1、 第一章 概論1.水能資源分布特點：（1）地域分布不均衡 （2）徑流年內分布不均衡 （3）主要集中在13個水電基地，可開發量2.74億KW ，占全國經濟可開發量的67%2.三峽：防洪效益最大的水利樞紐；世界最大的水電站；航運效益最顯著的樞紐；綜合工程規模最大；居世界之最的單頂建筑物；局世界之最的金屬結構；水庫淹沒及移民安置世界之最3.開發河流水能的水電站，按集中河段落差以形成水頭的措施不同，有壩式，引水道式和混合式三種4.壩式水電站是攔河筑壩，壩前壅水，在壩址處形成落差所建的水電站。壩式水電站有河床式和壩后式兩種。壩式水電站的水頭取決于壩高，當前壩式水電站的最大水頭小于300m5引水道式水電站

2、是在河段上游筑閘或低壩取水，經人工引水道到河段下游來集中落差所建的水電站。引水道可以是無壓的，如明渠，明流隧洞等，也可以是有壓的，如有壓隧洞，壓力水管等。引水道式水電站最適用于坡降大的河段，或河道裁彎飲水和跨流域引水。6.混合式水電站是在同一河段上用集中上游部分落差，再通過有壓引水道集中壩下游部分落差而形成總水頭所建的水電站7.抽水蓄能電站：以水體為儲能介質起調節電能的作用，包括抽水蓄能和放水發電兩功能8.水電站的組成建筑物：樞紐建筑物：（1）擋水建筑物 （2）泄水泄沙建筑物 （3）過壩建筑物 發電建筑物：（1）引水道建筑物 （2）發電廠飛及其附屬建筑物 第二章 進水口及引水道建筑物1.進水口

3、的功能與要求：（1）作用：控制水量和水質 （2）對進水口的要求：A要有必要的進水能力 B.水質符合發電要求 C水頭損失要小 D.流量可按要求控制 E 施工，安裝，運行和檢修方便 2.進水口的類型：按水流條件可分為無壓進水口和有壓進水口3.無壓進水口有表面式和底部攔污柵兩類。表面式設于凹岸，引用河道或水庫表層水流4有壓進水口有壩式，岸式，塔式。（1）壩式進水口，進水口依附在 壩體上與與壩體協調一致。適用條件：壩后式廠房，壩內式廠房，河床式廠房 （2）岸式分為豎井式和岸墻式。豎井式進口段和閘門段位于山體中，既經濟又安全。適用條件：隧洞進口的地質條件好時采用；岸墻式進口段和閘門段位于岸坡巖體之外而又

4、緊靠巖坡成為整體，承受水壓力和山巖壓力。適用條件：隧洞進口的地質條件較差。（3）塔式5.進水口的設施：（1）攔污柵 （2）工作閘門 （3）檢修閘門及啟閉設備 (4)通氣孔 （5）旁通管 6.沉沙池：（1）設置目的：防止有害泥沙對水輪機的磨損 （2）位置：無壓進水口之后，引水道之前 （3）工作原理：加大過水斷面，降低水流速度從而減小其挾沙能力，使有害泥沙沉積在池中 7.從工作條件和水力特性分，引水道可分為無壓引水道和有壓引水道兩類。（1）無壓引水道的特點是具有自由水面，引水道承受水壓不大，它適用于從河道或水庫水位變化不大的場合飲水。在結構形式上，無壓引水道最常用的是渠道和無壓隧洞。（2）有壓引水

5、道的特點是引水道內為壓力流，承受的水頭可以很大，它可以適應河道或水庫水位的大幅度變化。8.引水道要求：（1）有符合要求的輸水能力 （2）減少水頭損失 （3）保證水質 9.隧洞 優點：（1）線路較短，避開沿線地表不利的地形及地址條件 （2）有壓隧洞可適應水庫水位的大幅度變化及引用流量的迅速變化 （3）不受地表氣候的影響，可避免地表水對水質的污染 缺點：對地質條件，施工技術及機械化的要求較高，造價較高，工期較長10.水力計算（有壓隧洞） （1）恒定流計算：研究隧洞斷面，引用流量，水頭損失之間的關系，從而確定隧洞尺寸 （2）非恒定流：求出隧洞沿線各點的最大及最小內水壓，從而決定隧洞的高程，設計隧洞的

