的型式有哪几类？1、作用：将钢管固定在山坡上，主要承受因管道转弯而产生的轴向不平衡力，不允许管道在镇墩处发生任何位移。

镇墩是依靠自重来维持稳定。

2、类型：镇墩依靠本身重量固定钢管，一般用混凝土浇制，按钢管在镇墩上的固定方式，分为封闭式和开敞式两种形式14．为什么压力水管上要设伸缩节？设在什么位置？为什么？为了清除因温度作用和地基变形而引起钢管结构内产生的附加应力，在压力钢管的直线段上常设置伸缩节。

由于伸缩节的存在，钢管可轴向伸缩，消除大部分温度应力，且可适应少量不均匀沉陷。

15．地面明钢管承受的最主要荷载是什么？它主要引起什么应力？地面明钢管承受的最主要的荷载是内水压力，它主要引起：在管壁中产生环向拉应力，在水管内表面产生径向应力。

16．地面明钢管设计时应选择哪几个控制断面？用图表示各控制断面的位置？受力特点？应选择3个控制断面：1、跨中1-1断面 2、支承环2-2断面 3、支承环3-3断面。

其位置如下：一、跨中1-1断面，其特点为二、支承环附近，但又不受支承环影响的2-2断面，其特点为： maxM M Q ==maxmaxQ Q M M =-=三、支承环3-3断面特点： 1.由水重和管重产生的弯矩和剪力2.由支承环（加劲环）约束所产生的局部弯矩和局部剪力M’和Q’3.由支承反力R 在管壁中所产生的弯矩、剪力和轴力。

（说明这个是比较详细的解答，其中的图是为了帮助大家理解的，通过图形我们可以看出这些断面受力特点。

老师讲解的简单的回答如下:1、跨中1-1断面特点最大正弯矩，剪力为零。

2、2-2断面特点最大负弯矩，剪力最大，膜应力为主。

3、3-3断面特点特点最大负弯矩，剪力最大，支承环引起的弯曲应力）17．某地面压力钢管：内径D=3m 镇墩间距80m ，滚动式支墩间距10m ，管轴与地面倾角300，上镇墩以下2m 处设伸缩节，长b 1=0.3m ；μ=0.25。

钢材允许应力[σ]膜=1200kg/cm 2 ;[σ]局 =1600kg/cm 2，未跨中心处H 0=62m ，水击压力,3.00H H =∆试对未跨支承环断面进行强度校核。

（说明因为没有计算题，所以这题我就没有做，希望大家对书上的基本公式能够理解，不需要记公式）18．导致地下埋管抗外压失稳的主要原因是什么？改善地下埋管抗外压稳定的措施有哪些？1、地下埋管承受的外压荷载有：1地下水压力；回填混凝土时流态混凝土的压力（施max maxQ Q M M ≈-≈工期）；钢衬与混凝土之间接缝灌浆压力（施工期）。

2、导致地下埋管抗压失稳的主要原因有：1、地下水位较高，放空管道时，钢衬可能因外压而失去稳定；2、回填混凝土的质量较差，混凝土与钢管之间的缝隙值过大。

加劲环，锚环质量未达到要求。

（说明主要从地下埋管所承受的外压荷载来分析失稳原因。

以上的答案只是个人理解，大家可以根据外压荷载来发挥）3、埋管防止外压失稳措施：①多采用排水管，结合排水廊道降低地下水位线；—减小外压力②减小初始缝隙，精心施工和接缝灌浆。

③设加劲环、锚环或增加管壁厚度等—提高结构临界压力。

19．地下埋管现行设计理论主要存在哪些问题？有哪些改进措施？20．坝内埋管主要有哪几种结构型式？其受力特点有什么不同？主要型式有：倾斜式、平斜式、竖直式21．与坝内埋管相比，坝下游面管有什么优缺点？其适用条件如何？坝下游面管优点:（1）便于布置（2）施工简便，现场安装工作量小，进度快，与坝体施工干扰小。

（3）减小坝体削弱（4）有利于分期投资缺点：增加管长、水头损失，投资并不一定增加。

（这些是老师上课讲的，大家自己综合一下吧。

）22．采用的岔管结构形式有哪些？各有什么特点？其适用条件如何？岔管结构型式：1、明钢岔管：岔管用钢材焊制而成，全部荷载由钢材承受。

明钢岔管按其所用加强方式或受力特点，可有以下结构形式：1）贴边岔管2）三梁岔管3）月牙肋岔管4）无梁岔管5）球形岔管6）隔壁岔管2、地下埋藏式岔管位于岩体内，通常用于地下埋管的末端。

其特征是设计时考虑围岩分担岔管的内水压力，有：1）埋藏式钢岔管2）埋藏式钢筋混凝土岔管3、钢衬钢筋混凝土岔管各类岔管的特点和使用条件如下：1、贴边岔管特点：a.补强板刚度小，在内水压力作用下，产生较大的径向位移；b.用于埋管时，有利于发挥围岩作用，开挖量小；c.结构简单，易于制作。

适用条件：中、低HD值的卜型埋管，特别是d/D小于0.6的情况。

2、三梁岔管特点：a. 梁主要受弯，材料强度得不到充分发挥（梁的截面尺寸大）。

b. 当HD值较大时，加强梁尺寸可能很大，引起选材、制造和运输上的困难。

c.埋管时增加开挖。

适用条件：大、中型水电站，但近年来大型岔管已逐渐被月牙岔取代，特别是埋管。