洪水标准及工程等级的划分.docx

1、洪水标准及工程等级的划分第2章水利工程基础知识本章要求：（-）了解洪水标准和工程等级的划分：（二） 了解水库的持征水位和水库特征库容：（三） 熟悉水工建筑的分类及特点：（四） 了解水建筑物失事的主要原因：（五） 学握施工导流概念、导流标准、导流基本方法；（A）学握施工用堰的类型，围堰施工技术：（七）熟悉截流的技术与方法。2.1洪水标准及工程等级的划分2.1.1洪水标准在水利水电工程设计中不同等级的建筑物所采用的按某种频率或重现期表示的洪水称为 洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。永久性水工建筑物所采用的洪水标准，分为设计洪水标准和校核洪水标准两种情况。临时 性水工建筑物的洪水标准，应根据建筑物的

2、结构类型和级别，结合风险度综合分析，合理选择, 对失事后果严重的，应考虑超标准洪水的应急措施。各类水利水电工程的洪水标准应按水利 水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）确定。1永久性水工建筑物的洪水标准水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，应按山区、丘陵区和平原、滨海区分别确定。 江河采取梯级开发方式，在确左各梯级永久性水工建筑物的洪水标准时，还应结合江河治理和 开发利用规划，统筹研究，相互协调。.山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，应按表21确左。表2-1 山区、丘陵区水利水电匚程永久性水工建筑物的洪水标准重现期（年）项目水工建筑物级别12345设计1000-50

3、0500-100100-5050-3030-20校核土石坝可能虽大洪水(PMF)10000-50005000-20002000-10002000-1000300-200混凝土坝.5000-20002000-1000-500-2200-浆砌石坝 1000 500 00 100(2)平原地区永久性水工建筑物洪水标准，应按表22确宦。表2-2 平原区水利水电工程永久性水匸建筑物的洪水标准重现期(年)项目永久性水工建筑物级别12345水库工程设计300-100100-5050-2020-1010校核2000-10001000-300300-100100-5050-20拦河工程设计100-5050-30

4、30-2020-1010校核300-200200-100100-5050-3030-20(3)潮汐河口和滨海地区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，应按表23确定。表2-3 潮汐河口段和滨海地区水利水电匸程永久性水匸建筑物的潮水标准永久性水工建筑物级别1234及5设计潮水位重现期(年)100100-5050-2020-10当山区、斤陵地区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水髙度低于15m且上下游最大水头差小于10m时.其洪水标准宜按平原、滨海区标准确立。当平原.滨海地区的水利水电 工程其永久性水工建筑物的挡水髙度高于15m,且上下游最大水头差大于10m时，英洪水标 准宜按山区、丘陵地区标准

5、确定。2.临时性水工建筑物的洪水标准临时性水工建筑物的洪水标准，应在表24的幅度内，考虑风险度综合分析，合理选用。表24 临时性水匸建筑物洪水标准重现期(年门临时性建筑物类型临时水工建筑物级别345土石结耕50-2020-1010-5混凝土坝、浆砌石结耕20-1010-55-32.1.2工程等级的划分1.水利水电工程等级划分根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL 252-2000)的规左，水利水电工程根 据其工程规模、效益以及在国民经济中的重要性，划分为I、II、【I、IV、V五等，适用于不 冋地区、不同条件下建设的防洪、灌溉、发电、供水和治涝等水利水电工程，见表25。表2-5水利水电匸程分

6、等抬标 程V级工程规模水库总库容(108m3)防洪治涝灌溉供水发电保护城镇及工矿企业的重要性保护农m(10亩治涝面积(104 Hi )灌溉面积(104亩)供水对象重要 性装机容5(104kW)大型10特别重要5002200N150特别重要120I大型10-1.0重要500-100200-60150-50重要120-30II中型1.0-0 10中等100-30601550-5中等30-5n小型0.1-0.01一般30-51535-0.5一般5-1小型0.01-0.001530.53501.041、2级永久性水工建筑物淹没一般城镇.工矿企业.交通干线或影响 总工期及第一台（批）机组发电.造成较大经

