水电站建筑物,有压引水水力计算说课讲解
水电站建筑物,有压引水水力计算
《水电站建筑物》课程设计有压引水系统水力计算
设
计
计
算
书
姓名
专业
学号
指导教师
时间
目录
第一部分设计课题 (3)
1.设计内容 (3)
2.设计目的 (3)
第二部分设计资料及要求 (4)
1.设计资料 (4)
2.设计要求 (5)
第三部分调压井稳定断面计算 (6)
1.引水系统水头损失 (6)
2.引水道有效断面 (8)
3.稳定断面计算 (8)
第四部分调压井水位波动计算 (10)
1.最高涌波水位 (10)
2.最低涌波水位 (13)
第五部分调节保证计算 (15)
1.水锤计算 (15)
2.转速相对升高值 (19)
第六部分附录 (21)
1.附图 (21)
2.参考文献 (21)
第一部分设计课题
1.1 课程设计内容
对某水电站有压引水系统水力计算
1.2 课程设计目的
通过课程设计进一步巩固所学的理论知识，使理论与工程实际紧密结合。提高学生分析问题和解决实际问题的能力，计算能力和绘图能力。
第二部分 设计资料及要求
2.1 设计资料
某电站是MT 河梯级电站的第四级。坝址以上控制流域面积23622Km ，多年平均流量44.9s m /3，由于河流坡降较大，电站采用跨河修建基础拱桥，在桥上再建双曲拱坝的形式，坝高(包括基础拱桥)54.8m 。水库为日调节，校核洪水位1097.35m ，相应尾水位1041.32m ；正常蓄水位1092.0m ，相应尾水位1028.5m ；死水位1082.0m ，最低尾水位1026.6m 。总库容m H m p 58,1070734=?，m H m H 4.53,4.65,min max ==。装机容量kw 4105.13??，保证出力kw 41007.1?，多年平均发电量h kw .1061.18?。
该电站引水系统由进水口、隧洞、调压井及压力管道四部分组成，电站平面布置及纵断面图如图所示（指导书图1，图2）
隧洞断面采用直径为5.5 m 的圆形，隧洞末端设一锥形管段，直径由5.5 m 渐变至5 .0m ，锥管段长5.0m ，下接压力钢管。隧洞底坡取0.005,全长500.3m ，其中进水口部分长25.7m,进口转弯段长25.595m, 锥管段长为5 m 。
水轮机型号为HL211—LJ —225，阀门从全开到全关的时间为7s ，其中有效关闭时间s T s 68.4=。机组额定转速m in /3.2140r n =，飞轮力矩22.10124m KN GD =。蜗壳长度s m L m L /66.165V .40.202==蜗蜗蜗，，尾水管长度s m L m L /697.3V .16.22 ==尾尾尾，。转轮出口直径
m m 94.1H 2.44D s 2-==，。经核算，当上游为正常蓄水位，下游为正常尾水位，三台机满发电，糙率n 取平均值，则通过水轮机的流量为96.9s m /3，当上游为死水位，下游为正常尾水位，三台机满发，饮水道糙率区最小值，压力管道糙率取最大值，则通过水轮机的流量为102s m /3。当上游为校核洪水位,下游为相应尾水位，电站丢弃两台机时，若丢荷幅度为30000—0KW,则流量为63.6—0s m /3；丢荷幅度为45000—15000KW,则流量变幅为96.5—31.0s m /3。当上游为死水位，下游为正常尾水位时，若增荷幅度为30000—45000KW,则 流量变化为68.5—102.5s m /3；若丢荷幅度为30000—0KW,则 流量变化为67.5—0s m /3。
采用联合供水方式，两个卜形分岔管布置，主管直径5m ，支管直径3.4m,分岔角、2729?。从调压井中心至蝴蝶阀中心，全长
102.32m 。如图4-4可知，压力管道可按钢板、混凝土、围岩联合作用进行结构计算，围岩单位弹性抗力系数为kpa k 60104.1?=。
取压力管道经济流速为s m /5，按流量96.9s m /3进行计算，压力管道经济直径为5m ，蜗壳进口直径为3.4m ，故设5m 及3.4m 两种管径，其中3号压力管道由直径5m 过渡到3.4m 锥管段长3.789m 。三条压力管道中以3号压力管道最长，从隧洞末端到蝴蝶阀中心，全长113.3m 。
2
23/423/422Q w R l n R l u n h ==程 22222Q gw
g u h 局局局ξξ==
计算时考虑不同的工况，隧洞糙率n 分别取0.016，
0.014,0.012；压力管道的糙率n 分别取0.013，0.012,0.011。
2.2 设计要求：
2.2.1 对整个引水系统进行水头损失计算； 2.2.2 进行调压井水力计算求稳定断面； 2.2.3 进行调压井水力计算确定波动振幅； （1）确定最高涌波水位 (2）确定最低涌波水位
2.2.4 进行机组调节保证计算，检验正常工作情况下水击压力、转速相对升高是否满足规范要求
第三部分 调压井稳定断面计算
3.1 引水系统水头损失
3.1.1 局部水头损失：222
22Q g g u h ω
ξξ局局局== 式中，局ξ为局部水头
损失系数；ω（㎡）为断面面积；g(2/s m )取9.81；Q ( m 3/s)为通过断面的流量，不同工况下分别取不同的值。经列表计算结果如下：
局部水头损失h 局计算表3-1
3.1.2 沿程水头损失： 23
4223
422Q R
l
n R
l v n h ω=
=
程式中，隧洞糙率系
数n,可取0.016，0.014，0.012。压力管道糙率系数n 可取
0.013，0.012，0.011。l(m)为引水道长，ω(㎡)为断面面积， R(m)为水力半径。列表计算结果如下：
沿程水头损失h 程计算表3-2
3.2 引水道有效断面：
公式：(/)
l f f L
=
∑
，其中
L ：调压井前引水管的长度 l : 调压井前引不同段水管的长度
f : 调压井前引不同段水管的面积
由沿程水头损失计算表3-2中已知资料代入计算得： m L 28.51198.100.56.4690.106.50.61.4=++++++= 1
48.2163.19/98.1065.21/0.576
.23/6.46988.23/0.100.24/6.576.29/0.628.61/1.4)/(-=++++++=∑
m
f l
故引水道的等效断面积有：280.2348.21/28.511)/(/m f l L f ===∑
注：L （调压井调压井前引水管的长度）的第一分项4.1m 为拦污栅
到喇叭口进水段首部的长度，可由设计任务书图4-3得知，其面积可由局部水头损失表3-1得出。
3.3 稳定断面计算：
所求的稳定断面需满足各工况下运行的要求，故计算时应按电站在运行时可能出现的最小水头考虑。即上游为死水位（1082.0m ），下游是最低尾水位（1026.6m ），此时的流量为102s m /3,三台机满发，引水道选用最小糙率0.012，压力管道选用最大糙率0.013。 采用《水电站建筑物》本书中得托马斯断面计算公式有：
)
3(2000wT w Th K h h H g Lf
F F --=
=α
式中：L 为引水道长度，由3.2中计算得511.28m ；
f 为引水道的等效断面面积，由3.2中计算得23.8㎡； 0H 为静水位，按所选工况计算得0H =1082.0-1026.6=55.4m ； wo h 为引水道的水头损失由局部水头损失和沿程水头损失组成
2
26-260012.01021036.57230918.2475010210)55.1955.29(???++??+=+=-）（程局h h h w =1.405 m ；
α为引水道阻力系数，由教材中公式2
02)(
v v h v h w w ==α可得 0764.0)
8.23102(405
.1)(2202
0===
=f
Q h u h w w α ； 0wT h 为压力管道中沿程水头的损失 m h wT 861.0102013.01011.4897542260=???=-；
将所有参数代入托马斯断面计算公式有：
