河海大学：水利工程实验教学资源《水电站》课程教学大纲 Hydropower Station.doc_大学文库

十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成：第1章水轮机类型、构造和工作原理(4学时) ■知识要点：水能的组成，反击式、冲击式水轮机的分类、工作原理及特点，主要工作参数、基本结构，水轮机型号，反击式水轮中的水流运动，基本方程和最优工况。水轮机的基本结构组成对厂房结构布置影响。 ■重点难点：不同类型水轮机工作特点，水流速度三角形的概念，水轮机基本方程、能量损失和最优工况，导水机构和桨叶操作机构的工作原理。 ·教学方法：课堂讲授，观摩教学片、视频动画、各种构件的实物图片、参观模型，作业。第2章水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀(4学时) 。知识要点：蜗壳和尾水管的作用、型式、主要尺寸的选择与计算，水轮机气蚀的原因、危害、类型及其控制，水轮机的吸出高度、气蚀系数和安装高程。 ■重点难点：尾水管的工作原理，水轮机气蚀的成因、控制以及气蚀系数与能量指标之间的关系，蜗壳和尾水管对厂房结构布置和尺寸的影响。 ■教学方法：课堂讲授、各种构件的实物图片、参观模型和讨论相结合、作业。第3章水轮机的特性和选型(4学时) ■知识要点：水轮机的相似定律，单位参数，效率与单位参数的修正，水轮机的模型试验与特性曲线、水轮机选型。 ■重点难点：水轮机相似条件、单位参数的概念及相似条件下原、模型之间单位参数的对应关系，模型综合特性曲线的内容和应用，水轮机的选型设计应考虑的主要因素。 ·教学方法：课堂讲授、观看实物图片、案例分析和作业。第4章水轮机调节(2学时) ·知识要点：水轮机调节的任务、基本概念、调速器的工作原理，调速器的类型与系列，调速器的油压装置，水轮机调速设备和油压装置的选择计算。。重点难点：水轮机调节的任务、原理和本概念，水轮机调速器及油压装置的选型和主要参数的计算。 ■教学方法：课堂讲授、观看实物图片、案例分析讨论和作业。第5章水电站的典型布置及组成建筑物(2学时) ·知识要点：水电站的典型布置：坝式、河床式、引水式，以及水电站的组成建筑物：挡水建筑物、泄水建筑物、水电站进水建筑物、水电站引水建筑物、水电站平水建筑物、发电、受电和配电建筑物、其它建筑物。 ■重点难点：各种类型厂房的异同点

十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成：第 1 章水轮机类型、构造和工作原理（4 学时） ◼ 知识要点：水能的组成，反击式、冲击式水轮机的分类、工作原理及特点，主要工作参数、基本结构，水轮机型号，反击式水轮中的水流运动，基本方程和最优工况。水轮机的基本结构组成对厂房结构布置影响。 ◼ 重点难点：不同类型水轮机工作特点，水流速度三角形的概念，水轮机基本方程、能量损失和最优工况，导水机构和桨叶操作机构的工作原理。 ◼ 教学方法：课堂讲授，观摩教学片、视频动画、各种构件的实物图片、参观模型，作业。第 2 章水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀（4 学时） ◼ 知识要点：蜗壳和尾水管的作用、型式、主要尺寸的选择与计算，水轮机气蚀的原因、危害、类型及其控制，水轮机的吸出高度、气蚀系数和安装高程。 ◼ 重点难点：尾水管的工作原理，水轮机气蚀的成因、控制以及气蚀系数与能量指标之间的关系，蜗壳和尾水管对厂房结构布置和尺寸的影响。 ◼ 教学方法：课堂讲授、各种构件的实物图片、参观模型和讨论相结合、作业。第 3 章水轮机的特性和选型（4 学时） ◼ 知识要点：水轮机的相似定律，单位参数，效率与单位参数的修正，水轮机的模型试验与特性曲线、水轮机选型。 ◼ 重点难点：水轮机相似条件、单位参数的概念及相似条件下原、模型之间单位参数的对应关系，模型综合特性曲线的内容和应用，水轮机的选型设计应考虑的主要因素。 ◼ 教学方法：课堂讲授、观看实物图片、案例分析和作业。