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《水力发电站》是清华大学水利工程系水利专业的教学参考书，主要内容包括：水力发电工程概述，常用水轮机、水泵水轮机，水轮机调节，无压引水沿线的建筑物、有压引水沿线的建筑物，水电站压力管道，发电引水系统中的不稳定问题，调压室，水电站厂房，地下水电站与抽水蓄能电站等。每章后附有习题。 本书体系清晰，深入浅出，图文并茂，作业经过精选，适合高等院校水利专业的学生作为教材使用，也可供从事水利水电专业的教师、工程技术人员参考。

第1章水力发电工程概述

1.1水能利用与中国水力发电概况

1.1.1人类对水能资源利用的历程

1.1.2中国的水能资源与水力发电事业

1.2水电站的装机容量和水电的开发方式

1.2.1水电站的装机容量与出力公式

1.2.2水电站的开发方式

1.2.3中国水电开发的未来

习题及思考题

参考文献

第2章水轮机与水泵水轮机

2.1水轮机的工作原理

2.2水轮机的类型、基本参数及适用条件

2.2.1水轮机分类

2.2.2水轮机的基本参数

2.2.3水轮机的适用条件

2.2.4水轮机的牌号

2.3水轮机的典型结构

2.3.1反击式水轮机的过流部件

2.3.2反击式水轮机的典型结构

2.3.3冲击式水轮机

2.4水泵水轮机

2.5水轮机的相似特性

2.5.1水轮机的单位参数

2.5.2水轮机相似换算

2.5.3水轮机效率换算

2.6水轮机的综合特性曲线

2.7水轮机的空化与空蚀

2.7.1水轮机内的空化与空蚀

2.7.2水轮机吸出高度

2.7.3水轮机安装高程

习题及思考题

参考文献

第3章水轮机调节

3.1水轮机调节的基本概念

3.1.1水轮机调节的任务

3.1.2水轮机调节的基本原理

3.1.3水轮机调节系统的静态特性

3.1.4水轮机调节系统的动态特性

3.2水轮机调节系统的构成

3.2.1调节系统的构成

3.2.2被调节控制系统的特征参数

3.2.3对调节控制装置的总体要求

3.3调速器的分类与典型调节系统

3.3.1调速器分类

3.3.2调速器的型号

3.3.3调速器的典型系统结构

3.4调速器的主要部件

3.4.1飞摆

3.4.2电液转换器

3.4.3主配压阀

3.4.4接力器

习题及思考题

参考文献

水力发电站

目录

第4章无压引水式电站沿线建筑物

4.1无压进水口

4.2进水口防沙及排沙措施

4.3沉沙池

4.4无压引水渠

4.4.1渠线选择所遵循的原则

4.4.2两种类型的渠道

4.4.3渠道水力学计算

4.5无压引水隧洞

4.6调节池

4.7前池

4.7.1前池的位置与功用

4.7.2前池的进流方式和组成

4.7.3前池的特征水位及轮廓尺寸拟定的原则

4.8尾水渠

习题及思考题

参考文献

第5章有压引水式电站沿线建筑物

5.1有压进水口

5.1.1坝式进水口

5.1.2塔式进水口

5.1.3岸式进水口

5.1.4生态进水口

5.2有压进水口前的小淹没深度

5.3有压进水口的轮廓与渐变段

5.4有压进水口的主要设备

5.4.1拦污设备

5.4.2闸门及启闭机

5.4.3通气孔和充水阀

5.5有压隧洞

5.5.1隧洞布置的一般原则

5.5.2隧洞的断面型式及面积

5.5.3引水隧洞水力计算

5.6调压室

5.7尾水建筑物

习题及思考题

参考文献

第6章水电站压力管道

6.1地面压力管道

6.1.1功用与特点

6.1.2布置

6.1.3敷设方式和支承结构

6.1.4材料、组成和阀门

6.1.5管身设计

6.2地下压力管道

6.2.1特点

6.2.2布置

6.2.3构造与施工要求

6.2.4承受内压分析

6.2.5外压稳定分析

6.3岔管

6.3.1功用、特点和要求

6.3.2布置

6.3.3结构型式

6.3.4荷载及结构设计要求

6.4坝内埋管

6.4.1特点

6.4.2布置

6.4.3结构分析

6.5坝后背管

6.5.1特点

6.5.2明背管

6.5.3钢衬钢筋混凝土背管

习题及思考题

参考文献

第7章水电站水力系统中的瞬变流及调节保证计算

7.1电力系统及引水系统中的瞬变现象 

7.1.1瞬变现象简述

7.1.2阀门突然关闭的水击现象及不稳定工况

7.1.3水击的分类

7.2水击基本方程组及波的传播速度

7.2.1水击基本方程组

7.2.2水击波的传播速度

7.2.3常用初始条件与边界条件

7.3简单管中正、负水击压力的计算

7.3.1开度按任意规律变化时水击压力的计算

7.3.2直线关闭规律时水击压力的计算

7.3.3阀门开启时负水击的计算

7.3.4起始开度与关闭规律对水击的影响

7.4复杂管道水击的简化计算

7.4.1串联管的水击计算

7.4.2分岔管的水击计算

7.4.3蜗壳、尾水管的水击计算

7.5水击计算的特征线法

7.5.1特征线与特征方程

7.5.2差分方程及边界条件

7.6调节保证计算

7.6.1基本概念与计算任务

7.6.2机组转速变化计算

7.6.3水击计算的条件选择

7.6.4限制水击压力与转速上升常用的措施

