水电站建筑学a参考答案及评分标准

1、20112012学年水电站建筑学期末考试 A卷参考答案及评分标准一、名词解释（共10分，每个2分）1. 水电站：是指为了开发利用水能资源，将水能转换为电能而修建的工程建筑 物和机械、电气设备以及金属结构的综合体。2. 水轮机的设计流量：指设计水头下，水轮机发出额定出力时的流量。3. 围岩的综合单位弹性抗力系数：把本来不能承担环向拉应力的混凝土衬砌与 有裂隙岩石当成能够承担环向拉应力的完整岩石后的相应等效单位弹性抗力系数 值。4. 气蚀：指发生在水轮机流道内水体中的周期性的汽化、发展、溃灭等一系列 动力过程，对水轮机过流部件产生破坏作用的现象。5. ZD440-LH-500 :轴流定桨式水轮机，

2、比转速为 440,立轴，混凝土蜗壳，转 轮直径500cm。、填空题（共20分，每空1分）1. 冲击式水轮机主要分为斗叶式 水轮机、双击式 水轮机和 斜击式 水轮机三种类型。2. 水电站主厂房的一期混凝土主要包括底板、尾水管 、上下游墙、吊车梁、厂房构架以及部分楼层的梁板。3. 水轮机的调速系统主要是由调速器、油压装置和接力器三大部件组成。4. 水轮机一次近似的相似公式分别为转速方程式、流量方程式和 出力 方程式。5. 常规水电站按集中水头方式的不同，可分为坝式水电站、引水式 水电站、 混合式水电站和集水网道式水电站。6. 水电站有压引水隧洞进水口的布置型式主要包括 式、塔式、岸塔 式和 岸坡（

3、斜卧）式共4种型式三、问答题1. 试述地面式压力管道的供水方式及各自的优缺点和适用范围。 （11 分） 答：（1）单管单机（单元）供水（1 分）优点：水头损失小；事故损失小。（1 分）缺点：钢材用量大，造价贵，且占地面积大。（1 分）适用：管线较短（造价增加不大） ；引用流量大。（1 分）（2）单管多机（联合）供水（1 分）优点：省钢材，造价低。（1 分）缺点：水头损失大（有分叉管） ；（0.5 分）事故影响面大（总管损坏都停机） ；（0.5 分）阀门多，价格贵，且易漏水。（1 分）适用：高水头，小流量且线路较长的电站。（1 分）（3）多管多机（分组）供水（1 分）优缺点和适用范围介于上述两者

4、之间。（1 分）2. 简述地下式电站洞室的布置原则。 （4 分，每条 1 分），尽可能垂直断层，答：（1）主厂房纵轴线在地质条件较好处（不破碎、无大断层） 垂直岩石走向；（2）主厂房纵轴线与岩石最大主应力方向水平投影线夹角宜采用较小角度；（3）洞室开挖后，洞顶与地表面间厚度不小于 2 到 3 倍开挖跨度，两洞室之间 厚度大于最大洞室跨度；（4）若有交叉洞，最好垂直交叉。3. 简述混流式水轮机的主要组成部件及各部件的作用。 （8 分） 答：蜗壳：使水流形式适合于导水叶，以减少水头损失。（2 分）导水机构：控制流量；使水流按一定的速度和方向进入转轮。（2 分）转轮：把从蜗壳引入水流的水能转换为转轮

5、的旋转机械能。（2 分）尾水管：回收一部分附加动力真空；多利用静态真空；向下游排水。 （2 分）4. 试述坝后式水电站、河床式水电站和引水式水电站中副厂房、主变场和开关站 相对于主厂房的布置位置。 （ 10 分）答：（1）主变场 坝后式电站：主厂房的上游侧。（1 分）河床式电站：尾水平台上。（1 分）引水式电站：当N单岂2.5万kW且主变台数为23台时，布置在主厂房一端；当N单_4万kW且主变台数3台时，布置在主厂房上游侧 ；（2分）（2）副厂房坝后式电站：一般布置在主厂房上游侧，若上游侧无空地，则布置在主厂房一端。（2分）河床式电站：一般布置在厂房一端靠下游侧。（1分）坝后式河岸引水或引水式

