《水電站及泵站建筑物》教學(xué)大綱上課講義

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。水電站及泵站建筑物教學(xué)大綱-水電站及泵站建筑物教學(xué)大綱(90學(xué)時(shí))2001年10月第一部分大綱說(shuō)明一、本課程的性質(zhì)和任務(wù)水電站及泵站建筑物廣播電視大學(xué)工學(xué)學(xué)科水利類水利水電工程專業(yè)一門選修課。其主要任務(wù)是使學(xué)生獲得有關(guān)水電站及泵站建筑物的基本理論、基本知識(shí)與基本技能，訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生綜合的思維方法及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后從事水電站及泵站工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理的打下基礎(chǔ)。二、本課程與其它課程的聯(lián)系和分工本課程涉及的主要技術(shù)基礎(chǔ)課有：工程力學(xué)、水力學(xué)、水利水電規(guī)劃、工程地質(zhì)與土力學(xué)、水輪機(jī)、水

2、泵及輔助設(shè)備、水工建筑物、水利工程制圖、農(nóng)田水利學(xué)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等。水力計(jì)算是在水力學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上講授的；各種建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本課程只講授荷載組合情況，其中涉及到土壓力、水壓力、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容分別在土力學(xué)、水力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)中講授，應(yīng)注意有關(guān)內(nèi)容的銜接。隧洞、渠道及渠系建筑物等內(nèi)容在水工建筑物課程中講授，本課程中只簡(jiǎn)單介紹水電站對(duì)這些建筑物的特殊要求。水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備、電氣設(shè)備應(yīng)在本課程前開(kāi)設(shè)。三、課程特點(diǎn)本課程是一門綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程。水電站及泵站建筑物是水、機(jī)、電的綜合體，其內(nèi)容繁雜、涉及面廣、系統(tǒng)性差。由于水利工程邊界條件的復(fù)雜性，多數(shù)公式是在作了許多基本假

3、定和簡(jiǎn)化處理后推導(dǎo)出來(lái)的，因此純理論公式少，經(jīng)驗(yàn)公式較多，要求學(xué)生要靈活運(yùn)用。水電站及泵站建筑物空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是廠房建筑物，層次多、設(shè)備及管道線路復(fù)雜，要求學(xué)生要有很強(qiáng)的立體概念和空間想象能力。四、教學(xué)總體要求1理解和掌握水電站及泵站組成建筑物及其功用、型式、設(shè)計(jì)原則及確定建筑物的尺寸；2掌握各種建筑物的基本要求、各種建筑物特別是廠房中各種設(shè)備的作用及它們與建筑物的相互關(guān)系；3正確理解和掌握各種建筑物的水力計(jì)算條件和原理，了解水電站及泵站非恒定流及機(jī)組過(guò)渡過(guò)程的基本知識(shí)，并能進(jìn)行調(diào)節(jié)保證計(jì)算4了解各種建筑物的受力條件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；5具有設(shè)計(jì)各種水電站及泵站建筑物的初步能力。五、課程教學(xué)要

4、求的層次課程教學(xué)分二個(gè)層次：(1)通過(guò)學(xué)習(xí)理解各種常見(jiàn)水電站及泵站建筑物的工作原理和工作條件。(2)運(yùn)用所學(xué)的基本理論選擇合理的設(shè)計(jì)方案和計(jì)算方法。第二部分教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求一、教學(xué)內(nèi)容本課程主要包括水電站及泵站的類型及組成建筑物，進(jìn)水口及引水建筑物的布置設(shè)計(jì)，壓力管道的布置及結(jié)構(gòu)分析，水電站及泵站調(diào)節(jié)保證計(jì)算，調(diào)壓室布置及水力計(jì)算原理，水電站及泵站廠房布置設(shè)計(jì)等內(nèi)容。(一)緒論水力發(fā)電概述及我國(guó)排灌事業(yè)的發(fā)展概況；本課程的性質(zhì)、任務(wù)和特點(diǎn)(二)水電站建筑物水電站的基本開(kāi)發(fā)方式水電站基本布置型式及其組成建筑物；進(jìn)水建筑物進(jìn)水建筑物的功用和要求；有壓進(jìn)水口的類型：豎井式，岸壁式，塔式，壩式；有壓

