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第一章 绪论
第二章 重力坝
第三章 拱坝
第四章 支墩坝
第五章 混凝土溢流坝和坝身泄水孔
第六章 土石坝
第七章 河岸溢洪道
第八章 水工地下洞室
第九章 水闸
第十章 水电站的典型布置及组成建筑物
第十一章 水电站进水口
第十二章 水电站渠道及隧洞
第十三章 水电站的压力管道
第十四章 水电站的水锤
第十五章 调压室
第十六章 引水式地面厂房布置设计
第十七章 其他类型厂房
第十八章 厂房结构设计原理

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第十六章 引水式地面厂房布置设计

第一节 水电站厂房的功用和基本类型

    一、水电站厂房的功用
    水电站厂房是将水能转换为机械能进而转换为电能的场所,它通过一系列工程措施,将水流平顺地引人及引出水轮机,将各种必需的机电设备安置在恰当的位置,为这些设备的安装、检修和运行提供方便有效的条件,也为运行人员创造良好的工作环境。
    水电站厂房是建筑物及机械、电气设备的综合体,在厂房的设计、施工、安装和运行中需要各专业人员通力协作。水工建筑专业人员主要从事建筑物的设计、施工与运行,因而本教材着重从水工建筑的观点来研究水电站厂房。
    二、水电站厂房的基本类型
    根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征,水电站厂房可分为以下三种基本类型:
    (1)坝后式厂房。厂房位于拦河坝下游坝趾处,厂房与坝直接相连,发电用水直接穿过坝体引人厂房,如图11-2所示的丹江口水电站广房。兴建中的三峡水电站厂房也是坝后式的。在坝后式厂房的基础上,将厂坝关系适当调整,并将厂房结构加以局部变化后形成的厂房型式还包括:
    1)挑越式厂房:厂房位于溢流坝坝趾处,溢流水舌挑越厂房顶泄人下游河道,如图18-2所示的贵州乌江渡水电站厂房。
    2)溢流式厂房:厂房位于溢流坝坝趾处,厂房顶兼作溢洪道,如图18-3 (a)所示的浙江新安江水电站厂房。
    3)坝内式厂房:厂房移人坝体空腹内,如图18-3 (b)所示位于溢流坝坝体内的江西上犹江水电站厂房,或图18-4所示设置在空腹重力拱坝内的湖南凤滩水电站厂房。
    (2)河床式厂房。厂房位于河床中,本身也起挡水作用,如图11-4所示广西西津水电站厂房。若厂房机组段内还布置有泄水道,则成为泄水式厂房(或称混合式厂房),如图18-7所示长江葛洲坝水利枢纽大江、二江电厂的厂房内均设有排沙用的泄水底孔。
    (3)引水式厂房。厂房与坝不直接相接,发电用水由引水建筑物引人厂房。当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房,如图16-1所示浙江湖南镇水电站厂房。引水式厂房也可以是半地下式的,如浙江百丈漈一级水电站厂房,或地下式的,如图18-10所示的云南鲁布革水电站厂房。
    此外,水电站厂房还可按机组类型分为竖轴机组厂房及横轴机组厂房;按厂房上部结构的特点分为露天式、半露天式和封闭式厂房;或按水电站资源的性质分为河川电站(常规水电站)厂房、潮汐电站厂房以及抽水蓄能电站厂房等等。


图16-1 湖南镇水电站(引水式)厂房总体布置图

    三、水电站厂房的设计程序
    我国大中型水电站设计一般分为四个阶段:预可行性研究、可行性研究、招标设计及施工详图。
    预可行性研究的任务是在河流(河段)规划和地区电力负荷发展预测的基础上,对拟建水电站的建设条件进行研究,论证该水电站在近期兴建的必要性、技术上的可行性和经济上的合理性。在这个阶段中,对厂房不进行具体设计,而只基本选定电站规模,初选枢纽布置方式及厂房的型式,绘出厂房在枢纽中的位置,估算工程量。
    可行性研究的任务是通过方案比较选定枢纽的总体布置及其参数,决定建筑物的型式和控制尺寸,选择施工方案、进度和总布置,并编制工程投资预算,阐明工程效益。在该阶段中,对厂房设计的要求是根据选定机组机型、电气主结线图及主要机电设备,初步决定厂房的型式、布置及轮廓尺寸,绘出厂区及厂房布置图,进行厂房稳定计算及必要的结构分析,提出厂房工程地质处理措施。
    招标设计中要对可行性研究中的遗留问题进行必要的修改与补充,落实选定方案工程建设的技术、施工措施,提出较详细的工程图纸和分项工程的工程量,提出施工、制造与安装的工艺技术要求以及永久设备购置清单,编制招标文件。
    在施工详图阶段,则陆续对各项结构进行细部设计和结构计算,并拟定具体施工方法,绘出施工详图。对厂房设计而言,虽然厂房的型式、布置及轮廓尺寸在招标设计中已经决定,但机电设备供货合同尚未签订,详细的结构设计尚未进行,故一切决定都还是近似的。在施工详图阶段,要根据更详尽确凿的各种资料,进行每个构件的细部设计和结构计算,最终确定厂房各部分的尺寸。对于招标设计中的基本决定,一般不会有重大的改变。
    本教材的最后三章介绍水电站厂房设计的基本原理。限于篇幅,并考虑到各种类型厂房的布置设计有其共性,本章第二节至第十节将以图16-1所示的引水式地面厂房为例,研究厂房布置设计的一般规律;最后一节(第十一节)讨论装置冲击式水轮机的引水式地面厂房的布置特点。第十二章讨论其他类型厂房的特点。第十三章简述地面厂房的构造和结构设计原理。

 


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