水电站建筑物课程设计

课程设计报告（理工类）课程名称: 水电站建筑物课程设计课程代码: 8511961学院(直属系): 能源与环境学院年级/专业/班: 2010级/水利水电工程/2班学生姓名:学号: 332010*********实验总成绩:任课教师: 杨耀开课学院: 能源与环境学院水电站厂房课程设计任务书西华大学能源与环境学院2012年5月一、课程设计的目的课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房，从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算、制图和应用技术资料的技能。

二、课程设计的内容与要求设计的内容概括地说，就是在给定工程枢纽布置和厂区位置的前提下，利用现有资料进行厂房布置设计。

具体内容包括：1．确定主厂房的轮廓尺寸；确定厂房轮廓尺寸时有关机组和设备的尺寸可由给定的基本数据查找或查阅有关的工具书。

2．绘出蜗壳与尾水管单线图，拟定转轮流道、座环等尺寸；3．选择厂房起重设备；4．进行厂区布置；厂区布置可在地形图上绘出，要求至少拟定两个方案进行比较后，确定一个方案。

5．进行厂房布置；厂房布置的具体内容包括主、副厂房的布置和对厂房结构布置的考虑，说明如下：①在布置主、副厂房的同时，对厂房的结构布置一定要有考虑，包括：a．主厂房的分缝b．一、二期混凝土的划分c．止水的设置d．下部块体结构的布置，包括机墩、蜗壳混凝土、尾水管的结构型式、尾水闸墩、上下游墙等的结构布置，在下部块体中要设哪些工作孔道，在什么位置等。

e．上部结构布置，包括主厂房构架、屋顶结构、吊车梁、发电机层板梁柱等。

②厂房机电设备的布置，主要包括以下五个方面的布置：a．电站主接线图规定的一次回路系统线路怎么走，发电机引出线，引出后如何经低压配电装置进主变，是否设置母线道？b．水轮机调速系统布置在上游还是下游？相应的操作柜和机旁盘怎么布置？c. 主厂房内各层都布置那些设备？d. 厂内起重设备如何布置？如机组检修、主变检修，蝶阀吊装等。

目录第一章基本资料 (3)1.1 工程概况 (3)1.2 工程规模 (3)1.3 流域概况 (3)1.4 气象资料 (4)1.5 水文资料 (4)1.5.1洪水 (4)1.5.2泥沙 (5)1.5.3河道水位流量关系曲线 (5)1.6 地质资料 (7)1.6.1坝址区工程地质概况 (7)（1）地形地貌 (7)（2）地层岩性 (7)1.6.2坝址基岩物理力学参数 (8)第二章工程总体布置 (9)第三章溢流坝坝体设计 (11)3.1 泄流方式选择 (11)3.2 洪水标准的确定 (11)3.3 流量的确定 (11)3.4 单宽流量的选择 (11)3.5 孔口净宽的拟定 (12)3.6 定型水头的确定 (12)3.7 堰型的确定 (12)3.7.1顶部曲线段 (12)3.7.2 反弧段设计 (14)3.8 确定上游水位 (14)3.9 消能防冲设计 (16)3.9.1确定消能形式 (16)3.9.2消力池设计 (17)（1）护坦构造 (17)（2）消力池长的确定 (18)3.10溢流坝稳定分析 (18)第四章冲沙闸设计 (23)4.1 冲沙闸尺寸设计 (23)4.1.1泥沙止动流速的计算 (23)4.1.2冲沙流速的计算 (23)4.1.3沉沙槽尺寸的计算 (24)4.1.4闸墩设计 (25)4.1.5胸墙设计 (25)4.1.6工作桥尺寸拟订 (26)4.1.7冲砂闸门 (26)4.2 冲沙闸防渗设计 (26)4.3 冲沙闸闸室稳定验算 (27)4.4消能防冲设计 (31)4.4.1消力池长度计算 (31)4.4.2消力池深度 (33)4.4.3消力池底板厚度计算 (33)4.4.4排水设备 (34)4.4.5止水设计 (35)4.4.6上下游岸坡防护 (35)第五章进水闸设计 (36)5.1 基本资料 (36)5.1.1基本尺寸确定 (36)5.1.2基本高程确定 (36)5.2 水力计算 (37)5.2.1过闸流速确定 (37)5.2.2水头损失计算 (37)5.2.3进水闸过流能力验算 (38)第六章细部构造设计 (39)6.1 坝顶构造 (39)6.2 坝体的分缝 (39)6.3 止水设计 (39)6.4混凝土标号分区 (40)6.5 坝体排水 (42)6.6 廊道系统 (42)6.5.1 坝基灌浆廊道 (43)6.5.2 检查及坝体排水廊道 (43)第七章地基处理设计 (44)7.1 清基开挖 (44)7.1.1 开挖原则 (44)7.1.2 开挖设计 (44)7.1.3 坝基清理 (44)7.2 坝基加固 (44)7.3 防渗排水 (45)7.3.1 帷幕灌浆 (45)（1）帷幕灌浆目的 (45)（2）帷幕灌浆范围 (45)（3）帷幕灌浆设计 (46)7.3.2 坝基排水 (47)7.4 软弱带处理 (47)7.4.1 断层破碎带的危害 (47)7.4.2 断层破碎带处理措施 (47)第一章基本资料1.1 工程概况朱家滩水电站选择枢纽布置在朱家滩村上游300m的渭河主干流上，上游距小水河汇入口1.8km。