5、進(jìn)水口的位置、高程及輪廓尺寸；有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備和設(shè)施；無(wú)壓進(jìn)水口的特點(diǎn)及防沙、排沙設(shè)施。4引水建筑物明渠和無(wú)壓隧洞；功用，要求，類型，水力計(jì)算特點(diǎn)，沉沙池，前池；有壓隧洞：功用，要求，隧洞選線，斷面尺寸的確定。5水電站壓力管道地面壓力管道的類型及功用、管道線路選擇及供水方式；露天壓力鋼管的敷設(shè)方式，鎮(zhèn)墩布置，支墩(滑動(dòng)式，滾動(dòng)式，擺動(dòng)式)；露天鋼管的附件：伸縮節(jié)，閥門，通氣孔，人孔等；露天壓力鋼管的結(jié)構(gòu)計(jì)算：荷載，應(yīng)力分析，穩(wěn)定；鋼岔管的類型，鋼岔管的水流和受力特點(diǎn)。隧洞式壓力管道的布置和工作特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)計(jì)算特點(diǎn)；壩式壓力管道類型：壩內(nèi)式、上游壩面壓力管道、下游壩面壓力管道，壩式壓力管道的布

6、置型式；6水電站調(diào)節(jié)保證計(jì)算有壓引水系統(tǒng)非恒定流的物理現(xiàn)象及基本方；調(diào)節(jié)保證計(jì)算的任務(wù)和內(nèi)容；7調(diào)保計(jì)算的解析法直接水擊、間接水擊、水擊的連鎖方程；開(kāi)度依直線規(guī)律變化時(shí)的水擊計(jì)算，第一相水擊和極限水擊；起始開(kāi)度和關(guān)閉規(guī)律對(duì)水擊的影響；水擊壓力沿管線的分布；復(fù)雜管水擊計(jì)算；機(jī)組轉(zhuǎn)速變化計(jì)算；改善調(diào)節(jié)保證的措施；8調(diào)壓室調(diào)壓室的功用及要求，設(shè)置調(diào)壓室的條件，調(diào)壓室工作原理；調(diào)壓室基本類型：圓筒式，阻抗式，雙室式，溢流式，差動(dòng)式，壓氣式等；調(diào)壓室水力計(jì)算的基本方程式；調(diào)壓室水位波動(dòng)計(jì)算的解析法及差分法；調(diào)壓室水位波動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題：系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，小波動(dòng)穩(wěn)定，大波動(dòng)穩(wěn)定，穩(wěn)定斷面，影響穩(wěn)定性的主要因素；

7、調(diào)壓室水力計(jì)算條件的選擇；9廠房布置設(shè)計(jì)水電站廠房的任務(wù)、組成、類型，廠區(qū)設(shè)計(jì)所需資料和設(shè)計(jì)程序；水輪發(fā)電類型、支承結(jié)構(gòu)和布置方式；水電站廠房?jī)?nèi)的主要機(jī)電設(shè)備、輔助設(shè)備；主廠房的布置，包括發(fā)電機(jī)層布置，電氣設(shè)備布置；水輪機(jī)層布置，機(jī)械控制設(shè)備及其布置；油水氣系統(tǒng)的組成和布置；橋吊跨度和軌頂高程；裝配場(chǎng)的位置、面積和高程；主廠房的輪廓尺寸確定；副廠房的功用、分類、布置及尺寸；廠房的采光、通風(fēng)、取暖、防潮、對(duì)外交通、防火保安；廠區(qū)布置。11廠房構(gòu)造和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主廠房結(jié)構(gòu)布置的原則，主廠房的結(jié)構(gòu)體系及其傳力系統(tǒng)；廠房澆筑的分層、分塊、分縫和止水；廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力。12其它類型廠房地下廠房的布