第 4 章水轮机调节（2 学时） ◼ 知识要点：水轮机调节的任务、基本概念、调速器的工作原理，调速器的类型与系列，调速器的油压装置，水轮机调速设备和油压装置的选择计算。 ◼ 重点难点：水轮机调节的任务、原理和本概念，水轮机调速器及油压装置的选型和主要参数的计算。 ◼ 教学方法：课堂讲授、观看实物图片、案例分析讨论和作业。第 5 章水电站的典型布置及组成建筑物 (2 学时) ◼ 知识要点：水电站的典型布置：坝式、河床式、引水式，以及水电站的组成建筑物：挡水建筑物、泄水建筑物、水电站进水建筑物、水电站引水建筑物、水电站平水建筑物、发电、受电和配电建筑物、其它建筑物。 ◼ 重点难点：各种类型厂房的异同点

■教学方法：课堂讲授，并通过各典型电站的照片和布置图加以说明。第6章水电站进水口(2学时) ■知识要点：水电站的进水建筑物的功用和要求，各类进水口的结构布置和适用条件，有压进水口的主要类型及主要设备。有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸。无压进水口及沉沙池。 ·重点难点：有压进水口尺寸确定，系统动能经济概念 ■教学方法：课堂讲授、讨论及作业。第7章水电站渠道及隧洞(2学时) ■知识要点：渠道的功用、要求和类型。渠道的水力计算特点和断面尺寸。压力前池和日调节池。引水隧洞的功用、水力计算特点及断面尺寸。引水隧洞的路线选择， ·重点难点：自动调节渠道与非自动调节渠道。 ■教学方法：课堂讲授、讨论。第8章水电站的压力管道(8学时) ■知识要点：压力管道功用和类型，压力管道的路线选择和供水方式，压力管道的水头损失和经济直径，钢管材料性能，明钢管的敷设方式，支城、镇墩的类型和布置型式、荷载及轮廊尺寸的确定。明钢管上的阀门（蝶阀、球阀）和附件（伸缩节、通气孔、人孔），明钢管荷载、典型断面管壁应力分析、管壁稳定校核，支承环应力分析特点，钢岔管的布置和体型，荷载和受力特点，钢岔管的主要类型，地下埋管的布置型式和构造，钢村承受内压时的强度计算及承受外压时稳定校核，坝内埋管的特点。 ■重点难点：明钢管的荷载、管身应力分析和抗外压稳定校核，明钢管的管身应力分析和抗外压稳定校核。 ·教学方法：课堂讲授，观看视频、讨论及大作业。第9章水电站的水锤与调节保证(8学时) ·知识要点：水锤现象，水锤的基本方程，水锤波的传播速度，直接水锤和间接水锤，水锤连锁方程，水锤波在水管特性变化处的反射，导叶开度以直线规律变化的水锤，第一相水锤和极限水锤，起始开度和关闭规律对水锤的影响，水锤压力沿管道长度的分布，开度变化终了后的水锤现象。水锤计算的特征线法：基本原理，连锁方程及其应用，复杂管径的水锤计算特点，反击式水轮及水锤计算特点，机组转速变化计算：调节保证计算的任务和内容，机组转速变化的常用计算公式，水锤计算条件的选择，减小水锤压力的措施。 ■重点难点：水锤基本概念和水锤基本方程，水锤传播、反射基本概念。 ·教学方法：课堂讲授、观看视频资料、讨论、作业以及实验（选做）。第10章调压室(8学时)

◼ 教学方法：课堂讲授，并通过各典型电站的照片和布置图加以说明。第 6 章水电站进水口（2 学时） ◼ 知识要点：水电站的进水建筑物的功用和要求，各类进水口的结构布置和适用条件，有压进水口的主要类型及主要设备。有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸。无压进水口及沉沙池。 ◼ 重点难点：有压进水口尺寸确定，系统动能经济概念。 ◼ 教学方法：课堂讲授、讨论及作业。第 7 章水电站渠道及隧洞（2 学时） ◼ 知识要点：渠道的功用、要求和类型。渠道的水力计算特点和断面尺寸。压力前池和日调节池。引水隧洞的功用、水力计算特点及断面尺寸。引水隧洞的路线选择。 ◼ 重点难点：自动调节渠道与非自动调节渠道。 ◼ 教学方法：课堂讲授、讨论。第 8 章水电站的压力管道（8 学时） ◼ 知识要点：压力管道功用和类型，压力管道的路线选择和供水方式，压力管道的水头损失和经济直径，钢管材料性能，明钢管的敷设方式，支墩、镇墩的类型和布置型式、荷载及轮廓尺寸的确定。