水电站建筑物课程设计样板图
关于样板图的几点说明：
1.此套图纸仅供参考，图中也有很多布置和结构问题，请看懂之后作为参考，不能一一照搬；
2.图纸材料标注详细，完整，可以参考；
3.图纸总体尺寸和文字标注不完全，具体布置和结构问题根据各张图纸，下有说明，不一定完全，请将布置设计图给老师检查；
4.此图打印可调整为A4，不清楚的地方请答疑。

此图为厂房横剖面图，对应厂房水轮机层平面图的A-A（必须标注）。

其中的主要问题：
1.发电机层平面无机旁盘，无发电机转子和水轮机转轮起吊位置示意；
2.主要设备未进行文字标注；
3.上游侧水轮机层地面和下游侧不一致，且楼板偏厚；
4.上游侧集水井未标注尺寸；
5.下游侧尾水平台下设置了母线室，可取消；
6.下游侧尾水平台注意尾水闸门的开孔。

1.发电机层平面图和水轮机层平面图，详细位置见横剖面图的C-C，D-D；（必须标注）
2.发电机层未布置机旁盘（位置和横剖面一致）；
3.发电机层大门可只设置在安装间；
4.安装间请布置一台机组检修的4大件；
5.发电机层必须设计起重机吊钩极限线，点化线表示；
6.水轮机层平面上下游侧不同高，注意设计时要解决的问题；
7.水轮机层下游侧可不考虑设计母线廊道。

1.蜗壳层向上的楼梯可不设计为旋转楼梯；
2.尾水管进人孔E-E没剖到，应该为虚线表示；
3.蝶阀室的立柱可取消。

水电站建筑物课程设计指示书一、课程设计要求根据给定电站资料，进行电站主厂房结构布置设计及副厂房布置。

1、设计任务（1）根据提供的水力机械及设备，确定主厂房的长度和宽度，合理布置各种电气、水机及辅助设备，使各设备密切配合，运行可靠，管理方便。

（2）确定厂房基础开挖高程、水轮机安装高程、水轮机层地面高程、发电机层地面高程、吊车轨顶高程、屋顶高程，并选择合适的吊车。

（3）设计布置厂房构架柱、吊车梁、屋顶大梁、发电机层主、次梁、屋面板、各层楼板、楼梯、墙、门窗、各类检修孔洞及通道，发电机机墩及蜗壳、尾水管所在的下部块体结构。

（4）确定主副厂房的相对位置关系，根据各辅助设备、管理室的作用合理布置副厂房中各层房间。

2、要求提交成果（1）主厂房横剖面图一张；（2）主厂房发电机层平面图一张；（3）主厂房水轮机层、蜗壳层平面图一张；（4）厂房布置设计说明书一份，对厂房各特征高程计算、平面尺寸确定、各结构尺寸设计进行说明，要求1000 字以上。

3、设计成果要求（1）厂房结构正确，布置合理；（2）厂房剖面图和平面图各建筑物和设备一一对应，厂房结构剖、视关系正确，材料符号标注正确；（3）图中尺寸标注正确、完整、清晰；（4）图中线条清晰，层次分明，图中文字、数字一律采用工程字；（5）图面布局合理，美观整洁。

二、厂房布置设计步骤1、厂房布置设计图绘制比例为1:100。

绘制厂房横剖面、发电机层平面、水轮机层蜗壳层平面共3张图。

这些图是相互配合绘制的，可以先绘制厂房横剖面图，然后绘制厂房平面图。

2、绘制厂房横剖面图步骤如下：（l）绘出机组安装高程，机组安装高程可定在纵坐标35cm左右，机组中心可定在横坐标35—40cm左右；（2）绘出水轮机和蜗壳的轮廓尺寸；（3）绘出尾水管的轮廓尺寸；（4）绘出发电机及其通风道尺寸；（5）确定蜗壳四周二期混凝土的厚度，绘出水轮机层地面高程；（6）确定机墩型式并绘出机墩二期混凝土尺寸；（7）确定发电机安装方式，结合厂房下游水位（即设计最高水位），绘出发电机层地面高程；（8）根据有无蝴蝶阀和是否布置在主厂房内，确定厂房上游侧边墙的位置，并作为构架上游柱的基础，确定上游侧边墙的厚度。

