水电站建筑物复习题

第一章概论

一、坝式水电站

用坝集中水头的电站成为坝式水电站，其特点有：

1、水头取决于坝高，相对较低；

2、引用流量较大，装机容量大，谁能利用较充分，综合利用效益高；

3、投资大，工期长；

4、适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。

二、引水道式水电站

1、闸或低坝（无坝）取水，用人工引水道集中落差的电站称为引水道式水电站；

2、水头大小取决于天然河道的落差，水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上；

3、引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差；

4、电站库容很小，基本无水库淹没损失，不需建高坝，综合利用价值较差

5、适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。

三、抽水蓄能电站与常规电站的区别

1、功能不同：同时具有发电和抽水的功能；

2、机组不同：同时有发电机和水泵；

3、结构组成不同：上下都有水库，进水口和出水口互为功能。

第二章进水口及引水道建筑物

一、进水口的分类（按水流条件分）

1、无压：类似于水闸，水流为明流，引取表层水，适用于无压引水式电站；

2、有压：进水口在最低水位一下，水流为有压流，以引深层水为主，适用于坝式，有压引水式，混合式水电站。

采用有压还是无压通过方案经济比较选择。

二、有压进水口的分类：

1、坝式进水口；

2、岸式进水口，又分：1）竖井式；2）岸墙式

3、塔式进水口

2.1竖井式进水口

特征：在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁一般要进行衬砌，闸门安置在竖井中，竖井的顶部不知启闭机及操纵室，渐交段之后接隧洞洞身；