2839.157)
861.03405.14.55(81.90764.028
.2328.511m F th =?--????=
安全系数K （1.0-1.1）取1.02, 则托马斯断面200.16102.1839.157m F Th =?= 调压井直径 m F D Th 32.14/4==π
第四部分 调压井水位波动计算
4.1 最高涌波水位计算
调压室最高涌波水位，应出现在最高库水位丢弃全负荷的情况下，由设计计划书中已知资料，可知存在两种情况：
4.1.1第一种情况：上游为校核水位，下游为相应尾水位，电站丢弃两台机时，丢荷幅度为30000—0KW,流量变化为63.6—0s m /3。
解析法计算步骤如下：
要求出最高涌波水位max Z ，只需求出λ
max
max Z X -
=即可。
参考教材《水电站建筑物》公式得0
2
2w gFh Lfv =λ ，λ00w h X =
分析可知：当n 取最大值时，由曼宁公式和谢才公式可知沿程阻力系数最大，沿程水头损失最大，也即0w h 最大，此时λ最小。故取m ax n =0.016,此时Q=63.6m 3/s,
s m f Q v /67.28
..236.63===
m
h w 817.06.63016.010)36.57230918.24750(6.6310)55.1955.29(226260=???++??+=-- 61.33)817.016181.92/(67.28.2328.511220
20
=?????==w gFh Lfv λ
024.061
.33817
.00
0==
=
λ
χw h 参考教材《水电站建筑物》150页图10-4
0X =0.1时，横坐标为0.35，小图有7.5格，每格值为0.047 0X =0.024时，小图有3.5格，值约为1645.05.3047.0=?
取
165.0max
=λ
z ，故m z 55.561.33165.0max =?=
故最高涌波水位为1097.35+5.55=1102.90 m .
4.1.2第二种情况：上游为校核水位，下游为相应尾水位，电站丢弃两台机时，丢荷幅度为45000—30000KW,流量变化为96.5—31.0s m /3
图解法计算步骤如下： 水位波动的理论周期T 为：
s gf LF T 92.1178
.2381.9161
28.51114.3222=????===
π
ω
π
△ t 取T/25——T/30左右，即取值在3.9-4.7S 之间
取平均值△t=4.3s
083
.03.428.511/81.964.03.4161/8.2383.03.4161/0.31=?=?==?=?==?=?=
t L g
t F f
t F Q
A βα
坐标横轴表示引水道流速v ，以原点向左为正，纵轴表示水位z ，向上为正,横轴相当于静水位 画辅助曲线：作引水道的水头损失曲线
)()21(222
22222v f v g
R C L g v g v R C Lv h w =++=++=ξξ
m
R 36.128.511/)25.198.10312.15376.16.469281.1102.16.5354.10.6(=?+?+?+?+?+?= 79.65016.0/36.11
61
61===R n
C
24.25.11.01.007.005.020.010.012.0=+++++++=ξ
252.081.92124.236.179.6528.5112122=?++?=++g R C L ξ s m f Q v /05.48
.235.96max ===
假定几个v 值，由公式2252.0v h
w
=计算相应w h 的值结果如
下
（1）用描点法可拟绘出v h w ~关系曲线。
（2）绘制)(w h z v --=?β关系曲线：它是通过原点O 的直线，对纵坐标轴的斜率β=0.083，与原点相连即得。
（3）绘制A v z -=?α关系曲线：若全部丢弃负荷时，A 为0，曲线是一条斜率为a=0.64通过原点的直线；若部分丢弃负荷时，由流量和流速即可求出一点，斜率为a=0.64，即可画出一条直线，该工况下部分丢弃负荷，A=0.83, 图解计算： (见第六部分附图6-1) Zmax= 8.09 m
所以最高涌波水位为1097.35 +8.09 = 1105.44 m.
故综合解析法与数解法得最高涌波水位1105.44
4.2 最低涌波水位计算
当上游为最低水位,丢弃负荷或增加负荷时都可能出现最低涌波 水位，故存在如下两种情况：
4.2.1第一种情况: 当上游为死水位,下游为正常尾水位,增荷幅度为30000—45000KW,流量变化为68.5—102.5s m /3。
解析法计算步骤如下：
增荷时由部分负荷增加到全负荷，则可按福格特公式求最低涌波水位min Z ,如下:
min
0.62010.05/0.9)(1)(1/)w z m m h εε=++---
式中,min z 为最低涌高水位;0w h 为引水道水头损失，对于无
阻抗圆筒式0
2w h λε=为无因次系数,67.05.1025.680===Q Q m 为负荷系数。取流量为102.5s m /3，糙率取0.016
m
h w 35.45.102016.010)36.57230637.24750(5.10210)63.21155.1955.29(2
2
6260=???++??++=--
s m f Q v /31.48
.235
.1020===
45.1635
.416181.9231.48.2328.51122
02
0=?????==w gFh Lfv λ
56.735
.445.16220=?==
w h λε
参考教材《水电站建筑物》151页图10-5得到
44.635.448.148.1min 0
min =?=?=z h z w
故最低涌波水位为1082-6.44=1075.56m
图解法计算步骤如下：取△t=4.3s
083
.03.428.51181.964.03.41618.2374.23.41615.102=?=?==?=?==?=?=
t L g t F f t F Q A βα
按照丢弃负荷的方法选择同标系统，绘出v h w ~关系曲线并绘
出辅助曲线)(w h z v --=?β和A v z -=?α
图解计算： (见第六部分附图6-2)
=min Z 6.447 m
所以最低涌波水位为1082-6.447 =1075.55 m
4.2.2第二种情况：丢荷幅度为30000—0KW,流量变化为67.5—0s m /3
解析法计算步骤如下：
4.1.1中已计算出丢荷幅度为30000—0KW 时最高涌波水位的
024.00=χ
参考教材《水电站建筑物》150页图10-4得：
m
z z z 37.461.3313.013.013
.0//min min 2=?=?===λλλ
所以最低涌波水位为1082-4.37=1077.63m
第五部分 调节保证计算
5.1 水锤计算
由设计计划书可知：电站采用联合供水方式，有两个卜型岔管，主管直径为5m ，支管直径为3.4m,分岔角29o 27’。压力管道的经济直径5m ，蜗壳进口直径为3.4m ，有5m 及3.4m 两种管道，其中3#压力管道由直径5m 过渡到3.4m 锥管锻长度为3.789m 。 5.1.1 压力管道中水锤类别的判断 水锤波传播速度Kr
E r g E a w w 21/+=
式中 γ/g E w —声音在水中的传播速度（一般可取1435m/s ）；
w E ——水的体积弹性模量，25/101.2cm N E w ?=；
r ——管道半径，取2.5m ；
K ——管道抗力系数，埋藏式压力管道由钢板由混凝土和围岩联合
作用 r K K r E K K K K c s S r c s /100/02++=++=δ
s E —钢板弹性模量，取低碳钢210GPa ；
s δ—管壁厚度，取最大0.014m ；
c K —混凝土抗力系数，考虑其开裂，令其等于0；
r K —围岩单位弹性抗力系数，取Pa 9104.1?