目录一、摘要 (1)二、引言 (2)三、基本资料 (3)1 工程基本情况 (3)2 工程特性表 (5)四、厂房设计说明书 (8)1 绘制蜗壳单线图 (8)1.1 蜗壳形式 (8)1.2 选择蜗壳主要参数 (8)1.3 蜗壳水力计算 (9)2 尾水管单线图的绘制 (10)3 设计转轮流道尺寸 (12)4 厂房起重设备设计 (13)5 主厂房轮廓尺寸设计 (14)5.1 厂房总长度的确定 (14)5.2 主厂房宽度的确定 (14)5.3 厂房各层高程确定 (18)5.4 安装间设计 (21)6 厂区布置 (21)7 副厂房设计 (23)8 主变压器、开关站和输电线路 (24)9 主厂房内部布置 (24)10 结构设计 (25)11 厂房混凝土分期浇筑 (25)12 总结 (26)一、摘要本次课程设计是在已知吉达水电站相关数据的基础上，对其厂房进行设计，具体设计内容如下：1、首先由给定的基本数据查找或查阅有关的工具书确有关机组和设备的尺寸；2、根据已知数据绘出蜗壳与尾水管单线图，拟定转轮流道、座环等尺寸；3、选择厂房起重设备，并摘录该设备相关参数，以供后续计算时取用；5、根据已知数据，结合工程经验及导师意见，设计厂房轮廓尺寸；6、进行厂区布置，按要求设计两种布置方案，并结合各种工程、经济因素进行必选后最终确定一种布置方案；7、进行厂房布置：①对厂房的结构布置的考虑，包括：a．主厂房的分缝 b．一、二期混凝土的划分c．止水的设置 d．下部块体结构的布置 e．上部结构布置②厂房机电设备的布置，主要包括以下五个方面的布置：a.电站主要线路系统设计b．水轮机调速系统及相应的操作柜和机旁盘布置c. 主厂房内各层设备布置d. 厂内起重设备布置 e. 厂内交通安排③副厂房的布置及参考面积二、引言水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转化为电能的综合工程设施。

厂房中安装水轮机、水轮发电机和各种各种辅助设备。

通过能量转换，水能发电机发出电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。

《水电站建筑物课程设计》教学大纲学分：1.5 学时：1.5周课程性质：实践教学面向专业：水利水电工程专业一、课程设计的性质与任务本课程设计是水利水电工程专业的主要专业实践课之一。

目的是：通过本课程设计，使学生加深理解和掌握水电站建筑物课程内容，初步培养学生运用所学的理论知识去解决实际工程问题的能力，提高学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册，进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力，为今后从事本专业的工程设计、施工、运行管理以及科学研究工作打下基础。

二、课程设计的主要内容进行水电站厂房布置初步设计。

三、课程设计的基本要求1、时间要求本课程设计共1.5周。

2、设计成果要求（1）设计图3张——总体布置图、厂房横剖面图、厂房发电机层平面图各一张；（2）设计说明书（含计算书）一份。

3、知识和能力要求通过课程设计使学生融汇贯通本课程所学专业理论知识，完成一个较完整的设计计算过程，以加深对所学理论的理解与应用。

四、课程设计任务书和指导书第一部分设计原始资料1、水文分析资料：年径流、洪水、泥沙情况；2、气象资料：库区气温、流域多年平均降雨量、风速、水库吹程等；3、水库水位与库容关系曲线、水位与流量关系曲线及淤积年限；4、规划设计要求及建筑物特性指标；5、水轮机、发电机和相关的电器辅助设备资料。

第二部分毕业设计具体内容和时间安排1、根据地质、地形条件和水利枢纽总体规划，通过分析比较确定水电站枢纽布置方案，绘制枢纽平面布置图。

2、进行水电站布置设计，绘制厂房横剖面图、厂房发电机层平面图3、具体时间安排如下：（1）熟悉基本资料，准备用具和参考资料——0.5d；（2）初步计算厂房各尺寸（长、宽、高）——1.5d；（3）绘图——4.5d；（4）整理计算书、编写说明书——1d。

五、课程设计的前修课程《水力学》、《土力学》、《结构力学》、《钢筋混凝土》、《水力机械》、《电气设备》、《水电站建筑物》、《生产实习》等。

工程概况和基本资料一、工程概况密云水库库区跨越潮、白两河，地处密云县城以北20km，两条河在密云县城以南约10km处汇合成潮白河。

潮河和白河的最低分水岭在金沟，高程为130m，潮河水库和白河水库在金沟连通，库水位在130m高程以上合成一个水库——密云水库。

河流多年平均流量s。

密云水库是以防洪及工农业供水为主要任务，兼有发电效益的综合利用水利工程。

水库各特征水位如下：死水位：▽正常高水位：▽设计洪水位：▽校核洪水位：▽坝顶高程：▽主要建筑物包括：（1）挡水建筑物有白河、潮河主坝两座及副坝五处，为碾压式粘土斜墙土坝，最大坝高为白河主坝，高，潮河主坝高56m，各副坝高～39m不等。

