调压室涌波水位计算

水工建筑物第七章隧洞(附答案)

第七章水工隧洞与坝下涵管答案 一、填空题 1.塔式；斜坡；塔式 2.有压隧洞；无压隧洞；无压隧洞；流态 3.衬砌；围岩；传力；渗漏 4.涵衣 5.圆拱直墙形 6.圆形 7.进出口高程；水力计算 8.出口；动水；静水 9.泄洪洞；引水洞 10.分级卧管式；塔式；斜拉闸门式 11.截水环 12.挑流消能；底流消能；榨缝式挑流坎消能；洞中突扩散消能

二、单项选择题 1.关于隧洞选线，不正确说法有（ B ）。 A、洞线要与岩层构造断裂向及主要软弱带走向有较大交角。 B、洞线应与最大水平地应力方向尽量垂直。 C、对有压隧洞，当考虑弹性抗力时，围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞 径。 D、对低流速的隧洞，弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽。 2.工作闸门布置在（ D ）的为有压隧洞。 A、进口 B、洞身 C、中 部 D、出口 3.隧洞洞身的（ C ）为不受力衬砌。 A、喷锚衬砌 B、预应力衬砌 C、平整衬砌 D、单层 衬砌 4.有压隧洞的出口断面面积应（ C ）洞身断面面积。 A、大于 B、等于 C、小

于 D、无法确定 5.水工隧洞的回填灌浆的目的是（ B ）。 A、加固围岩，提高围岩的整体性 B、充填衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密 C、保证围岩的弹性抗力 D、减小渗漏，减小外水压力 6.弹性抗力的分布范围为（ B ）（考虑洞身的对称性）。 A、0～π B、π/4～π C、π/2～π D、3π/4～π 三、判断题 1.围岩地质条件比较均一的洞身段不设施工 缝。（×） 2.无压隧洞由于内水压力较大，从水流及受力条件考虑，一般用圆形断面。 （×） 3.隧洞中常需要临时性支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。（√）

水力学实验-参考答案

水力学实验1-参考答案 水力学实验 参考答案 静水压强实验 1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？测压管水头指z?p，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当pB?0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 pB?0，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 （3）在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定?0。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由

式?whw??0h0 ，从而求得?0。 4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 h?4?cos? d? 式中，?为表面张力系数；?为液体容量；d为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水， ??0.073Nm，??0.0098Nm3。水与玻璃的浸润角?很小，可以认为cos??1.0。于是有 h?29.d （h、d均以mm计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，?减小，毛细高度亦较净水小；当采用 有机下班玻璃作测压管时，浸润角?较大，其h较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5．过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水 平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），相对管5

水电站试题

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

调压室水力试验

调压室水力试验

目录 一、实验目的............................................................................... . (2) 二、实验任务与要求............................................................................... . (2) 三、实验设备及模型数据............................................................................... .. (2) 四、实验成果............................................................................... . (3) 问题1：描述实验观察到的阻抗式和差动式调压室中的水力现象 (3) 问题2：根据阻抗式调压室模型数据用解析

法求出上水箱为高水位丢荷后调压室的最高水位，并与实验成果比较.......................................................................... (4) 问题3：比较差动式和阻抗式在同一实验情况时观察到的水力现象 (6) 问题4：在引用流量相同的情况下，比较不同引水管长度对阻抗式调压室水力现象的影响.......................................................................... . (8) 问题5：比较不同阻抗孔口面积对差动式调压室水力现象的影响 (9) 五、实验的收获与不足............................................................................... . (9)

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

隧道衬砌计算

第五章隧道衬砌结构检算 5.1结构检算一般规定 为了保证隧道衬砌结构的安全，需对衬砌进行检算。隧道结构应按破损阶段法对构件截面强度进行验算。结构抗裂有要求时，对混凝土应进行抗裂验算。5.2 隧道结构计算方法 本隧道结构计算采用荷载结构法。其基本原理为：隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，然后按照弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌结构的内力，并进行结构截面设计。 5.3 隧道结构计算模型 本隧道衬砌结构验算采用荷载—结构法进行验算，计算软件为ANSYS10.0。 取单位长度（1m）的隧道结构进行分析，建模时进行了如下简化处理或假定： ①衬砌结构简化为二维弹性梁单元（beam3），梁的轴线为二次衬砌厚度中线位置。 ②围岩的约束采用弹簧单元（COMBIN14），弹簧单元以铰接的方式支撑在衬砌梁单元之间的节点上，该单元不能承受弯矩，只有在受压时承受轴力，受拉时失效。计算时通过多次迭代，逐步杀死受拉的COMBIN14单元，只保留受压的COMBIN14单元。

