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大綱-水電站及泵站建筑物教學大綱(90學時)2001年10月第一部分大綱說明一、本課程的性質和任務水電站及泵站建筑物廣播電視大學工學學科水利類水利水電工程專業一門選修課。其主要任務是使學生獲得有關水電站及泵站建筑物的基本理論、基本知識與基本技能，訓練和培養學生綜合的思維方法及分析問題和解決問題的能力，為今后從事水電站及泵站工程的規劃、設計、運行和管理的打下基礎。二、本課程與其它課程的聯系和分工本課程涉及的主要技術基礎課有：工程力學、水力學、水利水電規劃、工程地質與土力學、水輪機、水

2、泵及輔助設備、水工建筑物、水利工程制圖、農田水利學、計算機語言等。水力計算是在水力學知識的基礎上講授的；各種建筑物的結構設計，本課程只講授荷載組合情況，其中涉及到土壓力、水壓力、水力計算、結構設計等方面的內容分別在土力學、水力學、結構力學中講授，應注意有關內容的銜接。隧洞、渠道及渠系建筑物等內容在水工建筑物課程中講授，本課程中只簡單介紹水電站對這些建筑物的特殊要求。水輪機、水泵及輔助設備、電氣設備應在本課程前開設。三、課程特點本課程是一門綜合性、實踐性很強的專業課程。水電站及泵站建筑物是水、機、電的綜合體，其內容繁雜、涉及面廣、系統性差。由于水利工程邊界條件的復雜性，多數公式是在作了許多基本假

3、定和簡化處理后推導出來的，因此純理論公式少，經驗公式較多，要求學生要靈活運用。水電站及泵站建筑物空間結構復雜，尤其是廠房建筑物，層次多、設備及管道線路復雜，要求學生要有很強的立體概念和空間想象能力。四、教學總體要求1理解和掌握水電站及泵站組成建筑物及其功用、型式、設計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備的作用及它們與建筑物的相互關系；3正確理解和掌握各種建筑物的水力計算條件和原理，了解水電站及泵站非恒定流及機組過渡過程的基本知識，并能進行調節保證計算4了解各種建筑物的受力條件及結構設計原理；5具有設計各種水電站及泵站建筑物的初步能力。五、課程教學要

4、求的層次課程教學分二個層次：(1)通過學習理解各種常見水電站及泵站建筑物的工作原理和工作條件。(2)運用所學的基本理論選擇合理的設計方案和計算方法。第二部分教學內容與教學要求一、教學內容本課程主要包括水電站及泵站的類型及組成建筑物，進水口及引水建筑物的布置設計，壓力管道的布置及結構分析，水電站及泵站調節保證計算，調壓室布置及水力計算原理，水電站及泵站廠房布置設計等內容。(一)緒論水力發電概述及我國排灌事業的發展概況；本課程的性質、任務和特點(二)水電站建筑物水電站的基本開發方式水電站基本布置型式及其組成建筑物；進水建筑物進水建筑物的功用和要求；有壓進水口的類型：豎井式，岸壁式，塔式，壩式；有壓

5、進水口的位置、高程及輪廓尺寸；有壓進水口的主要設備和設施；無壓進水口的特點及防沙、排沙設施。4引水建筑物明渠和無壓隧洞；功用，要求，類型，水力計算特點，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方式，鎮墩布置，支墩(滑動式，滾動式，擺動式)；露天鋼管的附件：伸縮節，閥門，通氣孔，人孔等；露天壓力鋼管的結構計算：荷載，應力分析，穩定；鋼岔管的類型，鋼岔管的水流和受力特點。隧洞式壓力管道的布置和工作特點、結構計算特點；壩式壓力管道類型：壩內式、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水電站調節保證計算有壓引水系統非恒定流的物理現象及基本方；調節保證計算的任務和內容；7調保計算的解析法直接水擊、間接水擊、水擊的連鎖方程；開度依直線規律變化時的水擊計算，第一相水擊和極限水擊；起始開度和關閉規律對水擊的影響；水擊壓力沿管線的分布；復雜管水擊計算；機組轉速變化計算；改善調節保證的措施；8調壓室調壓室的功用及要求，設置調壓室的條件，調壓室工作原理；調壓室基本類型：圓筒式，阻抗式，雙室式，溢流式，差動式，壓氣式等；調壓室水力計算的基本方程式；調壓室水位波動計算的解析法及差分法；調壓室水位波動穩定性問題：系統工作穩定性，小波動穩定，大波動穩定，穩定斷面，影響穩定性的主要因素；

