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第1章 深式进水口3

1.1 概述3

1.1.1 深式进水口的作用3

1.1.2 深式进水口的组成3

1.1.2.1 行近段3

1.1.2.2 进口段3

1.1.2.3 闸门段3

1.1.2.4 闸门后渐变段3

1.1.2.5 操作平台和交通桥3

1.2 深式进水口的主要型式和运用条件4

1.2.1 深式进水口的主要型式4

1.2.2 深式进水口的适用条件及布置方式4

1.2.2.1 坝式进水口4

1.2.2.2 河床式进水口6

1.2.2.3 塔式进水口8

1.2.2.4 岸式进水口9

1.2.2.5 抽水蓄能电站进／出水口12

1.2.2.6 其他型式进水口12

1.3 深式进水口的布置设计14

1.3.1 进水口设计的基本资料及数据14

1.3.2 进水口位置选择14

1.3.3 防沙、防污和防冰14

1.3.3.1 防沙14

1.3.3.2 防污15

1.3.3.3 防冰15

1.3.4 进水口的主要设备和设施15

1.3.4.1 拦污栅15

1.3.4.2 浮式拦漂排16

1.3.4.3 闸门及启闭设备17

1.3.4.4 通气孔17

1.4 深式进水口的水力计算和体形设计19

1.4.1 进水口高程选择19

1.4.1.1 不进入空气和不产生漏斗状吸气漩涡的最小淹没深度19

1.4.1.2 为保证进水口为压力流且不出现负压的淹没深度19

1.4.1.3 闸门井内最低涌浪的最小淹没深度19

1.4.2 进水口水头损失计算19

1.4.2.1 沿程水头损失19

1.4.2.2 局部水头损失20

1.4.3 进水口体形设计22

1.4.3.1 行近段22

1.4.3.2 进口段22

1.4.3.3 闸门段25

1.4.3.4 渐变段25

1.4.3.5 操作平台和交通桥26

1.4.4 抽水蓄能电站进／出水口水力设计26

1.4.4.1 侧式进／出水口26

1.4.4.2 竖井式进／出水口34

1.4.4.3 数值模拟在进／出水口水力设计中的应用36

1.4.5 虹吸式进水口水力设计37

1.4.5.1 水力计算公式38

1.4.5.2 进水口水头损失39

1.4.5.3 进口最小淹没深度39

1.4.5.4 断面体形尺寸39

1.4.5.5 虹吸的发动和断流39

1.4.5.6 原型观测成果42

1.5 深式进水口的结构设计42

1.5.1 主要设计内容42

1.5.2 几个特殊问题42

1.5.2.1 进水塔塔体结构设计42

1.5.2.2 集中式进水口结构设计及孔口应力计算和改善孔口应力的措施43

1.5.2.3 拦污栅支承结构计算44

参考文献44

第2章 水工隧洞49

2.1 概述49

2.2 隧洞的布置49

2.2.1 基本资料49

2.2.1.1 枢纽布置资料49

2.2.1.2 动能经济指标49

2.2.1.3 水文气象资料49

2.2.1.4 地形地质资料49

2.2.1.5 生态环境与施工条件资料50

2.2.1.6 支护与衬砌资料50

2.2.2 隧洞的线路50

2.2.2.1 隧洞进出口布置50

2.2.2.2 隧洞的岩体覆盖厚度50

2.2.2.3 隧洞线路的平面布置51

2.2.2.4 隧洞的纵剖面布置51

2.2.2.5 隧洞的纵坡51

2.2.3 隧洞断面51

2.2.3.1 常用的断面型式51

2.2.3.2 选择断面型式的一般原则51

2.2.3.3 经济断面52

2.2.4 隧洞一般要求52

2.2.4.1 隧洞渐变段52

2.2.4.2 转弯半径52

2.2.4.3 隧洞对邻近建筑物的影响53

2.2.4.4 洞线布置需考虑的不利地质条件53

2.2.4.5 检修进人门（闷头）、集石坑的布置53

2.2.4.6 有压隧洞充水、排水53

2.2.5 洞群53

2.2.5.1 采用洞群布置的必要性判断53

2.2.5.2 相邻隧洞之间的岩体间壁厚度要求53

2.2.6 部分工程实例54

2.3 作用和作用效应组合54

2.3.1 作用54

2.3.1.1 地应力、围岩压力54

2.3.1.2 水压力56

2.3.1.3 结构自重57

2.3.1.4 回填灌浆压力57

2.3.1.5 温度作用58

2.3.1.6 地震作用59

2.3.1.7 弹性抗力60

2.3.2 作用效应组合62

2.3.2.1 安全系数极限状态的作用（荷载）效应组合62

2.3.2.2 分项系数极限状态的作用效应组合［3］62

2.4 支护型式与材料64

2.4.1 支护的作用64

2.4.1.1 施工期临时支护64

2.4.1.2 永久支护64

2.4.2 支护型式64

2.4.2.1 锚喷支护64

2.4.2.2 衬砌64

2.4.2.3 组合式支护65

2.4.3 支护材料65