图5-1 受拉弹簧单元的迭代处理过程 ③衬砌结构上的荷载通过等效换算，以竖直和水平集中力的模式直接施加到梁单元节点上。 ④衬砌结构自重通过施加加速度来实现，不再单独施加节点力。 ⑤衬砌结构材料采用理想线弹性材料。 ⑥衬砌结构单元划分长度小于0.5m。 隧道结构计算模型及荷载施加后如图5-2所示。

5.4 结构检算及配筋 本隧道主要验算明洞段、Ⅴ级围岩段和Ⅳ级围岩段衬砌结构。根据隧道规范深、浅埋判定方法可知，Ⅴ级围岩段分为超浅埋段、浅埋段和深埋段。Ⅳ级围岩段为深埋段。根据所给的材料基本参数和修改后的程序，得出各工况下的结构变形图、轴力图、建立图和弯矩图。从得出的结果可知，Ⅴ级围岩深埋段，所受内力均较大，故对此工况进行结构检算。 5.4.1 材料基本参数 (1)Ⅴ级围岩 围岩重度318.5/kN m γ=，弹性抗力系数300/k MPa m =，计算摩擦角 045?=o ，泊松比u=0.4。 (2) C25钢筋混凝土 容重325/kN m γ=，截面尺寸 1.00.6b h m m ?=?，弹性模量29.5Pa E G =。轴心抗压强度：12.5cd a f MP =；弯曲抗压强度：13.5cmd a f MP =；轴心抗拉强度: 1.33cd a f MP =;泊松比u=0.2； (3) HPB235钢筋物理力学参数 密度：37800/s kg m ρ=； 抗拉抗压强度：188std scd a f f MP ==； 弹性模量： 210s a E GP =； 5.4.2 结构内力图和变形图（Ⅴ级围岩深埋段） 5.4.3 结构安全系数 从上面的轴力图和弯矩图可知，需要对截面8、11、21、47、73进行检算， 而根据对称性可知只需要对截面8、11、47进行检算。 （1）配筋前检算 混凝土和砌体矩形截面轴心及偏心受压构件的抗压强度应按下式计算： a KN R bh ?α≤ （式5-1）

某无压隧洞设计计算书

一、基本资料 1）隧洞水力参数 2）上、下渠道水力参数 3）地质参数

4）衬砌材料参数 5）结构计算参数

二、隧洞断面比选 1、长短洞判别 当底板为缓坡而趋于平坡，长短洞的界限长度为 L=（5～12）H 式中H—上游水深 L=（5～12）H=（5～12）×2.237=11.2～26.8m 本隧洞长度L=397m>26.8，因此本隧洞长洞，洞身断面尺寸可按明渠均匀流公式试算： Q 洞身断面尺寸拟定按底宽分别为2.0m、2.1m、2.2m、2.3m及2.4m进行比较计算，计算成果如下表：

高坡隧洞城门洞型断面尺寸比较统计表 隧洞进出口接上、下游渠道，渠底宽2.1m，根据以上比较结果，随着底宽B加大，洞身面积减小（减小幅度介于0.02～0.05m2），但隧洞进出口连接段变化幅度较大，水流衔接不平顺，水头损失较大，综合考虑以上两方面因素，本隧洞洞身断面尺寸推荐底宽B=2.1m，H=2.792m。

1、计算程序与方法 隧洞衬砌结构按新奥法理论进行设计，衬砌型式采用钢筋混凝土衬砌。隧洞衬砌采用结构力学方法计算。隧洞结构计算软件采用理正计算通用程序。结构计算简图如下。 2、计算工况及荷载组合 依据《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）6.2条规定，本输水隧洞结构设计应考虑以下三种工况及最不利荷载组合： （1）正常工况：正常运行期最不利荷载组合（基本组合） 山岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力+内水压力+外水压力； （2）特殊工况1：检修期最不利荷载组合（基本组合） 山岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力+外水压力； （3）特殊工况1：施工期最不利荷载组合（基本组合） 山岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力+外水压力+灌浆压力； 表4-1 城门洞型典型断面计算参数表