习题及思考题

参考文献

第8章调压室

8.1调压室的设置条件、类型及布置方式

8.1.1调压室的设置条件

8.1.2调压室的基本类型、基本要求

8.1.3调压室的基本布置方式

8.2调压室的涌浪计算及压力叠加

8.2.1简单、阻抗调压室涌浪计算的解析法

8.2.2涌浪计算的条件选择

8.2.3涌浪压力与水击压力的叠加

8.3调压室的波动稳定问题

8.3.1调压室水位波动的稳定条件

8.3.2波动稳定性分析

8.4调压室构造与结构设计

8.4.1荷载及其组合

8.4.2计算假定与结构设计

习题及思考题

参考文献

第9章水电站厂房

9.1厂房的功用、组成和类型

9.1.1功用与特点

9.1.2组成

9.1.3类型

9.2厂房内的机电设备

9.2.1发电机

9.2.2起重设备

9.2.3油系统

9.2.4压缩空气系统

9.2.5水系统

9.3主厂房平面尺寸的确定

9.3.1主厂房的长度

9.3.2主厂房的宽度

9.4主厂房高程的确定

9.5厂房典型结构的结构设计

9.5.1厂房的结构特点

9.5.2厂房的整体稳定和地基应力计算

9.5.3发电机机墩结构设计

9.5.4蜗壳结构设计

9.5.5弯肘形尾水管结构设计

习题及思考题

参考文献

第10章地下厂房与抽水蓄能电站

10.1地下厂房的布置及地下水电站的优缺点

10.1.1地下厂房的布置

10.1.2地下厂房方案的优缺点

10.2地下厂房设计中的围岩稳定问题

10.3缩小地下厂房空间尺寸的主要措施

10.4地下厂房其他方面的特殊事项

10.5地下水电站的结构设计

10.5.1支护设计

10.5.2岩锚吊车梁与顶棚

10.6抽水蓄能电站

10.6.1抽水蓄能的概念及发展历程

10.6.2抽水蓄能电站的主要分类型式及特点

习题及思考题

参考文献

附录专业英语词汇

马吉明 工学博士 教授 从事《水电站》教学工作20年之上，曾参与《水电站建筑物》的教材编撰工作，主编、参编过多本相关的专业类书籍；长期从事水力水电方面的科研工作，获得过多项教学与科研奖励；张明 工学博士 副教授 从事《水电站》教学工作约20年，曾参与《水电站建筑物》的教材编撰工作，；长期从事水力水电方面的科研工作，出版过多本专著；罗先武，工学博士，副教授，长期从事水力机械类的教学工作，编撰过水力机械类教材；长期从事水力机械方面的科研工作，获得过多项省部级奖励；郑双凌，工程师，长期从事实验教学与科研工作，获得过多项教学、科研奖励。

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编辑推荐

本书涵盖必要的基本理论及工程应用，图文并茂，叙述简洁清楚，易于理解，并配有适量的习题

前言

本教材是在李仲奎、马吉明、张明编写的高等学校教材《水力发电建筑物》的基础上，结合编者多年清华大学水利专业课《水电站》的教学实践重新编写的。编写工作得到了“清华大学教学改革项目”的资助。

从《水力发电建筑物》2007年出版至今，我国的水力发电事业有了很大的发展，以三峡水电站为代表的一批水头高、容量大、技术先进的水电站陆续建成，与水电站建设相关的技术规范也有了更新。为了能够及时反映水能资源开发的新理念、工程上采用的新技术，同时为了配合教学改革，去掉过时冗长的内容和做到与时俱进，我们编写了此教材。

此次编写，在如下方面有大的变动： 

一是教材体系有了大的变化。首先概述了水能利用的历史和中国水力发电的概况，从中可以了解到人类如何利用水能、世界水力发电的状况，尤为重要的是能够了解到我国劳动人民很早就开始利用水能，而今中国的水力发电事业是走在世界前列的； 然后介绍了水电站中的机电设备，便于学习掌握不同类型的机电设备所必有的基本知识以及水轮机调节的知识； 再然后按水流路线介绍涉及到的各类建筑物、设备、压力管道，后介绍厂房，这样安排内容的好处是便于辨识不同建筑物（及附属设备）所处的位置，掌握其功能； 鉴于目前常规水电站多采用地下厂房，抽水蓄能电站与风电、光伏发电等可再生新能源的结合发展很快，其厂房也多为地下厂房，故而将地下厂房与抽水蓄能电站单独辟为一章。

二是扩充了水力机械方面的内容，将原教材“水电站主要机电设备”一章，扩充为“水轮机与水泵水轮机”和“水轮机调节”两章。

教材尽量做到体系完整，为适应专业课时普遍减少的情况，对内容做了适当剪裁，做到“少而精”。书后附有主要术语的英文词，便于参阅。

本书第1、4、7、8、10章由马吉明教授编写，第2章由罗先武教授编写，第3章由罗先武教授、樊红刚副教授共同编写，第5章由马吉明教授、张明副教授共同编写，第6、9章张明副教授编写，习题由郑双凌老师编写。全书统稿工作由马吉明教授完成。

清华大学李仲奎教授审阅了全书，给出了不少指导和修改意见，特此致谢！

黄伟博士校阅了本书的第4章、第7章和第8章，特此致谢！

本教材脉络清晰，深入浅出，图文并茂，适合作为高等院校水利专业教材使用。本书的主要内容虽然为水利水电专业学生的知识，但对学科的新发展、新方向也有所反映，教师在讲授时可有所侧重，有所选择。本书对相关专业的工程技术人员或研究者也有一定的参考价值。限于编者水平，其中不免有错误和不当之处，请读者随时批评指正。

作者

2022年4月