（2）泄水建筑物①溢洪道：有潮河左岸第一、第二溢洪道。

第一溢洪道为正常溢洪道，底部高程▽140m，宣泄超过100年一遇的洪水，为5孔带胸墙式河岸溢洪道。

第二溢洪道为非常溢洪道，与第一溢洪道配合，宣泄1000年洪水，底部高程▽，为5孔开敞式河岸溢洪道。

②隧洞：a.白河左岸发电隧洞，用作发电供水和下游工农业供水，并在调压井上游设泄水支洞，用以宣泄10000年一遇特大洪水。

进水塔进口底部高程为▽，洞径6m，洞长416m，底坡i=1/400，调压室为圆筒式，内径，调压室后接2根埋藏式压力管道，管径，管长125m。

b.潮河发电泄水隧洞，任务是施工导流，发电、灌溉、供水和泄水。

c.走马庄放空隧洞，只有在1000年一遇洪水时参加泄洪，平时不用，主要任务是紧急放空。

③坝下廊道：为施工期的临时建筑物，施工导流采取潮白两河分别导流的方式，故设白河导流廊道、潮河导流廊道，可宣泄20年一遇洪水，另有南石骆驼输水廊道，用以泄放3个流量的灌溉用水。

二、基本资料及设计依据1．有关密云水电站工程概况的简要说明如前述。

2．坝址地形图1张，比例为1：30003．坝型为斜墙土坝，依据发电量及装机容量，厂房按Ⅱ级建筑物设计。

4．电站下游尾水位最高尾水位：▽正常尾水位：▽单机满负荷出力时尾水位：▽最低尾水位：▽5．水电站装机容量60MW，共4台，厂房布置在右岸。

水电站厂房布置课程设计学院：水利水电学院班次：学号：姓名：目录第一节：课程设计任务1、基本资料2、设计要求3、设计成果第二节；水电站厂房设计1、绘制蜗壳单线图2、绘制尾水管单线图3、拟定转轮流迫尺寸4、厂房起重设备计算5、厂房轮廓尺寸第三节：水电站厂房布置第四节：课程设计感想第一节：基本资料及设计要求1、基本资料（1）原始资料见表2—1。

（2）水轮发电机的外形尺寸示意图见图2-1.（3）厂区地区图见图2-3（4）水轮机型谱参数、转轮外形尺寸、水轮机综合特性曲线、蜗壳形式及其尺寸、尾水管形式及其尺寸、主变压器型号及其外形尺寸、桥车吊车系列及其尺寸、主阀型号及其尺寸等有关设备资料详见《水力机械设计手册》或参见《水电站》教材。

2、设计要求（1）根据选定的课程设计题目，研究并熟悉与所选题目有关的各种资料。

（2）研究、拟定厂区建筑物布置方案，初步确定厂区建筑物平面布置形式。

（3）进行水轮机选型设计。

根据给定的电站装机容量及机组台数，拟定水轮机装置方式，选择可用的水轮机型号方案，计算、确定所选各型号方案的水轮机主要参数（转轮标号直径D1、额定转速n r等），进行各方案的综合比较、分析，则优选定水轮机型号。

然后，将所选定水轮机型号。

然后，将所选定水轮机型号及其主要参数与表2-1中的相应资料进行对照、分析。

（4）进行厂房布置设计。

根据所选定的水轮机型号，确定水轮机（含蜗壳、座环、导叶、转轮及尾水管等）的外形尺寸；确定与所选定水轮机配套的水轮发电机、主变压器、调速器、油压装置、机旁盘及桥式吊车等设备的型号及外形尺寸；确定主厂房内各主要设备的布置形式；计算确定主厂房的长度、宽度及各层高程等尺寸。

（5）完成厂区建筑物布置设计。

根据主厂房布置设计成果，研究确定副厂房、主变压器场及高压开关站等建筑物的形式及其平面尺寸；修改并最终完成厂区建筑物平面布置设计。

3、设计成果（1）绘制设计图纸①厂区建筑物平面布置图：②厂房横剖面图（比例1:100）；③厂房发电机层平面图（比例1:200）④厂房水轮机层平面图（比例1:200）（2）编写设计说明书主要内容包括：设计依据及标准、水轮机选型设计、厂房布置设计、厂区布置设计、厂区建筑物布置设计、收获与体会等。

1、学号尾数是：1,3,5的同学，做第一个题中3台机组方案，第一个题中7，9的同学做2台机组方案2、学号尾数是：2,4,6的同学，做第二个题中3台机组方案， 8,0的同学做第二题中的2台机组方案咸丰水电站设计基本资料一、枢纽概况咸丰水利水电枢纽工程下游距某县城约20km，上游距咸丰县城约60km，是忠建河干流三级水电开发中的最上一级。

坝址控制流域面积503km2，多年平均流量17.1 m3/s，多年平均径流量5.4×108m3。

该水利水电枢纽工程开发任务是以发电为主，总装机60MW，兼有航运、防洪、灌溉、集镇供水、旅游等效益。

二、设计依据及参数1、水库水位（m）校核洪水位（P= 0.05 %）620.76设计洪水位（P=1 %）618.00正常蓄水位618.00汛期限制水位618.00死水位590.002、下泄流量及相应下游水位校核洪水位时最大泄量3368 m3/s，相应下游水位565.61m设计洪水位时最大泄量2344 m3/s，相应下游水位563.87 m调节流量（P=85%）54.7 m3/s，相应下游水位552.37m最小流量13.68 m3/s，相应下游水位552.04 m3、水库容积（亿m3）总库容（校核洪水位以下库容）0.8438正常蓄水位以下库容0.7490调洪库容（校核洪水位至汛期限制水位）0.0951死库容（死水位以下）0.15024、水电站特征水头（m）最大工作水头65.89 m最小工作水头35.7 m加权平均水头53.05m设计水头50.4 m5、地形地质水库河段总体走向NE，河床高程550～620m。