8、置及特殊要求，首部式、尾部式及中部式廠房；溢流式廠房：廠房頂溢流，挑越式，泄流式；（三）泵站建筑物1泵站規(guī)劃及泵的運(yùn)行特性泵站類型及特點(diǎn)，泵站規(guī)劃；水泵選型及輔助設(shè)備；泵站基本組成建筑物；單泵運(yùn)行工作特點(diǎn)的確定；泵的并聯(lián)和串聯(lián)運(yùn)行；2泵房布置設(shè)計(jì)泵房結(jié)構(gòu)型式及適用條件；泵房的設(shè)備布置及尺寸確定；泵房的整體穩(wěn)定分析；臥式機(jī)組基礎(chǔ)及動(dòng)力特性；泵房?jī)?nèi)的通風(fēng)降溫。3泵站進(jìn)出水建筑物引水建筑物布置；前池設(shè)計(jì)和進(jìn)水池設(shè)計(jì)；出水建筑物設(shè)計(jì)；泵站進(jìn)、出水流道布置。4管路工程進(jìn)、出水管路布置設(shè)計(jì)；管路支承結(jié)構(gòu)及受力分析；泵站管路水錘計(jì)算及防護(hù)措施。二、教學(xué)要求（各部分內(nèi)容的重點(diǎn)、深度和廣度）緒言建立水力發(fā)電的概

9、念，了解水力發(fā)電的特點(diǎn)、我國(guó)水能資源的特點(diǎn)及水電事業(yè)發(fā)展?fàn)顩r；了解泵站在農(nóng)田水利、城市給水和排水工程應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外機(jī)電灌排事業(yè)的發(fā)展概況；理解本課程的性質(zhì)，明確本課程的任務(wù)。(二)水電站建筑物1水電站的布置形式及組成建筑物：要求重點(diǎn)掌握壩式、引水式、混合式開(kāi)發(fā)的水電站的布置特點(diǎn)及組成建筑物。2進(jìn)水及引水建筑物：以有壓進(jìn)水口、進(jìn)水及引水建筑物的類型和運(yùn)行特點(diǎn)為重點(diǎn)。要求了解進(jìn)水口功用和要求；掌握水電站有壓進(jìn)水口的類型、適用條件及設(shè)計(jì)原則；掌握引水渠道和有壓隧洞、沉沙池及壓力前池的布置設(shè)計(jì)原則和基本要求。3壓力管道：重點(diǎn)是露天鋼管。分岔管主要講型式、水流特點(diǎn)和受力特點(diǎn)。隧洞式壓力管道重點(diǎn)講授布置和工

10、作特點(diǎn)。壩內(nèi)式壓力管道主要講布置型式、受力特點(diǎn)。要求掌握壓力管道的工作特點(diǎn)、類型及總體布置，明鋼管的尺寸擬定，設(shè)計(jì)方法和步驟。了解隧洞式壓力管道工作特點(diǎn)、壩內(nèi)式壓力管道置型式和受力特點(diǎn)。水電站調(diào)節(jié)保證計(jì)算：重點(diǎn)是水擊計(jì)算解析方法和適用條件和機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的計(jì)算方法。要求了解水電站有壓引水系統(tǒng)非恒定流現(xiàn)象和調(diào)節(jié)保證計(jì)算的任務(wù)，通過(guò)水擊沿管道的傳播和反射規(guī)律分析，理解水擊的物理本質(zhì)。掌握簡(jiǎn)單管水擊簡(jiǎn)化計(jì)算、復(fù)雜管路的水擊近似計(jì)算、機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的近似計(jì)算和改善調(diào)節(jié)保證的措施。5調(diào)壓室：掌握調(diào)壓室的作用及設(shè)置條件、布置形式和基本結(jié)構(gòu)類型；掌握調(diào)壓室水位波動(dòng)的解析方法，調(diào)壓室水位波動(dòng)的穩(wěn)定問(wèn)題和調(diào)壓室的水