调压室水力计算分解

调压室的水力计算 1. 调压室断面计算 当上游死水位，下游为最低水位，最小水位H min=188.9m，三台机满发，引水道糙率取最小值，压力管道糙率取最大值，通过水轮机的流量为57m3s?，则此时的引水隧洞水头损失的计算如表格1，压力钢管水头损失的计算如表格2。引水道应选可能的最小糙率0.012，压力管道应选择可能的最大糙率0.013。 表格1引水隧洞水头损失表 表格2压力钢管水头损失表 F T?> Lf 2αgH1 = Lf 2αg(H0??w0?3?wT ) =45.548m2 其中 H0——最小水头损失，H0=188.9m； ?w0——引水隧洞损失，?w0=17.802+0.296=18.098； ?wT 0——压力管道水头损失，?wT =3.110+2.805=5.915m； L——引水隧洞长度，12662m；g——重力加速度，g=9.81m/s2 f——引水隧洞面积，16.62m2。α——引水道阻力系数 v0=Q f = 57 16.619 =3.43m s? α=?w0 v02 = 18.098 3.4302 =1.5385

为了保证大波动的稳定，一般要求调压室断面大于托马斯断面，初步分析时可取（1.0~1.1）F T?，作为调压室的设计断面。这里选取D=7.8m，则系数k为： F k=47.784 k=F k/F T?=1.05 2. 最高涌波水位计算 按正常蓄水位时共用同一调压室的三台机组全部满载运行瞬时丢弃全部负荷（即流量由Q max=57减至流量Q=0）作为设计工况。引水隧洞的糙率取尽可能的最小值（能耗少，涌波高）。n=0.012 引水道损失由表格1和表格2得： ?w0=? w0程+? w0局 =17.802+0.296=18.098m v0为时段开始时管中流速v0=Q f =3.43m s?；f为引水隧洞断面面积。 F为调压井断面面积，145.267m2；引水隧洞长L=12662m，g=9.81m s2 ?得引水道—调压室系统的特性系数。 λ= Lfv02 2gF?w0 = 12662×16.62×3.432 2×9.81×47.784×18.098 =145.89 令X0=?w0 λ=0.124，X=z λ ，则要求最高涌波水位z max，只需要求出X max=z max λ 即可。X max的符号在静水位以上为负，以下为正。 ln（1+X max）?X max=?X0 运用牛顿切线法求解方程的根 令 φ(x)=ln（1+x）?x+X0牛顿迭代公式为： x k+1=x k?φ(x)φ′(x) 取迭代初值x0=?0.5，计算结果见下表 表格3迭代计算结果 由表格3可以看出精确到0.001，X max=z max λ =?0.419 |z max|=?λX max=61.128m 根据《水电站调压室设计规范》调压室最高涌波水位以上的安全超高不宜小于1m。所以调压室的顶高程： Z=1279+61.128+1.5=1341.63m

第二节 调压室的工作原理和基本方程

第二节调压室的工作原理和基本方程 一、调压室的工作原理 水电站在运行时负荷会经常发生变化。负荷变化时，机组就需要相应地改变引用流量，从而在引水系统中引起非恒定流现象。压力管道中的非恒定流现象（即水锤现象）在上一章中已经加以讨论。引用流量的变化，在“引水道-调压室”系统中亦将引起非恒定流现象，这正是本节要加以讨论的。 图13-5为一具有调压室的引水系统。当水电站以某一固定出力运行时，水轮机引用的流量亦保持 不变，因此通过整个引水系统的流量均为，调压室的稳定水位比上游水位低，为通过引水道时所造成的水头损失。 当电站丢弃全负荷时，水轮机的流量由变为零，压力管道中发生水锤现象，压力管道的水流经过一个短暂的时间后就停止流动。此时，引水道中的水流由于惯性作用仍继续，流向调压室，引起调压室水位升高，使引水道始末两端的水位差随之减小，因而其中的流速也逐渐减慢。当调压室的水位达到水库水位时，引水道始末两端的水位差等于零，但其中水流由于惯性作用仍继续流向调压室，使调压室水位继续升高直至引水道中的流速等于零为止，此时调压室水位达到最高点。因为这时调压室的水位高于水库水位，在引水道的始末又形成了新的水位差，所以水又向水库流去，即形成了相反方向的流动，调压室中水位开始下降。当调压室中水位达到库水位时，引水道始末两端的压力差又等于零，但这时流速不等于零，由于惯性作用，水位继续下降，直至引水道流速减到零为止，此时调压室水位降低到最低点。此后引水道中的水流又开始流向调压室，调压室水位又开始回升。这样，引水道和调压室中的水体往复波动。由于摩阻的存在，运动水体的能量被逐渐消耗，因此，波动逐渐衰减，最后全部能量被消耗掉，调压室水位稳定在水库水位。调压室水位波动过程见图13-5中右上方的一条水位变化过程线。 当水电站增加负荷时，水轮机引用流量加大，引水道中的水流由于惯性作用，尚不能立即满足负荷变化的需要，调压室需首先放出一部分水量，从而引起调压室水位下降，这样室库间形成新的水位差，使引水道的水流加速流向调压室。当调压室中水位达到最低点时，引水道的流量等于水轮机的流量，但因室库间水位差较大，隧洞流量继续增加，并超过水轮机的需要，因而调压室水位又开始回升，达最高点后又开始下降，这样就形成了调压室水位的上下波动，由于能量的消耗，波动逐渐衰减，最后稳定在一个新的水位，此水位与库水位之差为引水道通过水轮机引用流量的水头损失。水位变化过程见图13-5中右下方的一条水位变化过程线。 从以上的讨论可知，“引水道一调压室”系统非恒定流的特点是大量水体的往复运动，其周期较长，伴随着水体运动有不大的和较为缓慢的压力变化。这些特点与水锤不同。在一般情祝下，当调压室水位达到最高或最低点之前，水锤压力早已大大衰减甚至消失，两者的最大值不会同时出现，因此在初步估算时可将两者分开计算，取其大者。但在有些情况下，如调压室底部的压力变化较快（如阻抗式或差动式调压室）或水轮机的调节时间较长（如设有减压阀或折流板等），这时水锤压力虽小，但延续时间长，则需进行调压室波动和水锤的联合计算，或将两者的过程线分别求出，按时间叠加，求出各点的最大压力。 在增加负荷或丢弃部分负荷后，电站继续运行，调压室水位的变化影响发电水头的大小，调速器为了维持恒定的出力，随调压室水位的升高和降低，将相应地减小和增大水轮机流量，这进一步激发调压室水位的变化，因此调压室的水位波动，可能有两种情况：一种是逐步衰减的，波动的振幅随时间而减小；另一种是波动的振幅不衰减甚至随时间而增大，成为不稳定的波动，产生这种现象的调压室其工作是不稳定的，在设计调压室时应予避免。 因此，研究调压室水位波动的目的主要是： (1)求出调压室中可能出现的最高和最低涌波水位及其变化过程，从而决定调压室的高度和引水道的设计内水压力及布置高程。