7、济 损失3-1.550151.0-0.153. 4级永久性水工建筑物淹没期坑.但对总工期及第一台（批）机组 发电影响不大.经济损失较小1.5151.03.水工建筑物级别的提髙（1） 永久性水工建筑物级别的提高对于25级的永久性水工建筑物，若失事后造成巨大损失，或者对水利水电工程造成十 分严重影响的，经过论证并报主管部门批准，其级别可提髙一级。水库大坝按表1F411021-6规左为2级、3级的永久性水工建筑物，如果坝髙超过规泄的 指标，其级别可提高一级，但洪水标准不予提高。当永久性水工建筑物基础的工程地质条件复杂时，其基础设计参数不易准确确定，或者采 用新型结构，对于25级的建筑物，其级别可以提

8、高一级，但洪水标准不予提高。（2） 临时性水工建筑物级别的提高利用临时性水工建筑物挡水发电、通航时，经过技术经济论证，3级以下临时性水工建筑 物的级别可以提髙一级。4.水工建筑级别的降低对于失事后造成损失不大的水利水电工程，其14级主要永久性水工建筑物的级别，经 过论证并报主管部门批准，可降低一级。2.1.3水库特征水位及水库特征库容1.水库特征水位（1）校核洪水位。水库遇大坝的校核洪水时在坝前达到的最髙水位。2）设计洪水位。水库遇大坝的设汁洪水时在坝前达到的最高水位。（3） 防洪髙水位。水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位。（4） 防洪限制水位（汛前限制水位）。水库在汛期允许兴

9、利的上限水位，也是水库汛期 防洪运用时的起调水位。（5） 正常蓄水位（正常髙水位、设计蓄水位、兴利水利）。水库在正常运用的情况下， 为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水位。（6） 死水位。水库在正常运用的情况下，允许消落到的最低水位。2.水库特征库容（1）静库容。坝前某一特征水位水平面以下的水库容积。2）总库容。校核洪水位以下的水库静库容。（3） 防洪库容。防洪髙水位至防洪限制水位之间的水库容积。（4） 调洪库容。设计洪水位至防洪限制水位之间的水库。（5） 兴利库容（有效库容、调节库容）。正常蓄水位至死水位之间的水库容积。（.6）共用库容（重复利用库容、结合库容）。正常蓄水位至防洪

10、限制水位之间汛期用于 蓄洪、非汛期用于兴利的水库容积。7）死库容。死水位以下的水库容积。2.2水工建筑的分类及特点与失事原因2.2.1水工建筑物的分类及特点1.水工建筑物的分类水工建筑物一般按它的作用、用途和使用时期等来进行分类。（1）水工建筑物按作用分类水工建筑物按其作用可分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、 整治建筑物以及专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。1）挡水建筑物。是用来拦截江河，形成水库或雍高水位的建筑物，如各种坝和水闸以及抗5御洪水，或沿江河海岸修建的堤防、海塘等。2） 泄水建筑物。是用于宣泄多余洪水量、排放泥沙和冰凌，以及为了人防、检修而放空 水库

11、、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物。如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢 洪道和泄水隧洞等。3） 输水建筑物。是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引 水隧洞、引水涵盖、渠道、渡槽、倒虹吸等。4） 取（进）水建筑物。是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首 和供水用的进水闸、扬水站等。5） 整治建筑物。是用以改善河流的水流条件，调整河流水流对河床及河岸的作用以及为 防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。6） 专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。如专为发电用的引水管道、压力前池、 调压室、电站厂房：专

12、为灌溉用的沉沙池、冲砂闸、渠系上的建筑物：专为过坝用的升船机、 船闸、鱼道、过木道等。2）按用途分类水工建筑物按其用途可分为一般性建筑物和专门性建筑物。1） 一般性水工建筑物具有通用性，如挡水坝、水闸等。2） 专门性水工建筑物，仅用于某一个水利工程，只实现其特左的用途。专门性水工建筑 物又分为水电站建筑物、水运建筑物、农田水利建筑物、给水排水建筑物、过鱼建筑物等。（3）按使用时期分类水工建筑物按使用时期分为永久性建筑物和临时性建筑物。1） 永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的水工建筑物根据英重要性又分为主要建 筑物和次要建筑物。主要水工建筑物是指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑

13、物，如大坝、水闸、泄洪建筑物、输水建筑物及电站厂房等：次要水工建筑物是指失事后将不 致造成下游灾害，或者对工程效益影响不大并易于修复的建筑物，如挡土墙、导流墙、工作桥 及护岸等。2） 临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物，如围堰、导流明渠等。2.水工建筑物的特点（1）工作条件复杂水工建筑物的地基有岩基，也有丄基，情况往往比较复杂。在岩基中经常会遇到节理、裂 隙、断层、破碎带、软弱夹层等地质构造；在土基中，可能会遇到压缩性大的上层，也可能会 遇到流动性较大的细砂层。这些地质条件必需认真进行地基处理。水工建筑物的形式，受地形、地质、水文、施工等条件的影响，因此，每个水工建筑物都 有其自身的特定

