水電站課程教學(xué)大綱

1、水電站課程教學(xué)大綱一、課程的地位、作用和任務(wù)水電站是水利水電工程建筑專業(yè)中一門綜合性很強、涉及知識面很廣的必修專業(yè)課。學(xué)生在學(xué)習了水力學(xué)和水工建筑物等多門專業(yè)理論的基礎(chǔ)上，通過本課程的理論學(xué)習及認識實習、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)實習等實訓(xùn)手段，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生解決中小型水電站規(guī)劃、設(shè)計、施工等實際問題的能力，成為動手能力強、上崗適應(yīng)快的實用型高等專業(yè)人才。本課程的基本任務(wù)是：1、通過本課程的系統(tǒng)教學(xué)，使學(xué)生掌握水電站中水輪機的選型、水電站引水建筑物和水電站廠房的結(jié)構(gòu)布置、設(shè)計方法和設(shè)計步驟。2、掌握水輪機的工作原理和主要參數(shù)之間的關(guān)系、模型水輪機和原型水輪機的相似原理、蝸殼尾水管的型式及主要尺寸

2、的確定；掌握水電站輸水系統(tǒng)的水力計算、穩(wěn)定計算、強度計算和部份主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)計算；掌握水電站廠房的類型、特點、布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計原理。3、理解水電站的型式、特點、構(gòu)造要求和工作條件。了解廠區(qū)布置中各部分的要求及相互關(guān)系。4、能用手工和計算機進行一般水電站設(shè)計計算和繪制設(shè)計圖紙。二、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求水利機械部分（一）水輪機的主要類型及其構(gòu)造1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握水輪機的工作參數(shù)和類型。（2）理解水輪機型號各組成部分的含義。（3）了解水輪機的基本構(gòu)造。2、能力培養(yǎng)要求通過組織學(xué)生觀看有關(guān)水電站的錄像和水輪機實體模型，增加學(xué)生對水電站和水輪機的感性認識；樹立熱愛水利專業(yè)，立

3、志為水利事業(yè)奮斗終身的專業(yè)思想。（二）水輪機的工作原理1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握水輪機汽蝕的產(chǎn)生和類型，掌握水輪機汽蝕系數(shù)、吸出高度及安裝高程的計算。（2）要求學(xué)生理解水輪機及尾水管的工作原理。（3）要求學(xué)生了解水輪機工作的基本方程式和水輪機的效率及最優(yōu)工況。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能繪制水流在水輪機中運動的速度三角形，能計算水輪機的吸出高度和安裝高程。（三）水輪機的相似理論及模型綜合特性曲線1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握水輪機的相似律、單位參數(shù)和比轉(zhuǎn)速的表達式及含義，掌握水輪機的模型綜合特性曲線及運用。（2）要求學(xué)生理解水輪機效率換

4、算及單位參數(shù)的修正。（3）要求學(xué)生了解水輪機的模型試驗及水輪機的飛逸轉(zhuǎn)速和軸向力。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能繪制水輪機的模型綜合特性曲線和根據(jù)模型綜合特性曲線確定水輪機的參數(shù)。（四）水輪機選擇1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握水輪機型號選擇和主要參數(shù)的確定，掌握蝸殼、尾水管的型式及主要參數(shù)的確定。（2）要求學(xué)生理解水輪機的工作特性曲線和運轉(zhuǎn)特性曲線。（3）要求學(xué)生了解水輪機的系列型普。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能確定水電站水輪機的型號和主要參數(shù)，能繪制水輪機的模型綜合特性曲線和運轉(zhuǎn)特性曲線。（五）水輪機的調(diào)速設(shè)備1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求通過教學(xué)，要求

5、學(xué)生掌握水輪機調(diào)速設(shè)備的選擇方法和步驟，理解水輪機調(diào)節(jié)的基本概念，了解調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性及水輪機調(diào)速器的基本工作原理，了解調(diào)速器的類型與系列和調(diào)速系統(tǒng)的油壓裝置。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，要求學(xué)生能選擇水輪機的調(diào)速設(shè)備。（六）葉片式水泵1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握水泵的汽蝕與安裝高度計算和水泵的選擇。（2）要求學(xué)生理解葉片式水泵的類型及工作參數(shù)、水泵的特性及運行工況。（3）了解水泵工作的基本方程式。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能選擇水泵的類型，確定水泵的工作參數(shù)。（七）水泵水輪機1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握水泵水輪機的選擇。（2）要求學(xué)