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

《水电站》课程标准

《水电站》课程标准 课程代码：132011009 课程学时：64 课程学分：4 课程类型：理实一体 课程性质：专业岗位核心课程 1．课程概述 1.1 课程性质与定位 水电站是水利水电建筑工程、水利工程等水利类专业的一门专业岗位核心课程，涉及的课程和知识面广泛，对学生职业能力培养和职业素养养成起主要支撑和明显促进作用。通过本课程的学习，使学生获得有关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，为今后从事水电站工程规划的设计打下基础。 《水电站》课程应在学完《建筑材料与测试技术》、《水利工程制图》、《土力学与工程地质》、《工程水文及水利计算》、《工程力学》、《水工钢筋混凝土结构》《水力学》等课程后学习；其后续课程为《水利工程施工技术》、《水利工程造价与招投标》、《水工建筑物设计与施工》、《水利工程管理》等。 1.2 课程设计思路 (1) 该课程是依据CDIO工程教育理念设置的。 总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为基于CDIO的教学模式，教学做一体化。依托行业，以典型的水利工程项目为对象，组织学生学习相关的知识、培养相应的职业能力。 (2) 增强职业岗位能力，理论教学与实践教学融合 每个模块中理论教学和实训教学（包括认识实训、现场教学、仿真模拟、综合实训、顶岗实践）紧密结合、交替进行、互补共进、形成一个完整体系。加强理论实践一体化建设。 理论教学注重建筑物的型式、功能、适用条件、结构和构造以及设计方法和程序；以专职教师授课为主；实践教学则边看、边学、边做，加深工程理念，锻炼工程岗位动手能力，培养职业基本素质。以兼职教师讲课和现场教学为主。 (3) 以典型工程为载体，组织课程教学环节 以学生实际工作岗位的能力要求，以典型工程设计、施工、监理等具体过程组织课堂教学。 教学过程中以典型实际工程为教学载体，工程实例贯穿于教学全过程中。实现从书本到现

