《水电站及泵站建筑物》教学大纲

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1、水电站及泵站建筑物教学大纲(90学时)2001年10月第一部分 大纲说明一、本课程的性质和任务水电站及泵站建筑物广播电视大学工学学科水利类水利水电工程专业一门选修课。其主要任务是使学生获得有关水电站及泵站建筑物的基本理论、基本知识与基本技能，训练和培养学生综合的思维方法及分析问题和解决问题的能力，为今后从事水电站及泵站工程的规划、设计、运行和管理的打下基础。二、 本课程与其它课程的联系和分工 本课程涉及的主要技术基础课有：工程力学、水力学、水利水电规划、工程地质与土力学、水轮机、水泵及辅助设备、水工建筑物、水利工程制图、农田水利学、计算机语言等。水力计算是在水力学知识的基础上讲授的；各种建筑物

2、的结构设计，本课程只讲授荷载组合情况，其中涉及到土压力、水压力、水力计算、结构设计等方面的内容分别在土力学、水力学、结构力学中讲授，应注意有关内容的衔接。隧洞、渠道及渠系建筑物等内容在水工建筑物课程中讲授，本课程中只简单介绍水电站对这些建筑物的特殊要求。水轮机、水泵及辅助设备、电气设备应在本课程前开设。 三、课程特点本课程是一门综合性、实践性很强的专业课程。水电站及泵站建筑物是水、机、电的综合体，其内容繁杂、涉及面广、系统性差。由于水利工程边界条件的复杂性，多数公式是在作了许多基本假定和简化处理后推导出来的，因此纯理论公式少，经验公式较多，要求学生要灵活运用。 水电站及泵站建筑物空间结构复杂，

3、尤其是厂房建筑物，层次多、设备及管道线路复杂，要求学生要有很强的立体概念和空间想象能力。四、教学总体要求1理解和掌握水电站及泵站组成建筑物及其功用、型式、设计原则及确定建筑物的尺寸；2掌握各种建筑物的基本要求、各种建筑物特别是厂房中各种设备的作用及它们与建筑物的相互关系；3正确理解和掌握各种建筑物的水力计算条件和原理，了解水电站及泵站非恒定流及机组过渡过程的基本知识，并能进行调节保证计算4了解各种建筑物的受力条件及结构设计原理；5具有设计各种水电站及泵站建筑物的初步能力。 五、课程教学要求的层次 课程教学分二个层次： (1) 通过学习理解各种常见水电站及泵站建筑物的工作原理和工作条件。 (2)

4、 运用所学的基本理论选择合理的设计方案和计算方法。 第二部分 教学内容与教学要求一、教学内容本课程主要包括水电站及泵站的类型及组成建筑物，进水口及引水建筑物的布置设计，压力管道的布置及结构分析，水电站及泵站调节保证计算，调压室布置及水力计算原理，水电站及泵站厂房布置设计等内容。(一) 绪论水力发电概述及我国排灌事业的发展概况；本课程的性质、任务和特点 (二) 水电站建筑物1 水电站的基本开发方式2 水电站基本布置型式及其组成建筑物；3 进水建筑物进水建筑物的功用和要求；有压进水口的类型：竖井式，岸壁式，塔式，坝式；有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸；有压进水口的主要设备和设施；无压进水口的特点及

5、防沙、排沙设施。4引水建筑物明渠和无压隧洞；功用，要求，类型，水力计算特点，沉沙池，前池；有压隧洞：功用，要求，隧洞选线，断面尺寸的确定。5水电站压力管道地面压力管道的类型及功用、管道线路选择及供水方式；露天压力钢管的敷设方式，镇墩布置，支墩(滑动式，滚动式，摆动式)； 露天钢管的附件：伸缩节，阀门，通气孔，人孔等；露天压力钢管的结构计算：荷载，应力分析，稳定；钢岔管的类型，钢岔管的水流和受力特点。隧洞式压力管道的布置和工作特点、结构计算特点；坝式压力管道类型：坝内式、上游坝面压力管道、下游坝面压力管道，坝式压力管道的布置型式；6水电站调节保证计算有压引水系统非恒定流的物理现象及基本方；调节保

6、证计算的任务和内容；7调保计算的解析法直接水击、间接水击、水击的连锁方程；开度依直线规律变化时的水击计算，第一相水击和极限水击；起始开度和关闭规律对水击的影响；水击压力沿管线的分布；复杂管水击计算；机组转速变化计算；改善调节保证的措施； 8调压室调压室的功用及要求，设置调压室的条件，调压室工作原理；调压室基本类型：圆筒式，阻抗式，双室式，溢流式，差动式，压气式等；调压室水力计算的基本方程式；调压室水位波动计算的解析法及差分法；调压室水位波动稳定性问题：系统工作稳定性，小波动稳定，大波动稳定，稳定断面，影响稳定性的主要因素；调压室水力计算条件的选择；9厂房布置设计水电站厂房的任务、组成、类型，厂