2.4.3.1 锚杆和钢筋网65

2.4.3.2 喷混凝土65

2.5 不支护与锚喷支护65

2.5.1 一般要求65

2.5.2 不宜采用锚喷支护的洞段66

2.5.2.1 大面积淋水洞段66

2.5.2.2 会造成喷层腐蚀及膨胀性地层的洞段66

2.5.2.3 有其他要求的洞段66

2.5.3 喷射混凝土支护66

2.5.4 喷纤维混凝土支护67

2.5.5 锚杆（锚束）支护67

2.5.5.1 锚杆（锚束）支护计算67

2.5.5.2 锚杆（锚束）支护的一般要求68

2.5.6 锚喷挂网支护68

2.5.6.1 钢筋网的布置要求68

2.5.6.2 破碎带的联合支护68

2.5.7 组合式支护68

2.5.8 锚喷支护类型及其参数68

2.5.9 不支护与锚喷支护结构收敛稳定要求68

2.5.9.1 不支护与锚喷支护隧洞监控量测数据的要求68

2.5.9.2 需要采取增强支护措施的情况68

2.6 混凝土衬砌68

2.6.1 圆形有压隧洞断面衬砌计算69

2.6.1.1 计算原理69

2.6.1.2 在均匀内水压力作用下的计算69

2.6.1.3 围岩垂直松动压力、衬砌自重和洞内满水而无水头的水压力作用下的计算72

2.6.1.4 围岩垂直松动压力、侧向松动压力、衬砌自重、洞内满水而无水头的水压力及外水压力作用下的计算73

2.6.1.5 灌浆压力作用下的计算73

2.6.2 边值问题数值解法74

2.6.2.1 计算原理74

2.6.2.2 基本方程74

2.6.2.3 衬砌的边值问题的数值解法75

2.6.2.4 连接条件75

2.6.2.5 作用75

2.6.2.6 衬砌的配筋75

2.6.2.7 衬砌正常使用极限状态的验算75

2.6.3 两种计算方法的评价76

2.6.3.1 圆形有压隧洞的计算方法76

2.6.3.2 边值问题数值解法76

2.6.3.3 结论76

2.6.4 预应力混凝土衬砌76

2.6.4.1 一般规定76

2.6.4.2 压浆式预应力混凝土衬砌76

2.6.4.3 环锚式预应力混凝土衬砌78

2.6.5 高压水工隧洞设计78

2.6.5.1 高压水工隧洞的定义78

2.6.5.2 水压力作用的分析78

2.6.5.3 高压水工隧洞的设计原则79

2.6.5.4 高压水工隧洞的防渗设计79

2.6.6 部分工程实例79

2.7 竖井、斜井、弯段和分岔口设计80

2.7.1 竖井、斜井、弯段80

2.7.2 分岔口80

2.7.2.1 分岔口的型式80

2.7.2.2 分岔口衬砌结构计算80

2.8 隧洞灌浆和衬砌构造83

2.8.1 回填灌浆和固结灌浆83

2.8.1.1 回填灌浆83

2.8.1.2 固结灌浆83

2.8.2 不良地质条件的洞段处理措施84

2.8.2.1 不良地质条件的洞段84

2.8.2.2 不良地质条件的洞段支护设计84

2.8.3 施工缝和伸缩缝85

2.8.4 防渗、排水85

2.8.4.1 排水孔85

2.8.4.2 排水管86

2.8.4.3 排水洞86

2.8.5 集石坑86

2.8.6 不同衬砌型式之间的连接86

2.8.7 钢筋布置86

2.8.7.1 一般断面的钢筋布置86

2.8.7.2 分岔口的钢筋布置86

2.8.7.3 矩形断面的钢筋布置87

2.8.7.4 马蹄形断面的钢筋布置87

2.9 封堵体设计87

2.9.1 封堵体形式87

2.9.2 封堵体的受力特性87

2.9.3 封堵体的结构稳定性计算分析88

2.9.3.1 经验公式88

2.9.3.2 刚体极限平衡法88

2.9.3.3 有限单元法88

2.9.4 封堵体的渗透稳定性计算公式89

2.9.4.1 简化计算公式89

2.9.4.2 数值分析方法——有限单元法89

2.9.5 材料与构造要求89

2.10 土洞设计89

2.10.1 布置原则89

2.10.2 土压力90

2.10.2.1 土体分类90

2.10.2.2 计算方法91

2.10.3 进出口设计91

2.10.4 洞身段设计91

2.10.4.1 一次支护设计91

2.10.4.2 二次支护设计92

2.10.5 衬砌分缝及防排水设计92

2.10.5.1 衬砌分缝设计92

2.10.5.2 防、排水设计92

2.10.6 部分工程实例93

参考文献93

第3章 调压设施97

3.1 概述97

3.2 调节保证计算98

3.2.1 调节保证计算的任务98

3.2.1.1 调节保证计算的主要内容98

3.2.1.2 调节保证计算的控制工况98

3.2.1.3 调节保证计算的规范要求98

3.2.2 调节保证计算的数学模型99

3.2.2.1 基本方程99

3.2.2.2 水击波速99

3.2.3 调节保证计算的解析法100

3.2.3.1 水击方程和波动特性100

3.2.3.2 直接水击和间接水击101

