水电站建筑物教学大纲课程编码：AX304130A学 分：3学分总 学 时：48学时适用专业：水利水电工程专业先修课程：理论力学、材料力学、结构力学、工程材料、工程测量、土力学、工程地质、水力学、钢筋混凝土结构、钢结构、工程水文学、水能规划、水力机械、水工建筑物等学科基础平台。一、课程性质、目的与任务1、课程性质：本课程是水利水电工程专业的主干专业必修课之一，是本专业学位课。2、目的与任务目的是使学生初步掌握各种水电站建筑物的设计理论和方法、运行管理及科学研究的基本知识。通过课堂听课、课程作业、课程设计、工程参观和工地实习等环节，使学生受到运用所学知识解决实际工程问题的基本训练，为今后从事大中型水利水电工程的水电站建筑物相关的设计、施工、管理和科学研究打下基础。二、教学基本要求了解压力前池、沉沙池的作用、构造及布置方式；了解各种压力管道的基本施工过程及设计流程；了解厂房主要机电、辅助设备的布置；了解厂房内部各种结构的受力特点、计算原理和方法。理解压力钢管的荷载及荷载组合、应力分析及外压稳定分析方法；理解调节保证计算的原理、内容和方法；理解简单圆筒式及阻抗式调压室尺寸设计的解析法；理解主厂房轮廓尺寸的拟定方法；厂区枢纽布置的原则。掌握水力发电的原理、特点，水资源开发的基本类型及适用条件；掌握水电站各类进水口的特点、适用条件及设计原则；掌握引水渠道及无压隧洞的选线、布置原则、经济实用断面的设计方法；掌握压力管道的类型、特点、供水方式、选线、引近厂房的方式及附属结构设备；掌握压力管道的内径、管壁厚度等的确定原则及方法；掌握岔管的类型及布置；掌握反击式水轮机水锤计算的解析法，掌握改善调节保证计算的措施，掌握调压室的功用、类型布置、选用条件；掌握主厂房的结构、组成及布置设计，厂房混凝土的分区分块、分缝及止水的布置。 总之通过本课程的学习，应使学生达到能够运用所学知识规划河川水能资源的开发方式，进行水电站进水口、引水渠道、压力管道、水电站厂房的一般设计计算，能够进行水利工程中水电站相关内容的初步设计。三、教学内容第一章 概论 2学时本章教学目标：通过本章的学习使学生能够熟知水力发电的基本原理，并从而理解各种外力发电的原理，明确水力发电的优缺点；能够初步确定河川水能资源开发的方式；明了我国及世界水电建设历史与发展前景，培养学生对专业知识的兴趣及对行业发展前景的乐观态度，树立专业信心；能够用书本知识解释日常生活中遇到的某些问题。本章教学基本要求：了解世界及中国水电事业发展的近况及趋势；了解水电站建筑物的组成及水电站基本类型。理解水力发电的特点及河川水能资源的开发方式。掌握水力发电的原理。 本章教学重点：水力发电站原理及优缺点，河川水能资源的开发方式。本章教学难点：无。第一节水力发电 1学时第二节水电站的类型和组成建筑物 1学时第二章 进水口及引水道建筑物 4学时本章教学目标：通过本章的学习使学生能够进行水力发电进水及引水渠道的初步设计，明确无压引水隧洞、沉沙池及压力前池、日调节池的工作原理、结构组成及设计思路。本章教学基本要求：了解水电站进水口常见的现象；沉沙池、压力前池、日调节池的设计思路。理解引水渠道经济实用断面的设计方法。掌握水电站进水口的类型、适用条件及设计方法；无压引水道的类型、适用条件及设计方法；沉沙池、压力前池、日调节池的工作原理、结构组成。本章教学重点：水电站有压进水口的类型、适用条件、附属结构及设计；引水渠道的类型、适用条件、布置、经济实用断面的设计；沉沙池、压力前池、日调节池的工作原理、结构组成。本章教学难点：引水渠道的设计。