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第一章
一、填空题：
1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将水能转变为旋转机械能，水轮机又带动水轮发电机转动，再将旋转机械能转变为电能。
2．水头和流量是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。
3．就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。
4．坝式水电站较常采用的是河床式水电站和坝后式水电站。
5．引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。
6．根据水能开发方式的不同，水电站有坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站、潮汐水电站和抽水蓄能电站种类型。
7．水电站枢纽的组成建筑物有：挡水建筑物、泄水建筑物和进水建筑物、输水建筑物、平水建筑物、厂房枢纽建筑物六种。
8．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为 6.94亿kW ，技术开发量为 5.42亿kW 。
二、简答题
1．水力发电的特点是什么？
水力发电供应电能区别于其他能源，具有以下特点：1.水能的再生；2.水资源可综合利用；3.水能的调节；4.水力发电的可逆性；5.机组工作的灵活性；6.水力发电生产成本低、效率高；7.有利于改善生态环境。
2．水能资源的开发方式有哪些？
就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。
3．我国水能资源的特点？
从我国水能资源蕴藏分布及开发利用的现状来看，我国水能资源具有以下特点：
（一）蕴藏丰富，分布不均（二）开发率低，发展迅速（三）前景宏伟
4．水电站有哪些基本类型？各类水电站的组成建筑物有哪些？这些建筑物的主要功能是什么？
根据水能开发方式的不同，水电站有不同的类型：
（一）坝式水电站：采用坝式开发修建的水电站称为坝式水电站。坝式水电站按大坝和水电站厂房相对位置的不同又可分为河床式、闸墩式、坝后式、坝内式、溢流式等，在实际工程中，较常采用的坝式水电站是河床式水电站和坝后式水电站。
（二）引水式水电站：在河道上游坡度较陡的河段上，不宜修建较高的拦河坝，用坡度比河道坡度缓的渠道集中水头，此外，当遇有大河湾时，可通过渠道或隧洞将河湾截直获得水头，所修建的水电站称为引水式水电站。引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。
（三）混合式水电站：混合式水电站常建造在上游具有优良库址，适宜建库，而紧接水库以下河道坡度突然变陡，或有大河弯的河段上，水电站的水头一部分由坝集中，一部分由引水建筑物集中，因而具有坝式水电站和引水式水电站两个方面的特点。
（四）潮汐水电站：潮汐水电站是利用大海涨潮和退潮时所形成的水头进行发电的。
（五）抽水蓄能电站：抽水蓄能电站是装设具有抽水和发电两种功能的机组，利用电力低谷负荷期间的剩余电能向上水库抽水储蓄水能，然后在系统高峰负荷期间从上水库放水发电的水电站。
水电站枢纽的组成建筑物有以下几种：
（一）挡水建筑物:用以截断水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式水电站的厂房等水工建筑物。
（二）泄水建筑物：用以宣泄洪水或放空水库的建筑物。
（三）进水建筑物：用来从河道或水库按发电要求引进发电流量。
（四）输水建筑物：用来向水电站输送发电流量。
（五）平水建筑物：在水电站负荷变化时用以平稳引水建筑物中流量和压力的变化，保证水电站调节稳定的建筑物。
（六）厂房枢纽建筑物：是发电、变电、配电、送电的中心，是电能生产的中枢。

第二章
一、填空题
1．水轮机是将水能转变为旋转机械能的动力设备。根据水能转换的特征，可将水轮机分为反击式和冲击式两大类。
2．反击式水轮机根据水流流经转轮的方式不同分为轴流式、混流式、斜流式、贯流式几种。