明钢管上的阀门(蝶阀、球阀)和附件(伸缩节、通气孔、人孔)，明钢管荷载、典型断面管壁应力分析、管壁稳定校核，支承环应力分析特点，钢岔管的布置和体型，荷载和受力特点，钢岔管的主要类型，地下埋管的布置型式和构造，钢衬承受内压时的强度计算及承受外压时稳定校核，坝内埋管的特点。 ◼ 重点难点：明钢管的荷载、管身应力分析和抗外压稳定校核，明钢管的管身应力分析和抗外压稳定校核。 ◼ 教学方法：课堂讲授，观看视频、讨论及大作业。第 9 章水电站的水锤与调节保证（8 学时） ◼ 知识要点：水锤现象，水锤的基本方程，水锤波的传播速度，直接水锤和间接水锤，水锤连锁方程，水锤波在水管特性变化处的反射，导叶开度以直线规律变化的水锤，第一相水锤和极限水锤，起始开度和关闭规律对水锤的影响，水锤压力沿管道长度的分布，开度变化终了后的水锤现象。水锤计算的特征线法：基本原理，连锁方程及其应用，复杂管径的水锤计算特点，反击式水轮及水锤计算特点，机组转速变化计算：调节保证计算的任务和内容，机组转速变化的常用计算公式，水锤计算条件的选择，减小水锤压力的措施。 ◼ 重点难点：水锤基本概念和水锤基本方程，水锤传播、反射基本概念。 ◼ 教学方法：课堂讲授、观看视频资料、讨论、作业以及实验（选做）。第 10 章调压室（8 学时）

·知识要点：调压室功用、要求和设置条件。调压室的工作原理和基本方程。调压室的基本类型，调压室水位波动计算原理：简单式和阻抗式调压室水位波动计算的解析法和逐步积分法，双室式、溢流式调压室水位波动计算。差动式调压室水位波动计算特点。“引水道-一调压室” 系统的工作稳定性：小波动稳定，稳定断面，影响波动稳定的主要因素，大波动稳定的概念调压室水力计算条件的选择，*调压室结构布置和结构设计的原理。 ·重点难点：调压室基本布置方式及结构型式：调压室稳定断面，调压室基本方程的理解。应注意的间愿：调压室稳定断面计算时，引水道和压力水管糙率的取值间题。。教学方法：课堂讲授、讨论、作业以及实验。第11章引水式地面厂房布置设计(12学时) ·知识要点：水电站厂房的功用、基本类型、建筑物组成和设备组成，水电站厂房的分层，水电站厂房的下部块体结构，电气设备及发电机层，机械控制系统，起重设备及安装场，厂房的油、水、气系统，厂房的采光、通风、取暖、防潮、对外交通、防火保安，厂区布置，副厂房，主厂房轮廓尺寸的决定，主厂房结构布置设计，装置冲击式水轮机的地面厂房。 ·重点难点：水电站厂房的组成：主要机电设备的布置要求。主厂房的轮廓尺寸及布置设计。 ·教学方法：课堂讲授，讨论、作业，通过后续的课程设计加以巩固。第12章其他类型厂房(4学时) ■知识要点：坝后式、坝内式、溢流式厂房。河床式厂房、装置竖轴轴流式水轮机和装置横轴贯流式水轮机的河床式厂房。地下式厂房类型，地下厂房洞室布置、断面型式、支护结构。抽水蓄能电站厂房特点。 ·重点难点：各种类型厂房之间的特点和差异，地下厂房的特殊问 ■教学方法：课堂讲授、讨论。第13章厂房结构设计原理(4学时) ·知识要点：地面厂房整体稳定和地基应力计算，发电机支承结构和风罩，蜗壳和尾水管。 ·重点难点：厂房结构的组成和荷载传力途径，荷载类型及组合，结构的联结方式和计算方法。 ·教学方法：课堂讲授、讨论。十二、实践环节：本课程另列有水电站模型试验和课程设计，在开设该课程前安排认识实习（见培养方案集中实践教学环节部分)。一般不安排课内作业，课外作业包括水轮机、调速器、油压装置和引水发电系统中各类建筑物型式选择、控制尺寸的计算，结构布置和荷载分析等方面内容，每种类型分别布置12道综合性大习题。 ■认识实习(0201031)：在本课程开设的前一学期，去新安江水电厂、富春江水电厂、富春江水工机械厂、沙河抽水蓄能电站实习