3.2.3.3 开度依直线规律变化的间接水击101

3.2.3.4 水击计算公式汇总102

3.2.3.5 水击压强沿管线的分布103

3.2.3.6 起止开度和关闭规律对水击压强的影响103

3.2.3.7 复杂管道水击计算的简化方法104

3.2.3.8 机组转速最大上升率的解析计算105

3.2.4 调节保证计算的数值法106

3.2.4.1 特征线方程106

3.2.4.2 边界条件106

3.2.4.3 初始条件109

3.2.4.4 计算分析110

3.2.5 改善调节保证参数的工程措施111

3.3 常规调压室112

3.3.1 调压室设置条件及基本要求112

3.3.1.1 上游调压室的设置条件112

3.3.1.2 下游调压室的设置条件112

3.3.1.3 调压室的基本要求113

3.3.2 调压室布置方式113

3.3.2.1 上游调压室（或引水调压室）113

3.3.2.2 下游调压室（或尾水调压室）113

3.3.2.3 上下游双调压室系统113

3.3.2.4 上游双调压室系统114

3.3.2.5 其他布置方式114

3.3.3 调压室的基本类型及适用条件115

3.3.3.1 简单式调压室115

3.3.3.2 阻抗式调压室115

3.3.3.3 水室式调压室115

3.3.3.4 溢流式调压室115

3.3.3.5 差动式调压室115

3.3.4 调压室水力计算基本方程115

3.3.4.1 基本方程115

3.3.4.2 调压室水头损失116

3.3.5 调压室水位波动稳定性118

3.3.5.1 上、下游双调压室系统临界稳定断面119

3.3.5.2 其他布置方式下调压室临界稳定断面120

3.3.6 调压室涌波水位计算121

3.3.6.1 调压室涌波水位计算的控制工况121

3.3.6.2 调压室涌波水位计算的解析法121

3.3.6.3 调压室涌波水位计算的数值法128

3.3.7 调压室布置及结构计算129

3.3.7.1 调压室布置与结构构造要求129

3.3.7.2 调压室结构计算130

3.3.8 常规调压室的工程实例136

3.3.8.1 映秀湾水电站带溢流槽的长廊形简单式调压室136

3.3.8.2 二滩水电站下游简单长廊式调压室138

3.3.8.3 福堂水电站开敞圆筒阻抗式调压室138

3.3.8.4 太平驿水电站地下圆筒差动式调压室139

3.3.8.5 湖南镇水电站差动式调压室139

3.3.8.6 溪洛渡水电站下游长廊阻抗式调压室139

3.4 气垫式调压室141

3.4.1 气垫式调压室工作原理及适用条件141

3.4.2 气垫式调压室设置条件及位置选择141

3.4.2.1 设置条件141

3.4.2.2 位置选择142

3.4.3 气垫式调压室水力计算142

3.4.3.1 气垫式调压室水力计算基本参数142

3.4.3.2 气垫式调压室波动稳定性143

3.4.3.3 气垫式调压室涌波水位及室内气体绝对压力计算解析法144

3.4.3.4 气垫式调压室涌波水位及室内气体绝对压力计算数值法145

3.4.3.5 气垫式调压室基本尺寸确定146

3.4.4 气垫式调压室防渗、布置、结构及观测设计146

3.4.4.1 气垫式调压室防渗型式146

3.4.4.2 气垫式调压室布置及结构设计要求146

3.4.4.3 气垫式调压室观测设计147

3.4.4.4 气垫式调压室水气系统配置147

3.4.4.5 气垫式调压室运行控制147

3.4.5 气垫式调压室工程实例148

3.4.5.1 自一里水电站148

3.4.5.2 木座水电站148

3.4.5.3 Torpa水电站149

3.5 变顶高尾水洞149

3.5.1 变顶高尾水洞工作原理及适用条件149

3.5.1.1 工作原理149

3.5.1.2 适用条件149

3.5.2 变顶高尾水洞水力特性150

3.5.2.1 恒定流水力特性150

3.5.2.2 非恒定流水力特性150

3.5.3 变顶高尾水洞体形设计150

3.5.3.1 平面布置150

3.5.3.2 变顶高尾水洞纵剖面布置150

3.5.3.3 变顶高尾水洞横断面设计150

3.5.4 变顶高尾水洞水力计算150

3.5.4.1 数学模型150

3.5.4.2 计算方法151

3.5.5 变顶高尾水洞专项监测要求151

3.5.6 变顶高尾水洞工程实例151

3.5.6.1 彭水水电站151

3.5.6.2 三峡地下电站151

3.6 折向器和减压阀153

3.6.1 折向器的类型及选择153

3.6.1.1 折向器的功用与类型153

3.6.1.2 折向器的工作原理154

3.6.1.3 折向器的选择与布置154

3.6.2 折向器的数学模型与数值计算154

3.6.2.1 折向器的数学模型及边界方程154

3.6.2.2 折向器的数值计算方法155