6、襯砌 11隧洞線路選擇：（1）地質條件，盡可能布置在完整堅固的巖層之中 （2）地形條件：平面上力求最短，立面上要有足夠的埋藏深度 （3）施工條件：開鑿施工，叢坡一般為0.0010.002 （4）水流條件：盡可能采用直線，當必須轉彎時，其轉彎半徑一般大于5倍洞徑12.壓力前池：（1）功用：分配水流;平穩水流；攔阻雜物，排除泥沙 （2）組成：前室；壓力管道和進水口設備；池水和排沙建筑物，流沙堰，攔沙坎，沖沙孔 （3）布置：設在無壓引水道的末端，盡可能靠近廠房，盡可能建在挖方中，渠道和前池連接要平順 第三章 壓力管道總論及明鋼管1.壓力管道是從水庫或引水道末端的前池或調壓室，將水在有壓狀態下飲水入水

7、輪機的輸水管，它是集中了水電站的全面或大部分水頭的輸水管，它的特點是：（1）坡度陡 （2）承受電站的最大水頭，且受水錘動水壓力 （3）靠近廠房2.壓力管道的類型：（1）明管：鋼管，鋼筋混凝土管 （2）埋管 （3）壩內埋管 （4）壩后背管 3.壓力管道直徑的選擇： （1）經動能經濟比較確定 （2）用經濟流速確定 Ve=4-6m/s 經濟直徑公式： Qmax-鋼管最大設計流量 H-設計水頭 K系數，一般取5.24.壓力鋼管的構造：（1）無縫鋼管：沒有縱縫的管節，將管節連成整體 （2）焊接管：鋼板弧形瓦片管節整體 （3）在無縫鋼管上或焊接管上套以鋼箍而成5.明鋼管：線路選擇：（1）線路短而直 （2）

8、地質條件良好處 （3）減少管線的起伏波折進廠方式：（1）正向進廠： A優點:水流平順，水頭損失小 B缺點：管道爆破對廠房威脅大 C適用條件：中低水頭電站 （2）縱向進廠：A 優缺點與正向相反 適用條件：高中水頭電站 （3）斜向進廠：A優缺點介于兩者之間 B適用條件：多用于分組供水和聯合供水的水電站6明鋼管的支承和敷設方式：（1）鎮墩： A作用：承受軸向不平衡力，固定鋼管 B類型：封閉式，開廠式 C布置：鋼管轉彎處，直線段長度超過150m時（2）支墩： A作用：承受水重和管身自重在法向分力，同時使管道離開地面有一定距離，允許管道在軸向自由移動 B類型：滑動式支墩，滾動式支墩，搖擺式支墩 7.伸縮

9、節：(1)作用：減小管身溫度應力，適應管身變形 （2）類型：單作用伸縮節，雙作用伸縮節8.管道敷設方式：（1）連續式：兩鎮墩間不設伸縮節 （2）分段式：兩鎮墩設伸縮節9.鋼管管壁厚度估算：書P3010.作用在鋼管及墩座上的力：按作用方向分：徑向力，法向力，軸向力（1）徑向力：即內水壓力，是鋼管的主要荷載 （2）法向力：法向力為鋼管自重和水重在法向的分力11.鋼管應力分析：（1）跨中斷面，4個應力 （2）支承環旁管壁膜應力區邊緣，5個應力 （3）加勁環及其旁管壁，7個應力 （4）支承環及其旁管壁,10個應力 第四章 地下埋管1地下埋管的優缺點：（1）優點：布置靈活方便；利用圍巖承擔內水壓力，減少

