水电站建筑物习题

第一部分 引水建筑物

第一章 水电站的布置形式及组成建筑物

一、填空题

1．水电站的基本布置形式有_______、__________、__________ 三种，其中坝式水电站分__________、__________、__________等形式。

2．有压引水式水电站由_________________、_________________、______________、______________、______________等组成；而无压引水式水电站由_____________、_____________、______________、______________、______________等组成。

3．抽水蓄能电站的作用是___________________________________，包括_________________和_________________两个过程。

4．按其调节性能水电站可分为____________和______________两类。

二、思考题

1．按照集中落差的方式不同，水电站的开发分为几种基本方式？各种水电站有何特点及适用条件？

2．水电站有哪些组成建筑物？其主要作用是什么？

3．抽水蓄能电站的作用和基本工作原理是什么？潮汐电站基本工作原理是什么

4．何为水电站的梯级开发？

第二章 水电站进水口及引水建筑物

一、判断题

1．无压引水进水口，一般应选在河流弯曲段的凸岸。( )

2．有压进水口的底坎高程应高于死水位。( )

3．通气孔一般应设在事故闸门的上游侧。( )

4．进水口的检修闸门是用来检修引水道或水轮机组的。( )

5．渠道的经济断面是指工程投资最小的断面。( )

6．明渠中也会有水击现象产生。( )

二、填空题

1．水电站的有压进水口类型有______________、______________、

____________、____________等几种。

2．水电站有压进水口主要设备有______________、______________、

______________和______________。

3．进水口的事故闸门要求在________中关闭，________中开启；检修闸门在________中关闭，________中开启。

4．水电站的引水渠道称为___________渠道，分_______________渠道和_______________渠道两种。

5． 压力前池由____________、_________________、___________、__________________、______________________组成。

三、思考题

1．水电站进水口的功用和要求。

2．有压进水口有哪几种型式？其布置特点和适用条件如何？

3．有压进水口布置有哪些主要设备？其作用和布置要求是什么？

4．有压进水口位置、高程确定应考虑哪些因素？

5．有压进水口轮廓尺寸如何考虑？坝式进水口有什么特点？应满足哪些要求？

6. 无压进水口有哪些特殊问题？

7. 水电站引水渠道的特点、适用电站类型是什么？有哪些基本要求？与普通灌溉渠道有什么不同？

8. 什么是自动调节渠道和非自动调节渠道？其适用条件是什么？

9．水电站引水渠道水力计算特点及任务是什么？

10．引水渠道断面设计的方法？何为经济断面和经济流速？

11. 引水隧洞的特点？洞线选择原则？水力计算特点和内容？断面设计原则？

12．压力前池的作用、组成建筑物？前池布置应考虑的因素？压力前池的尺寸拟定。

13．日调节池的作用及适用条件？

第三章 水电站压力管道

一、判断题

1．选取的钢管直径越小越好。( )

2．钢管末端必须设置阀门。( )

3．快速闸阀和事故阀下游侧必须设置通气孔或通气阀。( )

4．伸缩节一般设置在镇墩的下游侧。( )

5．明钢管只在转弯处设置镇墩。( )

6．对同一电站来说，选用地下埋管的造价一般高于明钢管。( )

7．坝后式电站多采用坝内钢管，供水方式一般为单元供水。( )

8．明钢管上加劲环的刚度越小，则环旁管壁的应力就越大。( )

9．地下埋管的破坏事故多数由外压失稳造成。( )

10．镇墩的作用是防止水管发生滑移。( )

11．通气孔一般应设在工作闸门的上游侧。( )

12．明钢管强度校核中，支承环断面的允许应力与跨中相同。( )