3.6.3 减压阀的类型及选择155

3.6.3.1 减压阀的功用与类型155

3.6.3.2 减压阀的工作原理155

3.6.3.3 减压阀的选择与布置156

3.6.4 减压阀的数学模型与数值计算158

3.6.4.1 减压阀的数学模型及边界方程158

3.6.4.2 减压阀的数值计算159

3.7 前池159

3.7.1 前池的组成建筑物159

3.7.2 前池和调节池的布置160

3.7.2.1 地形地质的选择及地基稳定分析161

3.7.2.2 前池与渠道及压力管道的布置161

3.7.2.3 扩散段的布置及扩散角度161

3.7.2.4 前池的尺寸162

3.7.2.5 调节池的布置162

3.7.3 前池的涌波162

3.7.3.1 突然丢弃负荷情况162

3.7.3.2 突然增加负荷情况162

3.7.3.3 前池涌波计算公式163

参考文献166

第4章 压力管道169

4.1 概述169

4.2 一般设计规定169

4.2.1 布置要求和经济直径169

4.2.1.1 布置要求169

4.2.1.2 经济直径169

4.2.2 一般构造要求169

4.2.3 材料和允许应力170

4.2.3.1 材料170

4.2.3.2 允许应力171

4.2.4 作用（荷载）和组合172

4.2.4.1 作用（荷载）172

4.2.4.2 作用效应（荷载）组合172

4.3 明钢管174

4.3.1 明钢管的布置174

4.3.2 强度计算174

4.3.2.1 管壁强度计算174

4.3.2.2 支承环的强度计算178

4.3.3 抗外压稳定计算181

4.3.3.1 管壁抗外压稳定计算181

4.3.3.2 加劲环抗外压稳定计算182

4.3.4 镇墩和支墩182

4.3.4.1 镇墩182

4.3.4.2 支墩183

4.3.5 钢管振动及防振措施185

4.3.5.1 钢管振动185

4.3.5.2 减振措施186

4.3.6 钢管的伸缩节187

4.3.6.1 结构型式187

4.3.6.2 套筒式伸缩节结构计算187

4.3.6.3 波纹管伸缩节结构计算189

4.4 地下埋管189

4.4.1 地下埋管的布置189

4.4.2 承受内水压力的计算190

4.4.3 钢管承受外压计算191

4.4.3.1 光面管191

4.4.3.2 设置加劲环的钢管外压计算192

4.4.3.3 设置锚筋环的埋管192

4.4.3.4 降低外水压力的措施192

4.4.3.5 外水压力的确定194

4.5 坝内钢管195

4.5.1 坝内钢管布置195

4.5.2 坝内钢管结构计算195

4.5.2.1 结构计算196

4.5.2.2 抗外压稳定计算198

4.5.3 坝内钢管过缝措施设计199

4.6 坝后背管200

4.6.1 坝后背管布置及结构型式200

4.6.1.1 管道布置200

4.6.1.2 结构型式201

4.6.2 钢衬—钢筋混凝土管结构计算201

4.6.2.1 管壁厚度及环向配筋计算202

4.6.2.2 管道上弯段计算202

4.6.2.3 管坝结合面应力分析202

4.6.2.4 管道温度应力202

4.6.2.5 钢衬—钢筋混凝土管其他结构计算方法202

4.6.2.6 裂缝宽度估算203

4.6.3 管道与坝体连接203

4.6.3.1 管—坝接缝面型式203

4.6.3.2 插筋203

4.6.4 构造措施204

4.6.4.1 材料选择204

4.6.4.2 管道外包钢筋混凝土厚度204

4.6.4.3 钢筋布置204

4.6.4.4 管道与坝体结合面的处理204

4.7 钢筋混凝土压力水管204

4.7.1 类型与应用范围204

4.7.2 设计基本资料205

4.7.3 布置要求和经济管径206

4.7.3.1 布置要求206

4.7.3.2 经济管径206

4.7.4 构造206

4.7.4.1 管道接头206

4.7.4.2 管道基本尺寸208

4.7.4.3 管道铺设方式210

4.7.4.4 管道止推211

4.7.4.5 配件212

4.7.5 结构计算212

4.7.5.1 荷载计算212

4.7.5.2 荷载与荷载组合216

4.7.5.3 预应力钢筒混凝土管结构计算217

4.7.6 腐蚀环境下的设计考虑因素218

4.8 岔管219

4.8.1 概述219

4.8.1.1 岔管布置型式、特点和要求219

4.8.1.2 岔管的结构型式220

4.8.1.3 钢岔管作用（荷载）及结构设计220

4.8.1.4 计算机辅助设计与有限元计算222

4.8.2 三梁岔管222

4.8.2.1 体形设计222

4.8.2.2 管壁厚度222

4.8.2.3 加强梁应力分析222

4.8.3 贴边岔管227

4.8.3.1 面积补偿法227