10、鋼襯壁厚；運行安全 （2）缺點：構造復雜;施工安裝程序多；工藝要求高2.地下埋管布置：（1）地形條件：相鄰洞間巖層厚度大于（1.52）D挖；洞頂以上巖層厚度大于3D挖 （2）地質條件：與構造帶傾向正支 （3）施工條件：斜進坡度，向上出渣30°40°，向下留渣45° （4）水洗條件：轉彎半徑R大于等于3D挖，管線在最低壓坡線下至少2m3地下埋管構造：（1）鋼襯：承受內水壓力和防滲 （2）混凝土：將部分內水壓力傳給圍巖 （3）幫助承受一部分內水壓力 4地下埋管施工程序：隧洞開挖，鋼襯安裝，混凝土回填，灌漿（灌漿分為回填灌漿，接縫灌漿，固結灌漿）5.地下埋管（1）工作原

11、理：埋管承受內壓后，鋼襯發生徑向位移，使縫隙消失后，繼續向混凝土襯圈傳遞內壓，使混凝土發生環向拉應力，從而在襯圍內產生徑向均勻裂紋，內壓通過混凝土砌塊繼續向圍巖傳遞，圍巖向外的徑向位移并形成圍巖抗力，使埋管在內壓下得到平衡.（2）基本假定：A鋼襯與混凝土之間，混凝土與圍巖之間存在均勻縫隙 B縫隙的存在使鋼襯的工作分為兩階段：縫隙為閉合，內水壓力有鋼襯單獨承擔；增加內水壓力，縫隙閉合，內水壓力由鋼襯和圍巖共同承擔 C混凝土徑向產生裂縫，不承擔徑向環拉力，反將部分內壓從鋼襯傳遞給圍巖，同時自身產生徑向收縮 D.所有材料都在彈性階段內工作（3）適用條件：A :st，即鋼襯在允許應力狀態工作時的徑向變

12、位大于初始總縫隙，才使圍巖參與承擔內水壓力 B:鋼管上必須有足夠的巖層覆蓋厚度H6.鋼襯的外壓荷載：（1）地下水壓力 （2）鋼襯與混凝土灌漿壓力 （3）回填混凝土時流態混凝土的壓力7.埋管鋼襯的外壓失穩下的特征：P55 圖4-3第一種：臨界狀態時屈曲波有幾個，沿整個圓周同時發生，屈曲波峰，緊貼混凝土，在外壓作用下鋼襯受到了環向壓縮，原環向軸線縮短第二種:在外壓作用下，鋼襯圓周上有可能出現幾個初始波，但隨著荷載的增加，鋼襯將首先在某個薄弱部位屈曲，從而減小了其他部位的管壁發生屈曲的可能8縫隙值：（1）施工縫隙o:是混凝土澆筑或接縫灌漿施工完竣，且溫度也恢復正常時，鋼襯和混凝土襯圈間的間隙和混凝土

13、襯圈與圍巖間的間隙的總和 （2）鋼襯冷縮縫隙s：其值取決于鋼襯竣工時溫度和運行時溫度之差 （3）圍巖冷縮縫隙R：指管道投入運行后，水溫低于圍巖原始溫度，圍巖降溫冷縮形成的縫隙 第五章 混凝土壓力管道1.混凝土壓力管道：依附于混凝土壩身，既埋設在壩體內或固定在壩面上，并與壩體成為一體的壓力輸水管道。特點：（1）結構緊湊簡單 （2）引水道長度短，水頭損失小，機組條件保證條件好 （3）造價低 （4）運行集中方便 （5）壩內埋管的空腔削弱壩體2.壩內埋管：A布置原則：（1）盡量縮短管長 （2）減少管道空腔對壩體的不利影響 （3）減少管道對壩體施工的干擾B立面上的布置：（1）傾斜式 （2）平式和平斜式