3．反击式水轮机的主要过流部件（沿水流途经从进口到出口）有：引水部件（蜗壳），导水部件（座环与导叶），工作部件（转轮），泄水部件（尾水管）。
4．冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为水斗式（切击式）、斜击式和双击式三种。
5．混流式水轮机的转轮直径是指转轮叶片进口边的最大直径；轴流式水轮机的转轮直径是指转轮叶片轴线相交处的转轮室内径。
6．冲击式水轮机的主要过流部件有转轮、喷嘴、折流板、机壳。
7．水轮机的引水室有开敞式与封闭式两大类。
8．封闭式进水室中水流不具有自由水面，常见的有：压力槽式、罐式、蜗壳式三种。
9．水轮机的主要工作参数有水头、流量、出力、转速、效率等。
二、名词解释
1．HL240—LJ—250：表示混流式水轮机，转轮型号为240，立轴，金属蜗壳，转轮标称直径为250cm。
2．2QJ30—W— ：表示一根主轴上有两个转轮的切击式水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮标称直径为150cm，每个转轮有2个喷嘴，设计射流直径为15cm。
3．设计水头：水轮机发出额定出力的最小净水头。
4．包角φ：自蜗壳鼻端（尾端）断面为起点到蜗壳进口断面（垂直于压力管道轴线的断面）之间的夹角称为蜗壳的包角。
5．尾水管高度：自水轮机导水机构下环顶面至尾水管底板平面之间的垂直距离。
6．水轮机出力：指水轮机主轴输出的功率，以表示，单位KW。=9.81。
7．水轮机效率：主轴输出功率与输入功率的比值称为水轮机的效率，用表示。
三、简答题
1．反击式水轮机主要过流部件各有何作用？
转轮是水轮机的核心部件，作用是将水能转变为旋转机械能。导水部件的主要作用是根据机组负荷变化来调节进入水轮机转轮的流量，以达到改变水轮机输出功率与外界负荷平衡之目的，并引导水流按必须的方向进入转轮，形成一定的速度矩。水轮机的引水部件由称为引水室，其功用是将水流均匀平顺轴对称地引向水轮机的导水机构，进入转轮。泄水部件尾水管的作用为：①将通过水轮机的水流泄向下游；②转轮装置在下游水位之上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能2；③回收利用转轮出口的大部分动能（）。
2．为什么高水头小流量电站一般采用金属蜗壳，低水头大流量电站采用混凝土蜗壳？
金属蜗壳：由铸铁、铸钢或钢板焊成，材料强度大，但造价高，故适用于较高水头（>40m）小流量的水电站和小型卧式机组。混凝土蜗壳一般适用于水头在40m以下大流量的水电站，因水头较大时，只用混凝土材料不满足强度要求，需要在混凝土中加设大量钢筋和金属衬板，则造价高，不经济。
3．水轮机的尾水管有哪些作用？
尾水管的作用为：①将通过水轮机的水流泄向下游；②转轮装置在下游水位之上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能2；③回收利用转轮出口的大部分动能（）。
4．当水头H，流量Q不同时，为什么反击式水轮机转轮的外型不相同？
混流式水轮机转轮为适应不同水头和流量的要求，其形状不同，以表示转轮进水口边最大直径，表示出口边最大直径，进口边高度用表示。高水头，流速大，流量较小，所需进水和出水断面均较小，故，所需用转轮的、均较小；低水头，流量大，所需进水和出水断面较大，则所用转轮的、大。
5．蜗壳水力计算有哪些假定原则，各种计算方法的精度如何？
为简化蜗壳断面设计，常采用下列两种假定；一假定蜗壳各断面的平均流速不变，即为常数；二假定蜗壳中水流速度矩不变，即=常数，为水流速度的切向分速，为计算点处水流质点与转轴的距离。这两个假定计算精度均能符合工程设计要求，实际上常用的是第二个假定，第一个假定用的较少。
四、计算
1．某水轮机采用金属蜗壳，最大包角为345○，水轮机设计流量Q○=10 m3/s，蜗壳进口断面平均流速=4m3/s，试计算蜗壳进口断面的断面半径。
解：===0.874m

第三章
一、填空题
1．水轮机工作过程中的能量损失主要包括水力损失、容积损失、机械损失三部分。
2．根据水轮机汽蚀发生的条件和部位，汽蚀可分为：叶型汽蚀、间隙汽蚀、空腔汽蚀三种主要类型。
3．气蚀现象产生的根本原因是水轮机中局部压力下降到该温度下水的汽化压力以下.