7、区设计所需资料和设计程序；水轮发电类型、支承结构和布置方式； 水电站厂房内的主要机电设备、辅助设备；主厂房的布置，包括发电机层布置，电气设备布置；水轮机层布置，机械控制设备及其布置；油水气系统的组成和布置；桥吊跨度和轨顶高程；装配场的位置、面积和高程；主厂房的轮廓尺寸确定； 副厂房的功用、分类、布置及尺寸；厂房的采光、通风、取暖、防潮、对外交通、防火保安； 厂区布置。11厂房构造和结构设计原理主厂房结构布置的原则，主厂房的结构体系及其传力系统；厂房浇筑的分层、分块、分缝和止水；厂房整体稳定及地基应力。12其它类型厂房地下厂房的布置及特殊要求，首部式、尾部式及中部式厂房；溢流式厂房：厂房顶溢流，

8、挑越式，泄流式；（三）泵站建筑物 1泵站规划及泵的运行特性泵站类型及特点，泵站规划；水泵选型及辅助设备；泵站基本组成建筑物；单泵运行工作特点的确定；泵的并联和串联运行； 2泵房布置设计 泵房结构型式及适用条件；泵房的设备布置及尺寸确定；泵房的整体稳定分析；卧式机组基础及动力特性；泵房内的通风降温。3泵站进出水建筑物 引水建筑物布置；前池设计和进水池设计；出水建筑物设计；泵站进、出水流道布置。 4管路工程 进、出水管路布置设计； 管路支承结构及受力分析；泵站管路水锤计算及防护措施。二、教学要求（各部分内容的重点、深度和广度）（一） 绪言建立水力发电的概念，了解水力发电的特点、我国水能资源的特点及

9、水电事业发展状况；了解泵站在农田水利、城市给水和排水工程应用，国内外机电灌排事业的发展概况；理解本课程的性质，明确本课程的任务。(二) 水电站建筑物 1水电站的布置形式及组成建筑物：要求重点掌握坝式、引水式、混合式开发的水电站的布置特点及组成建筑物。2进水及引水建筑物：以有压进水口、进水及引水建筑物的类型和运行特点为重点。要求了解进水口功用和要求；掌握水电站有压进水口的类型、适用条件及设计原则；掌握引水渠道和有压隧洞、沉沙池及压力前池的布置设计原则和基本要求。3压力管道：重点是露天钢管。分岔管主要讲型式、水流特点和受力特点。隧洞式压力管道重点讲授布置和工作特点。坝内式压力管道主要讲布置型式、受

10、力特点。要求掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置，明钢管的尺寸拟定，设计方法和步骤。了解隧洞式压力管道工作特点、坝内式压力管道置型式和受力特点。4 水电站调节保证计算：重点是水击计算解析方法和适用条件和机组转速变化的计算方法。 要求了解水电站有压引水系统非恒定流现象和调节保证计算的任务，通过水击沿管道的传播和反射规律分析，理解水击的物理本质。掌握简单管水击简化计算、复杂管路的水击近似计算、机组转速变化的近似计算和改善调节保证的措施。5调压室：掌握调压室的作用及设置条件、布置形式和基本结构类型；掌握调压室水位波动的解析方法，调压室水位波动的稳定问题和调压室的水力计算条件。了解调压室的工作原理，

11、调压室水位波动计算的差分方法。6厂房布置设计：以地面厂房为典型，重点讲授厂房机电设备的组成及布置，厂房的结构布置及主副厂房尺寸的确定，厂区布置设计原则。要求掌握水电站厂房功用、组成、设备布置和结构布置的基本原则、确定主厂房轮廓尺寸的方法；对水电站厂房结构设计的原则和特点、其它类型的厂房的特点及布置设计应注意的问题作一般了解。（二） 泵站 水泵站是利用机电提水设备为农业灌排服务的水利工程，它涉及到机、电、水互配合和相互制约，应当加强这方面的内容。泵站的取材上应以中型灌排泵站为主，兼顾大型和小型。1泵站类型及组成建筑物：介绍泵站分类。讲解泵站建筑物的几种基本总体布置形式，并指出其适用场合和优缺点。

12、要求了解泵站的定义、分类和特点，泵站规划的主要内容和站址选择的原则；掌握泵站水泵选型的方法，泵站的主要建筑物及其作用，泵站建筑物的几种总体布置形式及两台泵的串、并联使用条件及图解法求解水泵工作点的方法；了解泵工作点的主要几种调节方法。 2泵房：介绍泵房的结构类型及其适用场合。着重讲授分基型，干室型泵房的内部布置及尺寸拟定，扼要介绍湿室型和块基型泵房的特点。要求了解各类泵房的特点及使用条件；掌握泵房设备布置及尺寸确定方法；在初步拟定泵房尺寸后，能对不同运行工况进行泵房整体稳定分析计算；能对泵房进行通风散热计算。了解泵房建筑及结构特点和泵房荷载分析，泵房的整体稳定及地基应力校核的方法。3泵站进出水