河谷一般呈“U”字型，谷宽20～40m，坡高300～500m，坡度28°～56°。

以粘土夹碎石为主，下覆粉砂岩地层，强风化带厚1.0m，弱风化带厚2.4m，弱风化带地基承载力达500KPa。

石垭子水电站设计基本资料1.1 概述石垭子水电站位于洪渡河中下游，坝址位于贵州省遵义市务川县县城下游38km，距河口69.5km，距贵阳市390km。

第一章原始资料及设计条件1.1 概述1.1.1 工程概况某水电站位于沅水一级支流巫水下游峡谷河段，下距会同县若水乡镇2km，距洪江市15km。

坝址下游2km有洪江～绥宁省级公路从若水乡镇经过，交通较为便利。

该工程初拟正常蓄水位191m，迥水至高椅坝址，库容0.0708亿m3，装机16MW，是一座以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益的水电工程，枢纽建筑物由溢流闸坝、重力式挡水坝、右岸引水发电隧洞和引水式厂房组成。

1.2工程等别和建筑物级别本工程以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益。

水库正常蓄水位191m时库容为0.0708亿m3，电站装机容量为16MW，根据水利水电工程等级划分的规定，工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等。

永久性建筑物闸坝、电站厂房等属4级建筑物，临时建筑物属5级。

1.2 水文气象资料1.2.1 洪水各频率洪峰流量详见下表表1-1 坝址洪峰流量表1.2.2 水位～流量关系曲线：表1-2 下坝址水位～流量关系曲线表高程系统：85黄海表1-3 上坝址水位～流量关系曲线表 高程系统：85黄海表1-4 厂址水位～流量关系曲线表 高程系统：85黄海多年平均含沙量：0.0893/m kg ； 多年平均输沙量：22.05万t ；设计淤沙高程：169.0m ；淤沙内摩擦角：10˚；淤沙浮容重：0.93/m t 。

1.2.4 气象多年平均气温：16.6˚C ；极端最高气温：39.1˚C ；极端最低气温：-8.6˚C ；多年平均水温：18.2˚C ；历年最高气温：34.1˚C ；历年最低气温：2.1˚C ；多年平均风速：1.40s m /； 历年最大风速：13.00s m /，风向：NE ；水库吹程：3.0km ；最大积雪厚度：21cm ；基本雪压：0.252/m KN 。

1.3 工程地质与水文地质1.3.1 工程地质资料(1)该工程区地震基本烈度小于Ⅵ度，不考虑地震荷载。

(2) 基岩物理力学指标上坝址：饱和抗压强度：20～30MPa ；抗剪指标：岩砼/f =0.6～0.65；抗剪断指标：'f=0.8～0.9 ；'c=0.7～0.8MPa。

某水电站厂房课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解水电站厂房的基本结构及其功能，掌握厂房内主要设备的名称及作用。

2. 学生能够描述水电站发电过程，并了解影响水电站发电效率的主要因素。

3. 学生能够解释水电站厂房在设计时考虑的主要因素，如安全性、经济性和环保性。

技能目标：1. 学生能够通过观察和分析，绘制水电站厂房的简单示意图，并标出主要设备。

2. 学生能够运用所学的知识，对水电站厂房的设计提出改进建议，提高发电效率。

3. 学生能够通过小组合作，共同探讨水电站厂房建设中的问题，并提出解决方案。

情感态度价值观目标：1. 培养学生关注我国水电资源的开发和利用，增强环保意识，认识到保护水资源的重要性。

2. 培养学生热爱科学，勇于探究的精神，激发他们对水电工程建设的兴趣。

3. 培养学生团队合作意识，学会倾听、尊重他人意见，共同完成学习任务。

课程性质：本课程为自然科学领域，结合实际工程案例，注重理论与实践相结合，提高学生的科学素养和工程观念。

学生特点：六年级学生具备一定的观察、分析能力和动手实践能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢探索未知。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养他们独立思考和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 水电站厂房基本结构：介绍厂房的建筑结构，包括坝体、厂房主体、尾水渠等部分，分析各部分的功能及相互关系。