11、力計(jì)算條件。了解調(diào)壓室的工作原理，調(diào)壓室水位波動(dòng)計(jì)算的差分方法。6廠房布置設(shè)計(jì)：以地面廠房為典型，重點(diǎn)講授廠房機(jī)電設(shè)備的組成及布置，廠房的結(jié)構(gòu)布置及主副廠房尺寸的確定，廠區(qū)布置設(shè)計(jì)原則。要求掌握水電站廠房功用、組成、設(shè)備布置和結(jié)構(gòu)布置的基本原則、確定主廠房輪廓尺寸的方法；對(duì)水電站廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則和特點(diǎn)、其它類型的廠房的特點(diǎn)及布置設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題作一般了解。泵站水泵站是利用機(jī)電提水設(shè)備為農(nóng)業(yè)灌排服務(wù)的水利工程，它涉及到機(jī)、電、水互配合和相互制約，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)這方面的內(nèi)容。泵站的取材上應(yīng)以中型灌排泵站為主，兼顧大型和小型。1泵站類型及組成建筑物：介紹泵站分類。講解泵站建筑物的幾種基本總體布置形式，并

12、指出其適用場(chǎng)合和優(yōu)缺點(diǎn)。要求了解泵站的定義、分類和特點(diǎn)，泵站規(guī)劃的主要內(nèi)容和站址選擇的原則；掌握泵站水泵選型的方法，泵站的主要建筑物及其作用，泵站建筑物的幾種總體布置形式及兩臺(tái)泵的串、并聯(lián)使用條件及圖解法求解水泵工作點(diǎn)的方法；了解泵工作點(diǎn)的主要幾種調(diào)節(jié)方法。2泵房：介紹泵房的結(jié)構(gòu)類型及其適用場(chǎng)合。著重講授分基型，干室型泵房的內(nèi)部布置及尺寸擬定，扼要介紹濕室型和塊基型泵房的特點(diǎn)。要求了解各類泵房的特點(diǎn)及使用條件；掌握泵房設(shè)備布置及尺寸確定方法；在初步擬定泵房尺寸后，能對(duì)不同運(yùn)行工況進(jìn)行泵房整體穩(wěn)定分析計(jì)算；能對(duì)泵房進(jìn)行通風(fēng)散熱計(jì)算。了解泵房建筑及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和泵房荷載分析，泵房的整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力校

13、核的方法。3泵站進(jìn)出水建筑物：進(jìn)水建筑物中，應(yīng)以進(jìn)水池為重點(diǎn)，主要講解進(jìn)水池尺寸擬定及其對(duì)進(jìn)水池流態(tài)和進(jìn)水池流態(tài)對(duì)水泵性能的影響。出水建筑物著重講解出水池的類型及出水池尺寸的擬定方法，進(jìn)、出水流道的類型及適用場(chǎng)合只作簡(jiǎn)要介紹。要求了解泵站引水、進(jìn)水及出水建筑物的組成與作用、解泵站前池和進(jìn)水池的型式與作用和它們的形狀、尺寸對(duì)水流流態(tài)和水泵的影響；掌握前池、進(jìn)水池、出水池的布置形式及尺寸的確定方法；了解進(jìn)、出水流道的形式與作用。4管路工程：本章以出水管路為重點(diǎn)，出水管道講解經(jīng)濟(jì)管徑的確定、管材及管路附件的選擇；泵站水錘計(jì)算及防護(hù)措施主要講解事故停泵水錘的簡(jiǎn)易計(jì)算方法及常用的防護(hù)措施。要求了解泵站進(jìn)

14、、出水管的選擇原則，出水管布置方式和鋪設(shè)方法；掌握經(jīng)濟(jì)管徑的確定方法；初步掌握停泵水擊的分析、計(jì)算和防護(hù)措施。三、教學(xué)建議水電站建筑物空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是水電站廠房，層次多、設(shè)備及管路線路復(fù)雜，難以用語(yǔ)言描述。要利用一些教學(xué)掛圖、工程圖片、教學(xué)模型，幫助學(xué)生建立整體概念。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)是課堂教學(xué)的一種輔助手段，本課程部分內(nèi)容的講授可以結(jié)合水電站CAI計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件進(jìn)行，如緒論重的水電站類型、壓力管道、岔管、調(diào)壓室等，以提高教學(xué)效果四、實(shí)驗(yàn)要求(一)試驗(yàn)要求1水擊實(shí)驗(yàn)：用示波器記錄水擊壓強(qiáng)的變化過(guò)程，并對(duì)不同情況下(如快關(guān)與慢關(guān)，長(zhǎng)管道與短管道等)水擊壓強(qiáng)的變化過(guò)程進(jìn)行比較。2調(diào)壓