调压室水力实验

水电站课程教学实验之(二) 调压室水力实验 前修课程：水力学、水工建筑物、水电站。 开课对象：水利水电工程专业学生。 一、实验目的 1.增强对调压室水力现象的感性认识，验证和巩固理论知识； 2.初步了解进行水电站水力模型试验的方法； 3.密切理论和实践的联系，培养运用所学理论知识分析实际问题的能力。 二、实验任务和要求 利用调压室实验台的阻抗式调压室和差动式调压室进行下列试验： 1.观察并记录上水箱在高水位(cm)时，流量由（L/s）突然减少至零（相当于水电站正常水位丢弃全部负荷）阻抗式和差动式调压室中水位波动过程及稳定所需要的时间。 2.观察并记录上水箱在低水位（cm）时，流量由零突然增至 （L/s）（相当于水电站死水位增加部分负荷情况）及丢弃全部负荷第二振幅涌浪水位，阻抗式和差动式调压室水位波动过程中全部水力现象，以确定其最低涌浪水位，水位稳定所需要的时间，观察调压室内水位波动衰减过程。 3.观察并记录不同管道长度以及不同阻抗孔口面积对调压室水位波动幅值的影响。 三、实验设备及模型数据 1.实验设备 调压室水力模型由上水箱、管道、调压室、阀门、电磁流量计、下水箱及循环水泵几部分组成（见附图）： 水由循环水泵从下水箱抽到上水箱后，通过管道流经调压室，然后由管道引

至电磁流量计（以测定通过管道的流量）最后流回下水箱，形成循环流动。在回水管道上设有手动快速阀及尾水闸阀，前者用以快速改变水管流量使调压室中水位产生波动，后者用以调节流量以满足实验要求。 在差动式调压室的大井井壁及升管上设有标尺，可直接读出水位波动的最高和最低值，以及引水管道至调压室的水头损失h w，波动稳定时间可用秒表测定。阻抗式调压室水位波动过程中的最高水位、最低水位以及上下两个水箱中的水位，都可以通过固定在相应位置的标尺，用目测方法人工记录。 差动式调压室和阻抗式调压室中的水位波动过程线和管道中的流量可由计算机数据采集系统完成，过程如下：LGY-3A型浪高仪将调压室水位的波动过程变成电压信号送到计算机数据采集系统，LDZ-4B型电磁流量计将输水管引用流量转换成电压信号送到计算机，计算机数据采集系统自动记录这些信号，并存储到硬盘中，供计算分析使用。 在完成试验前的所有准备工作后，进入试验程序。其步骤如下： a.开启计算机，双击桌面上“调压室水力实验”图标； b.进入“河海大学水电站非恒定流试验数据采集系统”界面； c.点击鼠标进入“传感器初始状态检测”界面； d.界面右下方依次显示“重现”、“退出”、“调零”、“确定”四个按钮，点击“确定”按钮； e.弹出“进入实时测量”和“传感器标定”界面，选择“进入实时测量”，点击“确定”按钮； f.在弹出的界面中选择本次试验所需要用到的传感器，并选择所有传感器的信号是否在同一坐标显示，点击“确定”按钮； g.在弹出的界面中输入“文件名”、“采样时间”和“最高水位”，点击“确定”按钮，在弹出的界面中显示“将覆盖上次同名数据文件”，点击“确定”按钮进入量测过程。建议采样时间选择30~90s，最高水位选择100cm。 2.模型数据 （1）引水管 阻抗式调压室引水管长度：短管L1=170cm，长管L2=370cm 差动式调压室引水管长度：短管L1=170c m，长管L2=370cm

隧道衬砌计算

隧道衬砌结构检算 5.1结构检算一般规定 为了保证隧道衬砌结构的安全，需对衬砌进行检算。隧道结构应按破损阶段法对构件截面强度进行验算。结构抗裂有要求时，对混凝土应进行抗裂验算。5.2 隧道结构计算方法 本隧道结构计算采用荷载结构法。其基本原理为：隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，然后按照弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌结构的内力，并进行结构截面设计。 5.3 隧道结构计算模型 本隧道衬砌结构验算采用荷载—结构法进行验算，计算软件为ANSYS10.0。 取单位长度（1m）的隧道结构进行分析，建模时进行了如下简化处理或假定： ①衬砌结构简化为二维弹性梁单元（beam3），梁的轴线为二次衬砌厚度中线位置。 ②围岩的约束采用弹簧单元（COMBIN14），弹簧单元以铰接的方式支撑在衬砌梁单元之间的节点上，该单元不能承受弯矩，只有在受压时承受轴力，受拉时失效。计算时通过多次迭代，逐步杀死受拉的COMBIN14单元，只保留受压的COMBIN14单元。

图5-1 受拉弹簧单元的迭代处理过程 ③衬砌结构上的荷载通过等效换算，以竖直和水平集中力的模式直接施加到梁单元节点上。 ④衬砌结构自重通过施加加速度来实现，不再单独施加节点力。 ⑤衬砌结构材料采用理想线弹性材料。 ⑥衬砌结构单元划分长度小于0.5m。 隧道结构计算模型及荷载施加后如图5-2所示。