m Pa K /105.565.2/104.11005.2/014.010*******?=??+??=
所以水锤波传播速度s m Kr E g E w
w /13.14145
.2105.56101.2211435
21/99=????+=+=
γα 压力管道总长L ，取调压井中心到蝴蝶阀中心全长102.32m ； 则s T s a L t s r 68.4145.013
.141432
.10222=<=?==因此压力管道中发生间接水锤
5.1.2等价水管法计算
一般在采用解析方法时，简单地认为可不考虑分岔管的影响，而只按最长的那根管道简化成等价水管进行分析计算，三条压力管道中3号压力管道最长，取该串联管为调保计算的等价管。又3号压力管道各段管径厚度等参数同，故下按串联管计算等价水管计算每段压力管道的抗力系数：r K r E K s s /100/02?+=δ。其中5m 到3m 锥管过渡段采用平均直径4m
压力管道相关参数表5-1
根据相长不变的要求：
3
121123i
.......a a a a a a n
n i m n L L L L L L =++++=∑ s m a L L a n
i i m /10.1414072357
.032
.102/1
===∑
(1)根据水管动能不变的要求：
112233441....n
m n n i i LV LV L V L V L V L V LV =++++=∑
s m L
v
L v n
i
i m /70.332
.10249
.3781
==
=
∑ 考虑到水轮机为反击式，需将蜗壳作为压力水管延续部分，并假想把导叶已移至尾水管末端，使压力管道，蜗壳和尾水管组合在一起成为新的串联管计算。
m L L L L b c T 92.1382.164.2032.102=++=++=
由于蜗壳和尾水管的长度较短，认为蜗壳和尾水管中水锤波速等于压力管道的水锤波速，即： s m a a a a b c T m /10.1414====
(2)根据水管动能不变的要求：
s
m L v L v L v L v b b c c T T m /62.492.138/)36.9766.16570.332.102(/)(=++?=++=又 s m v V m /94.4max == m H 5.635.10280.10920=-= 所以等价管道特性系数：
235
.0)68.45.6381.9/(94.492.138/24
.5)5.6381.92/(62.410.14142/00=???===???==s m m m m m T gH LV gH v a σρ
5.1.3 水锤压力计算
（1）计算上游正常蓄水位，下游正常尾水位，丢弃全负荷时正水锤
起始开度10=τ，24.5124.50=?=ρτ ；235.0=σ
参考教材《水电站建筑物》132页图9-4水锤类型判别图可知 导叶处发生极限水锤
264.0)4235.0235.0(2
235
.0)4(2
22=++?=
++=
σσσ
m ξ 分别求压力管道与蜗壳和尾水管的水流速度为：
s m v v m T /70.3== s m L v L v T T
T c /12.8==
s m L v L v b
b b b /01.6== 按动量加权将水锤压力分配，代入数据可得：
156.0)(=++=
m m
b c T T
T T v L L L v L ξξ
224.0)(=+++=
m m
b c T c
c T T c v L L L v L v L ξξ 04.0)(=++=
m m
b c T b
b b v L L L v L y ξ 50.030.010040max 0→=→=ε时，m H ，以上计算所得均在规定范围内
尾水管的真空高度校核：
m g v H y H H b b s b 441.2)81.92/(01.65.6304.094.12/22
0=?+?+-=++=
小于允许最大真空高度8~9m 满足要求
（2）计算上游死水位，下游正常尾水位当增加负荷时负水锤
m H 4.556.10260.10820=-= ； 00=τ
01.6)4.5581.92/(62.410.14142/0=???==gH v a m m m ρ
270.0)68.44.5581.9/(94.492.138/0-=???-=-=s m m T gH LV σ（导叶开
启取负）
001ρτ=<
由水锤类型判别图可知导叶处发生第一相负水锤 根据5.1中计算知s t r 145.0= 由此计算有
031.068
.4145
.000101=+=+=?=
-s r s r T t T t ττττ 31.0))()((22
1202210101-=--+-+=ττρττρττρξ
根据动量加权平均：
183.0)(1-=++=
ξξm
b c T T
T T v L L L v L 263.0)(1-=+++=
ξξm
b c T c
c T T c v L L L v L v L 047.0)(1-=++=
ξm
b c T b
b b v L L L v L y 尾水管的真空高度校核：
m g v H y H H b b s b 70.2)81.92/(01.64.55047.094.12/220-=?+?--=++=
第六章 水电站的布置形式及组成建筑物
第二篇水电站建筑物 水电站是利用水能资源发电的场所，是水、机、电的综合体。其中为了实现水力发电，用来控制水流的建筑物称为水电站建筑物。本篇主要讨论水电站引水系统的布置、结构设计和水力计算；水电站厂区枢纽的布置设计和结构特点。 第六章水电站的布置形式及组成建筑物重点：坝式、引水式、混合式开发的水电站的布置特点及组成建筑物。 第一节水电站的基本开发方式及其布置形式 由N = 9.81ηQH可知，要发电必须有流量和水头，关键是形成水头。 要充分利用河流的水能资源，首先要使水电站的上、下游形成一定的落差，构成发电水头。因此就开发河流水能的水电站而言，按其集中水头的方式不同分为坝式、引水式和混合式三种基本方式。 抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。 形成水头方式——水电站的开发方式。 一、坝式水电站 在河流峡谷处拦河筑坝，坝前雍水，在坝址处形成集中落差，这种开发方式为坝式开发。在坝址处引取上游水库中水流，通过设在水电站厂房内的水轮机，发电后将尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水电站所获取的水头。用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。 (一) 坝式水电站特点 (1) 坝式水电站的水头取决于坝高。目前坝式水电站的最大水头不超过300m。 (2) 坝式水电站的引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分。(由于筑坝，上游形成的水库，可以用来调节流量）目前世界上装机容量超过2 000MW的巨型水电站大都是坝式水电站。此外坝式水电站水库的综合利用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。 (3) 坝式水电站的投资大，工期长。原因：工程规模大，水库造成的淹没X围大，迁移人口多。 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。
给水排水管道系统水力计算汇总