14、（3）豎直式C平面上的布置：（1）廠壩橫縫錯開 （2）廠壩橫縫一致D結構形式：（1）聯合受力管：鋼管和壩體混凝土澆筑在一起，兩者聯合承載，可充分發揮鋼管外圍鋼筋混凝土的承載作用，減小鋼管管壁厚度 （2）墊層管：鋼管外鋪設墊層，將壩體與管道隔開3壩后背管：A布置：進水口設在上游壩面上，壓力管道近于水平地面，穿過壩體上部，然后在壩外沿壩下游面敷設，并以彎段及水平段與水輪機蝸殼聯接，壩體與下游面管道先后分別施工，管道固定在壩體上B優點：（1）便于布置 （2）減小管道空腔對于壩體的削弱，有利于壩體安全 （3）管道，壩體施工安裝干擾小 （4）管道可以隨機組投產和先后分期施工C缺點：增加了工程量和水頭損失

15、D結構形式：（1）壩下游面明鋼管 布置：用支承環將管道支承在壩下游面的支墩上。 優點：現場安裝工程量小，進度快，與壩體施工干擾小 。 缺點：當鋼管直徑很大時，造成施工工藝上的困難，一旦失事后果很大 （2）壩下游面鋼襯鋼筋混凝土管： 優點：減薄鋼襯厚度，避免厚鋼板帶來的技術困難；具有明顯的經濟效益；具有更高的安全度；減少外界因素，對管道破壞的可能性。 缺點：施工復雜，工程量有所增加，管腰混凝土開裂問題E構造：內層為鋼襯，外側為鋼筋混凝土第六章 分岔管1、分岔管的功能:分流，匯流2、分岔管的布置形式:卜形布置,對稱Y形布置，三岔形布置3、明鋼管結構形式：三梁岔管，內加強月牙肋岔管，貼邊岔管，無梁岔

16、管，球形岔管，隔壁岔管第七章 有壓引水系統非恒定流的物理現象及基本方程1、水輪機調節的兩種現象：引起機組轉速的較大變化，在有壓引水管道中將出現所謂“水錘”現象2、進行水錘及調節保證計算的目的：A、水錘計算的目的：決定管道內的最大內水壓力，作為射擊或校核壓力管道、蝸殼和水輪機強度的依據；決定管道內最小內水壓力，作為管線布置，防止壓力管道中產生負壓和校核尾水管內真空度的依據；研究水錘與機組運行的關系，如對機組轉速變化的影響等。B、調壓保證計算的目的：通過調節保證計算和分析，正確合理地解決導葉啟閉時間、水錘壓力和機組轉速上升值三者之間的關系，最后選擇適當的導葉啟閉時間和方式，使水錘壓力和轉速上升值在

17、經濟合理的允許范圍內。3、在缺乏資料的情況下，露天鋼管的水錘波速可近似地取為1000m/s，埋藏式可近似地取為1200m/s。 第九章 水錘及調節保證計算的解析方法1、管路的特性系數： ，2、水錘的分類：A、直接水錘：當閥門關閉時間等于或小于一相時，即或，也就是由水庫處異號放射回來的水錘波尚未達到閥門之前，閥門已經關閉終止。B、間接水錘：當閥門關閉結束前，水庫異號放射回來的降壓波已經達到閥門處，降壓波對該處產生的升壓起著抵消作用，使閥門處的水錘升壓值小于直接水錘。3、相：水錘波在管道中傳播一個來回的時間為2L/a，稱為“相”4、第n相末的水錘壓力： 此公式的適用條件：閥端各相末水錘計算、閥門為

18、任意開度變化規律。5、a第一相水錘：最大水錘壓力出現在第一相末，=b末相水錘：最大水錘壓力發生在閥門關閉終了的相末，也稱極限水錘，。6、導葉或者閥門全開時=1，全關時=17、水錘類型判別：A、當時，經常發生的第一相水錘B、當時，經常發生的末相水錘（極限水錘）8、水錘壓力的近似公式A、第一相末水錘壓力值：B、末相水錘（極限水錘）：9、起始開度對水錘的影響：A 當起始開度，即時，最大水錘升壓發生在閥門關閉的終了。B 當時，最大水錘升壓發生在第一相末，越小，越大。C 當時，發生直接水錘，但非最大水錘值。D 當閥門起始開度為臨界開度時，發生最大的直接水錘，這時.10、開度變化規律對水錘壓力的影響A 在