4.8.3.2 圆环法227

4.8.4 内加强月牙肋岔管227

4.8.4.1 体形设计228

4.8.4.2 管壁厚度的确定229

4.8.4.3 不对称Y形岔管肋板设计229

4.8.4.4 对称Y形岔管肋板设计231

4.8.4.5 钢岔管与围岩联合承载设计231

4.8.5 球形岔管235

4.8.5.1 体形设计235

4.8.5.2 补强环断面设计236

4.8.5.3 应力计算236

4.8.6 无梁岔管238

4.8.6.1 体形设计238

4.8.6.2 管壁厚度238

4.8.6.3 应力校核238

4.8.7 钢衬钢筋混凝土岔管241

4.8.7.1 构造241

4.8.7.2 设计原则与方法241

参考文献241

第5章 水电站厂房245

5.1 概述245

5.1.1 厂房型式和类别245

5.1.1.1 厂房型式划分245

5.1.1.2 各类厂房典型实例245

5.1.2 电站等别及洪水标准250

5.1.2.1 电站等别和厂房级别250

5.1.2.2 厂房洪水标准250

5.2 基本资料253

5.2.1 地形、地质253

5.2.2 水文、气象253

5.2.3 水能规划253

5.2.4 交通运输253

5.2.5 机电设备254

5.2.5.1 水轮机及其附属设备254

5.2.5.2 尾水管、蜗壳254

5.2.5.3 发电机254

5.2.5.4 进水阀门255

5.2.5.5 起重机255

5.2.5.6 主变压器255

5.2.5.7 副厂房设备布置256

5.2.6 厂房楼层荷载资料256

5.2.7 开关站设计资料258

5.3 厂房布置258

5.3.1 厂区布置258

5.3.1.1 一般原则258

5.3.1.2 坝后式厂房259

5.3.1.3 引水式厂房261

5.3.1.4 尾水渠布置261

5.3.1.5 厂区防洪及排水261

5.3.1.6 进厂交通264

5.3.2 厂内布置264

5.3.2.1 主厂房主要控制尺寸264

5.3.2.2 主厂房布置265

5.3.2.3 安装间布置266

5.3.2.4 副厂房布置267

5.3.2.5 厂内交通267

5.3.3 结构布置267

5.3.3.1 主厂房的分缝267

5.3.3.2 下部结构布置267

5.3.3.3 发电机支承结构布置267

5.3.3.4 上部结构布置267

5.4 厂房整体稳定分析及地基处理268

5.4.1 一般要求268

5.4.1.1 稳定分析内容268

5.4.1.2 计算方法268

5.4.1.3 计算单元的选取268

5.4.2 荷载及其组合268

5.4.2.1 荷载分类268

5.4.2.2 荷载计算268

5.4.2.3 荷载组合270

5.4.3 整体稳定及地基应力计算271

5.4.3.1 厂房整体抗滑稳定271

5.4.3.2 深层抗滑稳定271

5.4.3.3 抗滑稳定安全系数272

5.4.3.4 厂房抗浮稳定计算272

5.4.3.5 厂房地基应力计算273

5.4.3.6 地基应力控制标准273

5.4.3.7 沉降计算275

5.4.4 地基处理275

5.4.4.1 一般要求275

5.4.4.2 岩基上厂房基础处理275

5.4.4.3 非岩基上厂房基础处理276

5.4.4.4 工程实例276

5.5 地面厂房结构设计277

5.5.1 一般要求277

5.5.1.1 设计原则277

5.5.1.2 动力系数277

5.5.1.3 结构耐久性要求277

5.5.2 厂房上部结构277

5.5.2.1 屋盖系统277

5.5.2.2 吊车梁279

5.5.2.3 排架280

5.5.2.4 楼盖系统283

5.5.3 机墩与风罩283

5.5.3.1 机墩与风罩的型式283

5.5.3.2 设计所需资料284

5.5.3.3 作用及作用效应组合284

5.5.3.4 圆筒式机墩动力计算285

5.5.3.5 圆筒式机墩静力计算287

5.5.3.6 矮式机墩（定子基础和制动器基础）289

5.5.3.7 墙式机墩289

5.5.3.8 环形梁柱式机墩290

5.5.3.9 风罩静力计算290

5.5.4 厂房下部结构297

5.5.4.1 蜗壳结构设计297

5.5.4.2 尾水管结构设计302

5.5.4.3 考虑框架剪切变形和刚性节点的计算304

5.6 厂房构造设计306

5.6.1 厂房分缝与止水306

5.6.1.1 分缝作用和型式306

5.6.1.2 永久缝的间距和缝宽306

5.6.1.3 止水设施及缝间填充材料307

5.6.1.4 典型实例307

5.6.2 厂房一、二期混凝土的划分308

5.6.2.1 厂房混凝土分期原则308

5.6.2.2 分期划分方式及尺寸308

5.6.2.3 典型实例308