第三章给水排水管道系统水力计算基础 本章内容： 1、水头损失计算 2、无压圆管的水力计算 3、水力等效简化 本章难点：无压圆管的水力计算 第一节基本概念 一、管道内水流特征 进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。 对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑 紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。 二、有压流与无压流 水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流 给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。 从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多 三、恒定流与非恒定流 给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。 四、均匀流与非均匀流 液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。 对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。
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？
马边芭蕉溪水电站引水隧洞及渠道设计
马边芭蕉溪水电站引水隧洞及渠道设计 信息与工程技术学院农业水利工程专业邓招贵 （指导教师：张顺芳工程师） 摘要本文是无压引水式水电站引水隧洞及渠道的设计报告，主要包括断面设计和结构设计两大部分。主要任务是根据已定的流量来选定隧洞和渠道的断面尺寸、糙率、纵坡、水深。设计按照一定的程序，根据相关的地形、地貌、地质、水文等原始资料和大量的设计规范，运用工程类比法、方案比较法和试算法，在同时满足防冲、防淤及施工、技术方面要求的基础上，以明渠恒定流理论作为隧洞、渠道水力设计的基本依据，拟定几个可能的方案，经过技术经济比较，选定经济、安全、美观，便于施工的最优设计方案。最终确定隧洞的断面为圆拱直墙式，拱顶中心角为120o，渠道为矩形断面，均采用底坡1/500，糙率0.017，底宽1.4m的矩形过水断面。在结构设计中，从安全、经济以及便于施工的角度出发，采用浆砌块石找平,混凝土抹面，取得很好效果。 关键词糙率；水力半径；水头损失 The Design of Diversion Tunnel and Channel of MaBian Power Station Abstract This article is about the design of diversion tunnel and channel of diversion type hydropower station. It includes two major parts of the section design and structural design mainly. Design according to certain procedure，according to such firsthand information as relevant topography, landform , geology , hydrology ,etc. and a large number of design specifications, use the analogy law of the project , scheme comparative law and try algorithms, on the basis of meeting to defending washing, defending the silt, specification requirement。Via more technical more economic comparison, choose optimum design scheme eventually, the section of tunnel is round arch straight wall type, vault central angle is 120, the cross section of channel is rectangle. The cross section of flow of them is rectangle. Its base slope is 1 / 500, roughness coefficient is 0.017 and the base width is 1.4 m. In structural design, from safety and economy as well as construction easily, make level with the block stone of thick liquid, concretes wipe surface, get very good effect. Key words Roughness coefficient；Hydraulic radius；Head loss
水电站建筑物,有压引水水力计算说课讲解
水电站建筑物,有压引水水力计算
《水电站建筑物》课程设计有压引水系统水力计算 设 计 计 算 书 姓名 专业 学号 指导教师 时间
目录 第一部分设计课题 (3) 1.设计内容 (3) 2.设计目的 (3) 第二部分设计资料及要求 (4) 1.设计资料 (4) 2.设计要求 (5) 第三部分调压井稳定断面计算 (6) 1.引水系统水头损失 (6) 2.引水道有效断面 (8) 3.稳定断面计算 (8) 第四部分调压井水位波动计算 (10) 1.最高涌波水位 (10) 2.最低涌波水位 (13) 第五部分调节保证计算 (15) 1.水锤计算 (15) 2.转速相对升高值 (19) 第六部分附录 (21) 1.附图 (21) 2.参考文献 (21)
第一部分设计课题 1.1 课程设计内容 对某水电站有压引水系统水力计算 1.2 课程设计目的 通过课程设计进一步巩固所学的理论知识，使理论与工程实际紧密结合。提高学生分析问题和解决实际问题的能力，计算能力和绘图能力。
第二部分 设计资料及要求 2.1 设计资料 某电站是MT 河梯级电站的第四级。坝址以上控制流域面积23622Km ，多年平均流量44.9s m /3，由于河流坡降较大，电站采用跨河修建基础拱桥，在桥上再建双曲拱坝的形式，坝高(包括基础拱桥)54.8m 。水库为日调节，校核洪水位1097.35m ，相应尾水位1041.32m ；正常蓄水位1092.0m ，相应尾水位1028.5m ；死水位1082.0m ，最低尾水位1026.6m 。总库容m H m p 58,1070734=?，m H m H 4.53,4.65,min max ==。装机容量kw 4105.13??，保证出力kw 41007.1?，多年平均发电量h kw .1061.18?。 该电站引水系统由进水口、隧洞、调压井及压力管道四部分组成，电站平面布置及纵断面图如图所示（指导书图1，图2） 隧洞断面采用直径为5.5 m 的圆形，隧洞末端设一锥形管段，直径由5.5 m 渐变至5 .0m ，锥管段长5.0m ，下接压力钢管。隧洞底坡取0.005,全长500.3m ，其中进水口部分长25.7m,进口转弯段长25.595m, 锥管段长为5 m 。 水轮机型号为HL211—LJ —225，阀门从全开到全关的时间为7s ，其中有效关闭时间s T s 68.4=。机组额定转速m in /3.2140r n =，飞轮力矩22.10124m KN GD =。蜗壳长度s m L m L /66.165V .40.202==蜗蜗蜗，，尾水管长度s m L m L /697.3V .16.22 ==尾尾尾，。转轮出口直径 m m 94.1H 2.44D s 2-==，。经核算，当上游为正常蓄水位，下游为正常尾水位，三台机满发电，糙率n 取平均值，则通过水轮机的流量为96.9s m /3，当上游为死水位，下游为正常尾水位，三台机满发，饮水道糙率区最小值，压力管道糙率取最大值，则通过水轮机的流量为102s m /3。当上游为校核洪水位,下游为相应尾水位，电站丢弃两台机时，若丢荷幅度为30000—0KW,则流量为63.6—0s m /3；丢荷幅度为45000—15000KW,则流量变幅为96.5—31.0s m /3。当上游为死水位，下游为正常尾水位时，若增荷幅度为30000—45000KW,则 流量变化为68.5—102.5s m /3；若丢荷幅度为30000—0KW,则 流量变化为67.5—0s m /3。 采用联合供水方式，两个卜形分岔管布置，主管直径5m ，支管直径3.4m,分岔角、2729?。从调压井中心至蝴蝶阀中心，全长