二、填空题

1．压力管道的供水方式有、、方式。

2．对地面压力钢管，当温度变化时，由于在和处产生摩擦力而引起管壁轴向力。

3．水电站压力管道的闸门布置在管道的端，而阀门布置在管道的端，一般在钢管的

4．支墩的常见类型有、、

5．钢管的转弯半径不易小于。

6．岔管的典型布置型式有、、

7．地下埋管的灌浆分为三种。

8．坝式压力管道有三种型式。

三、思考题

1．压力水管的供水方式有几种？各有什么优缺点？其适用条件是什么？

2．镇墩、支墩、伸缩节的作用是什么？

3．作用在明钢管上的荷载有哪几类？各产生什么应力？计算应力时应选取哪几个断面？

4．明钢管的抗外压稳定的概念。失稳的原因及防止措施是什么？

5．简述压力钢管的设计步骤。

6．岔管的工作特点？常见的岔管有哪几种类型？ 各适用于什么条件？

7．镇墩和支墩的作用有何不同？二者分别设置在地面压力钢管的什么部位？

8．支墩有哪几种类型？各有何特点？适用什么情况？

9. 伸缩节的作用和类型？其要求是什么？

10．地下埋管的施工程序各有何要求？

11．地下埋管外压稳定的影响因素？如何防止其外压失稳？

12．混凝土坝式压力管道有哪几种型式？各适用于什么情况？

13．混凝土坝内埋管在坝剖面上有哪几种布置型式？各适用于什么情况？

14．如何选择压力管道的线路？

15. HD的含义是什么，其大小说明了什么？

三、计算题

某水电站地面压力管道布置型式如图所示。

已知钢管直径D=2m，末跨中心断面的计算水头(包括水击压力)为56.25m，支座断面的计算水头为49.08m，伸缩节断面的计算水头为7.89m，支承环间距16m，计算段上下镇墩间距64m，钢管轴线与水平面倾角为44°，伸缩节距上镇墩2m，伸缩节内止水填料长度b=30cm，填料与管壁摩擦系数为0.3，支承环的摩擦系数为0.1，钢管采用A3钢。下镇墩的上游端管中心的计算水头为63.4m，镇墩下游端和下游伸缩节中心计算水头近似相等，取为66.1m，镇墩下游端伸缩节的水平钢管长度为5.0m ，管内流速为5m/s，镇墩为混凝土结构。

1．确定压力管道厚度(全长采用一个厚度)，要求确定管壁计算厚度和结构厚度；

2. 设计压力管道的刚性环的间距

(1) 校核光滑管的稳定性；

(2) 设计刚性环的间距及尺寸；

(3) 设计支承环的尺寸；

3. 对最后一跨的三个断面进行结构分析

(1) 受力分析：按正常运行情况的基本组合计算不同断面径向力、法向力和轴向力；

(2) 应力计算及强度校核；

(3) 抗外压稳定分析(管壁和支承环抗外压稳定分析) ；

第四章 水电站的水击及调节保证计算

一、判断题

1．导叶的关闭时间Ts愈大，水击压力愈大，机组转速升率愈低。 ( )

2．对高水头电站，一般可采用先快后慢的机组关闭规律，以达到降低水击的目的。 ( )

3．对低水头电站，一般可采用先慢后快的机组关闭规律，以达到降低水击的目的。 ( )

4．水电站甩负荷时，初始开度越大，水击压力就越大。起始开度越小，水击压力越小。( )

二、选择题

1．水库、阀门全关时对传来的水击波分别做( )( )反射。

(a) 异号等值 (b) 同号等值 (c) 同号减值

2．为减小机组转速上升率, 应( )。

(a) 设调压室 (b) 设放空阀 (c) 减小Ts

3．已判定某水电站在一定的初始开度范围内发生极限水击,在此范围内,当τ0增大时,会使水击压力( )。 (a) 增大 (b) 减小 (c) 不变

三、填空题

1．延长机组关闭时间可以使__________减小,但______________将会增大。

2．极限水击沿管道的分布规律为___________，第一相水击的分布规律为 ________。

3．改善调节机组保证计算的措施有____________________________、_________________、 ________________、________________、

__________________、________________、________________几种。

4．冲击式水轮机的过水能力只与_____________和_____________有关，其边界条件可以用式子_______________________________表示，而反击式水轮机的过水能力除受上面的因素影响之外，还和______________有关，其边界条件比较复杂。

四、思考题

1．调节保证计算任务和目的是什么？

2．产生水击的原因及其现象,水击波传递与反射的概念。

3．水击计算的边界条件? 冲击式水轮机与反击式水轮机出口边界条件条件有何不同?