4．水轮机的总效率包括水力效率、容积效率、机械效率，其关系是。
5．立式水轮机的安装高程是指导叶高度中心面高程，卧式水轮机的安装高程是指水轮机主轴中心线所在水平面高程。
6．水轮机的吸出高度是指转轮中压力最低点（）到下游水面的垂直距离。
二、名词解释
1．汽化压力：水在某一温度下开始汽化的临界压力称为该温度下的汽化压力。
2．汽蚀现象：由于水轮机过流流道中低压区的压力达到（或低于）该温度下水的汽化压力引起的周期性的气泡产生、破灭而破坏水轮机过流金属表面的现象称为水轮机的汽蚀现象。
3．水轮机安装高程：水轮机安装高程指一个基准面的高程，立轴轴流式和混轴式水轮机的安装高程指导叶高度中心面高程，卧式水轮机的安装高程是指水轮机主轴中心线所在水平面高程。
4．吸出高度：水轮机的吸出高度是指转轮中压力最低点（）到下游水面的垂直距离。
5．气蚀系数：为了确切表达水轮机汽蚀特性，常采用动力真空的相对值来表示，此相对值称为汽蚀系数。
三、问答题
1．汽蚀有哪些危害？
汽蚀对水轮机的运行主要有下列危害：
1．降低低水轮机效率，减小出力。
2．破坏水轮机过流部件，影响机组寿命。
3．产生强烈的噪音和振动，恶化工作环境，从而影响水轮机的安全稳定运行。
2．防止和减轻汽蚀的措施一般有哪些？
为防止和减轻汽蚀对水轮机的危害，需从多方面采取措施：
1．水轮机设计制造方面：合理设计叶片形状、数目使叶片具有平滑流线；尽可能使叶片背面压力分布均匀，减小低压区；提高加工工艺水平，减小叶片表面粗糙度；采用耐气蚀性较好的材料。
2、工程措施方面：合理确定水轮机安装高程；使转轮出口处压力高于汽化压力；多沙河流上设除沙措施；防止粗粒径泥沙进入水轮机造成过多压力下降。
3、运行方面：避免在易于产生汽蚀的工况下运行，出现真空低压区时补气增压，及时对产生汽蚀破坏的部件进行维护。
3．水轮机安装高程确定的高低各有什么优缺点？
水轮机安装高程确定的高，则水下开挖量小，但水轮机容易发生汽蚀；水轮机安装高程确定的低则相反。
4．各类水轮机的安装高程如何确定？特别是要注意到哪些因素？
1．反击式水轮机安装高程确定：
（1）立轴混流式水轮机：
（2）立轴轴流式和斜流式水轮机：
（3）卧轴混流式和贯流式水轮机：
2．冲击式水轮机：
四、计算
1．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。
解：==10.0-450/900-（0.22+0.03）*100=-15.5m

第四章
一、填空题
1．模型与原型水轮机相似，必须满足几何相似、运动相似和动力相似三个相似条件。
2．水轮机选型遵循的原则是：在满足水电站出力要求和与水电站工作参数相适应的条件下，应选用性能好和尺寸小的水轮机。
3．水轮机的综合特性曲线有主要（或转轮）综合特性曲线和运转（或运行）综合特性曲线两种。
4．反击式水轮机主要综合特性曲线的横坐标是，纵坐标是，该曲线中一般包括等效率线=、等导叶开度线、等汽蚀系数线=和出力限制线。
5．水轮机的特性曲线可分为线性特性曲线和综合特性曲线两类。
二、名词解释
1．同轮系水轮机：满足几何相似的一系列大小不同的水轮机，称为同轮系（或同型号）水轮机。
2．等角工作状态：同轮系两水轮机运动相似就称此两水轮机为等角工作状态。
3．比转速：；当工作水头=1m，发出功率=1kW时，水轮机所具有的转速称为水轮机的比转速。
4．单位流量：；当水轮机转轮直径=1m、水头m时，水轮机的流量称为单位流量。
5．单位转速：；当水轮机转轮直径=1m、水头m时，水轮机的转速称为单位转速。
6．空转开度：使水轮机达到额定转速，但不能发出有效功率时的导叶开度称为空转开度。
三、简答题
1．选择水轮机时，水轮机选型原则在主要综合特性曲线上如何体现？
水轮机选择遵循的原则是：在满足水电站出力要求和与水电站参数（水头和流量）相适应的条件下，选用性能好和尺寸小的水轮机。
所谓性能好，包括能量性能好和耐汽蚀性能好两个方面。能量性能好是要求水轮机的效率高，不仅水轮机最高效率高，而且在水头和负荷变化的情况下，其平均效率也高。为此应尽可能在水电站水头变化范围内选择曲线变化平缓的水轮机。耐汽蚀性能好，就是说所选水轮机的汽蚀系数要小，能保证机组运行稳定可靠。
要使水轮机尺寸小，就应尽可能选用比转速高的水轮机，比转速高的水轮机转速高，转轮直径小。为此，在水轮机选择计算时，应采用等于或稍高于最优单位转速，而值则应采用型谱表中推荐使用的最大单位流量，以充分利用水轮机的过水能力，减小水轮机尺寸。