5.6.3 厂房混凝土浇筑分层分块309

5.6.3.1 分层分块原则309

5.6.3.2 浇筑层厚度及平面尺寸309

5.6.3.3 缝面处理309

5.6.3.4 典型实例309

5.6.4 其他构造措施310

5.6.5 减少施工期温度应力的措施310

5.6.6 厂房抗震措施311

5.7 河床式厂房311

5.7.1 设计特点311

5.7.2 厂房布置设计的主要问题311

5.7.2.1 厂房位置选择311

5.7.2.2 防沙排沙311

5.7.2.3 防污排污312

5.7.2.4 尾水渠水力设计313

5.7.2.5 施工结构布置313

5.7.3 整体强度计算313

5.7.4 进口段结构设计313

5.7.4.1 计算荷载313

5.7.4.2 计算原则314

5.7.4.3 结构力学方法314

5.7.4.4 进口段配筋原则315

5.8 地下厂房315

5.8.1 概述315

5.8.1.1 地下厂房的特点315

5.8.1.2 地下厂房布置方式315

5.8.2 地下厂房布置318

5.8.2.1 布置原则318

5.8.2.2 主要洞室的布置318

5.8.2.3 地下厂房洞室形状和尺寸320

5.8.2.4 安装间的布置320

5.8.2.5 副厂房布置320

5.8.2.6 主变压器和开关站的布置320

5.8.2.7 尾水系统布置322

5.8.2.8 附属洞室的布置322

5.8.3 地下厂房围岩稳定分析323

5.8.3.1 基础资料323

5.8.3.2 影响围岩稳定的主要因素324

5.8.3.3 围岩稳定分析方法324

5.8.3.4 围岩稳定性评判325

5.8.4 地下厂房开挖支护设计326

5.8.4.1 一般原则326

5.8.4.2 支护型式及适用条件326

5.8.4.3 柔性（喷锚）支护设计326

5.8.4.4 混凝土衬砌设计332

5.8.4.5 预应力支护设计333

5.8.4.6 复合支护设计333

5.8.5 地下厂房吊车梁333

5.8.5.1 地下厂房吊车梁型式333

5.8.5.2 岩壁式吊车梁设计335

5.8.5.3 岩壁式吊车梁施工技术要求337

5.8.5.4 岩壁梁荷载试验338

5.8.5.5 岩壁梁监测设计338

5.8.6 防渗、排水和通风338

5.8.6.1 防渗排水设计原则338

5.8.6.2 厂外防渗排水设计338

5.8.6.3 厂内排水设计339

5.8.6.4 国内部分地下厂房防渗排水实例339

5.8.6.5 通风设计339

5.8.7 半地下式厂房339

5.8.7.1 布置特点339

5.8.7.2 支护设计341

5.8.7.3 布置实例344

5.9 坝内式厂房345

5.9.1 适用条件和布置特点345

5.9.1.1 适用条件345

5.9.1.2 布置特点345

5.9.2 坝内式厂房设计的若干问题345

5.9.2.1 大坝空腹轮廓形状和尺寸345

5.9.2.2 进水口和坝内钢管布置345

5.9.2.3 尾水管体形和布置345

5.9.2.4 排水、防潮及噪声控制346

5.9.2.5 空腔封顶和温度控制347

5.10 溢流式厂房347

5.10.1 适用条件、类型和布置特点347

5.10.1.1 适用条件347

5.10.1.2 厂房类型347

5.10.1.3 布置特点347

5.10.2 溢流式厂房的特殊问题和相应措施347

5.10.2.1 厂房顶在高速水流下的空蚀问题347

5.10.2.2 防止厂房顶的磨损问题348

5.10.2.3 泄洪漏水和噪声问题348

5.10.2.4 下游的冲刷问题348

5.10.2.5 小流量冲击厂顶问题348

5.10.3 厂、坝连接型式选择和计算348

5.10.3.1 连接型式348

5.10.3.2 计算349

5.10.4 厂顶水流脉动分析和共振预防349

5.11 灯泡贯流式机组厂房350

5.11.1 概述350

5.11.2 厂房布置351

5.11.2.1 厂区布置351

5.11.2.2 厂房主要尺寸及高程351

5.11.2.3 厂房内部布置353

5.11.3 厂房结构设计354

5.11.3.1 厂房结构布置354

5.11.3.2 机组支撑方式及其荷载354

5.11.3.3 厂房结构设计355

5.11.4 工程实例356

5.12 水斗式机组厂房357

5.12.1 概述357

5.12.1.1 水斗式水轮机工作特点357

5.12.1.2 水斗式水轮机类型357

5.12.2 厂房布置357

5.12.2.1 厂房布置原则357

5.12.2.2 卧式水斗式机组厂房布置357

5.12.2.3 立式水斗式机组厂房布置358

5.12.3 尾水槽设计358

5.12.4 结构设计359

