《水电站》教学大纲
一、本课程的性质和任务
水电站是水利水电工程专业的一门专业课。通过本课程的学习，使学生获得有关水力机械和水电站建筑物的基本理论、基本知识与基本技能，训练和培养学生综合的思维方法及分析问题和解决问题的能力，为今后从事工程设计、施工、管理和科学研究等工作打下基础。
二、本课程与其它课程的联系和分工
本课程涉及的主要技术基础课有：工程力学、水力学、水利水电规划、工程地质、土力学、水利工程制图、计算机语言等。
水力计算是在水力学知识的基础上讲授的；各种建筑物的结构设计，本课程只讲授荷载组合情况，其中涉及到土压力、水压力、水力计算、结构设计等方面的内容分别在土力学、水力学、结构力学中讲授，应注意有关内容的衔接。隧洞、渠道及渠系建筑物等内容在水工建筑物课程中讲授，本课程中只简单介绍水电站对这些建筑物的特殊要求。水轮机、水泵及辅助设备、电气设备应在本课程前开设。
三、课程特点
本课程是一门综合性、实践性很强的专业课程。水电站是水、机、电的综合体，其内容繁杂、涉及面广、系统性差。由于水利工程边界条件的复杂性，多数公式是在作了许多基本假定和简化处理后推导出来的，因此纯理论公式少，经验公式较多，要求学生要灵活运用。
水电站建筑物空间结构复杂，尤其是厂房建筑物，层次多、设备及管道线路复杂，要求学生要有很强的立体概念和空间想象能力。
四、教学总体要求
1．理解和掌握水电站组成建筑物及其功用、型式、设计原则及确定建筑物的尺寸；
2．了解各种建筑物的基本要求、各种建筑物特别是厂房中各种设备的作用及它们与建筑物的相互关系；；
3．正确理解和掌握各种建筑物的水力计算条件和原理，了解水电站非恒定流及机组过渡过程的基本知识，并能进行调节保证计算
4．了解各种建筑物的受力条件及结构设计原理；
5．具有设计各种水电站建筑物的初步能力。
五、教学内容
本课程主要包括水力机械的基本知识，水电站的类型及组成建筑物，进水口及引水建筑物的布置设计，压力管道的布置及结构分析，水电站调节保证计算，调压室布置及水力计算原理，水电站厂房布置设计等内容。
(一) 绪论
1、水电事业概述；
2、本课程的性质、任务和特点；
(二) 水力机械
1、水轮机的类型、主要组成部分及其应用范围；
2、水轮机的工作原理、相似原理，理解单位参数、特性曲线的概念，能合理地选择水轮机；
3、调速器的作用及其工作原理；
(三) 水电站开发方式
1、水电站的基本开发方式
2、水电站基本布置型式及其组成建筑物；
(四) 水电站进水及引水建筑物
1、进水建筑物的功用和要求；
2、有压进水口的类型：竖井式，岸壁式，塔式，坝式；有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸；有压进水口的主要设备和设施；
3、无压进水口的特点及防沙、排沙设施。
4、引水建筑物：明渠和无压隧洞；功用，要求，类型，水力计算特点，沉沙池，前池；有压隧洞：功用，要求，隧洞选线，断面尺寸的确定。
5．水电站压力管道：地面压力管道的类型及功用、管道线路选择及供水方式；露天压力钢管的敷设方式，支墩(滑动式，滚动式，摆动式)，镇墩布置，镇墩荷载及设计原理；露天钢管的附件：伸缩节，阀门，通气孔，人孔等；露天压力钢管的结构计算：荷载，应力分析，稳定；钢岔管的类型，钢岔管的水流和受力特点；隧洞式压力管道的布置和工作特点、结构计算特点；坝式压力管道类型：坝内式、上游坝面压力管道、下游坝面压力管道，坝式压力管道的布置型式；
(五) 水电站的非恒定流
1．水电站调节保证计算：有压引水系统非恒定流的物理现象及基本方；调节保证计算的任务和内容；
2．调保计算解析法：直接水击、间接水击、水击的连锁方程；开度依直线规律变化时的水击计算，第一相水击和极限水击；
3．起始开度和关闭规律对水击的影响；水击压力沿管线的分布；复杂管水击计算；减小水击压力的措施；
4．调压室
调压室的功用及要求，设置调压室的条件，调压室工作原理；
调压室基本类型：圆筒式，阻抗式，双室式，溢流式，差动式，压气式等；
调压室水力计算的基本方程式；
调压室水位波动计算的解析法;
调压室水位波动稳定性问题：系统工作稳定性，小波动稳定，大波动稳定，稳定断面，影响稳定性的主要因素；
调压室水力计算条件的选择；
(六) 水电站厂房设计
1．厂房布置设计
厂房的功用、组成、类型、主要机电设备、辅助设备；
厂房下部结构：水轮机的安装高程，蜗壳，尾水管，阀门，闸门，下部结构的尺寸及布置；
水轮发电机组和支承结构，发电机层布置，电气设备布置；
水轮机层布置，机械控制设备及其布置；
油水气系统的组成和布置；桥吊跨度和轨顶高程；
装配场的位置、面积和高程；
主厂房轮廓尺寸的决定；
厂房的采光、通风、取暖、防潮、对外交通、防火保安；
副厂房的尺寸及其布置；
厂区布置。
2．厂房构造和结构设计原理
主厂房结构布置的原则；主厂房的结构体系及其传力系统；
厂房浇筑的分层、分块、分缝和止水；
3．其它类型厂房
地下厂房的布置及特殊要求；首部式、尾部式及中部式厂房；
溢流式厂房：厂房顶溢流，挑越式，泄流式；
六、 课程实验
1．水击实验：用示波器记录水击压强的变化过程，并对不同情况下(如快关与慢关，长管道与短管道等)水击压强的变化过程进行比较。
2．调压室水位波动实验：用目测记录水位波动的代表性数据并用示波器记录水位变化过程，有条件时可进行不同情况的对比实验。
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