15、室水位波動(dòng)實(shí)驗(yàn)：用目測(cè)記錄水位波動(dòng)的代表性數(shù)據(jù)并用示波器記錄水位變化過(guò)程，有條件時(shí)可進(jìn)行不同情況的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。附章節(jié)字?jǐn)?shù)水電站及泵站建筑物內(nèi)容字?jǐn)?shù)(萬(wàn))緒論1.0第一節(jié)水力發(fā)電概述第二節(jié)我國(guó)灌排事業(yè)發(fā)展概況第三節(jié)本課程的性質(zhì)、任務(wù)和特點(diǎn)第一篇水電站建筑物第一章水電站的布置型式及組成建筑物1.1第一節(jié)水電站的基本開(kāi)發(fā)方式及其布置型式第二節(jié)水電站的組成建筑物第二章水電站的進(jìn)水口及引水建筑物3.0第一節(jié)進(jìn)水口的功用和要求第二節(jié)有壓進(jìn)水口第三節(jié)無(wú)壓進(jìn)水口及沉沙池第四節(jié)引水道第三節(jié)壓力前池和日調(diào)節(jié)池第三章水電站壓力管道6.5第一節(jié)壓力管道的功用和類型第二節(jié)壓力管道的線路選擇及尺寸擬定第三節(jié)明鋼管的敷設(shè)方式

16、及附件第四節(jié)作用在明鋼管上的力第五節(jié)明鋼管的結(jié)構(gòu)分析第六節(jié)明鋼管的抗外壓穩(wěn)定第七節(jié)分岔管第七節(jié)地下埋管第八節(jié)混凝土壩體壓力管道第四章水電站的水擊及調(diào)節(jié)保證計(jì)算4.2第一節(jié)概述第二節(jié)水擊現(xiàn)象及其傳播速度第三節(jié)水擊基本方程及邊界條件第四節(jié)簡(jiǎn)單管水擊的解析計(jì)算第五節(jié)復(fù)雜管水擊近似計(jì)算第六節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速變化計(jì)算第七節(jié)調(diào)節(jié)保證計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)及改善調(diào)節(jié)保證的措施第八節(jié)調(diào)節(jié)保證計(jì)算例題第五章調(diào)壓室2.3第一節(jié)調(diào)壓室的功用、要求及設(shè)置條件第二節(jié)調(diào)壓室的工作原理及基本方程第三節(jié)調(diào)壓室的布置方式及類型第四節(jié)調(diào)壓室水位波動(dòng)計(jì)算的解析法調(diào)壓室水位波動(dòng)的差分計(jì)算第六節(jié)調(diào)壓室水位波動(dòng)的穩(wěn)定問(wèn)題第七節(jié)調(diào)壓室水力計(jì)算條件第六章水電站廠房布置設(shè)計(jì)6.5第一節(jié)水電站廠房任務(wù)、組成及類型第二節(jié)水電站廠房設(shè)計(jì)所需資料和設(shè)計(jì)程序第三節(jié)水輪發(fā)電機(jī)第四節(jié)水電站廠房?jī)?nèi)的輔助設(shè)備第五節(jié)主廠房的布置第六節(jié)主廠房的房輪廓尺寸第七節(jié)副廠房第八節(jié)廠房的采光、通風(fēng)、交通及防火第九節(jié)廠區(qū)布置第十節(jié)水電站廠房的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第十一節(jié)廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力第十二節(jié)其它類型廠房第二篇泵站建筑物第七章泵站