教材章节：《水电工程设计》第二章第二节2. 水电站主要设备：讲解水轮机、发电机、变压器等主要设备的结构和工作原理，以及它们在水电站中的作用。

教材章节：《水电工程设计》第二章第三节3. 水电站发电过程：阐述水从水库流经水轮机、发电机，最终转化为电能的过程，分析影响发电效率的因素。

教材章节：《水电工程设计》第三章第一节4. 水电站厂房设计因素：探讨厂房在设计时需要考虑的安全性、经济性和环保性等因素，分析如何优化设计方案。

课程设计基本资料(一)、流域概况该水电站位于S河流的上游，电站坝址以上的流域面积为20,300km2，本电站属于该河流梯级电站中的一个。

(二)、水利动能本电站的主要任务是发电。

结合水库特性、地区要求可发挥养鱼等综合利用效益。

本电站水库特征水位及电站动能指标见表15000100001500020000264266268270272274276278280水位 (m )流量(m 2/s)图1 下游水位——流量关系曲线目录第一章 引水系统设计第一节 进水口设计 第二节 引水管道设计 第三节 引水道水力计算 第二章 水轮发电机组设计第一节 水轮机的台数、单机容量与型号选择 第二节 水轮机主要参数确定 第三节 蜗壳设计 第四节 尾水管设计第五节 水轮发电机及辅助设备选择 第三章 水电站厂房设计 第一节 厂区枢纽布置 第二节 主厂房尺寸确定 第三节 桥吊选择第四节 主厂房布置设计 第五节 副厂房设计 第四章 结论摘要水电站是以发电为主的项目。

本次设计主要包括：水轮发电机选择、电站厂房布置、引水系统设计。

根据课程设计资料和水电站建筑物设计参考资料确定了相应设计过程，对坝后式水电站设计进行了详细的介绍。

关键词 坝后式水电站；水轮机；电站厂房；引水系统一、引水系统设计由于本电站为坝后式水电站，故进水口的型式为坝式进水口最大引用流量：'max 1max 1Q Q D式中'max Q -------最大引用流量，取为1.43/m s （经选型之后得出） D1--------转轮直径Hr---------设计水头2max 31.4 6.5285.52/Q m s=⨯=视为对称水流取0.55淹没深度：cr S =0.55610.4m =⨯=式中 C--------经验系数0.55~.73，对称进口取小值，侧向进水口取大值。

选取0.55V---------经济流速，经济流速为5~7m,选择6m/sd -------闸门孔口净高考虑冰冻影响为1m ，故淹没深度为：11.4m ，取11.5m 由水电站工程特性表查得：死水位为289m 故进水口底部高程为：28911.510267.5m --=压力管道直径确定： 可用经济流速法确定即max22Q D v π⎛⎫= ⎪⎝⎭v 为经济流速所以：7.8D m ===进水喇叭口设计：由水利设计参考规范： 1.1 1.17.88.58a D m ==⨯=0.50.57.8 3.9b D m ==⨯=进水喇叭口为椭圆：22221x y a b +=a--------取(1~1.5)D,常用1.1D b--------取(1/3~1/2)D,取0.5D故椭圆方程：222218.58 3.9x y +=（平底，三面收缩形式）闸门段设计：选取宽：7.8m, 高:10m渐变段：()BS L x L =- ()Ha L x L =- ()2Dr L x L =-s ——渐变中断面宽度； a ——渐变中断面高度； r ——渐变中角隅园弧半径； L ——渐变段长度；B ——矩形断面起始宽度 H ——矩形断面起始长度； D —— 圆形断面终端直径； x —— 长度变化参数。

目录一、摘要。

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.1二、引言.。

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.2三、基本资料..。

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..31 工程基本情况..。

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.32 工程特性表。

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.5四、厂房设计说明书.。

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(8)1 绘制蜗壳单线图.。

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.8 1.1 蜗壳形式。

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81.2 选择蜗壳主要参数..。

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.81.3 蜗壳水力计算..。

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92 尾水管单线图的绘制。

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.103 设计转轮流道尺寸。

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124 厂房起重设备设计。

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135 主厂房轮廓尺寸设计.。

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.14 5.1 厂房总长度的确定...。

一、 绘制蜗壳单线图1、蜗壳的型式：在资料中已经给出水轮机的型号为HL220-LJ —225，而且电站设计水头H P =46.2m ＞40m,根据《水力机械》第二版P96页书中蜗壳分类，则蜗壳的型式应为金属蜗壳。

2、选择蜗壳的主要参数（1）金属蜗壳的断面形状为圆形，为了良好的水力性能一般蜗壳的包角取0345ϕ=。

通过计算得出max Q 值,计算如下：错误!15000156250.96fr fN N KW η=== 式中：60000150004f KW N KW ==,0.96f η= 错误!131max 3322221156251.11 1.159.819.812.2546.20.91rr N Q m D H η===<⨯⨯⨯其中：1311150 1.15Q L s m s ==(由附表一查得），1 2.25D m =，46.2r H m =，0.91η=（由附表一查得）。

错误!123max 1max 11.112.2538.2Q Q D m s ==⨯=由蜗壳进口断面流量max0360c Q Q ϕ=得 334538.236.61/360c Q m s =⨯= （2）根据《水力机械》第二版P99中图4—30查得，可知当设计水头为46。

2m ＜60m 时,蜗壳的进口断面的平均流速C V =5.6/m s .（3)因为已知水轮机的型号HL220—LJ —225，则由《水力机械》第二版P162的附表5查得此时蜗壳的座环内径b D =3250mm ，外径a D =3850mm,所以有蜗壳座环的内、外半径分别为:b r =2b D =1625mm=1。

