水利工程设计.docx

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水利工程设计

第三篇水利工程设计（上）天津水利勘测设计院副总工程师陆宗磐

1设计文件编写规定   1.1概述   大、中型水利水电工程的设计阶段有项目建议书、可行性研究、初步设计、招标设计和施工详图设计等五个阶段。

   1.2可行性研究报告编制   “对工程项目的建设条件进行调查和必要的勘测，在可靠资料的基础上，进行方案比较，从技术、经济、社会、环境等方面进行全面分析论证，提出可行性评价”条文中对上述各项工作的要求深度有选定（确定、查明）、基本选定和初步选定三个档次。

选定一般不允许变更，基本选定是允许有小幅度的或局部的变更，初选是有充分论据时可以变动。

   1.3初步设计报告编制《强制性条文》引入DL5021—93第1.0.3条规定，编制初步设计报告时，应认真进行调查、勘察、试验、研究，取得可靠的基本资料。

设计应安全可靠，技术先进，密切结合实际，节约投资，注重经济效益。

初步设计报告应有分析，有论证，有必要的比较方案，并有明确的结论和意见，文字简明扼要，图纸完整清晰。

各类工程应根据其任务特点对本规程所规定的内容有所取舍，深度有所侧重。

2等级划分《强制性条文》的“等级划分”中纳入4本规范共18条：

《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000（10条）；《堤防工程设计规范》GB50286-98（2条）；《城市防洪工程设计规范》CJJ50-92（1条）；《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99（5条）。

   2.1水利水电工程          2.1.1技术背景       我国分别于1959年、1964年先后制定了《水利水电工程设计基本技术规范》、《水利水电工程等级划分及设计标准》（草案）；1978年、1987年、1994年我国颁布了《水利水电工程等级划分及设计标准》（山区、丘陵区部分）（试行）SDJ12-78、《水利水电工程等级划分及设计标准》（平原、滨海部分）（试行）SDJ217-87、《防洪标准》GB50201-94；2000年，我国颁布了《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000。

       2.1.2工程等别划分标准           1水利水电工程               1）库容分等指标               2）防洪枢纽工程分等指标               3）治涝、灌溉枢纽工程分等指标               4）供水工程分等指标               5）水电站分等指标           2综合利用水利水电工程       综合利用水利水电枢纽工程往往同时兼有防洪、发电、灌溉、供水等多种功能或任务，当按各项任务的分等指标确定的工程等别不同时，应以其中的最高等别为准。

          3拦河闸工程           4灌溉、排水泵站       2.1.3水工建筑物级别划分标准           1永久性水工建筑物级别           在采用本标准确定水利水电工程建筑物级别时，必须注意下列几点：

               1）失事后损失巨大或影响十分严重的水利水电工程的2～5级主要永久性水工建筑物，经过论证并报主管部门批准可提高一级；失事后造成损失不大的水利水电工程的1～4级主要永久性水工建筑物，经过论证，并报主管部门批准，可降低一级。

（第2.2.2条）               2）水利水电工程失事对下游的影响，与失事时的水头有很大关系。

               3）当地质条件特别复杂时，基础设计参数不易准确确定；               4）采用新型结构时，由于实践经验少，较难评价结构的可靠性。

           2临时性水工建筑物级别临时性水工建筑物是指水利水电工程施工时所使用的建筑物，如导流建筑物、施工围堰、临时泵站等。

SL252-2000第2.2.6条规定，水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物级别，应根据保护对象的重要性、失事后果、使用年限和临时性建筑物的规模进行划分。

        2.1.4适用范围及注意事项            1适用范围            对已建水利水电工程进行加固或改建、扩建，执行条文有困难时，经充分论证并报主管部门批准，可适当调整。

   2.2堤防工程         2.2.1技术背景         我国于1998年1998年制定并颁布了《堤防工程设计规范》GB50286-98。

         2.2.2堤防工程级别划分         2.2.3适用范围及注意事项   2.3城市防洪工程       2.3.1技术背景我国于1992年制定颁布了《城市防洪工程设计规范》CJJ50-92。

       2.3.2城市防洪建筑物级别划分       2.3.3适用范围及注意事项   2.4灌溉与排水工程       2.4.1技术背景      我国于1999年颁布了《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99。

       2.4.2灌溉与排水工程等别划分           1引水枢纽工程的等别           2灌、排渠沟工程分级           3灌、排建筑物分级       2.4.3适用范围及注意事项    3.1防洪   我国已颁布了《防洪标准》GB50201-94、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《城市防洪工程设计规范》CJJ50-92等标准。

