（7）有利于改善生态环境 （8）水电建设受自然条件限制 110.水电厂房尾水渠如何布置？（7）
答：由于水轮机安装高程较低，尾水渠通常具有倒坡的渠底，特别是靠近尾水管出口的一段。此处水流紊乱、漩涡多。流速分布不均，所以渠底需要加以砌护，否则会被冲刷，淘成深孔，危及厂房稳定。在布置尾水渠轴线的方向时，必需考虑到泄洪情况，应避免在泄洪时在尾水渠中形成较大的壅高和漩涡，出现淤积等情况。通常尾水渠斜向下游，必要时加设导墙，以保证泄洪时能正常发电。
《水电站》课程考试试题库
第六部分 计算题
3?1. 某电站水轮机采用金属蜗壳，最大包角为345，水轮机设计流量Q0?10ms，蜗壳2进口断面平均流速ve?4ms，试计算蜗壳进口断面的断面半径?e。（2）
Q0?e10?345o ??0.874m 解：?e?360o?Ve360o???42. 某水电站采用混流式水轮机，所在地海拔高程为450.00米，设计水头为100米时的汽
蚀系数为0.22，汽蚀系数修正值为0.03，试计算设计水头下水轮机的最大吸出高度Hs。（2）
解：Hs?10.0???(????)H?10.0?450/900?(0.22?0.03)?100??15.5 9003. 某水电站水轮机的最大工作水头为50m，在最大工作水头下水轮机发出额定出力时的流
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量为10m/s，水轮机的转轮的标称直径为2.2m，请选择调速器型号。（2）
解：计算调速功：
A?(200~250)QHmaxD1?200?10?50?2.2?20976.2N?m
由此可得调速功介于10000~30000N·m，为中小型调速器。查教材第90页表5-1反击
式水轮机调速器系列型谱，选接近而偏大者，得YT-1800.
YT-1800 表示带油压装置的单调节中型机械液压式调速器，额定油压为2.5MPa，调节功为1800N·m。
4．某引水式水电站，压力水管末端阀门处静水头H0=120m，压力水管长L=500m，管径
3
D=3m，设计引用流量=30m/s，管壁厚度=25mm，导叶有效调节时间Ts=3s。（5）
（1） 已知管壁钢材的弹性模量Es=206×10kPa，水的体积弹性模量Ew=2.06×
6
10kPa，求压力水管中水锤波速a值。 （2） 水轮机由满负荷工作丢弃全部负荷，设导叶依直线规律关闭，求压力水管末端
6
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阀门处A点及距阀门上游200m处C点的水锤压强。
解：（1）求水锤波速
14351435a???967.6(ms)6 EwD2.06?10?31?1?Es?206?106?0.025（2）判别水锤类型
∵ 2L/a=2×500/967.6=1.03>3s , ∴发生间接水锤 （3）求Vm
vm?Q??30?4.24(ms) 2??1.5（4）判别间接水锤的类型
??avm967.6?4.24??1.74
2gH02?9.8?120∵初始状态为全开，?0?1,??0?1.74?1.6，∴发生末相水锤。
????2L2?500?1.74??0.6 aTs967.6?3（5）求水锤压强
A?m?2?2?0.6??0.857?0.5 2??2?0.6∴应采用原公式：
A?m?A?maxCmax?2A?0.806,??H??max?H0?0.806?120?96.77m(?2?4??)?0.3?(0.62?4?0.6)?0.806lA500?200???max??0.806?0.484L500C?HC??max?H0?0.484?120?58.03m
5.某水电站采用单独供水，压力水管的材料、管径和壁厚沿管长不变，单机设计
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流量为10m/s，压力水管断面面积为2.5m，水管全长L=300m，最大静水头H0=60m，水锤波速取α=10000m/s，导叶启闭时间Ts=3s，求导叶由全开到全关时导叶处的最大水锤压强升高值ΔH。（5） 解：（1）判别水锤类型