5.4 结构检算及配筋 本隧道主要验算明洞段、Ⅴ级围岩段和Ⅳ级围岩段衬砌结构。根据隧道规范深、浅埋判定方法可知，Ⅴ级围岩段分为超浅埋段、浅埋段和深埋段。Ⅳ级围岩段为深埋段。根据所给的材料基本参数和修改后的程序，得出各工况下的结构变形图、轴力图、建立图和弯矩图。从得出的结果可知，Ⅴ级围岩深埋段，所受内力均较大，故对此工况进行结构检算。 5.4.1 材料基本参数 (1)Ⅴ级围岩 围岩重度318.5/kN m γ=，弹性抗力系数300/k M P a m =，计算摩擦角 045?= ，泊松比u=0.4。 (2) C25钢筋混凝土 容重325/kN m γ=，截面尺寸 1.00.6b h m m ?=?，弹性模量29.5P a E G =。轴心抗压强度：12.5cd a f M P =；弯曲抗压强度：13.5cm d a f M P =；轴心抗拉强度: 1.33cd a f M P =;泊松比 u=0.2； (3) HPB235钢筋物理力学参数 密度：37800/s kg m ρ=； 抗拉抗压强度：188std scd a f f M P ==； 弹性模量： 210s a E GP =； 5.4.2 结构内力图和变形图（Ⅴ级围岩深埋段） 5.4.3 结构安全系数 从上面的轴力图和弯矩图可知，需要对截面8、11、21、47、73进行检算， 而根据对称性可知只需要对截面8、11、47进行检算。 （1）配筋前检算 混凝土和砌体矩形截面轴心及偏心受压构件的抗压强度应按下式计算： a K N R bh ?α≤ （式5-1）

采暖系统水力计算

在《供热工程》P97和P115有下面两段话：可以看出对于单元立管平均比摩阻的选择需要考虑重力循环自然附加压力的影响，试参照下面实例，分析对于供回水温60/50℃低温热水辐射供暖系统立管比摩阻的取值是多少？

实例：

附件6.2关于地板辐射采暖水力计算的方法和步骤（天正暖通软件辅助完成） 6.2.1水力计算界面： 菜单位置：【计算】→【采暖水力】（cnsl）菜单点取【采暖水力】或命令行输入“cnsL”后，会执行本命令，系统会弹出如下所示的对话框。 功能：进行采暖水力计算，系统的树视图、数据表格和原理图在同一对话框中，编辑数据的同时可预览原理图，直观的实现了数据、图形的结合，计算结果可赋值到图上进行标注。 快捷工具条：可在工具菜单中调整需要显示的部分，根据计算习惯定制快捷工具条内容；树视图：计算系统的结构树；可通过【设置】菜单中的【系统形式】和【生成框架】进行设置； 原理图：与树视图对应的采暖原理图，根据树视图的变化，时时更新，计算完成后，

可通过【绘图】菜单中的【绘原理图】将其插入到dwg中，并可根据计算结果进行标注；数据表格：计算所需的必要参数及计算结果，计算完成后，可通过【计算书设置】选择内容输出计算书； 菜单：下面是菜单对应的下拉命令，同样可通过快捷工具条中的图标调用； [文件] 提供了工程保存、打开等命令； 新建：可以同时建立多个计算工程文档； 打开：打开之前保存的水力计算工程，后缀名称为.csl； 保存：可以将水力计算工程保存下来； [设置] 计算前，选择计算的方法等； [编辑] 提供了一些编辑树视图的功能； 对象处理：对于使用天正命令绘制出来的平面图、系统图或原理图，有时由于管线间的连接处理不到位，可能造成提图识别不正确，可以使用此命令先框选处理后，再进行提图； [计算] 数据信息建立完毕后，可以通过下面提供的命令进行计算； [绘图] 可以将计算同时建立的原理图，绘制到dwg图上，也可将计算的数据赋回到原图上； [工具] 设置快捷命令菜单； 6.2.2采暖水力计算的具体操作： 1.下面以某住宅楼为例进行计算：住宅楼施工图如下：

调压室水力试验

目录 一、实验目的 (2) 二、实验任务与要求 (2) 三、实验设备及模型数据 (2) 四、实验成果 (3) 问题1：描述实验观察到的阻抗式和差动式调压室中的水力现象 (3) 问题2：根据阻抗式调压室模型数据用解析法求出上水箱为高水位丢荷后调压室的最高水位，并与实验成果比较 (4) 问题3：比较差动式和阻抗式在同一实验情况时观察到的水力现象 (6) 问题4：在引用流量相同的情况下，比较不同引水管长度对阻抗式调压室水力现象的影响 (8) 问题5：比较不同阻抗孔口面积对差动式调压室水力现象的影响 (9) 五、实验的收获与不足 (9)