7、調壓室水力計算條件的選擇；9廠房布置設計水電站廠房的任務、組成、類型，廠區設計所需資料和設計程序；水輪發電類型、支承結構和布置方式；水電站廠房內的主要機電設備、輔助設備；主廠房的布置，包括發電機層布置，電氣設備布置；水輪機層布置，機械控制設備及其布置；油水氣系統的組成和布置；橋吊跨度和軌頂高程；裝配場的位置、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、取暖、防潮、對外交通、防火保安；廠區布置。11廠房構造和結構設計原理主廠房結構布置的原則，主廠房的結構體系及其傳力系統；廠房澆筑的分層、分塊、分縫和止水；廠房整體穩定及地基應力。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泵站規劃及泵的運行特性泵站類型及特點，泵站規劃；水泵選型及輔助設備；泵站基本組成建筑物；單泵運行工作特點的確定；泵的并聯和串聯運行；2泵房布置設計泵房結構型式及適用條件；泵房的設備布置及尺寸確定；泵房的整體穩定分析；臥式機組基礎及動力特性；泵房內的通風降溫。3泵站進出水建筑物引水建筑物布置；前池設計和進水池設計；出水建筑物設計；泵站進、出水流道布置。4管路工程進、出水管路布置設計；管路支承結構及受力分析；泵站管路水錘計算及防護措施。二、教學要求（各部分內容的重點、深度和廣度）緒言建立水力發電的概

9、念，了解水力發電的特點、我國水能資源的特點及水電事業發展狀況；了解泵站在農田水利、城市給水和排水工程應用，國內外機電灌排事業的發展概況；理解本課程的性質，明確本課程的任務。(二)水電站建筑物1水電站的布置形式及組成建筑物：要求重點掌握壩式、引水式、混合式開發的水電站的布置特點及組成建筑物。2進水及引水建筑物：以有壓進水口、進水及引水建筑物的類型和運行特點為重點。要求了解進水口功用和要求；掌握水電站有壓進水口的類型、適用條件及設計原則；掌握引水渠道和有壓隧洞、沉沙池及壓力前池的布置設計原則和基本要求。3壓力管道：重點是露天鋼管。分岔管主要講型式、水流特點和受力特點。隧洞式壓力管道重點講授布置和工

10、作特點。壩內式壓力管道主要講布置型式、受力特點。要求掌握壓力管道的工作特點、類型及總體布置，明鋼管的尺寸擬定，設計方法和步驟。了解隧洞式壓力管道工作特點、壩內式壓力管道置型式和受力特點。水電站調節保證計算：重點是水擊計算解析方法和適用條件和機組轉速變化的計算方法。要求了解水電站有壓引水系統非恒定流現象和調節保證計算的任務，通過水擊沿管道的傳播和反射規律分析，理解水擊的物理本質。掌握簡單管水擊簡化計算、復雜管路的水擊近似計算、機組轉速變化的近似計算和改善調節保證的措施。5調壓室：掌握調壓室的作用及設置條件、布置形式和基本結構類型；掌握調壓室水位波動的解析方法，調壓室水位波動的穩定問題和調壓室的水

11、力計算條件。了解調壓室的工作原理，調壓室水位波動計算的差分方法。6廠房布置設計：以地面廠房為典型，重點講授廠房機電設備的組成及布置，廠房的結構布置及主副廠房尺寸的確定，廠區布置設計原則。要求掌握水電站廠房功用、組成、設備布置和結構布置的基本原則、確定主廠房輪廓尺寸的方法；對水電站廠房結構設計的原則和特點、其它類型的廠房的特點及布置設計應注意的問題作一般了解。泵站水泵站是利用機電提水設備為農業灌排服務的水利工程，它涉及到機、電、水互配合和相互制約，應當加強這方面的內容。泵站的取材上應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、指出其適用場合和優缺點。要求了解泵站的定義、分類和特點，泵站規劃的主要內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泵的串、并聯使用條件及圖解法求解水泵工作點的方法；了解泵工作點的主要幾種調節方法。2泵房：介紹泵房的結構類型及其適用場合。著重講授分基型，干室型泵房的內部布置及尺寸擬定，扼要介紹濕室型和塊基型泵房的特點。要求了解各類泵房的特點及使用條件；掌握泵房設備布置及尺寸確定方法；在初步擬定泵房尺寸后，能對不同運行工況進行泵房整體穩定分析計算；能對泵房進行通風散熱計算。了解泵房建筑及結構特點和泵房荷載分析，泵房的整體穩定及地基應力校

