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