∵2L/a=2×300/1000=0.6s （2）求Vm 32 vm?Q??10?4(ms) 2.5（3）判别间接水锤类型 ??avm1000?4??3.4 2gH02?9.8?60∵初始状态为全开，?0?1,??0?3.4?1.6， ∴发生末相水锤。 ????2L2?300?3.4??0.68 aTs1000?3(4)求水锤压强 A?m?2?2?0.68??1.03?0.5，∴应采用原公式 2??2?0.68???(?2?4??)?0.34?(0.682?4?0.68)?0.952 AA?max?0.95,??H??max?H0?0.95?60?57mAm6.某水电站的压力钢管，管径和管壁厚度全长不变。水管总长L=300m，最大静水头H0=100m,管中最大流速Vmax=4m/s，已求得水锤波速a=1000m/s，导叶启闭时间Ts=3s，不考虑蜗壳和尾水管影响，试求： （1）机组丢弃全部荷载时（导叶由全开到全关）的水锤压强升高值，并绘制分布图； （2）增加全负荷时（导叶由全关至全开）的最大水锤压强降低值； （3）设?允 =0.4，若?计 超过?允 ，请说出改善措施。（5） 解：（1）1）判别水锤类型 ∵2L/a=2×300/1000=0.6s<3s,∴为间接水锤 2）判别间接水锤类型 42 ??avm1000?4??2.04 2gH02?9.8?100∵初始状态为全开，?0?1,??0?2.04?1.6，∴为末相水锤。 ????2L2?300?2.04??0.41 aTs1000?33）求水锤压强 A?m?2?2?0.41??0.52?0.5，∴应采用原公式 2??2?0.41?2(?2?4??)?0.26?(0.522?4?0.52)?0.67 A?H??max?H0?0.67?100?67mA?m?A?max?0.67，∴ （2） A?m?2?2?0.41??0.34?0.52??2?0.41，∴ 符合条件； A?H??m?H0?0.34?100?34mA?m?0.34， （3） 1）缩短管道长度；2）加大管道断面；3）设置调压室；4）采用合理的导叶（阀门）启闭规律；5）装置调压室（空放阀）；6）设置水阻器。 7．某水电站 H0?50，L?70m，钢管分为三段，各段参数如下： L1=30m, V1=4m/s, a1=1000m/s L2=20m, V2=5m/s, a2=1100m/s L3=20m, V3=6m/s, a3=1200m/s 钢管末端装有冲击式水轮机，导叶按直线规律关闭，Ts=4s。求：甩全负荷时，阀门处的水锤压力值。（5） 解：按串联管道水锤计算 则 L??Li?30?20?20?70mi?1n 43 Vm??LVi?1niiL?30?4?20?5?20?6?4.8m/s70 cm?L70??1443.75m/sn302020Li???100011001200i?1citr? 又： 2L2?70??0.01?Tscm1443.75 故为间接水锤 ?m?cmVm1443.75?4.8??6.93?12gH02?10?50 故为极限水锤 ?m?LVm70?4.8??0.116gH0Ts10?50?4 ?m?2?2?0.116??0.122??2?0.116 ?H?0.12?50?6m max 2 8．某水电站隧洞长L=564m，断面面积f=50m，V=4m/s，水库正常蓄水位为242m， 死水位为225m，下游尾水位为150m，若一个调压室供一台机组，引水道可能水头损失为1.6m~1.8m，高压管道可能水头损失为0.8~1.0m，求调压室的托马稳定断面积。（6） Fk?解：托马稳定断面积公式： Lf2g?(H0?hw0?3hwm0) ， 由已知条件： H0?225?150?75mhw0?1.6m， hwm0?1.0 ?=hw0/V2=1.6/42=0.1 Fk?所以有 Lf564?50??201.51m22g?(H0?hw0?3hwm0)2?9.8?0.1?(75?1.6?3?1.0) 9.某水电站H0=100m，L=500m，波速c=1000m/s，机组全开时管道中最大流速Vmax=4m/s， 管道末端装有冲击式水轮机，阀门按直线规律关闭，由全开至全关所需的时间为5s，用解析方法求水轮机上游200m处的最大水锤压力升高。（5） 解：（1） 判断水锤类型： 2Lc=2 ?500/1000=1s 44