14、条件，都具有一定的个别性。由于上、下游存在水位差，水工建筑物一般要承受相当大的水压力作用，因此水工建筑物 及英地基必须具有足够的强度、稳定性。高水头的泄水在做好消能防冲工作的同时，还应防止 髙速水流产生的气蚀、磨损等破坏：另外，渗流不仅增加了建筑物荷载，也可能造成建筑物失 事。在多泥沙河流中，水工建筑物将长期受泥沙淤积产生的淤沙压力作用，同时在泄洪或发电 时，还会受到泥沙的磨损作用，严重时将影响建筑物的正常工作甚至影响其寿命。（2） 施工难度大在河道中修建的水工建筑物，需要首先解决好施工导流和截流工作，施工技术复杂，施工 难度大。截流、导流、渡汛需要抢时间，争进度，而且往往是在水中施工，施工程

15、度、施工强 度和施工组织岀现丝亳疏漏，将延误工期，并造成损失。水工建筑物的工程量一般都比较大，建筑物往往需要开挖一泄深度的基坑，还要做一些相 当复杂的基础处理。另外，水工建筑物中的大体积的混凝上结构，而临必须解决混凝丄的施工 及大体积混凝土的温度控制措施问题。水工建筑物往往是水下工程、地下工程多，施工条件差，施工干扰多，施工期限长，施工 场地狭窄，交通运输困难，施工难度相当大。（3） 环境影响大水工建筑物，尤其是大型水利枢纽，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益，但也会 对环境造成负而影响，如蓄水区的丄地淹没、移民、水生生态系统的破坏、建筑物上游泥沙淤 积、下游河道冲刷、诱发地震等问题，需要

16、进行严格的环境影响评价，并采取有效措施，保护 环境。（4） 失事的后果严重作为蓄水、挡水的水工建筑物，其破坏和失事，往往会给国家和社会造成巨大灾害和损失。2.2.2水工建筑物失事的主要原因水工建筑物失事的主要原因，一般包括设讣质量、控制运用、工程维护管理，以及超标准 洪水、地箴等。但不同的建筑物，由于工程的特点，失事的主要原因不尽相同。1.土石坝事故原因（1） 防洪标准低。由于规划、设计时对洪水估计偏低，致使坝顶高程不足或溢洪道设计 能力太小，造成坝顶漫水直至溃坝的严重事故。（2） 出现贯穿防渗体的裂缝。由于散粒体结构上体颗粒间存在孔隙，在荷重的作用下， 孔隙将被压缩，而结构本身将产生深陷。往

17、往引起坝体的裂缝，并进而造成严重的渗漏和滑 坡事故。裂缝按其生成的原因，可以分为四类：干缩或冻融引起的裂缝：坝体变形引起的裂缝: 水力劈裂作用引起的裂缝：地震引起的裂缝。（3） 由于抗剪强度不足出现大滑坡。由于岸坡逐渐推动稳泄而产生滑动，岀现崩坍，对 水工建筑物和水库下游造成严重危害。（4） 护坡出现破坏。干砌块石护坡砌筑质量差：块石粒径偏小，重量不够：在城石下面没有垫层级配不好以及块石风化等原因，使得护坡破坏。5）产生坝身渗漏及绕坝渗漏。坝身渗漏及绕坝渗漏严重时，将使岸坡软化，形成集中 渗流通道；甚至引起岸坡塌陷和滑坡。2.混凝土坝事故原因（1） 抗滑稳泄性不够。当坝基内存在软弱夹层时，坝和

18、地基的抗滑稳圧性不够，常常成 为一种常见的最危险的病害现象。（2） 表而损坏。由于设计、施工、管理或其他方面的原因，引起不同程度的表层损坏, 有蜂窝、麻而、卄料架空外露、表层裂缝、钢筋锈蚀以及表层混凝上松软、脱壳和剥落等。（3） 裂缝。当混凝土坝由于温度变化、地基的不均匀沉陷有他原因引起的应力和变形超 过了混凝土的强度和抵抗变形的能力时，将产生裂缝。3.拱坝的事故原因（1） 温度变化。在运行期周国环境温度的变化，会在坝内引起温度应力。当考虑不周或 者在设计组合之外运行，将有可能因拉应力过大而引起开裂事故。（2） 洪水漫顶。如果设计洪水误差过大，泄洪能力过小，造成洪水漫项；如若坝基和坝 座岩体的