5.12.4.1 配水环管设计359

5.12.4.2 其他部分设计360

5.13 开关站360

5.13.1 开关站布置及型式360

5.13.1.1 户外式360

5.13.1.2 户内式（GIS开关站）361

5.13.2 开关站结构设计361

5.13.2.1 构架类型361

5.13.2.2 荷载及其组合361

5.13.2.3 构架静力计算362

5.13.2.4 变电站构架基础366

5.13.2.5 构造要求367

5.13.2.6 构架的强度计算367

5.14 厂房建筑设计367

5.14.1 设计内容和原则367

5.14.1.1 设计内容367

5.14.1.2 设计原则368

5.14.2 内部空间环境368

5.14.2.1 基本要求368

5.14.2.2 室内设计主要内容368

5.14.3 外部环境景观368

5.14.3.1 建筑造型368

5.14.3.2 环境绿化368

5.14.3.3 景观照明368

5.14.4 建筑消防设计368

5.14.4.1 建筑物的耐火等级和燃烧性能368

5.14.4.2 消防车道369

5.14.4.3 防火间距369

5.14.4.4 防火分区370

5.14.4.5 安全疏散370

5.14.5 建筑节能及环保370

5.14.5.1 建筑节能370

5.14.5.2 建筑环保371

5.14.6 建筑装修构造371

5.14.6.1 屋面构造371

5.14.6.2 墙身构造372

5.14.6.3 楼地面做法372

5.14.6.4 吊顶构造373

5.14.6.5 门窗工程373

5.14.6.6 楼梯373

5.14.6.7 栏杆374

5.14.6.8 变形缝374

5.14.6.9 卫生间374

5.14.6.10 台阶和坡道374

5.14.6.11 管道井、烟道、通风道374

5.14.6.12 抗震及构造374

参考文献375

第6章 抽水蓄能电站379

6.1 概述379

6.1.1 抽水蓄能电站在电网中的作用379

6.1.1.1 抽水蓄能电站的基本功能379

6.1.1.2 抽水蓄能电站的作用379

6.1.1.3 在电网中的合理容量380

6.1.2 抽水蓄能电站的类型380

6.1.2.1 按水量来源分380

6.1.2.2 按调节周期分380

6.2 抽水蓄能电站主要规划参数选择381

6.2.1 装机容量381

6.2.1.1 装机容量选择需要的基本资料381

6.2.1.2 供电范围及设计水平年381

6.2.1.3 电力系统特性及电站发电利用小时分析381

6.2.1.4 装机容量方案拟定382

6.2.1.5 装机容量选择382

6.2.2 水库特征水位383

6.2.2.1 概述383

6.2.2.2 特征水位选择应考虑的主要因素384

6.2.2.3 死水位选择384

6.2.2.4 正常蓄水位选择385

6.2.2.5 其他386

6.2.3 工程防洪386

6.2.3.1 抽水蓄能电站水库防洪设计特点386

6.2.3.2 防洪设计所需基本资料386

6.2.3.3 防洪标准387

6.2.3.4 水库防洪、泄洪设施选择要求387

6.2.3.5 洪水调节计算方法387

6.2.3.6 水库洪水位的确定388

6.2.4 输水系统经济洞径388

6.2.4.1 抽水蓄能电站输水系统洞径选择特点388

6.2.4.2 洞径选择需要的基本资料388

6.2.4.3 输水系统洞径方案拟定389

6.2.4.4 输水系统洞径选择方法389

6.3 抽水蓄能电站总体布置390

6.3.1 总体布置原则390

6.3.2 各功能建筑物的布置390

6.3.2.1 上水库390

6.3.2.2 下水库的布置391

6.3.2.3 输水系统的布置392

6.3.2.4 厂房位置选择与厂区布置392

6.4 上、下水库393

6.4.1 上、下水库的工作特点393

6.4.2 上、下水库布置类型393

6.4.2.1 纯抽水蓄能电站上水库类型393

6.4.2.2 纯抽水蓄能电站下水库类型394

6.4.3 水库设计395

6.4.3.1 影响水库设计的主要因素395

6.4.3.2 坝轴线的选择395

6.4.3.3 坝型选择395

6.4.3.4 泄洪建筑物布置396

6.4.4 库盆防渗设计396

6.4.4.1 钢筋混凝土面板防渗396

6.4.4.2 沥青混凝土面板防渗399

6.4.4.3 其他防渗型式405

6.4.5 上、下水库的泄洪、放空和排沙409

6.4.5.1 上水库泄洪设施409

6.4.5.2 下水库泄洪设施409

6.4.5.3 水库放空设施410

6.4.5.4 水库拦排沙设施411

6.4.6 水库初期蓄水411

6.4.6.1 初期蓄水的目的及要求411

6.4.6.2 初期蓄水的方式411