6、生理解可逆式水泵水輪機的類型、水泵水輪機的結(jié)構(gòu)與特性、渡槽的總體布置、渡槽與兩岸連接、渡槽的伸縮縫與支承的構(gòu)造。（3）要求學(xué)生了解水泵水輪機的理論基礎(chǔ)。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，要求學(xué)生選擇水泵水輪機。水電站建筑物部分（一）緒論1教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握水電站的類型及組成建筑物，理解水力發(fā)電的特點，了解世界及我國水力發(fā)電建設(shè)的基本情況。2能力培養(yǎng)要求通過本章學(xué)習，要求學(xué)生在給定水電站水頭及地形地質(zhì)條件情況下選擇水電站的類型。（二）進水口及引水道建筑物1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握進水口的類型、功用及設(shè)施；掌握引水道的型式及要求、壓力前池的功用及組成。（

7、2）要求學(xué)生理解沉沙池的工作原理。（3）要求學(xué)生了解動力渠道非恒定流的特點。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能設(shè)計水電站進水口、引水渠道和壓力前池。（三）壓力管道總論及明鋼管1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握明鋼管的選線、布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗外壓穩(wěn)定分析、鎮(zhèn)墩和支墩的尺寸確定及結(jié)構(gòu)分析。（2）要求學(xué)生理解壓力管道的功用和類型、壓力管道的供水方式和水利計算。（3）要求學(xué)生了解壓力管道的材料及強度。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能設(shè)計壓力管道中的明鋼管。（四）地下埋管1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握地下埋管承受內(nèi)壓分析、地下埋管的抗外壓失穩(wěn)。（2）

8、要求學(xué)生理解地下埋管的特點和構(gòu)造。（3）要求學(xué)生了解地下埋管的改進途徑。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能設(shè)計地下埋管。（五）混凝土壩體壓力管道1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握壩內(nèi)埋管的布置、壩內(nèi)埋管的結(jié)構(gòu)分析。（2）理解混凝土壩體壓力管道的特點和類型。（3）了解設(shè)軟墊層的壩內(nèi)埋管、混凝土壩上游面和下游面管道的特點。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，要求學(xué)生能設(shè)計混凝土壩體壓力管道。（六）分岔管1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握分岔管的功用、特點和要求及分岔管的布置型式、結(jié)構(gòu)型式。（2）要求學(xué)生理解岔管的荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。（3）了解三梁岔管、內(nèi)加強月牙

9、肋岔管、貼邊岔管、球形岔管和無梁岔管等的結(jié)構(gòu)特點和受力特點。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能選擇岔管的型式，確定岔管的尺寸和岔管結(jié)構(gòu)計算。（七）有壓引水系統(tǒng)非恒定流的物理現(xiàn)象及基本方程1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握水錘的概念、產(chǎn)生水錘的原因和水錘的傳播過程。（2）要求學(xué)生理解水輪機調(diào)節(jié)的特點、進行水錘及調(diào)節(jié)保證計算的目的、調(diào)節(jié)保證計算標準和計算調(diào)節(jié)、調(diào)壓室水位波動現(xiàn)象。（3）要求學(xué)生了解水錘基本微分方程、調(diào)壓室的基本方程和水輪機組轉(zhuǎn)速方程。2、能力培養(yǎng)：要求通過本章的教學(xué)，要求學(xué)生能計算水錘波的傳播速度、校核水錘壓力大小和轉(zhuǎn)速變化是否符合要求。（八）水錘及調(diào)節(jié)保證

10、計算的數(shù)值分析方法大專程度本章可不講。（九）水錘及調(diào)節(jié)保證計算的解析方法1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握直接水錘和間接水錘的判別、簡單管道的水錘計算、減小水錘壓力的措施。（2）要求學(xué)生理解復(fù)雜管道水錘計算的解析方法和水錘壓力沿管長的分布。（3）要求學(xué)生了解機組轉(zhuǎn)速變化的計算。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能計算任意時刻任意斷面的水錘及閘門處的最大水錘相對值和絕對值。（十）調(diào)壓室1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握調(diào)壓室的設(shè)置條件及位置選擇、調(diào)壓室的布置方式及類型。（2）要求學(xué)生理解調(diào)壓室的作用及其工作原理、調(diào)壓室水力計算條件。（3）要求學(xué)生了解調(diào)壓室水