19、抗冲能力不足，将会造成严重破坏事故。（3） 库内外岸坡岩体朋塌。水库蓄水后，水位的变化和地表水的渗入会引起岩体抗滑能 力下降，促使岩层由蠕动而滑崩。4.堤防工程的事故原因（1） 漫溢。由于堤防防洪标准较低，或者遇到超标准的特大洪水时，水位陡涨，堤防来 不及培厚加高，洪水将漫越堤防顶部。漫溢也可能是由于堤防局部地段塌陷等险情和风眾潮袭 击所致使。漫溢将会直接导致堤防溃决。（2） 冲决。堤身临近河岸、汛期可能由于大溜顶冲随河岸的坍塌而失事，称为冲决。冲 决多发生在弯道水流的凹岸一侧，因为此处受水流顶冲和横向弯道环流的作用较强，尤其是凹 岸的顶点稍下位置，是最危险的地段，有可能岀现冲堤塌岸事故。（3

20、） 溃决。在汛期髙水位时，由于堤身隐患而造成堤防产生渗漏、管涌、沉陷、滑坡等 险情。当抢险不及时或抢护方法不当，将可能发生堤防塌陷而形成决口，称为溃决。（4） 凌汛险情。在北方结冰的河流，当开河解冻，冰块下泄过程中，岀现冰块聚集堵塞 河道的冰坝现象称为凌汛。冰坝雍高上游水位，可造成洪灾；冰坝突然溃决，可能出现垮坝洪 水。5.水工隧洞事故原因（1） 脉动压力、空化、空蚀。髙速泄水隧洞中，由于水流内部脉动压力，促使水流发生 空化，可能引起建筑物的振动。髙速水流的泄水隧洞由于体形不良、施工缺陷、运行不当而发生空蚀破坏。（2） 水工隧洞的塌方。由于地质和水文地质条件不好；施工方法的不当；设计考虑不周造

21、成隧洞发生塌方。6.溢洪道事故原因（1） 溢洪道泄流能力不足。由于实际过水能力低于设计能力，使得溢洪道泄流能力不足 或病害而导致水库的溃决。（2） 闸门启闭设备问题。当溢洪道的闸门动力不能得到保证、或管理不善造成启闭设备 损坏，造成洪水漫顶或岀现险情。（3） 岸坡滑坡堵塞。由于岸坡开挖过陡，破坏了自然稳泄状态，造成岸坡大而积滑坡， 溢洪道因被边坡坍滑体的堵塞而不起作用，致使洪水漫坝，导致水库溃决。2.3施工导流基本知识2.3.1施工导流的概念1.施工导流施工导流是指在河床中修筑用堰国护基坑，并将河道中各时期的上游来水量按预泄的方式 导向下游，以创造干地施工的条件。施工导流贯穿于整个工程施工的全

22、过程，是水利水电工程 总体设计的重要组成部分，是选左枢纽布宜、永久建筑物形式、施工程序和施工总进度的重要 因素。2.施工导流方案为了解决好施工导流问题，必须作好施工导流设计。施工导流设计的任务是分析研究当地 的自然条件、工程特性和其他行业对水资源的需求来选择导流方案，划分导流时段，选左导流 标准和导流设汁流量，确定导流建筑物的形式、布垃、构造和尺寸，拟左导流建筑物的修建、 拆除、封堵的施工方法，拟左河道截流、拦洪渡汛和基坑排水的技术措施，通过技术经济比较, 选择一个最经济合理的导流方案。水利水电枢纽工程施工中所采用的导流方法，通常不是单一的，而是几种导流方法组合起 来配合运用，这种不同导流时段

23、不同导流方法的组合称为导流方案。3.施工导流标准施工导流的标准是根据导流建筑物的保护对象、失事后果、使用年限和工程规模等指标， 划分导流建筑物的级别（IIIV级），再根拯导流建筑物的级别和类型，并结合风险度分析， 确定相应的洪水标准。洪水标准的确定，还应考虑上游梯级水库的影响和调蓄作用。施工导流 标准还包括坝体施工期临时渡汛洪水标准和导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准。4.导流时段导流时段就是按照导流的各个施工的阶段划分的延续时间。导流时段的划分，实际上就是解决主体建筑物在整个施工过程中各个时段的水流的水流控 制问题，也就是确定工程施工顺序、施工期间不同时段宣泄不同的导流流量的方式，以及与之

