水电站思考题要点.docx

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水电站思考题要点

水电站思考题

一、管道部分

1．水电站有哪些类型（以取得水头方式划分）？

各适用于什么条件？

按取得水头分为坝式，混合式，引水式三种典型布置（还有抽水蓄能，潮汐式等等）。

1、坝式水电站适用于建在河流中上游得高山峡谷中，集中的落差为中，高水头。

包括

（1）坝后式厂房：

适用于水头较高的电站，厂房设置在坝后，厂房本身不起挡水作用。

（2）坝内式厂房：

当河面狭窄无法布置厂房时，将厂房设置在混凝土重力坝或重力拱坝的坝体空腹内。

（3）河床式厂房：

水头较小，厂房与坝并排建在河道中，厂房承受水压力而成为挡水建筑物的一部分。

河床式水电站常一般见于河流中下游，水头较低，流量大，适用于水头低，流量大的河流。

2、引水式利用引水道集中河道落式，引水道分有压引水道和无压引水道，引水道的坡度一般很平缓。

引水式水电站适用于流量小，坡降大的河流中下游或跨流域开发方案。

3、混合式水头由坝和引水道共同集中。

坝上游落差由坝集中，下游落差由引水道集中。

适用于上游有有优良坝址，适宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河道有较大的转弯

2．电站一般由哪些建筑物组成？

各种建筑物的作用如何？

（一）枢纽建筑物：

挡水建筑物、泄水建筑物、过坝建筑物、发电建筑物等。

（1）挡水建筑物：

用以拦截河流、集中落差，形成水库，如各种坝、闸等。

（2）泄水建筑物：

用以宣泄洪水，或放水供下游使用，或放水以降低水库水位，如溢流坝、溢洪道、泄洪隧洞、放空底孔。

（3）过坝建筑物：

用以将船、物资、水生物过坝，如船闸、升船机、过木、过鱼建筑物等。

（二）发电建筑物：

进水口、引水道、调压室、压力管道、主厂房、副厂房、主变压器、开关站、尾水道等。

（1）水电站进水建筑物：

按发电要求将水引入引水道，分有压和无压进水口。

（2）水电站引水及尾水建筑物：

将水引入水轮机，常见的建筑物为渠道、隧洞、管道等。

（3）水电站平水建筑物：

用以平稳水电站负荷变化在引水或尾水建筑物中造成的流量及压力变化，如调压室、压力前池等。

（4）发电、变电和配电建筑物：

包括水电站厂房、变压器场、高压开关站。

（书上平111页有不同分类）

3．进水口有哪几种类型？

各适用于什么条件？

水电站进水口分有压进水口、无压进水口二大类。

有压进水口：

设在水库死水位以下，引进深层水为主，后接有压隧洞或压力管道，进水口处于有压流状态。

无压进水口：

进水口处水流为具有与大气接触的自由水面的明流，引进表层水为主，后接无压引水道。

抽水蓄能进出水口：

有压进水口的特例，既是进水口，又是出水口。

4．有压进水口有哪几种类型？

各适用于什么条件？

按照结构特点，有压进水口可分为以下四种：

①洞式进水口：

进口段和闸门竖井均从山体中开凿而成,充分利用了岩体的作用，节省了混凝土工程量，造价低，应用广泛。

适用于隧洞进水口的地质条件较好，便于对外交通，地形坡度适中，易于开挖平洞和竖井的情况。

②墙式进水口：

适用于进口段和闸门段均布置在山体之外，形成一个紧靠在山岩上的墙式建筑物。

进口处地质条件较好，或岸坡陡峻。

。

③塔式进水口：

将进口段、闸门段、上部框架组成塔式结构，耸立在水库中，通过工作桥与岸边相连。

适用于进口处地质条件较差或岸坡坡度平缓。

④坝式进水口：

进水口结构依附在坝体上，进口段与闸门段合二为一，并与坝内压力钢管衔接。

适用于混凝土坝的坝式水电站

5．根据对进水口要求，如何选择确定进水口位置与高程？

水电站有压式进水口的位置：

应尽量使入流平顺、对称，不发生回流和漩涡，不出现淤积，不汇聚污物，泄洪时仍然正常进水。

进水口后接引水隧洞，还应与洞线布置协调一致，选择地形，地质及水流条件都适宜的位置。

高程：

有压式进水口的高程，顶部高程应低于最低水位，并具有一定的埋深S=CVd1/2其中d为闸门口高度。