6、电站：一般布置在厂房一端。（1分）（3）开关站坝后式电站：若主厂房上游侧有足够空地，则布置在此。（1分）其它情况：岸边或山坡上的平地。（1分）5. 简述混凝土坝体压力管道进水口的布置要求。（3分，每条1分）答：（1）进水口顶高程必须在最低库水位以下 0.50.8倍事故闸门孔高；（2）进水口闸门底坎在泥沙淤积高程以上；（3） 考虑负水击后进水口段管顶各点最小应保持2m水头。6. 简述绘制混流式水轮机转轮叶片出口速度三角形的已知条件及绘制方法。（5分）答：已知条件： 圆周速度U2的大小和方向，（1分）相对速度W2的方向，即伦（1分）轴面分速度Vm2的大小和方向（1分）出口断面绘制方法：在出口处 B

7、点画出圆周速度的大小和方向作 U2，自U2末 端作相对速度 W2的方向线，连接B点与轴心0,在轴面上由B点截取轴面分速度 的大小，并作U2的平行线，与W2方向线相交得到W2的大小，最后连接B点和W2 末端即为绝对速度V2的方向和大小。（2分）四、某有压引水式水电站最大引用流量 Qmax=50m3/S，最大水头Hmax=34m，最小水 头Hmin=28m；引水隧洞：长L1=400m,圆形断面直径D1=4m,糙率范围n1=0.012 0.014；压力管道：长L2=50m，圆形断面直径D2=3.3m，糙率范围n2=0.0110.012, 不考虑局部水头损失，在引水隧洞和压力管道间设一圆筒式调压室，（

8、共19分）（1）试求调压室临界稳定断面积；（2）若考虑其它影响因素后取调压室断面积为 120m2，求水电站丢弃全部负荷时调压室内的最大水位升高值。（3 分）解：（1） H0=Hmin=28m； m=0.012； n2=0.012引水隧洞:To24252ViQmaxFi12.57=3.98m/s（1 分）Ri=imC1R161h w0压力管道：F2V2R2C2L1F1n1L1C1 R1J 二D；4QmaxF2D2x16 = 83.330.012400 二 0.058283.3317058 3.982 =0.91m3.32 =8.55m24型 5.85m/s8.55=0.825m1 _=R

9、4;hwm0n2L2V2c；r20.0120.8256 =80.7050 5.8522= 0.32m80.7020.8 2 5400 12.572g： 1 Ho -hwo 3hwmo 2 9.810.05828 -0.91 -3 0.32L1 F1v1（2） S 二2gFhw02400 12.57 3.982= 37.162 9.81 120 0.91（1 分）（1 分）（0.5 分）（1 分）（1 分）（0.5 分）= 169.1m2 （2 分）（2 分）Xohw00.9137.16=0.0245ln 1 X max I；-'X max = -Xo = 一。.。245试算得：Xmax

10、= 0.205Zmax = XmaxS = 0.205 37.16 = 7.62 m（2 分）（1 分）（2 分）（1 分）某地面式压力钢管采用单管单机供水，其布置如下图所示，钢管直径D=5m,管内最大流速Vmax=5.3m/s,水击波传播速度C=1000m/s,管道末端装有冲击式水 轮机，其针阀按直线规律关闭，关闭时间Ts=5s，设管壁材料的允许应力为120MPa,根据既安全又经济的原则，试初估BC段钢管管壁的结构厚度并运用锅 炉公式计算B处内水压力作用下管壁的环向拉应力。（10分）解:（1.5 分）tr 二max2gHA 2誉IT4®，J 0"91 1，为极限水击;I =CV（1.5 分）LV maxCJ =gHATs170 53=0.339.81 555（1 分）mm2 -2 -2 0.332-0.33= 0.40-120 0.40=0.28170（1 分）（1 分）（1 分）PB =