24、 相左适应的导流建筑物的髙度和尺寸。因此，导流时段的确左，与河流的水文特征、主体建筑物的布置与形式、导流方案、施工进度有关。上坝、堆石坝、支墩坝一般不允许过水，因此当施工期较长，而洪水来临前又不能完建时, 导流时段就要以全年为标准，英导流设计流量，就应按导流标准选择相应洪水重现期的年最大 流量。如安排的施工进度能够保证在洪水来临前使坝身起拦洪作用，其导流时段应为洪水来临 前的施工时段，导流设汁流疑则为该时段内按导流标准选择相应洪水重现期的最大流量。5.施工导流程序施工导流首先要修建导流泄水建筑物，然后进行河道截流修筑用堰，此后进行施工过程中 的基坑排水。当主体建筑物修建到一泄髙程后，再对导流泄

25、水建筑物进行封堵。2.3.2施工导流的基本方式施工导流的基本方式可分为分段国堰法导流和全段用堰法导游两类。1 分段围堰法导流分段囤堰法导流，也称分期导法，分期朿窄河床修建囤堰，保护主体建筑物F哋施工。导 流分期数和国堰分段数由河床特性，枢纽及导流建筑物布置综合确定。段数分得越多，施工越 复杂；期数分得越多，工期拖延越长。工程实践中，两段两期导流采用得最多，如图21所示。 在流量较大的平原河道或河谷较宽的山区河流上修建混凝上坝枢细比宜采用分期导流。这种 导流方式较易满足通航、过木、排冰等要求。图2-1分段用堰法导流(a)平面图:(b)卜浙立视图：(O导流底孔纵断面图I一期匕谢橫向用堰：2 期卜游

26、橫向用堰：3二期纵向用堰：4一预留缺口： 5导流底孔：6二期上卞游用堰轴线：7 护坦：8封堵闸门槽：9一工作鸿门柏：10爭故闸门檢：II一已浇筑的混凝上坝体：12耒浇頼的混凝上坝体根据不同时期泄水道的特点，分期导流方式中又包括束窄河床导流和通过已建或在建的建 筑物导流。(1)朿窄河床导流束窄河床导流，是通束窄后的河床泄流，通常用于分期导流的前期阶段，特别是一期导流。 2）通过建筑物导流通过建筑物（永久建筑物或临时建筑物）导流的主要方式包括设置在混凝上坝体中的底孔 导流，混凝上坝体上预留制品导流、梳齿孔导流，平原河道上的低水头河床式径流电站可采用 厂房导游。这种方式多用于分期导流的后期阶段。2.

27、全段围堰法导流全段弗I堰法导流是指在河床内距主体工程轴线（如大坝、水闸等）上下游一爼的距离，修 筑拦河堰体，一次性截断河道，使河道中的水流经河床外修建的临时泄水道或永久泄水建筑物 下泄。全段国攻堰法导流泄水建筑物的类型可分为明渠导流、隧洞导流、涵管导流等。在实际 工程中也采用明渠隧洞等组合方式导流。（1） 明渠导流明渠导流（如图22所示）是在河岸或河滩上开挖渠逍，在基坑的上下游修建横向弗1堰, 河道的水流经渠道下泄。这种施工导流方法一般适用于岸坡平缓或有一岸具有较宽的台地、t亚 口或古河逍的地形。（2） 隧洞导流隧洞导流（如图2-3所示）是在河岸边开挖隧洞，在基坑的上下游修筑用堰，施工期间 河道的水流由隧洞上泄。这种导流方法适用于河谷狭窄的山区河流。图2-3隧洞导流示意图a）隧洞导流;（b）隧洞导流并配合底孔宣泄汛期图2-2明架导流道1 一水工建筑物轴线：2上游碉垠洪水6 -溢流4一底孔：5坝轴线:坝段：7水电站厂旁(3)涵管导游涵管导游(如图24所示)是利用涵管进行导流。适 用于导流流量较小的河流或只用来担负枯水期的导流。一 般在修筑土坝、堆石坝等工程中采用。2.3.3围堰施工技术1 围堰在类