◼ 知识要点：调压室功用、要求和设置条件。调压室的工作原理和基本方程。调压室的基本类型，调压室水位波动计算原理：简单式和阻抗式调压室水位波动计算的解析法和逐步积分法，双室式、溢流式调压室水位波动计算。差动式调压室水位波动计算特点。“引水道--调压室” 系统的工作稳定性：小波动稳定，稳定断面，影响波动稳定的主要因素，大波动稳定的概念，调压室水力计算条件的选择，*调压室结构布置和结构设计的原理。 ◼ 重点难点：调压室基本布置方式及结构型式；调压室稳定断面，调压室基本方程的理解。应注意的问题：调压室稳定断面计算时，引水道和压力水管糙率的取值问题。 ◼ 教学方法：课堂讲授、讨论、作业以及实验。第 11 章引水式地面厂房布置设计（12 学时） ◼ 知识要点：水电站厂房的功用、基本类型、建筑物组成和设备组成，水电站厂房的分层，水电站厂房的下部块体结构，电气设备及发电机层，机械控制系统，起重设备及安装场，厂房的油、水、气系统，厂房的采光、通风、取暖、防潮、对外交通、防火保安，厂区布置，副厂房，主厂房轮廓尺寸的决定，主厂房结构布置设计，装置冲击式水轮机的地面厂房。 ◼ 重点难点：水电站厂房的组成；主要机电设备的布置要求。主厂房的轮廓尺寸及布置设计。 ◼ 教学方法：课堂讲授，讨论、作业，通过后续的课程设计加以巩固。第 12 章其他类型厂房（4 学时） ◼ 知识要点：坝后式、坝内式、溢流式厂房。河床式厂房、装置竖轴轴流式水轮机和装置横轴贯流式水轮机的河床式厂房。地下式厂房类型，地下厂房洞室布置、断面型式、支护结构。抽水蓄能电站厂房特点。 ◼ 重点难点：各种类型厂房之间的特点和差异，地下厂房的特殊问题。 ◼ 教学方法：课堂讲授、讨论。第 13 章厂房结构设计原理（4 学时） ◼ 知识要点：地面厂房整体稳定和地基应力计算，发电机支承结构和风罩，蜗壳和尾水管。 ◼ 重点难点：厂房结构的组成和荷载传力途径，荷载类型及组合，结构的联结方式和计算方法。 ⚫ 教学方法：课堂讲授、讨论。十二、实践环节：本课程另列有水电站模型试验和课程设计，在开设该课程前安排认识实习（见培养方案集中实践教学环节部分）。一般不安排课内作业，课外作业包括水轮机、调速器、油压装置和引水发电系统中各类建筑物型式选择、控制尺寸的计算，结构布置和荷载分析等方面内容，每种类型分别布置 1~2 道综合性大习题。 ◼ 认识实习（0201031）：在本课程开设的前一学期，去新安江水电厂、富春江水电厂、富春江水工机械厂、沙河抽水蓄能电站实习；

■水电站实验(0201102)：由学生自己动手进行调压室水力实验。 ■课程设计(0201034)：选择一种典型水电站建筑物进行1.5周的课程设计十三、教学参考： 1、参考教材刘启钊，水电站（教材第三版），水利电力出版社，1999 2、参考文献 (1)《水电站进水口设计规范》(DL/T5398一2007)，中国电力出版社，2008 (2)《水利水电工程进水口设计规范》($L285一2003)，中国水利水电出版社，2003 (3)《水电站压力钢管设计规范》(DLUT5141一2001)，中国电力出版社，2002 (4)《水电站压力钢管设计规范》(SL281一2003)，中国水利水电出版社，2003 (5)《水电站调压室设计规范》(DLT5058一2012)，中国电力出版社，2012 6)《水电站厂房设计规范》(SI266-2001）,中国水利水电出版社，2002 (7)《水工混凝土结构设计规范》(DLT5057一2009)，中国电力出版社，2009 (8)《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997),中国电力出版社，1998 (9)金钟元，《水力机械》，水利电力出版社 (10)天津电气传动研究所，《水纶机设计手册》 11)水电站机电设计手册（水力机机械分册，兰色，光盘 (12)骆如蕴编，《水电站动力设备设计手册 (13)清华大学水利系刘天雄绵，《水电站建筑物设计参考图册》 (14)河海大学主编，《水工设计手册第7册水电站建筑物》，水利电力出版社 (15)季盛林，刘国柱主编《水轮机》 (16)索丽生等，《水利水电工程专业毕业设计指南》，水利水电出版社 (17)梅祖彦编著《抽水蓄能发电技术》，机械工业出版 3、网络资源 (1)国家精品课程：水电站（河海大学：胡明，蔡付林，周建旭，曹青，叶翔等） http://online.hhu.edu.cn/jpkc2009/sdz/ 学天空教室水电站课程教学网站：htt心斗华人民其和国水利水利百 4ttpl