底部高程应高于设计淤积高程，当有冲沙设备时，应根据排沙情况而定。

大型电站还应满足分期发电、环保（分层取水）要求

6．在靠近进水口工作闸门的下游必须设置通气孔，它的作用是什么？

作用：

设在事故闸门之后，引水道充水时用以排气，引水道放空时用以补气，以防出现有害的真空。

7．水电站进水口工作闸门和检修闸门的作用是什么？

它们在运行上有什么要求？

工作闸门（事故闸门）作用：

紧急情况下切断水流，以防事故扩大，不起调节流量的作用。

运行要求：

动水中快速关闭，静水中开启。

检修闸门作用：

设在工作闸门上游侧，检修事故闸门和其门槽时用以堵水。

运行要求：

在静水中开启和关闭。

特殊情况下进口仅设检修门，而在调压室设事故闸门。

8．有压进水口包括哪些设备？

其作用是什么？

有压进水口包括以下几种设备：

1、拦污栅：

防止漂目、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物随水流带入进水口，同时不让这些漂浮物堵塞进水口，影响进水能力。

2、工作闸门：

当机组或引水道内发生事故时，紧急关闭闸门切断水流，以防事故扩大。

运行要求：

动水中快速关闭，静水中开启。

3、检修闸门作用：

设在工作闸门上游侧，检修事故闸门和其门槽时用以堵水。

运行要求：

在静水中开启和关闭。

4、冲水阀：

作用：

在开启闸门前向引水道充水，平衡闸门前后水压，以便静水开启闸门。

充水阀位置：

旁通管、平板闸门上设小门。

5、通气孔：

作用：

设在事故闸门之后，引水道充水时用以排气，引水道放空时用以补气，以防出现有害的真空。

6、启闭设备：

工作闸门每孔一套启闭设备（一般为油压启闭机）；检修闸门可用移动式门机。

9．压力前池的作用？

组成？

在进行压力前池布置时，需特别引起注意的是什么问题？

压力前池的作用：

①分配水量：

正常运行时把流量平顺的分配给各压力管道。

②平稳水压：

荷载突然变化时或事故时，能起反射水击波的作用，（与调压室同）。

③防污、防沙、防冰：

保护管道、水轮机。

④电站停机时，渲泄多余水量，保证下游用水。

组成：

①池身及扩散段：

渠道末端加宽、加深的过渡段以满足进水口布置需要。

②压力管道进水口：

其构成与有压进水口同，常采用挡水墙式。

③泄水建筑物：

溢流堰等，在严寒地区可用来排冰。

④排污、排沙、排冰设备：

压力前池布置时需要注意的问题：

1、前池整体布置时，应使水流平顺，水头损失最小，以提高水电站的出力和电能。

2、前池应尽可能靠近厂房，以缩短压力管道的长度

3、前池应建在地基的挖方中，选择压力前池的位置应特别注意地基稳定与渗漏条件。

（简单的说就是水头损失要小，渗漏问题，挖方中稳定问题）

布置要求：

①安全：

地质条件好、地基稳定、一定要置于挖方中。

（由于紧靠陡坡，渗径短，易于失稳、沉陷、滑坡）②经济：

尽量靠近厂房（缩短压力管道），开挖工程量少。

③水流平顺：

以减小水头损失。

④便于施工、运行、检修。

10．压力水管的类型及其适用条件是什么？

类型：

按布置方式分：

露天式（明管），地下式（地下埋管），坝内管。

按材料分：

钢管、钢筋混凝土管、钢衬钢筋混凝土管。

适用条件：

1、露天式明钢管由钢材卷制而成,其强度很高,可以承受较大的内水压力,适用于中高水头电站。

多为引水式地面厂房采用。

一般在其上设置镇墩、支墩、加劲环、伸缩节、阀门、进人孔、通气阀等。

2、地下埋管布置在岩体中,钢管与围岩之间用混凝土回填。

多为引水式地面厂房或地下厂房采用。

地下埋管可以是钢筋混凝土管或钢衬混凝土管。

3、坝内管布置在坝体内部或坝上、下游面,多为坝后式或坝内式厂房采用。

4、钢管具有强度高、防渗性能好等许多优点，常用于大中型水电站。

5、钢筋混凝土管具有造价低、可节约钢材、能承受较大外压和经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。