4．解释下列名词：水击波速、直接水击、间接水击、正水击、负水击、第一相水击、极限水击。

5．简单管的水击的计算方法；水击的类型及其判别条件是什么？

6．阀门关闭规律对水击有何影响? 初始开度有何影响? 水击压力升高沿管线如何分布?

7．复杂管路水击计算的简化原则和计算方法？

8．改善调节保证的措施有哪些？

9. 计算水电站压力管道最大水击压力的条件如何选取?与上游水位如何叠加?

五、计算题

1．某一简单管道, 设H0=100m, Vmax=3.5m/s, 水击波速a=900m/s, 水管长度

L=360m, 设为孔口出流, 闸门按直线关闭规律自τ0=1.0关至τ=0。 有效关闭时间Ts=3.2s，当t=0.4s, 0.6s, 0.8s时阀门处的水击压力升高为多大?

2．某水电站H0=50m, L=70m, 钢管分为三段, 各段参数如下:

L1=30m, V1=4m/s, a1=1000m/s

L2=20m, V2=5m/s, a2=1100m/s

L3=20m, V3=6m/s, a3=1200m/s

钢管末端装有冲击式水轮机，导叶按直线规律关闭，Ts=4s。

求：甩全负荷时，阀门处及B点的水击压力值；

3．某水电站安装一台单机容量为450MW的混流式水轮发电机组，根据下面资料进行调节保证计算。

水电站最大工作水头Hmax=48m，最小工作水头Hmin=26m，平均水头Hcp=42m，设

计水头39m。水电站单机引用流量为Q= 138m/s，电站厂房处海拔高程为360m，水轮机型号为HL240－LJ－410 ，水轮机的吸出高度为Hs=-0.8m，额定转速为107r/min。GD2=115，00t—m，；压力钢管直径为D=5.5m，长度L=50m；蜗壳长度Lc=25m,平均流速为Vc=4.5m/s；尾水管长度为Lb=20m；平均流速为Vb=3.5m/s,

尾水管进口流速为Vb进口=10m/s。水击波的传播速度为均取a=1000m/s，调速器的

关闭时间Ts=6s，压力管道与地面夹角为45°。

根据以上资料，要求当机组发生事故紧急关闭水轮机导叶时：

1) 计算压力管道末端最大水击压力。

2) 验算尾水管进口真空度是否在允许范围内。

3) 绘制引水管道最大压力分布图。

4) 计算机组转速上升率。 3

第五章 调 压 室

一、判断题

1．调压室底部流速对调压室的稳定有利。( )

2．阻抗式调压室的阻抗越大越好。( )

3．压力钢管的糙率对调压室的稳定断面没有影响。( )

4．调压室离进水口越近，则其水位波动幅值越小，故调压室应当尽量靠近进水口。( )

5．调压室越靠近厂房时，会使波动稳定断面减小。( )

6．水头愈低，需要的调压室稳定断面越小。( )

二、选择题

1．计算调压室稳定断面时，应采用上游水库的( )；引水隧洞的糙率取( )；压力钢管的糙率取( )。

(1) (a) 设计洪水位 (b) 正常高水位 (c) 死水位

(2) (a) 可能最大糙率 (b) 可能最小糙率 (c) 平均糙率

(3) (a ) 可能最大糙率 (b) 可能最小糙率 (c) 平均糙率

2．调压室水位波动计算的解析法适用于( )调压室在( )的情况。

(1) (a) 圆筒式 (b)阻抗式 (c) 差动式 (d) a和b (e) b和c

(2) (a) 丢弃部分负荷 (b) 丢弃全负荷 (c) 一台机组投入运行 (d) a和b (e)

b和c

3．求调压室最高涌浪时,上游库水位取( )。

(a ) 最高水位 (b) 设计水位 (c ) 正常蓄水位 (d) 死水位

三、填空

1．根据调压室与厂房的位置不同，可将调压室分为四种基本布置方式

__________，____________，______________，________________。

2．调压室的结构类型有__________、___________、___________、

_____________、_____________、____________六种。

3．压室水力计算的图解法是把基本方程____________________和

__________________写成在有限时段△t内_________________的方程式，假定△t___________,只在△t时段末______________________。

四、思考题

1．调压室的作用及设置条件是什么？应满足哪些基本要求？

2．调压室的工作原理是什么？

3．调压室的基本布置方式和基本结构类型有几种？其优缺点和适用条件各是什么？

4．调压室水力计算内容、目的及计算方法有哪些？各自的计算条件是什么？

5．影响调压室水位波动稳定性的因素有哪些? 大波动和小波动有何区别?