cn/lszl/slbk/index.aspx (5)河海在线信总中心远程教有技术部http:/online,hhu,ed山，cn (6)河海大学水工建筑学网http:/online.hhu.edu.cn/ipkc/hydraulic/index..ht▣ (7)清华大学网络学堂httn://1earn.tsinghua.edu.cn/ (8)武汉大学水利水电学院水电大课堂http:/swrh.wh.ed山，en/yejy 9)天津大学精品课程htp:/202,113.1385 (10)水利工程网：httD:/ww.shuigong,com (1l)网易水利论坛http:/co.l63.com/neteaseivp/forum/forum sl..htn 十四、考核方式：考试或考查方式：以闭卷考试为主，亦或采用开卷、半开卷、面试等考试方式。十五、课程说明：

◼ 水电站实验（0201102）：由学生自己动手进行调压室水力实验。 ◼ 课程设计（0201034）：选择一种典型水电站建筑物进行 1.5 周的课程设计．十三、教学参考： 1、参考教材刘启钊，水电站（教材第三版），水利电力出版社，1999 2、参考文献（1）《水电站进水口设计规范》（DL/T 5398—2007），中国电力出版社，2008 （2）《水利水电工程进水口设计规范》（SL 285—2003），中国水利水电出版社，2003 （3）《水电站压力钢管设计规范》（DL/T 5141—2001），中国电力出版社，2002 （4）《水电站压力钢管设计规范》（SL 281—2003），中国水利水电出版社，2003 （5）《水电站调压室设计规范》（DL/T 5058—2012），中国电力出版社，2012 （6）《水电站厂房设计规范》（SL266-2001) ，中国水利水电出版社，2002 （7）《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057—2009），中国电力出版社，2009 （8）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997），中国电力出版社，1998 （9）金钟元，《水力机械》，水利电力出版社（10）天津电气传动研究所，《水轮机设计手册》（11）水电站机电设计手册（水力机机械分册，兰色，光盘）（12）骆如蕴编，《水电站动力设备设计手册》（13）清华大学水利系刘天雄编，《水电站建筑物设计参考图册》（14）河海大学主编，《水工设计手册第 7 册水电站建筑物》，水利电力出版社（15）季盛林，刘国柱主编《水轮机》（16）索丽生等，《水利水电工程专业毕业设计指南》，水利水电出版社（17）梅祖彦编著《抽水蓄能发电技术》，机械工业出版社 3、网络资源（1）国家精品课程：水电站（河海大学：胡明，蔡付林，周建旭，曹青，叶翔等） http://online.hhu.edu.cn/jpkc2009/sdz/ （2）河海大学天空教室水电站课程教学网站：http://sky.hhu.edu.cn/sc8/ （3）中华人民共和国水利部水利百科 http://www.mwr.gov.cn/lszl/slbk/index.aspx （5）河海在线信息中心远程教育技术部 http://online.hhu.edu.cn （6）河海大学水工建筑学网 http://online.hhu.edu.cn/jpkc/hydraulic/index.htm （7）清华大学网络学堂 http://learn.tsinghua.edu.cn/ （8）武汉大学水利水电学院水电大课堂 http://swrh.whu.edu.cn/ycjy/ （9）天津大学精品课程 http://202.113.13.85/ （10）水利工程网：http://www.shuigong.com （11）网易水利论坛 http://co.163.com/neteaseivp/forum/forum_sl.htm 十四、考核方式：考试或考查方式：以闭卷考试为主，亦或采用开卷、半开卷、面试等考试方式。十五、课程说明：