《水电站》课程教学大纲.doc

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1、水电站课程教学大纲一、课程的地位、作用和任务水电站是水利水电工程建筑专业中一门综合性很强、涉及知识面很广的必修专业课。学生在学习了水力学和水工建筑物等多门专业理论的基础上，通过本课程的理论学习及认识实习、课程设计、毕业设计和毕业实习等实训手段，锻炼和培养学生解决中小型水电站规划、设计、施工等实际问题的能力，成为动手能力强、上岗适应快的实用型高等专业人才。本课程的基本任务是：1、通过本课程的系统教学，使学生掌握水电站中水轮机的选型、水电站引水建筑物和水电站厂房的结构布置、设计方法和设计步骤。2、掌握水轮机的工作原理和主要参数之间的关系、模型水轮机和原型水轮机的相似原理、蜗壳尾水管的型式及主要尺寸

2、的确定；掌握水电站输水系统的水力计算、稳定计算、强度计算和部份主要构件的结构计算；掌握水电站厂房的类型、特点、布置和结构设计原理。3、理解水电站的型式、特点、构造要求和工作条件。了解厂区布置中各部分的要求及相互关系。4、能用手工和计算机进行一般水电站设计计算和绘制设计图纸。二、教学内容和教学要求水利机械部分（一）水轮机的主要类型及其构造1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握水轮机的工作参数和类型。（2）理解水轮机型号各组成部分的含义。（3）了解水轮机的基本构造。2、能力培养要求通过组织学生观看有关水电站的录像和水轮机实体模型，增加学生对水电站和水轮机的感性认识；树立热爱水利专业，立

3、志为水利事业奋斗终身的专业思想。（二）水轮机的工作原理1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握水轮机汽蚀的产生和类型，掌握水轮机汽蚀系数、吸出高度及安装高程的计算。（2）要求学生理解水轮机及尾水管的工作原理。（3）要求学生了解水轮机工作的基本方程式和水轮机的效率及最优工况。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能绘制水流在水轮机中运动的速度三角形，能计算水轮机的吸出高度和安装高程。（三）水轮机的相似理论及模型综合特性曲线1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握水轮机的相似律、单位参数和比转速的表达式及含义，掌握水轮机的模型综合特性曲线及运用。（2）要求学生理解水轮机效率换

4、算及单位参数的修正。（3）要求学生了解水轮机的模型试验及水轮机的飞逸转速和轴向力。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能绘制水轮机的模型综合特性曲线和根据模型综合特性曲线确定水轮机的参数。（四）水轮机选择1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握水轮机型号选择和主要参数的确定，掌握蜗壳、尾水管的型式及主要参数的确定。（2）要求学生理解水轮机的工作特性曲线和运转特性曲线。（3）要求学生了解水轮机的系列型普。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能确定水电站水轮机的型号和主要参数，能绘制水轮机的模型综合特性曲线和运转特性曲线。（五）水轮机的调速设备1、教学内容和教学要求通过教学，要求

5、学生掌握水轮机调速设备的选择方法和步骤，理解水轮机调节的基本概念，了解调节系统的特性及水轮机调速器的基本工作原理，了解调速器的类型与系列和调速系统的油压装置。2、能力培养要求通过本章的教学，要求学生能选择水轮机的调速设备。（六）叶片式水泵1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握水泵的汽蚀与安装高度计算和水泵的选择。（2）要求学生理解叶片式水泵的类型及工作参数、水泵的特性及运行工况。（3）了解水泵工作的基本方程式。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能选择水泵的类型，确定水泵的工作参数。（七）水泵水轮机1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握水泵水轮机的选择。（2）要求学

6、生理解可逆式水泵水轮机的类型、水泵水轮机的结构与特性、渡槽的总体布置、渡槽与两岸连接、渡槽的伸缩缝与支承的构造。（3）要求学生了解水泵水轮机的理论基础。2、能力培养要求通过本章的教学，要求学生选择水泵水轮机。水电站建筑物部分（一）绪论1教学内容和教学要求通过教学，要求学生掌握水电站的类型及组成建筑物，理解水力发电的特点，了解世界及我国水力发电建设的基本情况。2能力培养要求通过本章学习，要求学生在给定水电站水头及地形地质条件情况下选择水电站的类型。（二）进水口及引水道建筑物1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握进水口的类型、功用及设施；掌握引水道的型式及要求、压力前池的功用及组成。（

7、2）要求学生理解沉沙池的工作原理。（3）要求学生了解动力渠道非恒定流的特点。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能设计水电站进水口、引水渠道和压力前池。（三）压力管道总论及明钢管1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握明钢管的选线、布置和结构设计、抗外压稳定分析、镇墩和支墩的尺寸确定及结构分析。（2）要求学生理解压力管道的功用和类型、压力管道的供水方式和水利计算。（3）要求学生了解压力管道的材料及强度。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能设计压力管道中的明钢管。（四）地下埋管1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握地下埋管承受内压分析、地下埋管的抗外压失稳。（2）

8、要求学生理解地下埋管的特点和构造。（3）要求学生了解地下埋管的改进途径。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能设计地下埋管。（五）混凝土坝体压力管道1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握坝内埋管的布置、坝内埋管的结构分析。（2）理解混凝土坝体压力管道的特点和类型。（3）了解设软垫层的坝内埋管、混凝土坝上游面和下游面管道的特点。2、能力培养要求通过本章的教学，要求学生能设计混凝土坝体压力管道。（六）分岔管1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握分岔管的功用、特点和要求及分岔管的布置型式、结构型式。（2）要求学生理解岔管的荷载及结构设计要求。（3）了解三梁岔管、内加强月牙

