水电站建筑物复习提纲

挡水建筑物：坝、闸、堰、堤

泄水泄沙建筑物：溢洪道、泄水洞、泄水泄沙孔

过坝建筑物：过船、木、鱼等

引水建筑物：进水口、沉沙池、引水道、前池或调压室、压

力管道、尾水道

发电厂及其附属建筑物：厂房、变电站、开关站

第一章 概 论

水电站的类型：按集中河段落差方式的不同，可分为坝式水电站、引水道式水电站和混合式水电站。抽水蓄能、潮汐式电站也是重要形式。

坝式水电站：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。

引水道式水电站：引水道式水电站是在河段上游筑闸或低坝（或无坝）取水，经人工引水道

引水到河段下游来集中落差所建的水电站。

混合式水电站:在同一河段上用坝集中上游部分落差，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。适用条件：坝上游部分有良好筑坝库条件，

下游部分坡降大时。

枢纽建筑物 水电站 建筑物 发电建筑物 水利发电优点：

1）水电是再生性能源；2）水力发电具有综合效益；3）水能可以进行调节；4）水力发

电可以实现可逆；5）水力发电具有运行上的高度机动性；6）发电成本低，造价不高；7）

能源利用率高；8）有利于改善生态环境。

第二章 进水口及引水道建筑物

进水口的分类（按水流条件分，即供水入无压水道/压力水道）：无压进水口：表面式进

水口（又称进水闸）常设于凹岸（防止漂浮物、泥沙进入）底部拦污栅式；有压进水口：

坝式进水口、岸式进水口（竖井式和岸墙式）、塔式进水口。

进水口的要求：

1）要有必要的进水能力：进水口底坎足够低，过水断面足够大，有一定淹没深度；

2）水质符合发电要求：防止污物、冰块、有害泥沙进入造成淤积和建筑物设备受损；

3）水头损失要小：形状应平滑渐变，流态平顺，无突变涡流，流速尽量小，防止堵塞；

4）流量可按要求控制：设工作、检修闸门；

5）施工、安装、运行和检修方便：选择合理的布置和结构形式；

排沙方式可以是连续或定期的，方法有：水力冲沙、水力机械冲沙、机械排沙。

引水道的功用：集中落差，形成水头，并将水流输送到压力管道引入机组，然后将发电后的

水流排到下游。有无压（无压隧洞、渠道）和有压引水道（有压隧洞、明管、明钢管）。

引水道要求：

1）有符合要求的输水能力：有足够的过水面积和流速，防止引水道中泥沙沉积，防止表

面被冲蚀或长草增加n从而减小流速，防止岩石坍塌堵塞；2）减少水头损失：减小弯道和断面变化，减小表面粗糙度；

3）保证水质：进水口采取防范措施，防止泥沙、冰凌、污物等进入；

4）尽量较少引水道向外漏水；

5）运行安全可靠，应能放空和维护检修，结构经济合理，便于施工运行。

涌波：丢弃负荷时，水轮机的引用流量突然减小，渠道水位由下游向上游逐渐升高，这种水位的升高现象是由渠道末端向渠道首端逐渐传递的。

消落波：电站增加负荷时，水轮机引用流量突然增加，但渠道来流量还来不及增加，渠道末的水量被引走，水位逐渐降低，这种水位降低现象也是由渠末向渠首逐渐传递的

压力前池功用：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。

压力前池组成：扩散段、前室、进水室（压力管道的进水口及设备）、泄水和排沙建筑物。

布置：充分利用地形；前池应尽可能接近厂房，以缩短昂贵而且对安全要求高的压

力管道；前池常需布置在靠近河岸的陡坡上，这样就使其工程量增加，对山坡及地

基的稳定不利，渗漏可能会使山坡坍滑。

第三章压力管道总论及明钢管

压力钢管设计步骤

1)分析拟定钢管的总体布置：钢管的根数、直径、管道线、敷设方式、布置镇墩、支

墩、岔管等；

2)进行钢管的水力计算：水头损失、水锤分析等；

3)选择钢管的材料、结构形式、初定管壁厚度；

4)分析确定荷载组合，进行较为精确的计算；

5)进行具体设备的细部布置设计；

6)绘制详图；

7)制定钢管的制作安装、试验和维修技术要求。

压力钢管定义：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，管道内径D（m）、水压H（m）及乘积HD值是标志压力管道规模及其技术难度的重要特征值。

分类：根据布置形式，分为1）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）。直径选择时经济流速：4~6m/s

压力管道供水方式：单元供水；联合供水；分组供水；

水力计算：水头损失计算和水锤计算。用以决定水电站的工作水头和作用在水轮机部件上水压力，也用于确定管线，正常工作情况下最高压力线：计算管厚；特殊工况下的最高压力线，校核材料强度；最低压力线：确定会不会出现负压

压力钢管的材料考虑钢材的工艺性能：切割、冷弯、焊接等。还有力学性能，强度校核：我

国采用第四强度理论进行校核：

压力钢管的设施和构造：

○

1布置管线时，应使钢管顶部至少在最低压力线下2m ，以防管内发生真空。 ○

2管道应有进入孔和必要的检查维修设施，进人孔间距一般不宜大于200m 。 ○

3最低点设置排水设施，用于完全排空管道内积水和闸阀漏水； ○

3管道转变半径一般宜小于3D 。 ○

4钢管最小壁厚不应小于mm D )4800/( 或6mm 。 ○

5考虑锈蚀、磨损及钢板厚度误差，管壁厚度至少比计算值增加2mm 。 ○

6明管和岔管宜作水压实验，压力值应不小于1.25倍正常工作情况下的最高水压力。

6、明管线路选择，考虑：

○

1管道线路应尽可能短而直，以降低造价，减小水头损失，降低水锤压力和改善机组运行条件。

○

2选择良好的地质条件，使钢管支承在坚固的地基上。 ○

3尽量减少管道线路的起伏波折。

明钢管引进厂房的三种方式：正向、纵向、斜向引进。

钢管底与地面的净距不得小于0.6m 。

一般采用分段式敷设。钢管轴线拐弯处设镇墩，镇墩间管段用支墩支撑，两镇墩间设有

伸缩节，有单向滑动套筒式和双向滑动套筒式。两镇墩之间，支墩宜等间距布置，设有伸缩

节的一跨间距宜缩短以减少弯矩。

伸缩节的作用：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。

镇墩：分为封闭式、开敞式两种，管道的外包砼厚度不小于管径的0.4~0.8倍；为维护、检

修方便，管道底距地面不宜小于0.6m 。

支墩：小型钢管，间距12m-15m 左右；大型钢管，间距3m-6m 左右。分为滑动式、滚动式、

摇摆式。

钢管应力分析计算时选择四个基本部位：跨中断面、支承环旁管壁膜应力区边缘、加劲环及

其旁管壁、支承环及其旁管壁。

支承环的支承方式：侧支承、下支承。

应力不满足强度校核时可重新调整管壁厚度或支墩间距，直到满足强度要求为止。

明钢管外压失稳的原因及失稳现象：