2．混流式水轮机的主要综合特性曲线上纵横坐标分别为哪些参数？有哪些曲线组成？
混流式水轮机主要综合特性曲线的横坐标是，纵坐标是，该曲线中一般包括等效率线=、等导叶开度线、等汽蚀系数线=和5%出力限制线。
3．水轮机选择的内容是什么？
1．选择机组台数和单机容量；
2．选择水轮机的型号及装置方式；
3．确定水轮机的转轮直径及转速；
4．确定水轮机的最大允许吸出高度和安装高程；
5．绘制水轮机的运转综合特性曲线，（一般由厂家提供）
6．确定蜗壳和尾水管的形式及尺寸；
7．选择调速器及油压装置（在第五章介绍）。
4．单位参数的物理意义是什么？
当水轮机转轮直径=1m、水头m时，水轮机的转速、流量、出力分别称为称为单位转速、单位流量和单位出力，统称单位参数。
5．原、模型水轮机之间的效率修正值是在什么前提下得出来的？
在实际应用中采用的近似相似律是在假定原型与模型水轮机效率相等的条件下得出的，然而实际上原型与模型水轮机的效率是不等的，其原因是：
(1)原型与模型水轮机过流部件的加工精度基本相同，糙率不可能按比例加工，因此两水轮机的水力损失是不同的，原型水轮机的水力损失要比模型水轮机的水力损失小。
(2)通过原型和模型水轮机的水流，其粘滞力是相等的，但其对水轮机的相对影响是不同的，对原型的影响要比对模型的应响小的多。
(3)由于制造工艺原因，原型与模型水轮机转轮与固定部件的间隙基本相同，但原型水轮机的相对容积损失和相对机械损失要比模型水轮机小的多。
6．如何运用主要综合特性曲线确定原型水轮机的主要参数？
1．计算转轮直径：= （m）
2．计算转速： （r/min）
3．检验水轮机实际工作范围
4．计算允许吸出高度并确定安装高程
四、计算
1．详细叙述用主要综合特性曲线进行水轮机选型计算的步骤。
步骤如下：
1.计算转轮直径:= （m）
式中 —水轮机单机出力，kW；—设计水头，m；—水轮机单位流量，；对混流式水轮机：取过最优单位转速的水平线与5%出力限制线交点所对应的单位流量但不应超过型谱表中的推荐值；—原型水轮机效率，取上述计算点处的模型效率加效率修正值，初步计算时可假定=1%～3%，待确定后再进行效率修正计算，计算的效率修正值应与假定值相符，否则，应重新假定，重新计算确定。
计算出后，应选取与计算值相近的标称直径，通常取偏大值。
2.计算转速： （r/min）
计算时：—转轮直径，采用选定的标称直径，m；—水头，采用运行中经常出现的水头，可采用加权平均水头或设计水头，m；—单位转速，采用最优单位转速。
计算出转速后，应选取与计算值相近的同步转速。
3.检验水轮机实际工作范围
(1)据水轮机单机出力，设计水头和、，计算相应的单位流量，即
（4—44）
检查计算的是否接近而不超过原选择计算点所对应的值。若超过，说明太小，不能满足出力要求；若比原计算点的小的多，说明偏大，不经济。
(2)据最大水头、最小水头和、，计算相应模型水轮机的最小单位转速和最大单位转速，即
；
在主要综合特性曲线上绘出对应于和为常数的两条直线，若这两条直线包括了主要综合特性曲线上的高效率区，则说明所选和是合理的。否则，应适当修改和，重新计算。
只有以上两方面都能满足，才说明所选和在设计水头时能发出额定出力，且水轮机效率高，尺寸小。
4.计算允许吸出高度并确定安装高程
=10--；
式中汽蚀系数，应根据、和分别求出的和，在主要综合特性曲线上查得，然后代入上式，分别计算、和时的，并取偏于安全的最小值作为采用值。
安装高程根据确定的值和所选机型进行计算确定。

第五章
一、填空题
1．水轮机的调节是通过水轮机的调速设备改变导叶开度的变化完成的。
2．水轮机调速系统的组成一般由调速柜、接力器、油压装置三部分组成。
3．调速器选择时，中小型调速器以水轮机所需的调速功为依据，大型调速器则是以主配压阀直径形成标准系列的。
4．根据测速元件的不同，调速器可分为机械液压型与电气液压型两大类。
二、简答题
1．简述水轮机调节的任务。
水轮机随着机组负荷的变化而相应地改变导叶开度（或针阀行程），使机组转速恢复并保持为额定值或某一预定值的过程称为水轮机调节。
2．YT—的含义是什么？
表示中小型带油压装置的机械液压式单调节调速器，调速功为18000N.m，额定油压为2.5MPa。

第六章
一、填空题
1．水电站的进水口分为潜没式进水口和开敞式进水口两大类。
2．潜没式进水口有隧洞式、压力墙式、塔式和坝式四种形式。
3．潜没式进水口沿水流方向可分为进口段、闸门段、渐变段三部分。