9、肋岔管、贴边岔管、球形岔管和无梁岔管等的结构特点和受力特点。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能选择岔管的型式，确定岔管的尺寸和岔管结构计算。（七）有压引水系统非恒定流的物理现象及基本方程1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握水锤的概念、产生水锤的原因和水锤的传播过程。（2）要求学生理解水轮机调节的特点、进行水锤及调节保证计算的目的、调节保证计算标准和计算调节、调压室水位波动现象。（3）要求学生了解水锤基本微分方程、调压室的基本方程和水轮机组转速方程。2、能力培养：要求通过本章的教学，要求学生能计算水锤波的传播速度、校核水锤压力大小和转速变化是否符合要求。（八）水锤及调节保证

10、计算的数值分析方法大专程度本章可不讲。（九）水锤及调节保证计算的解析方法1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握直接水锤和间接水锤的判别、简单管道的水锤计算、减小水锤压力的措施。（2）要求学生理解复杂管道水锤计算的解析方法和水锤压力沿管长的分布。（3）要求学生了解机组转速变化的计算。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能计算任意时刻任意断面的水锤及闸门处的最大水锤相对值和绝对值。（十）调压室1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握调压室的设置条件及位置选择、调压室的布置方式及类型。（2）要求学生理解调压室的作用及其工作原理、调压室水力计算条件。（3）要求学生了解调压室水

11、位波动计算、调压室水位波动的稳定问题、尾水调压室的水力计算和调压室结构设计。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能确定类型和布置方式。（十一）厂房总论1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握厂房的主要机电设备和厂房的水机辅助设备。（2）理解厂房的任务和组成。（3）了解厂房的类型。2、能力培养要求通过本章的教学，要求学生能选择厂房的类型，确定厂房的主要机电设备和水机辅助设备。（十二）厂房的布置设计1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握厂房平面尺寸和剖面尺寸的计算原理和方法、厂房的辅助设备布置、厂房电器设备布置、副厂房的布置和厂区枢纽布置。（2）要求学生理解厂房布置设计所

12、需的基本资料、厂房的通风和采光等问题。（3）了解厂房的立面设计。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能根据机电设备的布置要求确定厂房的平面尺寸和剖面尺寸。（十三）厂房的构造和结构设计1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握厂房结构的组成和荷载传力途径、厂房混凝土浇筑的分期和分块、厂房的分缝和止水。（2）要求学生理解厂房上部结构构件和发电机机墩的结构计算。（3）要求学生了解蜗壳和尾水管的结构计算。2、能力培养要求通过本章的教学，要求学生能设计厂房的分缝和止水，计算厂房的荷载和对厂房进行结构计算及稳定分析。（十四）地下厂房1、教学内容和教学要求（1）通过教学，要求学生掌握地下水电站的

13、总体布置、地下厂房的布置和地下厂房的防潮、通风、照明等布置。（2）要求学生理解地下厂房的优越性。（3）了解地下洞室的围岩稳定分析及围岩稳定分析的有限元法、洞室的支护分析。2、能力培养要求通过本章的教学，应使学生能布置地下厂房。三、学时分配建议学时分配建议表序号教学内容学时分配讲 课课内实践小 计水利机械部分1水轮机的主要类型及其构造3142水轮机的工作原理443水轮机的相似理论及模型综合特性曲线444水轮机选择6285水轮机的调速设备226叶片式水泵227水泵水轮机22水电站建筑物部分1概论222进水口及引水建筑物223压力管道总论及明钢管102124地下埋管225混凝土坝体压力管道226分岔

14、管227有压引水系统非恒定流的物理现象及基本方程228水锤及调节保证计算的解析方法64109调压室2210厂房总论2211厂房的布置设计62812厂房的构造和结构设计2213地下厂房2214复习2215机动2616合计691180四、说明（一）本教学大纲适用于招收高中毕业生、学制为三年的高职水利水电工程建筑专业。完成课程的最少时数为80学时。（二）课程与其他课程的衔接和分工水电站是水利水电工程专业中一门综合性强、应用知识面广的专业课。本课程应在学生学习了工程制图、工程测量、水文、地质、建材和各种力学（包括工程力学、水力学和土力学）等课程之后才能开课。（三）各教学单元的重点、难点和深广度的教学说

15、明1、水利机械（1）这部分的重点内容是水轮机的类型、工作原理、构造、相似原理、特性曲线、水轮机选型、蜗壳和尾水管型式选择及尺寸确定、调速器选择。其他内容可作一般性介绍或简单介绍。（2）本部分习题课应介绍一包括水轮机选型、蜗壳尾水管型式尺寸确定和调速器选择的综合性实例。2、水电站的输水系统（1）这部分的重点内容是明钢管的布置、支承型式、尺寸拟定和结构计算及水锤的概念和用解析法计算简单管道和复杂管道的水锤值。其他内容可作一般性介绍或简单介绍。（2）本部分习题课应介绍一包括明钢管结构计算、镇墩及支墩结构计算和水锤计算的综合性习题。3、水电站厂房（1）本部分的重点内容是水电站地面厂房的设备布置、平面设计、剖面设计，地下厂房可只作一般介绍。（2）本章习题课应介绍地面厂房的设计实例。（四）本课程作业要求。1、给定水电站的特征水位、水轮机和调速器的系列型普等资料要求选择水轮机型号和调速器型号，确定水轮机主要参数、蜗壳尾水管型式和尺寸。2、给定明钢管的布置情况和基本尺寸要求计算明钢管的荷载和应力。3、给出厂房布置的基本资料要求确定厂房的平面尺寸和剖面尺寸。