625m ，a r = 2a D=1925mm=1。

925m 。

座环尺寸（mm）比例：1：1003、蜗壳的水力计算 （1)对于蜗壳进口断面：断面的面积：20max 34538.2 6.537360360 5.6c c cc Q Q F m V V ϕ⨯====⨯ 断面的半径：0maxmax 34538.21.443360360 5.6c Q m V ρππ⨯====⋅⨯⨯从轴中心线到蜗壳外缘的半径：max max 2 1.9252 1.443 4.811a R r m ρ=+=+⨯=. （2)对于断面形状为圆形的任一断面的计算设i ϕ为从蜗壳鼻端起算至计算面i 处的包角，则该计算断面处的max 360ii Q Q ϕ=，max360i c Q V ρπ=，2i a i R r ρ=+.其中：3max 38.2/Q m s =， 5.6/c V m s =，1925 1.925a r mm m ==。

水电站建筑物第二版教学设计一、教学目标本次教学旨在通过讲解水电站建筑物的构成、功能、特点、原理等方面的知识，使学生了解水电站建筑物从设计到施工的完整过程，并通过相关的案例分析和实例操作，增强学生的应用能力和实践能力，具体教学目标如下：1.了解水电站建筑物的定义、分类以及基本特点；2.掌握水电站建筑物的设计和施工流程；3.掌握水电站建筑物的结构和原理；4.能够独立运用所学知识解决一些实际问题。

二、教学内容2.1 水电站建筑物的定义、分类和基本特点1.水电站建筑物的定义；2.水电站建筑物的分类；3.水电站建筑物的基本特点。

2.2 水电站建筑物的设计和施工流程1.水电站建筑物设计流程；2.水电站建筑物施工流程；3.常见设计和施工问题及解决方法。

2.3 水电站建筑物的结构和原理1.水电站建筑物的结构；2.水电站建筑物的原理；3.水电站建筑物在水能利用中的作用。

2.4 实例演练结合具体案例和实例操作，让学生能够熟练掌握水电站建筑物的设计和施工，提高实际应用能力。

三、教学方法1.讲授方法：通过教师讲解、PPT演示、案例分析等方式进行知识传授；2.锻炼方法：通过实例操作、小组讨论等形式实际操作、培养学生的实际应用能力。

四、教学评价通过教学中的交互式提问、案例分析、课堂测验、实例操作考核等方法进行教学评价，重点考核学生的操作能力和设计思维能力。

五、教学资源1.教材：《水电站建筑物》；2.录音笔、PPT、演示板等教学设备；3.实例操作与案例分析材料。

六、教学计划课程名称授课时间授课内容第一节课1课时关于水电站建筑物的定义、分类和基本特点的介绍第二节课1课时水电站建筑物的设计和施工流程第三节课1课时水电站建筑物的结构和原理第四节课1课时实例操作与案例分析总结0.5课时对本次教学进行总结七、教学建议1.教师要注重理论讲解与实践教学的结合，鼓励学生积极思考、参与讨论；2.教师要重视学生的实际操作和实例演练，对学生的实际能力进行锻炼和提高；3.教师要对学生进行详细评价和反馈，以便于学生能够更好地了解自己的不足和问题，不断提高自身素质和技能。

《水电站建筑物》课程设计BL电站计算说明书姓名:学号:指导教师:年月日一、基本资料1．1工程概况根据某市供水和灌溉的需求，于X河的Y河口坝址修建BL水电站。

该电站水库控制流域面积2085km2，坝址处多年平均径流量7.21×108m3。

水库属大(2)型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。

采用混合坝型，拟建一座坝后式水电站。

电站尾水泄入灌溉渠道，结合工农业用水进行发电。

水电站厂房按3级建筑物设计，厂房经右岸坝下公路对外联系。

1．2设计的目的与任务目的：通过本次课程设计，使学生将所学水电站基本知识加以系统化，能够运用基本理论知识解决实际工程问题，使学生在分析问题、理论计算、制图、编写说明书与计算书等方面得到锻炼，初步掌握水电站的设计步骤、方法、基本理论，为参加工作打下基础。

任务：进行水轮机选型与厂房布置设计。

1．3BL电站设计资料气象资料：该地区多年平均气温9.3℃，最低气温－35.8℃。

最大风速北风21m/s。

最大冰厚0.37m。

地面冻结深度一般在1.1m左右。

水文资料：(1)水库特征水位与溢洪道泄量特征：（2电站尾水渠出口即为灌溉渠道的渠首，渠底高程40.35m，渠顶高程45.90m，渠道设计流量48.0m 3/s 。

渠道加大流量53.0m 3/s 。

电站尾水渠水位流量关系表(Z ~Q )：(3)厂房地质资料水库坝址系由变质岩、沙岩、熔岩及花岗岩类组成，坝址有一组北北西向断层，在厂房围有一小断层通过。

本地区地震基本烈度为Ⅶ度。

厂房设计烈度为7度。

(4)水轮机选型的基本资料：经水能计算，最终确定： １．电站最大水头H max ＝27.8m ； ２．加权平均水头H a ＝22.1m ； ３．设计水头H r ＝21.3m ；４．电站正常运转时的最小水头H min ＝14.0m 。