有压引水系统水力计算
一、设计课题 水电站有压引水系统水力计算。 二、设计资料及要求 1、设计资料见《课程设计指导书、任务书》； 2、设计要求： （1）、对整个引水系统进行水头损失计算； （2）、进行调压井水力计算球稳定断面； （3）、确定调压井波动振幅，包括最高涌波水位和最低涌波水位； （4）、进行机组调节保证计算，检验正常工作状况下税基压力、转速相对值。 三、调压井水力计算求稳定断面 <一>引水道的等效断面积：∑= i i f L L f ， 引水道有效断面积f 的求解表 栏号 引水道部位 过水断面f i （m 2 ） L i (m) L i/f i
所以引水道的等效断面积∑= i i f L L f =511.28/21.475=23.81 m 2 <二>引水道和压力管道的水头损失计算： 引水道的水头损失包括局部水头损失 h 局和沿程水头损失h 沿两部分 压力管道的水头损失包括局部水头损失h 局和沿程水头损失h 沿两部分 1, 2 2g 2h Q ?ξ局局= g ：重力加速度9.81m/s 2 Q ：通过水轮机的流量取102m 3/s ω ：断面面积 m 2 ξ：局部水头损失系数 局部水头损失h 局计算表 栏号 引水建筑物部位及运行 工况 断面面积 ω（m 2 ） 局部水头损失系数 局部水头损失 10-6Q 2（m ） 合计(m) (1) 进 水 口 拦污栅 61.28 0.12 0.017 0.307 (2) 进口喇叭段 29.76 0.10 0.060 (3) 闸门井 24.00 0.20 0.184 (4) 渐变段 23.88 0.05 0.046 (5) 隧 洞 进口平面转弯 23.76 0.07 0.066 0.204 (6) 末端锥管段 19.63 0.10 0.138 (7) 调 压 正常运行 19.63 0.10 0.138 2.202 (1) 拦污栅 61.28 4.1 0.067 (2) 喇叭口进水段 29.76 6.0 0.202 (3) 闸门井段 24.00 5.6 0.233 (4) 渐变段 2 3.88 10.0 0.419 (5) D=5.5m 23.76 469.6 19.764 (6) 锥形洞段 21.65 5.0 0.231 (7) 调压井前管段 19.63 10.98 0.559
水电站的布置形式及组成建筑物
水电站的布置形式及组 成建筑物 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
第一篇第一篇水电站建筑物 水电站是利用水能资源发电的场所，是水、机、电的综合体。其中为了实现水力发电，用来控制水流的建筑物称为水电站建筑物。本篇主要讨论水电站引水系统的布置、结构设计和水力计算；水电站厂区枢纽的布置设计和结构特点。 第一章水电站的布置形式及组成建筑物重点：坝式、引水式、混合式开发的水电站的布置特点及组成建筑物。 第一节水电站的基本开发方式及其布置形式 由N = ηQH可知，要发电必须有流量和水头，关键是形成水头。 要充分利用河流的水能资源，首先要使水电站的上、下游形成一定的落差，构成发电水头。因此就开发河流水能的水电站而言，按其集中水头的方式不同分为坝式、引水式和混合式三种基本方式。 抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。 形成水头方式——水电站的开发方式。 一、坝式水电站 在河流峡谷处拦河筑坝，坝前雍水，在坝址处形成集中落差，这种开发方式为坝式开发。在坝址处引取上游水库中水流，通过设在水电站厂房内的水轮机，发电后将尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水电站所获取的水头。用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。 (一) 坝式水电站特点 (1) 坝式水电站的水头取决于坝高。目前坝式水电站的最大水头不超过 300m。 (2) 坝式水电站的引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分。(由于筑坝，上游形成的水库，可以用来调节流量）目前世界上装机容量超过2 000MW的巨型水电站大都是坝式水电站。此外坝式水电站水库的综合利用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。 (3) 坝式水电站的投资大，工期长。原因：工程规模大，水库造成的淹没范围大，迁移人口多。 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。
水带系统水力计算资料
第二节水带系统水力计算 一、了解水带压力损失计算方法 每条水带的压力损失，计算公式如下：hd= SQ2 式中：hd――每条20米长水带的压力损失，104 Pa S ――每条水带的阻抗系数， Q――水带内的流量，L/ s 注：1mH2O=104 Pa(1米水柱＝104帕);1Kg/cm2=105 Pa（1千克/厘米2） 二、了解水带串、并联系统压力损失计算方法 同型、同径水带串联系统压力损失计算： 压力损失叠加法:公式Hd=nhd 式中：Hd――水带串联系统的压力损失，104 Pa； n――干线水带条数，条； hd――每条水带的压力损失，104 Pa 。 阻力系数法：公式Hd=nSQ2 式中：Hd――水带串联系统的压力损失，104 Pa； n――干线水带条数，条； S――每条水带的阻抗系数； Q――干线水带内的流量，L/ s 。 不同类型、不同直径水带串联系统压力损失计算： 压力损失叠加法：公式Hd =hd1＋ hd2＋ hd3＋…＋ hdn 式中：Hd――水带串联系统的压力损失，104 Pa；
hd1、hd2、hd3、hdn――干线内各条水带的压力损失，104 Pa 。 阻力系数法：公式：Hd=S总Q2 Hd――水带串联系统的压力损失，104 Pa； S总――干线内各条水带阻抗系数之和； Q――干线水带内的流量，L/ s 。 同型、同径水带并联系统压力损失计算： 流量平分法公式：Hd =hd1＋ hd2＋ hd3＋…＋ hdn或Hd＝S总（Q∕n）2 式中：Hd――并联系统水带的压力损失，104 Pa； hd1、hd2、hd3、hdn――任一干线中各条水带的压力损失，104 Pa； S总――并联系统中任一干线中各条水带阻抗系数之和；Q――并联系统的总流量，L/ s n――并联系统中干线水带的数量，条。 阻力系数法公式：Hd=S总Q2或S总＝S∕n2 式中：Hd――并联系统水带的压力损失，104 Pa； S总――并联系统总阻抗系数之和； Q――并联系统的总流量，L/ s S――每条干线的阻抗； n――并联系统中干线水带的数量，条 灭火剂喷射器具应用计算
水电站建筑物
目录 第一章工程概况及基本资料 (1) 第二章水电站厂区枢纽平面布置概述 (1) 第三章主厂房设计 3.1主厂房剖面设计 (2) 3.2主厂房的平面设计 (3) 3.3主厂房的平面布置 (3) 3.4主厂房的立面设计 (4) 第四章副厂房设计 4.1副厂房的布置设计 (4) 4.2副厂房长度和宽度及高度确定 (5) 第五章交通设计 (5)