11、位波動計算、調(diào)壓室水位波動的穩(wěn)定問題、尾水調(diào)壓室的水力計算和調(diào)壓室結(jié)構(gòu)設(shè)計。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能確定類型和布置方式。（十一）廠房總論1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握廠房的主要機電設(shè)備和廠房的水機輔助設(shè)備。（2）理解廠房的任務(wù)和組成。（3）了解廠房的類型。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，要求學(xué)生能選擇廠房的類型，確定廠房的主要機電設(shè)備和水機輔助設(shè)備。（十二）廠房的布置設(shè)計1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握廠房平面尺寸和剖面尺寸的計算原理和方法、廠房的輔助設(shè)備布置、廠房電器設(shè)備布置、副廠房的布置和廠區(qū)樞紐布置。（2）要求學(xué)生理解廠房布置設(shè)計所

12、需的基本資料、廠房的通風和采光等問題。（3）了解廠房的立面設(shè)計。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能根據(jù)機電設(shè)備的布置要求確定廠房的平面尺寸和剖面尺寸。（十三）廠房的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)設(shè)計1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握廠房結(jié)構(gòu)的組成和荷載傳力途徑、廠房混凝土澆筑的分期和分塊、廠房的分縫和止水。（2）要求學(xué)生理解廠房上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件和發(fā)電機機墩的結(jié)構(gòu)計算。（3）要求學(xué)生了解蝸殼和尾水管的結(jié)構(gòu)計算。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，要求學(xué)生能設(shè)計廠房的分縫和止水，計算廠房的荷載和對廠房進行結(jié)構(gòu)計算及穩(wěn)定分析。（十四）地下廠房1、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求（1）通過教學(xué)，要求學(xué)生掌握地下水電站的

13、總體布置、地下廠房的布置和地下廠房的防潮、通風、照明等布置。（2）要求學(xué)生理解地下廠房的優(yōu)越性。（3）了解地下洞室的圍巖穩(wěn)定分析及圍巖穩(wěn)定分析的有限元法、洞室的支護分析。2、能力培養(yǎng)要求通過本章的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生能布置地下廠房。三、學(xué)時分配建議學(xué)時分配建議表序號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配講 課課內(nèi)實踐小 計水利機械部分1水輪機的主要類型及其構(gòu)造3142水輪機的工作原理443水輪機的相似理論及模型綜合特性曲線444水輪機選擇6285水輪機的調(diào)速設(shè)備226葉片式水泵227水泵水輪機22水電站建筑物部分1概論222進水口及引水建筑物223壓力管道總論及明鋼管102124地下埋管225混凝土壩體壓力管道226分岔

14、管227有壓引水系統(tǒng)非恒定流的物理現(xiàn)象及基本方程228水錘及調(diào)節(jié)保證計算的解析方法64109調(diào)壓室2210廠房總論2211廠房的布置設(shè)計62812廠房的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)設(shè)計2213地下廠房2214復(fù)習2215機動2616合計691180四、說明（一）本教學(xué)大綱適用于招收高中畢業(yè)生、學(xué)制為三年的高職水利水電工程建筑專業(yè)。完成課程的最少時數(shù)為80學(xué)時。（二）課程與其他課程的銜接和分工水電站是水利水電工程專業(yè)中一門綜合性強、應(yīng)用知識面廣的專業(yè)課。本課程應(yīng)在學(xué)生學(xué)習了工程制圖、工程測量、水文、地質(zhì)、建材和各種力學(xué)（包括工程力學(xué)、水力學(xué)和土力學(xué)）等課程之后才能開課。（三）各教學(xué)單元的重點、難點和深廣度的教學(xué)說明1、水利機械（1）這部分的重點內(nèi)容是水輪機的類型、工作原理、構(gòu)造、相似原理、特性曲線、水輪機選型、蝸殼和尾水管型式選擇及尺寸確定、調(diào)速器選擇。其他內(nèi)容可作一般性介紹或簡單介紹。（2）本部分習題課應(yīng)介紹一包括水輪機選型、蝸殼尾水管型式尺寸確定和調(diào)速器選擇的綜合性實例。2、水電站的輸水系統(tǒng)（1）這部分的重點內(nèi)容是明鋼管的布置、支承型式、尺寸擬定和結(jié)構(gòu)計算及水錘的概念和用解析法計算簡單管道和復(fù)雜管道的水錘值。其他內(nèi)容可作一般性介紹或簡單介紹。（2）本部分習題課應(yīng)介紹一包括明鋼管結(jié)構(gòu)計算、