4．潜没式进水口的主要设备有拦污设备、闸门及启闭设备、通气孔及充水阀等。
5．拦污栅在立面上可布置成垂直的或倾斜的，平面形状可以是多边形（或半圆形）的也可以是平面的。
6．拦污栅清污方式有人工清污和机械清污两种。
7．开敞式进水口可分为两种：无坝取水和有坝取水。
8．开敞式进水口的位置应选择在河道稳定河段的凹岸，进水闸与冲沙闸的相对位置应以正面进水，侧面排沙的原则进行布置。
二、简答题
1．进水建筑物的作用、基本要求、各类进水口的布置特点及适用条件。
水电站进水口的功用是引进符合发电要求的用水。
进水口的设计应满足下列要求：1）足够的进水能力，且水头损失小。2）水质符合要求。3）可控制流量。4）满足水工建筑物的一般要求。
水电站的进水口分为潜没式进水口和开敞式进水口两大类。潜没式进水口的主要特征是，进水口位于水库死水位以下一定深度，在一定的水压之下工作，以引进深层水为主，适用于从水位变化幅度较大的水库中取水。它可以单独布置，也可以和挡水建筑物结合在一起，进水口后接有压隧洞或管道。有压引水式水电站、坝后式水电站的进水口大都属于这种类型。开敞式进水口的主要特征是，进水口的水流具有自由水面，处于无压状态，进水口以引进表层水为主，适用于从天然河道或水位变化不大的水库中取水。进水口后一般接无压引水建筑物。开敞式进水口一般用于无压引水式水电站。
2．潜没式进水口的型式及其适用条件。
潜没式进水口的主要类型可分为隧洞式、压力墙式、塔式和坝式四种。
（一）隧洞式进水口：隧洞式进水口的特征是闸门安装在从岩体里面开挖出来的竖井中。当隧洞进口地质条件较好，扩大断面和开挖闸门竖井均不会引起塌方时适宜采用此种进水口。但当地质条件不好或地形过于平缓时，不宜采用此种型式进水口。
（二）压力墙式进水口：如隧洞进口处地质条件较差，不宜扩大断面和开挖竖井，或因地形条件不宜采用隧洞式进水口时，可将进口段和闸门段布置在山岩之外，形成一个紧靠山岩的单独墙式建筑物，称为压力墙式进水口。
（三）塔式进水口：当水库岸边地质条件差或地形平缓，不宜在岸坡上修建进水口时，可采用塔式进水口。这时，进水口的进口段、闸门段及上部框架组成一个塔式结构，孤立于水库之中，通过工作桥与岸边相连。当地材料坝的坝下涵管也采用塔式进水口。塔式进水口的结构较为复杂，施工也比较困难，在地震剧烈区不宜采用。
（四）坝式进水口：坝式进水口的特点是将进水口布置在混凝土坝的迎水面上，使进水口与坝身合成一体，其后接压力管道。当采用坝后式或坝内式厂房时，压力水管埋设在坝体内，只有采用坝式进水口。
3．如何确定深式进水口的位置、高程及轮廓尺寸？
潜没式进水口位置的选择应当从水库地形、地质条件、水位变幅、引水路线、进水口型式以及其他进水口位置等方面来综合考虑。运行时应能保证流向进水口的水流平顺、对称、水头损失小、不产生回流和漩涡、不产生淤积和聚集漂浮物等现象。同时在其他进水口通过水量或泄洪时不影响该进水口的进水量。引水隧洞的进水口则应与隧洞路线的选择协调一致，布置在地形地质及水流条件均合适的地点。
有压进水口应低于运行中可能出现的最低水位，并有一定的淹没深度。有压进水口的底部应高于水库的设计淤积高程1.0m以上。
潜没式进水口沿水流方向可分为进口段、闸门段、渐变段三部分。这三部分的尺寸及形状，主要与拦污栅断面、闸门尺寸和引水道断面有关。进水口的轮廓就是使这三个断面能平顺的连接起来。在保证引进发电所需流量的前提下，尽可能使水流平顺的进入引水道，使水头损失小、避免因水流脱壁而产生负压，降低工程造价和设备费用。
4．沉砂池的基本原理是什么？都有哪些排沙方式？
沉沙池的基本原理是，加大过水断面，减小水流的流速及其挟沙能力，使有害泥沙沉淀在沉沙池内，而将清水引入引水道。沉沙池中所沉淀泥沙的排沙方式可分为人工清沙、机械排沙和水力冲沙三种。水力冲沙又可分为连续冲沙和定期冲沙。

第七章
一、填空题
1．水电站压力前池的作用主要有1分配流量；2保证水质；3限制水位升高，保证下游供水；4平稳水头，提高机组运行稳定性。
2．水电站的引水渠道可分为自动调节渠道和非自动调节渠道两种类型。
3．引水建筑物的功用是集中河段落差形成水头和输送发电所需的流量。
4．引水建筑物可分为无压引水建筑物和有压引水建筑物两大类。
5．压力前池组成有前室和进水室、压力墙、泄水建筑物和排污、排沙、排冰建筑物。
6．压力前池的布置方式有渠道、压力前池、压力水管的轴线相一致（正向）、渠道轴线垂直于压力水管轴线（侧向）和渠线与压力水管轴线斜交（斜向）三种型式。