一、工程概况及基本资料 五马河属长江流域赤水河系上一支流。五马河流域地处黔北高原，仁怀县中南部，流域集雨面积446平方公里。流域内山脉连绵，河网沟壑发育，地形起伏变化急剧，山峰高程多在800～1400米左右。五马河主河床高程在437～820米之间。五马河流域气候炎热，雨量充沛，多年平均降雨量为1000毫米，年内日照124天左右，多年平均气温21 C,多年平均蒸发量700毫米。多年平均流量5.65m/s,最枯流量1.23m/s,一般枯水流量在1.5～1.8m/s,历史调查洪峰流量约820m/s。流域区内碳酸类岩层广布，水文地质较为复杂。 五马河（5）电站是五马河梯级开发中的第五级电站。该电站由拦河坝、引水建筑物、压力前池、压力钢管、水电站厂房、升压变电站、输电线路等组成。拦河坝采用浆砌石拱形重力坝；引水建筑物沿左岸布置，全长2.7公里；压力钢管布置采用联合供水方式。 电站厂区位于五马河左岸，厂区北面山体雄厚，稳定性较好；东面地形开阔，坡度较缓，便于对外交通和通电线路出线。根据地形，厂区各部分可按阶梯布置。进厂公路由东向西进入厂区。 主厂房座落在河床左岸一级阶地上。电站厂房属四级建筑物，按三十年一遇洪峰流量713.0m/s设计，相应的设计洪水位为451。8m；三百年一遇洪峰流量1303.0m/s校核，相应的校核洪水位为454.5m。电站正常尾水位452.2m,最低尾水位452.0m。 主厂房地板高程452.00m,副厂房地板高程455.00m；升压站面积37.0m×27.0m,高程在457.00m。主厂房地板低于校核洪水位，必须四面设防洪墙，进厂大门设防洪门。 电站装机容量为2×1600kw，水轮机选用HL160-WJ-60型，设计水头100m，设计流量 2×2.19m/s,水轮机理论允许吸出高Hs＝1.8m；发电机为TSW143/51-6型，额定出力1600 KW,额定电压6300V，额定转速1000转/分，飞逸转速2100转/分。水轮机总重11741Kg,发电机总重12175Kg，机组最重部件重4360Kg。发电机风道和出线电缆沟分别在上下游侧布置，互不干扰。机旁盘五块。选用15T手动双梁桥式吊车一台。 副厂房内布置中控室、蓄电池室、电缆道和空压机室及其它房室。 地形图、机组及吊车图见图纸。 二、厂区枢纽平面布置 主厂房布置：根据工程资料，该电站属于小型电站，选定厂房形式为坝后式厂房，压力管道供水方式为联合供水。钢管引进厂房采用正向引进，主厂房地面高程为452m，厂房地面高程低于校核洪水位故厂房四面设防洪墙。
水电站建筑物分思考题--武汉大学2011
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？ 2．电站一般由哪些建筑物组成？各种建筑物的作用如何？ 3．进水口有哪几种类型？各适用于什么条件？ 4．有压进水口有哪几种类型？各适用于什么条件？ 5．根据对进水口要求，如何选择确定进水口位置与高程？ 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？ 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？ 8．有压进水口包括哪些设备？其作用是什么？ 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？10．压力水管的类型及其适用条件是什么？ 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？12．地面明钢管的支墩型式有哪几种类型？ 13．地面明钢管上镇墩的作用是什么？镇墩的型式有哪几类？ 14．为什么压力水管上要设伸缩节？设在什么位置？为什么？ 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？ 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？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b 1 =0.3m；μ=0.25。钢材允许应力[σ]膜 =1200kg/cm2 ;[σ] 局 =1600kg/cm2，未跨中心处H =62m，水击压力, 3.0 H H= ?试对未 跨支承环断面进行强度校核。 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的措施有哪些？ 19．地下埋管现行设计理论主要存在哪些问题？有哪些改进措施？ 20．坝内埋管主要有哪几种结构型式？其受力特点有什么不同？ 21．与坝内埋管相比，坝下游面管有什么优缺点？其适用条件如何？ 22．采用的岔管结构形式有哪些？各有什么特点？其适用条件如何？
§3—5排水管道系统的水力计算
§3—5排水管道系统的水力计算 一、 排水定额： 两种：每人每日消耗水量 卫生器具为标准 排水当量：为便于计算，以污水盆的排水流量0.33升/秒作为当量，将其他卫生器具与其比值 1个排水当量=1.65给水当量 二、 排水设计流量： 1、 最大时排水量： P h d P KQ Q T Q Q == 用途：确定局部处理构筑物与污水提升泵使用 2、 设计秒流量： （1） 当量计算法： max 12.0q N q P u +=α 适用：住宅、集体宿舍、旅馆、医院、幼儿园、办公楼、学校 注意点：∑>i u q q ，取∑i q （2） 百分数计算法： b n q q p u 0∑= 适用：工业企业，公共浴室、洗衣房、公共食堂、实 验室、影剧院、体育馆等公共建筑 注意点：一个大便器的排水流量
三、 排水管道系统的水力计算 1、 排水横管水力计算： （1）横管水流特点：水流运动：非稳定流、非均匀流 卫生器具排放时：历时短、瞬间流量大、高流速 特点：冲击流——水跌——跌后段——逐渐衰减段 可以冲刷管段内沉积物及时带走。 （2）冲击流引起压力变化——抽吸与回压 ① 回压：B 点：突然放水时，水流呈八字向两方向流动，即g v 22增加（两侧空气压缩） A 、 C 存水弯水位上升，严重时造成地漏反冒 ② 抽吸：向立管输送中，水流因惯性抽吸真空，抽吸存水弯下降 ③ 措施：a 、10层以上采用底层横管单独排出 b 、底层横管放大一号或接表3——11保证立管距离 c 、单个卫生器具直接连接横管时，距立管≮3.0m （3）水力计算设计规定 1） 充满度 2）管道坡度 3）自清流速 4）最小管径 4、水力计算基本方法： wv q I R n v u ==21321 按以上公式编制水力计算表，查表3—22 、3—23
水电站建筑物复习题(有答案)
水电站复习题——简答题 第一章绪论 1.简述水力发电的基本原理。（本） 以具有位能或动能的水冲水轮机，水轮机即开始转动，若我们将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水 .位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高，就是能量的转换过程，E=9.81QH 是把水能转化为电能的过程。 2.水电站有哪些常用类型，它们的适用条件是怎样的？（本/专） P166 坝式、引水式、混合式 坝式：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。 引水式：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。 混合式：适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。 第二章进水口及引水道建筑物 1、有压进水口有哪些主要型式？有何特点？（本/专） P9 （1）洞式进水口（闸门布置在山体的竖井中） 适用条件：地质条件好，山坡坡度适宜，易于开挖平洞和竖井。 （2）墙式进水口（闸门紧靠山体布置） 适用条件：进口处地质条件较好，或岸坡陡峻。 （3）塔式进水口（闸门段布置一塔形结构中） 适用条件：进口处地质条件较差或岸坡坡度平缓。 （4）坝式进水口（闸门布置在坝体中） 适用条件：混凝土坝的坝式水电站 3、水电站进水口应该满足哪些基本要求？（本/专） (1) 要有足够的进水能力在任何工作水位下，进水口都能引进必须的流量。