实验三 调压室水力实验 一、实验目的 1、增强对调压室水力现象的感性认识，验证和巩固理论知识。 2、初步了解进行水电站水力模型实验的方法。 3、密切理论和实践的联系，培养运用所学理论知识分析实际问题的能力。 二、实验任务与要求 利用调压室实验台阻抗式调压室和差动式调压室进行下列实验： 1、观察并记录上水箱的高水位149cm 时，流量由满负荷突然减少至零（相当于水电站正常水位丢弃全部负荷）阻抗式和差动式调压室中水位波动过程及稳定所需要的时间。 2、观察并记录上水箱的低水位145cm 时，流量由零突然增至满负荷（相当于水电站死水位增加部分负荷情况）及丢弃全部负荷第二振幅涌浪水位，阻抗式和差动式调压室中水位波动过程中全部水力现象，以确定其最低涌浪水位，水位稳定所需要的时间，观察调压室内水位波动衰减过程。 3、观察并记录不同管道长度以及不同阻抗孔面积对调压室水位波动幅值得影响。 三、实验设备及模型数据 1、实验设备 调压室水力模型由上水箱、管道、调压室、阀门、电磁流量计、下水箱及循环泵组成。 水由上水箱经水管引至调压室，并经调压室后由水管引至电磁流量计最后流入下水箱，由水泵抽水至上水箱形成循环。在回水管道上设有手动快速阀门及尾水闸阀，前者用以快速改变水管流量使调压室中水位产生波动，后者用以调节流量以满足实验要求。 在调压室的大室壁及升管上设有标尺，可直接读出水位波动的最高和最低值，以及引水管道至调压室的水头损失w h ，波动稳定时间可用秒表测定。 调压室水位波动过程中的最高水位、最低水位以及上下两个水箱中的水位，都可以通过固定在相应位置的标尺，用目测方法人工记录。调压室水位波动过程线和管道中的流量可由计算机数据采集系统完成，过程如下：LGY-3A 型浪高仪将调压室水位的波动过程变成电压信号送到计算机数据采集系统，LDZ-4B 型电磁流量计将输水管引用流量转换成电压信号送至计算机，计算机数据采集系统自动记录这些信号，并存储到硬盘中，供分析使用。 在完成实验前的所有准备工作后，进入试验程序。其步骤如下： a 、开启计算机，双击桌面上“实验台程序”图标； b 、进入“河海大学水电站非恒定流实验数据采集系统”界面； c 、点击鼠标进入“传感器初始状态检测”界面； d 、界面右下方依次显示“重现”、“退出”、“调零”、“确定”四个按钮，点击“确定”按钮；

(完整版)水力计算

室内热水供暖系统的水力计算 本章重点 ? 热水供热系统水力计算基本原理。 ? 重力循环热水供热系统水力计算基本原理。 ? 机械循环热水供热系统水力计算基本原理。 本章难点 ? 水力计算方法。 ? 最不利循环。 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式 当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件 ( 如阀门、弯头、三通、散热器等 ) 时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。前者称为沿程损失，后者称为局部损失。因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示： Δ P ＝Δ P y + Δ P i ＝R l + Δ P i Pa 〔 4 — 1 〕 式中Δ P ——计算管段的压力损失， Pa ；

Δ P y ——计算管段的沿程损失， Pa ； Δ P i ——计算管段的局部损失， Pa ； R ——每米管长的沿程损失， Pa ／ m ； l ——管段长度， m 。 在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。 每米管长的沿程损失 ( 比摩阻 ) ，可用流体力学的达西．维斯巴赫公式进行计算 Pa/m （ 4 — 2 ） 式中一一管段的摩擦阻力系数； d ——管子内径， m ； ——热媒在管道内的流速， m ／ s ； 一热媒的密度， kg ／ m 3 。 在热水供暖系统中推荐使用的一些计算摩擦阻力系数值的公式如下： ( — ) 层流流动 当 Re ＜ 2320 时，可按下式计算；

隧洞衬砌静力计算通用程序(ALGOL语言TQ—16机)