7．引水隧洞分为无压隧洞和有压隧洞两种基本类型
二、简答题
1．动力渠道按其水力特性可分为哪些类型？各有何特点？分别适用于何种情况？
水电站的无压引水渠道又称为动力渠道。根据其水力特性，可分为自动调节渠道和非自动调节渠道两种类型。
（一）自动调节渠道：自动调节渠道主要特点是渠顶高程沿渠道全长不变，而且高出渠内可能的最高水位；渠底按一定坡度逐渐降低，断面也逐渐加大；在渠末压力前池处不设泄水建筑物。自动调节渠道无溢流水量损失。当电站引用流量发生变化时，不必运用渠首闸门的开度来控制流量。在引用流量较小时，渠末能保持较高的水位，因而可获得较高的水头。由于渠道顶部高程沿渠线相等，故工程量较大。只有在渠线较短，地面纵坡较小，进口水位变化不大，而且下游没有其他部门用水要求的情况下，采用此种类型的渠道才可能是经济合理的。
（二）非自动调节渠道：非自动调节渠道主要特点是渠顶沿渠道长度有一定的坡度，其坡度一般与渠底坡度相同。在渠末压力前池处（或压力前池附近）设有泄水建筑物，一般为溢流堰或虹吸式溢水道，用来控制渠内水位的升高和渲泄水量。非自动调节渠道有弃水损失，引用流量较小时渠末水位较自动调节渠道的水位低，但渠道工程量较小。对于渠道线路较长、地面纵坡较大的电站或电站停止运行后仍需向下游供水时，广泛采用此种类型的渠道。
2．引水建筑物设计时，应当满足哪些要求？
引水建筑物在设计时，应当满足下列要求：1）有足够的输水能力，并能适应发电流量的变化要求。2）水质符合要求。3）运行安全可靠。4）整个引水工程应通过技术经济比较，选择经济合理的方案，并便于施工和运行。
3．渠道的设计流量为什么要采用电站的最大引用流量？
渠道的设计流量一般采用电站的最大引用流量。这是因为：（1）这可使渠道经常在壅水状态下工作，增加发电水头。（2）避免出现流量增加不多而水头显著减小的降水曲线。（3）使渠道的过水能力留有余地，以解决当渠道出现淤积、长草或实际糙率大于采用值时，水电站发不足额定出力而受阻的情况。
4．引水渠道路线选择原则？
渠道选线在满足集中落差前提下做到：1）渠线应尽量短而直，以减小水头损失、降低造价。2）渠线尽可能高，以获得较大的落差，还能照顾到农田灌溉。3）渠线应选择在地质较好的地段，尽量避免与现有建筑物干扰。
5．日调节池适用于哪类水电站？设计时要注意哪些因素？
对于无压引水式电站，如果在引水渠道沿线有比较合适的地形，应尽可能地修建日调节池。日调节池与压力前池之间的渠道的设计流量，应采用电站引用的最大流量，而渠首至日调节池的渠道则可按较小流量设计，当日调节池足够大时，可取电站的最大日平均引用流量。日调节池愈靠近压力前池，其作用愈显著。
6．隧洞的功能是什么？其水力计算包括哪些内容？
引水隧洞是水电站常用的引水建筑物之一，功用是集中河段落差形成水头和输送发电所需的流量。无压隧洞中的水流具有自由水面，从水力条件来看，其工作情况与明渠相同。有压引水隧洞的水力计算包括恒定流计算与非恒定流计算两部分。前者是研究隧洞断面、引用流量、水头损失之间的关系，用以选择断面尺寸；后者是为了确定最高和最低内水压力线，作为隧洞衬砌强度计算和洞线高程布置的依据。

第八章
一、填空题
1．明钢管根据其在相邻两镇墩间是否设置伸缩接头，有分段式和连续式两种敷设方式
2．水电站压力水管经济直径的选择，应从钢管基建投资和电能损失两方面考虑，通过经济技术比较后确定。
3．压力水管按其结构布置形式可分为坝内埋管、坝后背管、地面压力管道、地下埋管和回填管几种类型。
4．分段式明钢管进行应力计算时，应考虑以下四个基本断面：支墩跨中断面1—1、支承环附近断面2—2、加劲环及其旁管壁断面3—3、支承环及其旁管壁断面4—4。
5．压力水管上常用的阀门有闸阀、蝴蝶阀和球阀三种。
6．明钢管的支承结构有镇墩和支墩。
7．镇墩可分为封闭式和开敞式两种。
8．常用的支墩形式有滑动支墩、滚动式支墩和摇摆式支墩三类。
二、简答题
1．作用于明钢管上的全部外力可分为哪几类？分别在管壁中产生何种内力？
作用在分段式明钢管上的力，按作用方向可分为轴向力、法向力和径向力三种。径向力使管壁产生环向拉应力；轴向力使管壁中产生轴向应力；法向力使管壁中产生弯矩和剪力。
2．明钢管的墩座有几种类型，各有何作用？
明钢管的墩座分为镇墩和支墩。镇墩用来固定钢管，使钢管在任何方向均不发生位移和转角；支墩布置在镇墩之间，用来支承钢管，允许钢管沿支承面作轴向位移。
3．压力水管的布置形式及其适用条件？