6、钢衬钢筋混凝土管是在钢筋混凝土管内衬以钢板构成。

在内水压力作用下钢衬与外包钢筋混凝土联合受力，从而可以减小钢衬的厚度，该管适用于大HD值的情况。

11．水电站压力水管的供水方式主要有哪几种方式？

它们优缺点和适用条件如何？

供水方式常有这样三种类型：

1、单元供水2、集中供水3、分组供水

单元供水优点：

结构简单，运行灵活，可靠性好。

缺点：

钢材用量大，经济性较差。

适用条件：

管道较短，单机流量大，比如坝身管。

集中供水优点：

钢材用量最省，经济性较好。

缺点：

运行灵活性和可靠性较差，需设结构复杂的分岔管。

适用条件：

管道较长，流量较小的情况，比如引水式电站。

分组供水优缺点：

介与单元供水和集中供水之间。

适用条件：

管道较长，机组台数多和流量较大的情况，比如引水式电站。

12．地面明钢管的支墩型式有哪几种类型？

1、作用：

支撑钢管，承受管重和水重的法向分力，相当于梁的滚动支座

2、支墩按其支座与管身相对位移的特征分：

（1）、滑动式支座（无支承环、有支承环）；鞍形滑动式支座：

将钢管直接支承在一个鞍形的混凝土支座上，包角为90o-120o。

其结构简单，但管身受力不均匀，摩擦力大，适用于直径小于1m的钢管。

有支承环的滑动支墩：

钢管通过支承环放置在支墩上，改善了管壁的受力不均匀现象，适用于直径小于2的钢管。

（2）、滚动式支座；特点是在支承环与支承面之间设置圆柱形辊轴，摩擦系数小，常用于垂直荷载较小而管径大于２米的钢管

（3）、摇摆式支座。

摆动式支墩的特点是在支承环和支承面之间设一个可以摆动的短柱，其下端与支承板铰接，上端以圆弧面与支承环的上托板接触，钢管变形时，短柱前后摆动，摩擦力很小，用于管径大于２米的钢管。

13．地面明钢管上镇墩的作用是什么？

镇墩的型式有哪几类？

1、作用：

将钢管固定在山坡上，主要承受因管道转弯而产生的轴向不平衡力，不允许管道在镇墩处发生任何位移。

镇墩是依靠自重来维持稳定。

2、类型：

镇墩依靠本身重量固定钢管，一般用混凝土浇制，按钢管在镇墩上的固定方式，分为封闭式和开敞式两种形式

（1）封闭式：

将弯管段整个埋在混凝土中，固定管道较好，结构简单，镇墩处管道受力均匀。

（2）开敞式：

将弯管段用锚环锚在管道下部的混凝土墩上，镇墩处管道受力不均匀，但易于管道检修。

14．为什么压力水管上要设伸缩节？

设在什么位置？

为什么？

为了清除因温度作用和地基变形而引起钢管结构内产生的附加应力，在压力钢管的直线段上常设置伸缩节。

由于伸缩节的存在，钢管可轴向伸缩，消除大部分温度应力，且可适应少量不均匀沉陷。

15．地面明钢管承受的最主要荷载是什么？

它主要引起什么应力？

地面明钢管承受的最主要的荷载是内水压力，它主要引起：

在管壁中产生环向拉应力，在水管内表面产生径向应力。

16．地面明钢管设计时应选择哪几个控制断面？

用图表示各控制断面的位置？

受力特点？

应选择3个控制断面：

1、跨中1-1断面2、支承环2-2断面3、支承环3-3断面。

其位置如下：

一、跨中1-1断面，其特点为

二、支承环附近，但又不受支承环影响的2-2断面，其特点为：

三、支承环3-3断面特点：

1.由水重和管重产生的弯矩和剪力

2.由支承环（加劲环）约束所产生的局部弯矩和局部剪力M’和Q’

3.由支承反力R在管壁中所产生的弯矩、剪力和轴力。

（说明这个是比较详细的解答，其中的图是为了帮助大家理解的，通过图形我们可以看出这些断面受力特点。

老师讲解的简单的回答如下:

1、跨中1-1断面特点最大正弯矩，剪力为零。

2、2-2断面特点最大负弯矩，剪力最大，膜应力为主。

3、3-3断面特点特点最大负弯矩，剪力最大，支承环引起的弯曲应力）

17．某地面压力钢管：

内径D=3m镇墩间距80m，滚动式支墩间距10m，管轴与地面倾角300，上镇墩以下2m处设伸缩节，长b1=0.3m；μ=0.25。

钢材允许应力[σ]膜=1200kg/cm2;[σ]局=1600kg/cm2，未跨中心处H0=62m，水击压力

试对未跨支承环断面进行强度校核。

（说明因为没有计算题，所以这题我就没有做，希望大家对书上的基本公式能够理解，不需要记公式）

18．导致地下埋管抗外压失稳的主要原因是什么？

改善地下埋管抗外压稳定