第一节使用说明 1.数据的填写与穿孔 (1)数据表(见附表1)： 原始数据标识符含义： NO——题号，可用任意的不大于8位的整数表示； A——断面型号，按程序安排的代号填写； L d——底板半宽，m； H——侧墙高度，m； R1——底拱半径，m； R24——侧拱或底圆角半径，m； R4——顶拱半径，m； F i1——底拱半中心角，°； F i2——侧拱中心角，°； F i——顶拱半中心角，°； D1——底板或底拱厚度，m； D2——侧拱厚度，m； D3——侧墙厚度，m； D4B——顶拱拱脚厚度，m； D4——顶拱拱顶厚度，m； D5——顶板厚度，m； H0——水头，由底板中线算起，内压为正，外压为负，外压应为折减后的有效水头，m； Q n——顶部垂直山岩压力强度，向下为正，t/m； E1——水平山岩压力顶部强度，指向衬砌为正，t/m； E2——水平山岩压力底部强度，指向衬砌为正，t/m； Q d——底部山岩压力强度，向上为正，t/m； K1、K2、K3、K4、K5——底板、侧拱、侧墙、顶拱、顶板等部位，围岩弹性抗力系数，t/m3； M1——衬砌材料容重，t/m3； E——衬砌材料弹性模量，t/m2； B——无底板断面侧墙墙底约束情况(B=1铰支端；B=2固定端；B=3弹性固端)。 (2)数据填写按衬砌结构图形，在附表1中选用。原始数据的个数与排列顺序，不可随意增减或倒置。当无某项荷载时，可在相应的位置填零；不计衬砌自重时，材料容重填零；局部部位围岩破碎，不计弹性抗力时，该部位弹性抗力系数可填零。 附表1数据表TQ—16机用

(3)数据穿孔使用ALGOL程序(TQ—16)机，数据用‘N’格式分两段穿孔，也可用机器允许的简化格式穿孔。使用FORTRAN程序(FELIX机)，数据用卡片穿孔，前两个数据穿一张卡片，其余每8个穿一张卡片，每个数据后穿一逗点。

压力隧洞衬砌计算方法

压力隧洞衬砌计算方法 李青麒　何其诚 (武汉水利电力大学水电学院　武汉　430072) 提 要 本文介绍一种压力隧洞的衬砌计算方法,并利用该方法对某水电站压力斜井进行了计算分析。该方法根据工程区域实测地应力资料回归拟合初始应力场,在此基础上模拟隧洞开挖、衬砌及衬砌与围岩间的初始缝隙,考虑在内水压力作用下衬砌与围岩联合作用,计算衬砌裂缝的分布,裂缝开展宽度及相应的配筋率等。 关键词　压力管道　钢衬钢筋混凝土结构　不衬砌隧洞　水力劈裂　围岩 本文于1998年3月2日收到。 一、前　言 通常引水式水电站在隧洞或调压室后面均接一压力管直达发电厂房,当此压力管道 布置在地下时,则成为埋藏式钢衬钢筋混凝土结构。在挪威、英、美等国,根据具体地质条件,有不少压力管道采用不作钢衬或完全不衬砌的压力隧洞结构形式。设计中多采用从工程实践中所总结出来的经验公式,如挪威的经验公式、澳大利亚的雪山公式。其理论依据主要是:对于地质条件好或较好的情况,当岩体中存在足够的初始应力,可以防止在内水压力作用下围岩发生水力劈裂,则可以单独由围岩承担内水压力作用。我国曾有过一些隧洞和洞段根据工程经验和类比采用了不衬砌隧洞形式;近年来国外不衬砌压力隧洞的成功经验在国内引起了广泛的重视,并在几个地质条件相对优越的水电站中根据上述经验公式成功地设计了不衬砌高压隧洞,如广州抽水蓄能电站、天荒坪抽水蓄能电站等。在地质条件好或比较好的情况下,采用不衬砌压力隧洞,可以节省压力管道投资、简化施工程序、缩短工期,无疑是比较先进的,会有广泛的前景。但设计所依据的经验公式则有其局限性:首先,严格说来,防止内压下围岩劈裂的是隧洞开挖后的二次应力,在隧洞断面尺寸不大时,用初始应力代替尚可,而以上覆岩体厚度作为判据则是粗略的,主要在于经验公式无法反映地质条件的影响和围岩各主应力间的差异。其次笼统地认为内水压力作用下,隧洞钢筋混凝土一旦开裂后,则衬砌成为完全的渗水结构,并丧失承载能力,仅起减糙作用也较粗略;工程实践证明,当衬砌裂缝开展宽度不大时(012～013mm 以下),将不会影响结构正常使用,不能等同于无衬砌隧洞。随着地应力测试技术的发展和数值计算手段的普及,目前在我国大、中型水电工程中地应力测试和数值计算分析已是设计中比较常见的手段。此时,不断探索一些新的设计计算方法,以补充经验公式的不足是可取的。 本文提出一种钢筋混凝土压力隧洞的三维有限元分析方法,能较全面地反映地应力、 1998年第3期 水　力　发　电　学　报 JOU RNAL O F H YDRO EL ECTR I C EN G I N EER I N G 总第62期