13、核的方法。3泵站進出水建筑物：進水建筑物中，應以進水池為重點，主要講解進水池尺寸擬定及其對進水池流態和進水池流態對水泵性能的影響。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、出水流道的類型及適用場合只作簡要介紹。要求了解泵站引水、進水及出水建筑物的組成與作用、解泵站前池和進水池的型式與作用和它們的形狀、尺寸對水流流態和水泵的影響；掌握前池、進水池、出水池的布置形式及尺寸的確定方法；了解進、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，出水管道講解經濟管徑的確定、管材及管路附件的選擇；泵站水錘計算及防護措施主要講解事故停泵水錘的簡易計算方法及常用的防護措施。要求了解泵站進

14、、出水管的選擇原則，出水管布置方式和鋪設方法；掌握經濟管徑的確定方法；初步掌握停泵水擊的分析、計算和防護措施。三、教學建議水電站建筑物空間結構復雜，尤其是水電站廠房，層次多、設備及管路線路復雜，難以用語言描述。要利用一些教學掛圖、工程圖片、教學模型，幫助學生建立整體概念。計算機輔助教學(CAI)是課堂教學的一種輔助手段，本課程部分內容的講授可以結合水電站CAI計算機輔助教學課件進行，如緒論重的水電站類型、壓力管道、岔管、調壓室等，以提高教學效果四、實驗要求(一)試驗要求1水擊實驗：用示波器記錄水擊壓強的變化過程，并對不同情況下(如快關與慢關，長管道與短管道等)水擊壓強的變化過程進行比較。2調壓

15、室水位波動實驗：用目測記錄水位波動的代表性數據并用示波器記錄水位變化過程，有條件時可進行不同情況的對比實驗。附章節字數水電站及泵站建筑物內容字數(萬)緒論1.0第一節水力發電概述第二節我國灌排事業發展概況第三節本課程的性質、任務和特點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第一節水電站的基本開發方式及其布置型式第二節水電站的組成建筑物第二章水電站的進水口及引水建筑物3.0第一節進水口的功用和要求第二節有壓進水口第三節無壓進水口及沉沙池第四節引水道第三節壓力前池和日調節池第三章水電站壓力管道6.5第一節壓力管道的功用和類型第二節壓力管道的線路選擇及尺寸擬定第三節明鋼管的敷設方式

16、及附件第四節作用在明鋼管上的力第五節明鋼管的結構分析第六節明鋼管的抗外壓穩定第七節分岔管第七節地下埋管第八節混凝土壩體壓力管道第四章水電站的水擊及調節保證計算4.2第一節概述第二節水擊現象及其傳播速度第三節水擊基本方程及邊界條件第四節簡單管水擊的解析計算第五節復雜管水擊近似計算第六節機組轉速變化計算第七節調節保證計算標準及改善調節保證的措施第八節調節保證計算例題第五章調壓室2.3第一節調壓室的功用、要求及設置條件第二節調壓室的工作原理及基本方程第三節調壓室的布置方式及類型第四節調壓室水位波動計算的解析法調壓室水位波動的差分計算第六節調壓室水位波動的穩定問題第七節調壓室水力計算條件第六章水電站廠房布置設計6.5第一節水電站廠房任務、組成及類型第二節水電站廠房設計所需資料和設計程序第三節水輪發電機第四節水電站廠房內的輔助設備第五節主廠房的布置第六節主廠房的房輪廓尺寸第七節副廠房第八節廠房的采光、通風、交通及防火第九節廠區布置第十節水電站廠房的結構特點第十一節廠房整體穩定及地基應力第十二節其它類型廠房第二篇泵站建筑物第七章泵站