6.4.6.3 初期充排水的水位控制411

6.5 输水系统412

6.5.1 抽水蓄能电站输水系统布置特点412

6.5.1.1 抽水蓄能电站输水系统特点412

6.5.1.2 输水系统布置型式413

6.5.2 进／出水口设计413

6.5.2.1 抽水蓄能电站进／出水口的特点413

6.5.2.2 进／出水口主要型式和运用条件413

6.5.2.3 进／出水口的组成415

6.5.2.4 进／出水口布置416

6.5.2.5 进／出水口水力设计416

6.5.3 压力水道设计418

6.5.3.1 压力水道衬砌类型、特点及适用条件418

6.5.3.2 隧洞围岩承载设计准则及结构设计419

6.5.3.3 高压灌浆设计420

6.5.3.4 压力钢管设计420

6.5.3.5 地下埋管防渗和排水设计421

6.5.3.6 压力水道系统充排水试验421

6.5.4 高压岔管设计422

6.5.4.1 岔管型式422

6.5.4.2 钢筋混凝土岔管422

6.5.5 抽水蓄能电站调压室设计427

6.5.5.1 调压室的作用和设置条件427

6.5.5.2 调压室的特点和布置形式428

6.5.5.3 调压室水位波动的稳定性428

6.5.5.4 调压室水位波动计算428

6.5.5.5 调压室基本尺寸确定428

6.5.6 抽水蓄能电站水力学过渡过程429

6.5.6.1 水泵水轮机全特性429

6.5.6.2 抽水蓄能电站过渡过程工况和轨迹线430

6.5.6.3 抽水蓄能电站过渡过程计算理论和计算方法431

6.5.6.4 抽水蓄能电站大波动过渡过程计算分析431

6.5.6.5 抽水蓄能电站小波动稳定计算分析432

6.5.6.6 抽水蓄能电站水力干扰过渡过程计算分析432

6.6 发电厂房系统432

6.6.1 抽水蓄能电站厂房型式及其选择432

6.6.1.1 抽水蓄能电站厂房的特点432

6.6.1.2 抽水蓄能电站的厂房型式及其选择432

6.6.2 抽水蓄能电站地面厂房的布置与设计436

6.6.2.1 厂区和厂房布置436

6.6.2.2 厂房整体稳定分析437

6.6.2.3 结构设计438

6.6.3 抽水蓄能电站地下厂房的布置与设计438

6.6.3.1 厂区布置438

6.6.3.2 厂房内部布置442

6.6.3.3 结构设计446

6.6.3.4 厂房结构动力分析449

参考文献453

第7章 潮汐电站459

7.1 概述459

7.1.1 潮汐电站的定义及特点459

7.1.2 潮汐的物理现象459

7.1.3 潮汐能估算459

7.1.4 潮汐能的动态特点460

7.1.4.1 日不均匀性460

7.1.4.2 月内不均匀性460

7.1.4.3 月平均潮差的不变性461

7.1.5 潮汐电站对周围环境的影响461

7.2 潮汐发电开发方式461

7.2.1 开发方式的分类461

7.2.1.1 单库双向开发方式461

7.2.1.2 单库单向开发方式462

7.2.1.3 双库单向电站设在两库之间的开发方式463

7.2.2 开发方式比较463

7.2.2.1 单库单向与单库双向开发方式比较464

7.2.2.2 单库与多库开发方式比较464

7.3 潮汐电站的规划465

7.3.1 潮汐电站站址选择465

7.3.1.1 潮汐水文条件465

7.3.1.2 地形与地质条件466

7.3.1.3 综合利用条件466

7.3.1.4 其他466

7.3.2 潮汐电站规模选择466

7.3.2.1 装机容量选择466

7.3.2.2 水库特征水位确定470

7.3.2.3 水闸规模确定471

7.4 潮汐电站水工建筑物及枢纽布置471

7.4.1 水工建筑物及其作用471

7.4.2 枢纽布置472

7.4.3 不同开发方式潮汐电站典型布置实例472

7.4.3.1 单库单向型473

7.4.3.2 单库双向型473

7.4.3.3 高低库单向型474

7.5 潮汐电站水工建筑物设计特点474

7.5.1 堤坝474

7.5.2 厂房475

7.5.2.1 厂房的型式特点475

7.5.2.2 厂房位置的确定476

7.5.2.3 厂房布置476

7.5.3 水闸477

7.5.3.1 型式与特点477

7.5.3.2 尺寸拟定和水力计算478

7.5.4 船闸478

7.5.4.1 特点和典型布置478

7.5.4.2 闸门479

7.5.5 浮运式结构设计479

7.5.5.1 概述479

7.5.5.2 浮运结构的计算480

7.5.6 防腐及防生物附着设计482

7.5.6.1 腐蚀与生物附着482

7.5.6.2 钢筋混凝土结构防腐483

7.5.6.3 金属结构的防腐483

7.5.6.4 防生物附着484

7.5.6.5 防腐防污方案选择484

参考文献485