13、建筑物： 进水建筑物中，应以进水池为重点，主要讲解进水池尺寸拟定及其对进水池流态和进水池流态对水泵性能的影响。出水建筑物着重讲解出水池的类型及出水池尺寸的拟定方法，进、出水流道的类型及适用场合只作简要介绍。要求了解泵站引水、进水及出水建筑物的组成与作用、解泵站前池和进水池的型式与作用和它们的形状、尺寸对水流流态和水泵的影响；掌握前池、进水池、出水池的布置形式及尺寸的确定方法；了解进、出水流道的形式与作用。4管路工程：本章以出水管路为重点，出水管道讲解经济管径的确定、管材及管路附件的选择；泵站水锤计算及防护措施主要讲解事故停泵水锤的简易计算方法及常用的防护措施。要求了解泵站进、出水管的选择原则，

14、出水管布置方式和铺设方法；掌握经济管径的确定方法；初步掌握停泵水击的分析、计算和防护措施。三、教学建议 水电站建筑物空间结构复杂，尤其是水电站厂房，层次多、设备及管路线路复杂，难以用语言描述。要利用一些教学挂图、工程图片、教学模型，帮助学生建立整体概念。计算机辅助教学(CAI)是课堂教学的一种辅助手段，本课程部分内容的讲授可以结合水电站CAI计算机辅助教学课件进行，如绪论重的水电站类型、压力管道、岔管、调压室等，以提高教学效果四、 实验要求(一) 试验要求1水击实验：用示波器记录水击压强的变化过程，并对不同情况下(如快关与慢关，长管道与短管道等)水击压强的变化过程进行比较。2调压室水位波动实验

15、：用目测记录水位波动的代表性数据并用示波器记录水位变化过程，有条件时可进行不同情况的对比实验。附 章节字数 水电站及泵站建筑物 内 容字数(万)绪 论1.0第一节 水力发电概述第二节 我国灌排事业发展概况第三节 本课程的性质、任务和特点第一篇 水电站建筑物第一章 水电站的布置型式及组成建筑物1.1第一节 水电站的基本开发方式及其布置型式第二节 水电站的组成建筑物第二章 水电站的进水口及引水建筑物3.0第一节 进水口的功用和要求第二节 有压进水口第三节 无压进水口及沉沙池第四节 引水道第三节 压力前池和日调节池第三章 水电站压力管道6.5第一节 压力管道的功用和类型第二节 压力管道的线路选择及尺

16、寸拟定第三节 明钢管的敷设方式及附件第四节 作用在明钢管上的力第五节 明钢管的结构分析第六节 明钢管的抗外压稳定第七节 分岔管第七节 地下埋管第八节 混凝土坝体压力管道第四章 水电站的水击及调节保证计算4.2第一节 概述第二节 水击现象及其传播速度第三节 水击基本方程及边界条件第四节 简单管水击的解析计算第五节 复杂管水击近似计算第六节 机组转速变化计算第七节 调节保证计算标准及改善调节保证的措施第八节调节保证计算例题第五章 调压室2.3第一节 调压室的功用、要求及设置条件第二节 调压室的工作原理及基本方程第三节 调压室的布置方式及类型第四节 调压室水位波动计算的解析法第五节 调压室水位波动的

17、差分计算第六节 调压室水位波动的稳定问题第七节 调压室水力计算条件第六章 水电站厂房布置设计6.5第一节 水电站厂房任务、组成及类型第二节 水电站厂房设计所需资料和设计程序第三节 水轮发电机第四节 水电站厂房内的辅助设备第五节 主厂房的布置第六节 主厂房的房轮廓尺寸第七节 副厂房第八节 厂房的采光、通风、交通及防火第九节 厂区布置第十节 水电站厂房的结构特点第十一节 厂房整体稳定及地基应力第十二节 其它类型厂房第二篇 泵站建筑物第七章 泵站规划及泵的运行特性第一节 泵站分类与特点3.3第二节 泵站规划第三节 水泵选型及辅助设备第四节 泵站基本组成建筑物第五节 单泵运行工作特点的确定第六节 泵的并联和串联运行第八章 泵房布置设计4.5第一节 泵房结构型式及适用条件第二节 泵房的设备布置及尺寸确定第三节 泵房的整体稳定分析第四节 卧式机组基础及动力特性第五节 通风设备第九章 泵站进水及出水建筑物3.6第一节 引水建筑物第二节 前池与进水池第三节 出水池及压力水箱第四节 泵站进水流道第五节 出水流道第九章 管路工程2.5第一节 进、出水管路第二节出水管路的支承结构及受力分析第三节 泵站管路水击计算及防护措施 合计字数38.5