因此在枢纽布置中必须合理安排进水口的位置和高程；进水口要求水流平顺并有足够的断面尺寸，一般按水电站的最大引用流量设计。 (2) 水质要符合要求不允许有害泥沙和各种有害污物进入引水道和水轮机。因此进水口要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙等设备。 (3) 水头损失要小进水口位置要合理，进口轮廓平顺，流速较小，尽可能减小水头损失。 (4) 可控制流量进水口须设置闸门，以便在事故时紧急关闭，截断水流，避免事故扩大，也为引水系统的检修创造条件。对于无压引水式电站，引用流量的大小也由进口闸门控制。 (5) 满足水工建筑物的一般要求进水口要有足够的强度、刚度和稳定性，结构简单，施工方便，造型美观，便于运行、维护和检修。 4、为什么要设沉沙池？其原理是怎样的？（本） P14 原理：位于无压进水口之后，引水道之前，加大过水断面，减小水流的流速及挟沙能力，使有害泥沙沉淀在沉淀池内，而将清水引入引水道 5、压力前池的功用主要有哪些？（本） 功用：电站正常运行时，把流量按要求分配给压力管道，并使水头损失最小；水电站出力变化、事故时，与引水渠配合，调节流量；电站停止运行、压力管道关闭时，供给下游必需的流量；在压力管道事故时，紧急切断水流；防止引水道中杂物、冰凌与有害物泥沙进入压力管道。 第三章压力管道总论及明钢管
第七节调压室水力计算条件的选择
第七节调压室水力计算条件的选择 调压室的基本尺寸是由水力计算来确定的，水力计算主要包括以下三方面的内容： (1）研究“引水道—调压室”系统波动的稳定性，确定所要求的调压室最小断面积。 (2）计算最高涌波水位，确定调压室顶部高程。 (3）计算最低涌波水位，确定调压室底部和压力水管进口的高程。 进行水力计算之前，需先确定水力计算的条件。调压室的水力计算条件，除去水力条件之外，还应考虑到配电及输电的条件。在各种情况中，应从安全出发，选择可能出现的最不利的情况作为计算的条件。现讨论如下。 1.波动的稳动性计算 调压室的临界断面，应按水电站在正常运行中可能出现的最小水头计算。上游的最低水位一般为死水位，但如电站有初期发电和战备发电的任务，这种特殊最低水位也应加以考虑。 引水系统的糙率是无法精确预侧的，只能根据一般的经验选择一个变化范围，根据不同的设计情况，选择偏于安全的数值。计算调压室的临界断面时，引水道应选用可能的最小糙率，压力管道应选用可能的最大糙率。 流速水头、水轮机的效率和电力系统等因素的影响，一般只有在充分论证的基础上才加以考虑。 2.最高涌波水位的计算 上游水库水位应取正常高水位，引水道的糙率应取可能的最小值，负荷的变化情况一般按丢弃全负荷设计。最高洪水位丢弃全负荷或部分负荷进行校核。如电站的机组和出线的回路数较多，而且母线分段，经过分析，电站没有丢弃全负荷的可能，也可不按丢弃全负荷计算。对于丢弃全负荷情况，可假定由最大流量减小至空转流量；为了安全，有人认为应按丢弃至零计算。 3.最低涌波水位的计算 上游水库水位应取可能的最低水位，引水道的糙率应取可能的最大糙率。 确定最不利的增荷情况比确定最不利的丢荷情况更加困难。增加负荷对调压室的工作比丢弃负荷更危险，如计算不正确，可能使引水道和压力管道进入空气，破坏建筑物和机组正常的运行。在技术设计阶段，增
住宅套内给水排水管道水力计算知识交流
住宅套内给水排水管道水力计算 专业--给排水常识2010-05-26 18:06:18 阅读21 评论0 字号：大中小订阅 1 入户管管径计算 《住宅建筑规范》[1]第5.1.4条规定：“卫生间应设置便器、洗浴器、洗面器等设施或预留位置；……。”这是现阶段住宅内卫生器具配置的最低要求，从《建筑给水排水设计规范》[2]中可知普通住宅Ⅱ、Ⅲ类符 合此项要求。 以普通住宅Ⅱ类为计算算例，表1-1为普通住宅Ⅱ类最高日生活用水定额及小时变化系数，表1-2为住宅常见卫生器具的给水额定流量、当量和连接管公称管径。表1-3为生活给水管道的水流流速要求值。 普通住宅Ⅱ类常见户型配置情况：所有户型配置均配置一间厨房，一套洗衣设施，以卫生间间数不同，分为一卫户（一间卫生间的户型）、二卫户（二间卫生间的户型）和三卫户（三间卫生间的户型）。表1-4 为常见户型卫生器具不同组合的当量数。 以PP-R管道和PAP管道作为典型管材进行水力计算。三通分水连接方式常用的建筑给水用无规共聚聚丙烯（PP-R）管道，当冷水管工作压力≤0.6MPa时，常选用S5系列，S5系列计算内径较大；分水器分水连接方式常用的铝塑复合（PAP）管道，铝塑复合（PAP）管道采用对接焊型，计算内径较小。表1-5为住宅常见户型入户管水力计算表。由表1-5可知，普通住宅Ⅱ类常见户型入户管公称管径应为DN25～DN32；如入户管管径采用小一级的，首先流速不满足规范要求，其次同样长度的入户管水头损失比满足流 速要求管径的水头损失大3倍左右。 表1-1 最高日生活用水定额及小时变化系数[2]
注：（1）流出水头[7] 是指给水时，为克服配水件内摩阻、冲击及流速变化等阻力而能放出的额定流量的 水头所需的静水压。 （2）最低工作压力[2] 是指在此压力下卫生器具基本上可以满足使用要求，它与额定流量无对应关系。 住宅入户管上水表的水头损失取0.010[2]～0.015MPa[4]。笔者以水表本层出户集中布置方式（水表距楼面1.0m），常见户型厨房、卫生间和阳台用水点为算例，根据管件采用三通分水或分水器分水的连接情况，经过管道、配件沿程和局部水头损失计算后，加上卫生器具的最低工作压力和水表的水头损失不同组合，表前最低工作压力在0.10～0.15MPa。对分水器集中配水连接方式水头损失较小，对应的表前最低工 作压力可采用较小的数值。 现代住宅给水支管设计常常只到水表后（或在室内预留一处接口），表前最低压力值的大小关系到住户将来装修后的正常用水，对于这一点应加以重视。同时必须指出，目前大部分水箱供水方式，水箱设置高度难以满足顶上1～3层表前最低工作压力(卫生器具的最低工作压力)的要求，这一点在设计时应特别注意。 3 排水横支管管径计算 排水横支管设计排水流量（通水能力）是按照重力流（不满流）进行计算，同管径的排水横支管设计排水流量远小于排水立管的设计排水流量。表3-1 为住宅常见卫生器具排水的流量、当量和排水(连接)管的 管径。 以常用的建筑排水硬聚氯乙烯（UPVC）管道（公称外径50～110mm）作为计算算例。表3-2为水力 计算参数、计算过程和计算结果。 表3-1卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径[2]
水系统水力计算
7.2 空调水系统设计空调水系统设计是空气—水中央空调系统设计的主要内容之一。由于受到建筑空间和使用条件的限制，现代民用建筑大都采用风机盘管加新风的系统形式。特别是写字楼、酒店等高层、综合性建筑，面积大，层数和房间多，功能复杂，使用的空调设备数量和品种也多，而且布置分散，使得空调水系统庞大而复杂，造成管路系统和设备投资大，水泵能耗大，水系统对整个空调系统的使用效果影响也大。因此，在进行空调水系统设计时，应尽量考虑周全，在注意减小投资的同时也不忘为方便日后的运行管理和减少水泵的能耗创造条件。 7.2.1 空调水系统设计的步骤空调水系统设计的一般步骤如下: 1）根据各个空调房间或区域的使用功能和特点，确定用水供冷或供暖的空调设备形式采用大型的组合式空调机或中型柜式风机盘管，还是小型风机盘管。 2）根据工程实际确定每台空调设备的布置位置和作用范围，然后计算出由作用范围的调负荷决定的供水量，并选定空调设备的型号和规格。 3）选择水系统形式，进行供回水管线布置，画出系统轴测图或管道布置简图。 4）进行管路计算（含水泵的选择）。 5）进行绝热材料与绝热层厚度的选择与计算 （参见 6.4 部分内容）。 6）进行冷凝水系统的设计。 7）绘制工程图。空调水系统的管路计算空调水系统的管路计算（又称为水力计算、阻力计算）是在已知水流量和选定流速下确水系统各管段管径及水流阻力，计算出选水泵所需要的系统总阻力。 