第一节进水口 1学时第二节沉沙池 0.5学时第三节引水道 2学时第四节压力前池 0.5学时第三章 压力管道总论及明钢管 6学时本章教学目标：使学生明了水电站压力管道的基本类型、制作方法、基本结构组成，明确明钢管的设计方法、思路及施工流程。本章教学基本要求：了解压力管道的功用、类型、特点，压力钢管的材料性能、制作流程及发展概况；明钢管的施工过程。理解明钢管布置的基本原则、管身荷载计算、荷载组合、应力分析和抗外压稳定分析原理及方法。掌握压力管道的供水方式及适用条件，闸阀、进人孔、排水孔、伸缩节等结构的布置，管道直径的选择方法；明钢管引近厂房的方式及适用条件，管壁厚度的确定方法，管身应力分析及抗外压稳定分析方法；掌握明钢管的敷设方式，镇墩、支墩的类型、作用及设计要求；掌握明钢管的设计流程。 本章教学重点：压力管道的类型、适用条件、供水方式、引近厂房方式、管道直径的确定；明钢管管壁厚度的计算、强度及外压稳定分析计算，附属结构设计，镇、支墩的类型及结构设计。本章教学难点：明钢管的管身荷载、荷载组合、应力分析和抗外压稳定分析原理及方法。第一节压力管道的功用和类型 1学时第二节压力管道的供水方式和水力计算 0.5学时第三节压力管道的材料及强度 0.5学时第四节压力管道的设施和构造 1学时第五节明钢管线路选择和布置 0.5学时第六节作用在钢管及墩座上的力坝荷载 简介第七节明钢管的结构分析 1.5学时第八节明钢管的抗外压失稳 0.5学时第九节镇墩和支墩的结构分析 0.5学时第十节明钢管的伸缩节、进人孔及排水孔 结合第四节讲解第四章 地下埋管 4学时本章教学目标：通过本章的学习使学生能够进行地下埋管的初步设计，建立起改进地下埋管结构的思路，初步掌握地下埋管的施工方法。本章教学基本要求：了解地下埋管改进原理及途径。理解地下埋管的基本设计流程。掌握地下埋管的布置形式、管壁厚度的计算、外压稳定分析的目的及方法、施工要点。本章教学重点：地下埋管的管壁厚度的计算、施工要点；围岩抗力系数及初始施工缝的定义、对管壁厚度的影响及改善方法；地下埋管外压荷载的类型、计算方法及降低方法。本章教学难点：地下埋管管壁厚度计算的影响因素、外压荷载的计算方法及降低方法。第一节地下埋管的特点和构造 1学时第二节地下埋管承受内压分析 1.5学时第三节地下埋管的抗外压失稳 1学时第四节地下埋管的改进途径 0.5学时第五章 混凝土坝体压力管道 4学时本章教学目标：通过本章的学习使学生能够进行坝内埋管及坝后背管的初步设计，初步掌握坝内埋及坝后背管的施工方法。本章教学基本要求：了解坝内埋管的受力特点。理解坝内埋管管壁厚度及外压稳定分析的方法。掌握坝体压力管道的基本类型、各自特点及结构组成；坝内埋管的埋设方式、基本布置方式及适用条件、基本施工方法。本章教学重点：坝内埋管的埋设方式、基本布置方式及适用条件、基本施工方法；坝后背管的类型及敷设方式。本章教学难点：坝内埋管的受力特点。第一节混凝土坝体压力管道的特点与类型 1学时第二节坝内埋管的布置 1学时第三节坝内埋管结构分析 1学时第四节设软垫层的坝内埋管 0.5学时第五节混凝土坝上游面管道 简介第六节混凝土坝下游面管道 0.5学时第六章 分岔管 2学时本章教学目标：通过本章的学习使学生明了岔管的基本类型，能够根据工程实际选择合适的岔管类型，并能进行岔管的基本布置。本章教学基本要求：了解岔管的基本设计原理及结构特点，岔管体型结构、工艺方面的要求和水力学方面的矛盾。理解钢筋砼及钢衬钢筋砼岔管的适用条件及附属要求。掌握岔管的基本布置形式；钢岔管的基本类型、组成及适用条件。本章教学重点：岔管基本类型、适用条件及布置。本章教学难点：无梁岔管及隔壁岔管的设计思路。第一节概述 2学时第二节三梁岔管 简介第三节内加强月牙肋岔管 简介第四节贴边岔管、球形岔管和无梁岔管