19、高水頭電站中常發生第一相末水錘，所以可以采取先慢后快的非直線關閉規律B 在低水頭電站中常發生末相水錘，所以可以采取先快后慢的非直線關閉規律11、極限水錘壓力的分布規律：理論研究證明，極限水錘無論正、負水錘，沿管線水錘壓力均依直線規律分布12、第一相水錘壓力的分布規律：研究證明。第一相水錘壓力沿管線不依直線規律分布，正水錘壓力分布曲線都是向上凸的，負水錘壓力分布曲線是往下凹的。13、減小水錘壓力的措施：縮短壓力管道的長度、延長導葉或閥門關閉時間、改變調速器調節程序、減小壓力管道中的流速。 第十章 調壓室1、調壓室設置在地面上的稱為調壓塔，設置在地面以上的稱調壓井。2、調壓室的布置方式：上游調壓室

20、、下游調壓室、上下游雙調壓室系統、上游雙調壓室系統3、調壓室的基本類型：簡單圓筒式調壓室(a)、阻抗式調壓室(c)、水室式調壓室(e)、溢流式調壓室差動式調壓室(f)、氣墊式或半氣墊式調壓室(h)。4、調壓室水位波動的穩定問題計算： 調壓室水位波動穩定的條件：（1）m>0，即, ，取可能最大值 （2），即+<5、調壓室的基本尺寸是由水力計算來確定的，其內容應包括（1）由調壓室水位波動的穩定條件，確定調壓室的斷面積；（2）計算調壓室最高涌波水位，從而確定調壓室的頂部高程（3）計算調壓室最低涌波水位，從而確定調壓室底部和壓力管道進口的高程。 第十一章 廠房總論1、 水電站廠房的組成A、

21、 從設備布置、運行要求的空間劃分：主廠房、副廠房、主變壓器場、開關站B、 從設備組成的系統劃分：水流系統、主機組及其附屬設備系統、電氣設備系統（一次回路輸變電設備、二次回路控制設備）C、 從水電站廠房的結構組成劃分：1）水平面上可分為主機室和裝備場 2）垂直面上根據工程習慣，主廠房以發電機層樓板面為界，分為上部結構和下部結構兩部分 2、 廠房類型 ：地面式廠房、地下式廠房、抽水蓄能電站廠房、抄襲電站廠房3、 地下式廠房（一） 河岸式廠房：閘墩式廠房、泄水式廠房（二） 壩后式廠房：壩后式明廠房、壩垛式廠房、溢流式廠房、挑越式廠房（三） 壩內式廠房（四） 岸邊式廠房4、 水輪發電機的類型：懸式、傘

22、式（普通傘式、半傘式、全傘式）5、 進水閥，裝設在每臺機組蝸殼進口處，又稱為機前閥，其作用：（1） 檢修水輪機或停機檢查時，在靜水中關閉閥門，截斷水流。（2） 機組較長時間停機截斷水流，以減少導葉漏水或解決導葉漏水量大而不能停機的問題（3） 事故中，在動水中緊急關閉閥門截斷水流，防止事故擴大。6、進水閥類型：碟閥、球閥7、起重設備 A、形式和臺數：（1）橋式起重機（2）門式起重機 B、初選起重機形式和臺數：（1）吊件的重量少于100t，機組臺數少于4臺時，選用一臺單小車橋式起重機；機組臺數多于5臺時，選用兩臺單小車橋式起重機。 （2）吊件的重量為100600t，機組臺數少于4臺時，選用一臺雙小車或單小車橋式起重機;機組臺數多于5臺時，選用兩臺起重量各為最重吊件一半的單小車