五、计算题

1．某水电站隧洞长L=564m，断面积 f=50m2，Vmax=4m/s,水库正常蓄水位为

242m,死水位为225m，下游尾水位为150m,若一个调压室供一台机组，引水道可能水头损失为1.6m~1.8m，高压管道可能水头损失为0.8~1.0m，求调压室的托马稳定断面积。

2．某水电站引水遂洞长L=400m，直径D=4.0m，洞内最大流速Vmax=4m/s，流量Q=50m3/s，设置直径为16m的圆筒式调压室。用解析法和差分法分别求出水电站丢弃全负荷时调压室内最大水位升高值；若调压室底部的阻抗系数为η=1，用解析法求最高涌浪水位。

第二部分 水电站厂房

一、判断题

1．河床式厂房的特点是厂房本身挡水。( )

2．水电站厂房的平面尺寸是由下部块体结构决定的。( )

3．高水头电站中，厂房的宽度一般是由蜗壳层控制的。( )

4．确定水轮机的安装高程时，下游尾水位取得愈低愈好。( )

5．水电站安装间的高程，在任何情况下都应与发电机层楼板高程同高。( )

6．水电站厂房的发电机层在任何情况下都必须高于下游最高尾水位。( )

7．厂房划分一二期混凝土是由于它们的标号不同。( )

二、填空

1．水电站厂房建筑物及机电设备共分___________、___________、_____________、______________、_______________五大系统。

2．发电机的类型有__________、___________、___________；发电机机座的类型有_________、_________、_________、_________。

3．悬式发电机转动部分通过____________将重量传给机座，伞式发电机通过____________将重量传给________________。

4．水电站厂房安装间内要求能够放下________________________、_________________、 _______________、_________________四大件。

5．电站厂房的油系统分为______________、和______________；水系统分______________、___________；气系统分____________、____________。

6．厂区枢纽布置指的是_________、_________、__________和

_______________相互位置的布置及交通联系。

7．厂房一期混凝土主要包括的部位有：

_________________________________________。

二期混凝土主要包括的部位有：__________________________________。

8．地下厂房有___________、___________、___________ 三种类型，采用最多的是____________。

三、问答题

1．水电站厂房的任务、枢纽组成及功用是什么？厂房的类型有哪些？其特点是什么？

2. 水电站厂房内的设备分为哪几大系统？各包括哪些主要设备？

3．发电机的类型、传力方式及支撑结构有哪几种? 各有何优缺点?

4．水电站厂房内主要有哪些辅助设备？这些设备的组成及布置原则是什么？

5．厂房一般分几层？各层布置哪些主要设备？

6．调速设备如何布置? 对厂房尺寸有何影响? 起重设备如何选择?

7．安装间的作用是什么?其位置、高程及面积的确定要考虑哪些因素?

8．如何确定主厂房的长、宽、高？

9．副厂房的组成及作用及布置原则是什么？一些主要副厂房布置应考虑的因素和特殊要求？(如中央控制室、配电室、直流电系统等)

10．厂房的通风、采光、防潮和防火是如何考虑的？

11．水电站厂区枢纽包括哪些建筑物？这些建筑物的布置原则及相互位置应如何考虑？

12. 简述水电站厂房结构组成、受力和传力系统。

13. 厂房的一、二期混凝土如何划分? 分缝、止水如何设置？

14. 水电站厂房整体稳定和地基应力的计算内容各计算方法？

15．坝后式、溢流式、坝内式和河床式厂房的结构和布置特点是什么？

16． 地下厂房有哪些优缺点？其布置方式有几种? 地下厂房有哪些特殊性?