压力水管向水轮机供水的方式可分为以下三种：
1）单独供水：一根压力水管只向一台机组供水，即单管单机供水。这种供水方式结构简单，水流顺畅，水头损失小，运行灵活可靠，其中一根水管或一台机组发生故障需要检修时不影响其它机组运行，但当管道较长时，工程量大，造价较高。适用于水头不高、流量较大、管长较短的情况。
2）联合供水：由一根总管在末端分岔后向电站所有机组供水。这种供水方式的显著优点是可以节省管材，降低造价。其缺点是运行的灵活性和可靠性较单独供水方式差，当总管发生故障或检修时，将使电站全部机组停止运行，由于增加了分岔管、弯管等构件，结构上较复杂，且水头损失也较大。多在高水头小流量的水电站中采用。
3）分组供水：每根主管在末端分岔后向两台或两台以上机组供水，即多管多机供水。这种供水方式的优缺点同联合供水方式相似，只是当一根主管发生故障或检修时，不致造成电站所有机组停止运行。一般适用于管道较长、机组台数较多、需限制管径过大的电站。
压力水管的轴线与厂房的相对方向可以采用正向、侧向或斜向的布置。正向布置的优点是管线较短，水头损失也较小；缺点是当水管失事破裂时，水流直泻而下，危及厂房安全。这种方式一般适用于水头较低水管较短的水电站。侧向或斜向布置时，当水管破裂后，泄流可从排水渠排走，不致直冲厂房，但管材用量增加，水头损失也较大。
4．压力水管管线的选择原则？
压力水管路线选择的一般原则为：1）管线尽量短而直。2）管路沿线地质条件好。3）明管路线应尽量避开山坡起伏大和其他危及管道安全的地段。4）避免管道内产生局部真空。5）管线倾角合适。
5．露天（明）钢管有哪些敷设形式？比较它们的优点及适用条件。
明钢管的敷设方式有以下两种：
1）分段式。在相邻两镇墩之间设置伸缩接头，当温度变化时，管段可沿管轴线方向移动，因而消除了管壁中的温度应力。明钢管大都采用此种敷设方式。
2）连续式。两镇墩间的管身连续敷设，中间不设伸缩节。由于钢管两端固定，不能移动，温度变化时，管身将产生很大的轴向温度应力。为减小管身的温度应力，在管身的适当位置设置一些可自由转动的转角接头。这种方式在一定条件下可能是经济合理的。但我国很少采用。
6．压力钢管的经济直径如何确定？
为了确定压力水管的经济直径，可拟定若干不同的管径方案，分别计算各方案的系统年费用（或总费用），然后用系统年费用（或总费用）最小法进行比较确定。对不重要的工程或缺乏可靠的技术经济资料时，可采用经济流速的数据选择管径。即。
7．露天钢管上有哪些管件(附件)？各起什么作用？
露天钢管上的管件(附件)主要有：
1）接缝与接头：用来将钢板焊接成管段并连结各管段。
2）弯管和渐缩管：钢管在水平面内或竖直面内改变方向时，需要装置弯管；不同直径钢管段连接时，需设置渐缩管。
3）刚性环（加劲环）：当薄壁钢管不能抵抗外压和满足不了运输或安装的要求时，单纯增加管壁厚度来满足刚度要求往往是不经济的，可考虑加设刚性环。
4）分岔管：当水电站采用联合供水或分组供水时，必须设置分岔管。
8．露天钢管如何检验稳定性？如不满足应采取哪些措施？
钢管是一种薄壁结构，能承受较大的内水压力，但当通气孔（或通气阀）发生故障不能及时补气，或钢管内发生负水击时，管内均将产生真空，钢管在内外压差作用下，容易丧失稳定而被压瘪。使钢管失稳的最小外压力称为临界外压力。可以通过计算临界外压力来检验露天钢管的稳定性。当薄壁钢管不能抵抗外压和满足不了运输或安装的要求时，可采用增加管壁厚度或加设刚性环来解决。

第九章
一、填空题
1．水击压强沿管线的分布规律是：末相水击无论是正水击或负水击均为直线规律分布，第一相水击：正水击为上凸曲线，负水击为下凹曲线。
2．水击波从至完成两个往返传播过程后压力管道内水流恢复到初始状态，称为水击波的周期；水击波在管道中传播一个往返的时间称为“相”，两相为一个周期。
3．水击可分为直接水击和间接水击。
4．水击计算常选用比较符合实际的合理的边界条件有阀门端、封闭端、水库、调压室或压力前池端和管径变化点、分岔点。
5．当时，压力水管中的水击为直接水击，其最大值将在导叶（或喷嘴）开度调节终了时首先发生在水管末端。
6．当时，压力水管中的水击为间接水击，其值小于直接水击。
7．水库端与完全关闭的阀门端对水击波的反射特性分别为异号等值和同号等值。
二、名词解释
1．水击现象：水轮机引用流量在某种特殊情况下，发生突然改变，随着压力管道末端阀门或导水叶的突然关闭（或突然开启），伴随着压力管道内水流流速的突然改变而产生压强升高（或降低）的现象称为水击现象。