５．水电站总装机容量N f ＝6400kW ，考虑水电站运行及用水量变化规律，经方案比较，决定选用两台机组。

水利水电工程建筑专业水电站建筑物课程设计任务及指导书指导老师：兰芙蓉长沙理工大学水利学院水利水电工程系2011年11月一、课程设计目的通过本设计，进一步巩固和加深厂房部分的理论知识,使学生初步掌握水电站厂房设计的步骤和方法，培养和提高学生独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力.二、设计内容和要求根据给定的原始资料及机电设备，进行厂房内部的布置，确定厂房的轮廓尺寸。

应提交的设计成果：㈠设计说明书一份(不少于3000字，必须手写)；㈡设计图不少于3张A2号图（至少1张手画图):1、厂房横剖面图一张（A2号）；2、发电机层平面布置图1张（A2号);3、水轮机层或蜗壳尾水管层综合平面布置图1张（A2号）.三、设计资料(另附）四、设计步骤及方法㈠了解任务、熟悉资料。

㈡确定设备尺寸1、计算吸出高度，根据水轮机允许的吸出高度，并结合电站的具体情况，最后决定水轮机的安装高程；2、选择蜗壳型式,进行蜗壳水力计算,确定蜗壳轮廓尺寸；3、选择尾水管型式，确定尾水管的基本尺寸;4、估算发电机尺寸,并选择其冷却方式.㈢进行厂房布置1、根据给定的资料及机电设备，由水轮机的安装高程开始，确定主厂房各部位高程；2、根据主要设备及主要辅助设备的布置要求，以及吊车跨度,确定主厂房的平面尺寸。

进行各层布置时应注意到：（1）辅助设备位置的协调(包括调速系统，油、水、气系统设备的布置）；（2）厂房内吊车的工作范围及其规格尺寸,特别要注意吊车工作范围对边机组段尺寸的影响:（3）厂内外电气设备布置的协调,以保证运行的安全及方便;（4）厂内上下各层的交通联系，楼梯、吊物孔、交通道等的布置及尺寸; （5）主要设备的检修条件：a、装配场的位置、高程及尺寸；b．主变压器的检修；c．蜗壳及尾水管检修时的进入孔位置;d、厂内集水井位置等.（6)厂房各部件的结构尺寸（包括梁、柱、门、窗、墙……等)应符合建筑上的基本要求;（7）合理布置梁柱系统，满足结构，施工及安装上的要求。

水电站课程设计1.设计题目水电站厂房布置设计2.设计目的进一步巩固和加深厂房部分的理论知识,培养学生独立思考、分析问题及运用理论知识解决实际问题的能力,提高学生制图、使用现行规范、查阅技术资料、使用技术资料的能力以及编写设计说明书的能力。

通过该课程设计使学生初步掌握水电站厂房设计的内容、步骤和方法3.设计任务3.1、进行厂区枢纽布置3.2、根据给定的资料进行水轮发电机组的选型;3.3、根据水轮发电机组的型号选择相应的蜗壳、尾水管、调速器及其它辅助设备;3.4、根据所选择的设备进行主、副厂房的平面和立面的布置设计,从而确定厂房的轮廓尺寸。

布置设计包括以下几方面内容:3.4.1、主机组及相应辅助设备的布置;3.4.2、主、副厂房各层的布置;3.4.3、主、副厂房梁、板结构的布置;3.4.4、厂内交通道的布置。

3.设计资料本次课程设计的前半部分,即机组的选型、调速器及辅助设备的选择已在水轮机选型作业中完成,因此所有资料已发到每人手中,此阶段的设计内容就是要求根据每人选择的机组进行相应的厂房布置设计。

4.设计成果4.1、设计图纸一张。

4.1.1、图纸内容包括:1沿机组中心线厂房横剖面图(1:50~1:100;2发电机层平面图(1:100~1:200;3水轮机层平面图(1:100~1:200;4蜗壳层、尾水管层平面图(1:100~1:200;5厂区枢纽布置图(1:5004.1.2、图纸要求:1要求绘于1号白图上或用计算机绘图;2要严格按制图要求绘制工程图;3设计图纸要求正确、美观、清楚、整洁;4图中所用符号应合乎统一规定的符号,文字用仿宋体书写;5要求图中尺寸标注完整、正确,图纸上要有必要的说明。

4.2、计算书、说明书一份。

计算书、说明书要求有以下内容:1封面;2前言;3中、英文摘要及中、英文关键词;4目录;5正文;正文的内容包括:(1工程概况及设计资料;(2水轮机、发电机的选型及其所考虑的因素;(3蜗壳、尾水管、调速设备的选型及其所考虑的因素;(4水电站在整个枢纽中的位置及厂房枢纽布置概述(包括供水方式、引近方式、厂区回车场及对外交通道。