适用：工程地质条件较好，岩体比较完整，山坡坡度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况。

2.2岸墙式进水口

特征：进口段、闸门段和闸门竖井的布置在山体之外，形成一个紧靠在山岩上的单独墙式建筑物，承受水压及山岩压力，要有足够的稳定性和强度；

适用：地质条件差，山坡较陡，不易开挖竖井的情况。

3.1塔式进水口

特征：进口段、闸门段及其一部框架形成一个塔式结构，耸立在水库中，塔顶设操纵平台和启闭机室，用工作桥与岸边或坝顶相连，塔式进水口可一边或四周进水。

适用：当地材料坝，进口处山岩较差，岸坡又比较平缓。

三、闸门及启闭设备

A、工作闸门（事故闸门）

作用：紧急事故关闭，快速切断水流，以防事故扩大，也可用以关闭进水口以检修引水系统；

适用要求：动水中快速（1~2min）关闭，静水中开启。

B、检修闸门

作用：设在工作闸门前，检修工作闸门及门槽。

适用要求：静水中启闭。

四、通气孔

位置：有压进水口的工作闸门之后

作用：工作闸门开启时，引水道充水时用以排气；

工作闸门紧急关闭放空引水道时，用以补气以防出现有害真空。

五、沉沙池

位置：位于无压进水口之后，引水道之前；

原理：加大过水断面，降低水流速度从而减小其挟沙能力，使其有害泥沙在沉沙池中逐渐沉积。

六、引水道

渠道非恒定流：当电站突然丢弃负荷和增加负荷时，水轮机的引用流量突然发生改变，渠道末端的流量也瞬时发生变化，但沿渠道中的水流却只能逐渐变化，

这就是渠道的非恒定流；

渠道非恒定流计算的目的：研究水电站负荷变化时渠道中最高水位和最低水位。

有压隧洞水力计算为恒定流计算，目的时根据已定的设计流量来选定横断面积（或流速），确定水头损失。

七、压力前池

压力前池是把无压引水道的无压流变为压力管道的有压流的连接建筑物，其功用：

1、正常运行时把流量按要求均匀分配给压力管道，并使水头损失最小；

2、电站出力变化或事故时，调节流量，平稳水压，平衡水量；

3、电站出力变化或事故时，排泄多余水量；

4、防止引水道中杂物，冰凌与有害泥沙进入引水道。

作用：从水库，压力前池或调压室，将水在有压状态下引入水轮机。

特点：1、坡度陡，内水压力大；2、承受水锤动水压力。

供水方式：1、单元供水；2、联合供水；3、分组供水。

第三章压力管道总论及明钢管

一、明钢管外压失稳的原因及失稳现象：

1、机组运行过程中由于负荷变化产生负水锤，而使管道内产生负压；

2、管道放空时通气孔失灵，而在管道内产生真空；

3、管壁在外部的大气压力作用下，可能丧失稳定，管壁被压扁；

4、必须根据钢管处于真空状态时不产生不稳定变形的条件来校核管壁厚度。

二、伸缩节的作用：

1、使钢管沿轴线方向可以伸缩，以消除或者减少温度应力；

2、可以适应微量的不均匀沉陷引起的钢管角变位；

3、方便闸门拆装。

第四章地下埋管

一、地下埋管的抗外压失稳钢衬的外压失稳

1、地下水压力：钢衬所受地下水压力值，可根据勘测资料选定，根据最高地下水位线来确

定外水压力值是稳妥的，但常会使设计值过高，同时要分析水库蓄水和引水系统渗漏等对地下水位的影响，地下水位线一般不应超过地面；

2、钢衬与混凝土之间接缝灌浆压力。接缝灌浆压力一般为0.2MPa；

3、回填混凝土时流态混凝土的压力。其值决定于混凝土一次浇筑的高度，最大可能值等于

混凝土容重乘以浇筑高度。

第六章分岔管

一、岔管按其加强方式和受力特点，可以分为以下结构形式：

1、三梁岔管；

2、内加强月牙肋岔管；

3、贴边岔管；

4、无梁岔管；

5、球形岔管；

6、

隔壁岔管。

二、三梁岔管的基本原理：在压力水管的分岔处，管壁互相切割，不再是一个完整的圆形，

在内水压力的作用下，原被切割掉的管壁所承担的环拉应力使无法平衡。设置加强结构来承受被切割掉的不平衡力。

第七章有压引水系统非恒定流的物理现象及基本方程

水锤定义：当管道末端流量发生变化时，管道中压力也随之变化。

特点：随着流量的变化，压力有着显著变化。

水锤特性：

1）水锤压力实际上使由于水流速度变化而产生的惯性力；

2）由于管壁具有弹性和水体的可压缩性，水锤压力将以弹性波的形式沿管道传播；

3）水锤波同其他弹性波一样，在传播过程中，在外部条件发生变化处（即边界处）均要发生波的反射。

第九章水锤及调节保证计算的解析方法

一、直接水锤和间接水锤

1、直接水锤：如果水轮机调节时间T s≤2L/a,则水库发射波回到阀门之前开度变化已经

结束，阀门处只受开度变化直接引起的水锤波的影响—称为直接水锤。

直接水锤产生的压力升高是相当巨大的，采取各种措施避免。

2、间接水锤：如果水轮机调节时间Ts≥2L/a，则开度变化结束之前水库反射波已经回到

阀门处，阀门处的水锤压力由向上游传播的F波和向下游传播的f波相叠加而成—称为间接水锤。

间接水锤是水电站经常发生的水锤现象，也是我们的主要研究对象。

2.1间接水锤的两种类型

对于阀门直线关闭情况的水锤，根据最大压力出现的时间可分为：

2.1.1第一项水锤:最大水锤压力出现在第一相末，称第一相水锤，常发生在管道

较长的高水头电站。

2.1.2末项水锤 :最大水锤压力发生在阀门关闭终了的末项，也称为极限水锤，

常发生在管道较短的低水头电站。

3、水锤类型的判断见P132图9-4.

4、水锤压力沿管长的分布见P139图9-12.

二、极限水锤无论是正、负水锤，沿管长均按直线规律分布。

第一相水锤压力沿管长分布，正水锤压力分布曲线是向上凸的，负水锤压力分布曲线是向下凹的。