2．调节保证计算：为了选择合适的，使水击压强及机组转速变化率都控制在允许范围内而进行的水击计算和转速变化率计算，称为机组调节保证计算。
3．直接水击和间接水击：若≤，阀门处的最大水击压强不会受到降压顺行波的影响，故其大小与阀门瞬时关闭（=0）的情况相同。这种水击称为直接水击。若＞，阀门处的水击压强在尚未达到最大值时就受到降压顺行波的影响而减小。阀门处的这种水击称为间接水击。
三、简答题
1．当调节保证计算不能满足时，通常是采取措施减小水击压强。那么减小水击压强有哪些措施呢？
当水击压强超过容许最大值时，一般采用下列措施加以降低：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）装置调压阀（空放阀）6）设置水阻器。
2．机组调节保证计算的任务？
为保证电站运行的经济与安全，需选择合适的，使水击压强及机组转速变化率都控制在允许范围内，这就是机组调节保证计算的任务。具体包括：1）站有压引水系统和水轮发电机组特性，合理选择机组调节时间及变化规律，使转速变化率和水击压强均控制在允许范围内，尽可能减少有压水道的水击压强。2）据选定的调节时间Ts和机组转动惯量，计算转速变化率,检验是否在允许范围内。3）根据选定的Ts和开度变化规律进行水击计算，检验水击压强是否超过允许值。4）验算有压引水系统是否必需设置调压室或采取其他调节保证措施。
3．简述水击一个周期的传播过程？
水击波传播过程如下：
1、第一状态：从阀门端A以速度向上游传播，为逆行升压波，经过时间，水击升压波到达水库端D时管道全长产生水击压强升高（水头升高），全管水流流速为零。
2、第二状态：以顺行降压波的形式从水库端D以速度向阀门端传播。在时刻，降压波到达阀门端A。全管压强恢复为，水体密度和管径全部恢复原状，压力管道内水流流速为反向流速（从管道流向水库）。
3、第三状态：以逆行降压波的形式从阀门端A以速度向上游传播。在时到达水库端D。全管压强降低，全管水流流速为零。
4、第四状态：顺行升压波以速度从水库端D向下游传播，当时传到阀门端A，全管水流恢复至初始状态。
若管内无摩阻存在，水击波将重复上述四个传播过程。
4．水电站水击产生的原因有哪些？水击连锁方程如何表示？水击波的传播速度如何计算？
水电站水击产生的根本原因是水体的惯性以及管壁的弹性作用。
水击连锁方程为：； 。
连锁方程的无量纲形式为： 逆行波 ； 顺行波 。
水击波速大小主要与压力水管的直径D，管壁厚度，管壁（或衬砌）材料的弹性模量和水的体积弹性模量等因素有关，水击波传播速度为：
四、计算题
1．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D=3m，设计引用流量=30m3/s，管壁厚度=25mm，导叶有效调节时间Ts=3s，1）已知管壁钢材的弹性模量Es=206*106 kPa，水的体积弹性模量Ew=2.06*106 kPa，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，求压力水管末端阀门处A点及距阀门上游200m处C点的水锤压强。
2．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，单机设计流量为10 m3/s，压力水管断面积为2.5 m2，水管全长L=300m，最大静水头H0=60m，水击波速取α=1000 m/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击压强升高值△H 。
3．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的影响，试求
（1）机组丢弃全负荷时（导叶由全开至全关）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ζ允=0.4，若ζ计超过ζ允请说出改善措施。
（计算略）。
第十章
一、填空题
1．当管道惯性时间常数›1.5~6.5s需设置调压室时，调压室在压力水道中的布置方式可分为上游调压室（引水调压室）、下游调压室(尾水调压室)、上下游双调压室系统、上游双调压室系统四种。
2．调压室的基本类型有简单圆筒式调压室、阻抗式调压室、双室式调压式、溢流式调压式、差动式调压室和气压式或半气压式调压室六类。
3．水位波动计算方法一般有解析法、逐步积分法、电算法几种。
4．引水道—调压室系统波动衰减