        3.1.1城市防洪标准       3.1.2乡村防护区防洪标准       3.1.3蓄、滞洪区防洪标准   蓄、滞洪区的防洪标准，应根据批准的江河流域规划的要求分析确定。

           1山区、丘陵区永久性水工建筑物               1）土石坝、混凝土坝及浆砌石坝               SL252-2000考虑到行业标准服从国家标准，按GB50201-94的规定制定洪水标准。

               2）消能防冲设计洪水               消能防冲设计的洪水标准，可低于泄水建筑物的洪水标准               3）水电站厂房               河床式水电站厂房，挡水部分的洪水标准，应与工程的主要挡水建筑物的洪水标准相一致。

           2平原区、滨海区永久性水工建筑物               1）水库工程、拦河水闸               2）潮水标准           3其它水利工程的永久性水工建筑物               1）灌溉和治涝工程               2）供水工程               3）泵站           4临时性水工建筑物       3.1.4桥梁的设计洪水标准       桥梁的设计洪水标准，不应低于所在河道或排洪沟渠的防洪标准。

   v3.2安全超高       3.2.1永久性挡水建筑物的安全加高           1混凝土或浆砌石坝           2土石坝          3.2.2泄、输水建筑物的安全加高              1溢洪道           2水闸          3.2.3堤防工程       3.2.4城市防洪工程       3.2.5泵站泵房挡水部位顶部的安全加高   3.3稳定与强度       3.3.1稳定安全系数           1堤防工程              需要说明的几个问题：

               1）土堤的抗滑稳定计算分为正常运用情况和非常运用情况。

               2）土堤抗滑稳定计算采用瑞典园弧滑动法。

               3）土的抗剪强度指标可用三轴剪力仪测定，也可用直剪仪测定。

           2碾压式土石坝           3浆砌石坝           需说明的是：

           对于1级浆砌石坝及坝高超过110m的浆石坝，应进行专门的研究。

           4砼重力坝           需要强调：

           SDJ21-78中对抗剪断和抗剪两种计算公式允许任选一种公式计算。

《补充规定》中明确，对中型工程中的中、低坝，若无条件进行试验时，允许采用抗剪强度公式计算，采用参数和安全系数仍按SDJ21-78中有关条文执行。

除此之外，应采用抗剪断公式。

           5砼拱坝           需说明的问题：

           对于坝高超过200m或有特殊问题的工程，应进行专门研究。

           上表中所列的安全系数应与抗剪强度参数的取值和工程经验相协调。

           7水闸               1）各种计算情况下要求闸室平均基底压力不大于地基容许承载力。

               2）各种计算情况下要求闸室基底压力最大值与最小值之比不大于表3.3.1-9规定的容许值。

               3）各种计算情况下要求闸室抗滑稳定安全条数不小于表3.3.1-10规定的容许值。

无论是采用那一种计算公式计算，该规定只规定一种抗滑稳定安全系数容许值。

           8水电站厂房           厂房整体抗滑稳定安全系数（不分建筑物等级）应满足表3.3.1-11的规定。

           9泵站       3.3.2强度问题           1混凝土抗渗等级           2素砼构件           SL/T191-96第5.1.1条规定,素混凝土不得用于轴心受拉或偏心受拉构件。

           3予制构件吊环           SL/191-96第9.6.5条规定，予制构件的吊环必须采用级钢筋制作，严禁采用冷加工钢筋。

           4构件的强度安全系数           5构件的抗裂安全系数全系数       3.4防火           3.4.1设计基本要求              防火设计基本要求：

               1．建筑物的耐火等级。

               2.房屋的平面布置、建筑设备布置、防火和防烟分区及建筑构造应满足消防要求，重点控制建筑物之间的防火间距、建筑内部的防火分区面积和分隔构件、有较大火灾危险和爆炸危险的设备布置位置。

               3．建筑物通道和出口应满足安全疏散要求。

重点控制疏散通道的距离和防护措施、出口数量和宽度。

               4．特殊场合的采暖通风防火和消及措施。

               5．编制施工组织设计的应考虑消防安全。

           3.4.2建筑物的耐火等级和建筑材料的燃烧性能               1耐火等级                  《强制性条文》规定的水力发电厂和水泵站的耐火等级是引用的SDJ278－90第2.0.2条，火灾危险性分类和耐火等级是依据《建筑设计防火规范》（GBJ16－87）规定的原则划分的。

               2构件的燃烧性能和耐火极限提高构件耐火极限和改变燃烧性能的方法               

（1）适当增加构件的截面尺寸。

（2）对钢筋混凝土构件增加保护层厚度。

               （3）在构件表面做耐火保护层。

               （4）钢梁、钢屋架下做耐火吊顶。