1. 管径的确定 1）连接各空调设备的供回水支管管径宜与空调设备的进出水接管管径一致，可由相设备样本查得 2）供回水干管的管径 （内径）d ，可根据各管段中水的体积流量和选定的流速由下式d=44v}c v （7 一4） 4v 一水的体积流量，单位为m3/s 一。一水流速度，单位为m/so 在水流量一定的情况下，管内水流速的高低既影响水管管径的大小，又涉及到水流阻力大小，还分别与投资费用和运行费用有关，过低或过高都不经济。一般水系统中管内水流速按表7-i 中的推荐值选用。 显然，由式（7-4 ）求出的管径为计算管径，不是符合管道规格的管径，还需以此管径值为依据按管道的规格选定相近管径的管道型号。空调水系统通常使用钢管，主要是镀锌钢管和无缝钢管，当管径蕊DN 125 时可采用镀锌钢管，当管径>DN 125 时要采用无缝钢管。 2. 水流阻力的确定 空调水系统的水流阻力一般由设备阻力、管道阻力以及管道附件和管件阻力三部分组成。设备阻力通常可以在设备生产厂家提供的产品样本上查到，因此进行空调水系统水流阻力计算的主要内容是进行直管段的阻力（摩擦阻力）计算及管道附件（如阀门、水过滤器等）与管件（如弯头、三通等）的阻力（局部阻力）计算。 由流体力学知识可知，空调水系统的水流阻力△ P 的基本计算式为：
引水式水电站水力学计算设计大纲范本概要
FJD34260 FJD 水利水电工程技术设计阶段 引水式水电站水道水利学 计算大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1998年1月 1
水电站技术设计阶段 引水式水电站水道水力学计算大纲 主编单位: 主编单位总工程师: 参编单位: 主要编写人员: 软件开发单位: 软件编写人员: 勘测设计研究院 年月 2
目次 1. 引言 (4) 2. 设计依据文件和规范 (4) 3.基本资料 (4) 4.计算原则与假定 (6) 5.计算内容与方法 (6) 6.观测设计 (15) 7.专题研究 (16) 8.应提供的设计成果 (16) 3
4 1 引言 工程位于 ,是以 为主, 等综合利用的水利水电枢纽工程。水库最高洪水位 m,正常蓄水位 m,死水位 m ，最大坝高 m 。电站总装机容量 MW,单机容量 MW,共 台,保证出力 MW 电站设计水头 m,最大水头 m,最小水头 m 。电站最大引用流量 m 3 /s 本工程初步设计于 年 月审查通过。 2 设计依据文件和规范 2.1 (1) 工程可行性研究报告 ; (2) 工程可行性研究报告审批文件 ; (3) 工程初步设计报告; (4) 工程初步设计报告审批文件; (5) 2.2 主要设计规范 (1)SDJ 12—78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分) (试行)及补充规定; (2)SD 134—84 水工隧洞设计规范; (3)SD 303—88 水电站进水口设计规范(试行); (4)SD 144—85 水电站压力钢管设计规范(试行); (5)DL/T 5058-1996 水电站调压室设计规范; (6)DL/T 5079-1997 水电站引水渠道及前池设计规范 (7)SL 74—95 水利水电工程钢闸门设计规范； (8)SDL 173—85 水力发电厂机电设计技术规范。 3 基本资料 3.1 工程等级及建筑物级别 (1)根据SDJ 12—78规范表1确定本工程为 (2)根据引水系统工程在水电站枢纽中所处的位置及其重要性,按SDJ 12—78确定建筑物级别为 3.2 (1)各种频率下的洪水流量,和经水库调节后相应的下泄流量; (2)多年平均流量; (3) 3.4 设计计算中常用的各种水位流量资料如表1。
答案——水电站建筑物分思考题--2011 (1)
水电站思考题 （说明这些答案不是老师给的，是我们自己做的，只是供大家参考下，如果有什么问题的话，请大家跟我说下，以免误导大家，谢啦） 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，河床式，引水式三种典型布置（还有混合式，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。 2、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。 3、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。 2．电站一般由哪些建筑物组成？各种建筑物的作用如何？ 答案见课本111面，有详细的解答。 3．进水口有哪几种类型？各适用于什么条件？ 按水流条件可分为有压式进水口，开敞式进水口，抽水蓄能进水口。开敞式也称无压进水口，适用于天然河道或水位变化不大的水库中取水，有压式进水口适用于从水位变化幅度较大的水库中取水，抽水蓄能进水口适用于抽水蓄能电站。 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：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：适用于地质条件差，山坡较陡，不易挖井的情况。 ③塔式进水口：适用于当地材料坝，进口处山岩较差，岸坡又比较平缓。 ④坝式进水口：适用于混凝土重力坝的坝后式厂房，坝内式厂房和河床式厂房。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。 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。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：引水道充水时用以排气，事故闸门紧急关闭放空引水道时，用以补齐以防出现
9.水系统水力计算
9 空调水系统方案确定和水力计算 9．1 冷冻水系统的确定 9．1．1 冷冻水系统的基本形式 9.1．1.1 双管制、三管制和四管制系统 （1）双管制系统夏季供应冷冻水、冬季供应热水均在相同管路中进行。优点是系统简单，初投资少。绝大多数空调冷冻水系统采用双管制系统。但在要求高的全年空调建筑中，过渡季节出现朝阳房间需要供冷而背阳房间需要供热的情况，这时改系统不能满足要求。 （2）三管制系统分别设置供冷、供热管路，冷热回水管路共用。优点是能同时满足供冷供热的要求，管路系统较四管制简单。其最大特点是有冷热混合损失，投资高于两管制，管路复杂。 （3）四管制系统供冷、供热分别由供回水管分开设置，具有冷热两套独立的系统。优点是能同时满足供冷、供热要求，且没有冷热混合损失。缺点是初投资高，管路系统复杂，且占有一定的空间。 9.1.1.2 开式和闭式系统 （1）开式水系统与蓄热水槽连接比较简单，但水中含氧量较高，管路和设备易腐蚀，且为了克服系统静水压头，水泵耗电量大，仅适用于利用蓄热槽的低层水系统。 （2）闭式水系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱。管路系统不易产生污垢和腐蚀，不需克服系统静水压头，水泵耗电较小。 9.1.1.3 同程式和异程式系统 （1）同程式水系统除了供回水管路以外，还有一根同程管，由于各并联环路的管路总长度基本相等，各用户盘管的水阻力大致相等，所以系统的水力稳定性好，流量分配均匀。高层建筑的垂直立管通常采用同程式，水平管路系统范围大时宜尽量采用同程式 （2）异程式水系统管路简单，不需采用同程管，水系统投资较少，但水量分配。调节较难，如果系统较小，适当减小公共管路的阻力，增加并联支管的阻力，并在所有盘管连接支路上安装流量调节阀平衡阻力，亦可采用异程式布置。 9.1.1.4 定流量和变流量系统 （1）定流量水系统中的循环水量保持定值，负荷变化时可以通过改变风量或改变供回水温度进行调节，例如用供回水支管上三通调节阀，调节供回水量混合比，从而调节供水温度，系统简单操作方便，不需要复杂的自控设备，缺点是水流量不变输送能耗