水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分编写说明)SDJ217—87.doc

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前言 第一章总则 第二章工程等别及建筑物级别 第三章洪水标准 第四章堤坝顶安全超高 第五章抗滑稳定安全系数及其他 附录参考资料汇编

水利水电枢纽工程等级划分及设计标准

(平原、滨海部分)

SDJ217—87 编写说明

前 言

《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分)》(以下简称《等级标准》),是设计规范 系列的组成部分,总结了我国平原、滨海地区水利水电枢纽建设的基本经验,体现了现阶段国家的经济技 术政策,对平原、滨海地区水利水电枢纽建设具有指导作用。有关编制工作,由原水利部规划设计管理局 委托江苏省水利勘测设计院承担。

编制工作自1981年开始。编制组根据编制大纲的要求,曾分赴四川、黑龙江、河北、天津、浙江、福 建、广东、湖南、湖北、江西等十省市的水利部门收集资料,征求意见,并总结了江苏省平原、滨海地区 水利水电枢纽工程建设经验。在此基础上于1982年完成《等级标准》初稿。同年九月江苏省水利学会组织 各市水利学会,并邀请部分大专院校同志进行讨论,形成送审稿,分发全国有关部门进一步征求意见。此 后陆续收到长办、淮委、珠委、天津院及山东、辽宁、浙江、广东、湖南、湖北、四川、河南、江西等十 三个部属院(委)和省院的书面意见,于1983年对送审稿作了一次较大修改,完成送审修改稿。1985年3月 下旬,原水电部水利水电规划设计院在江苏省无锡市召开了送审修改稿审查会,有27个单位40位专家参 加,提出了许多意见,并据以对送审修改稿的章节、内容进行了调整、补充和修改。1986年9月原水电部 水利水电规划设计院又在江苏省常熟市召开了报批稿鉴定审查会。会议认为报批稿较好地反映了我国平 原、滨海地区水利水电枢纽工程建设经验和水平,符合我国的实际情况,建议水电部颁布试行。1988年元 月原水电部水利水电规划设计院在京邀请了原水电部几位总工程师,有关司局和流域机构部分同志共同审 议定稿,同年3月经部长批准,颁布试行。

本编制说明主要是对《等级标准》的一些条文作必要的解释,并简要地闸述编制这些规定的原则和依 据。对本编制说明,如有意见,请随时告水利水电规划设计院和江苏省水利勘测设计院。 本编制说明主要编写者为许业传、王宗德。经伟良写了部分章节。

第一章 总 则

第1.0.1条 《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分)》(以下简称《等级标 准》),关系到工程和下游人民生命财产的安全、工程造价和建设速度等许多方面,是设计中遵循自然规 律和经济规律,体现国家经济政策和技术政策的重要环节。平原滨海地区水利水电枢纽工程的等级标准, 必须从国家经济实力出发,根据社会主义现代化建设的要求和水利水电建设的具体方针政策,按本标准分 析确定。

第1.0.2条

(一)本标准适用的范围

我国平原滨海地区主要分布在长江、黄河、淮河、海河、珠江和松花江等大江大河的中下游,包括江 汉、华北、淮北、松辽等平原,以及洞庭湖、鄱阳湖、洪泽湖、太湖、里下河等滨湖洼地圩(垸)区。从地 形特征看,平原与山区、丘陵是有明显差别的,但各地划分平原的概念、标准和习惯不尽相同。据调查统 计,平原滨海地区枢纽工程的挡水建筑物,高度一般不大于15m,上下游水头差一般不大于10m,因而,以 此作为本标准适用范围的补充规定,以便和山区、丘陵区部分有所区别。鉴于本标准对山丘与平原的界限 未作具体规定,建设各地对照上述规定、结合当地地形和水文等具体情况分析确定。

(二)水利水电枢纽工程的水工建筑物与堤防

水利水电枢纽工程,一般指有多种用途的水工建筑群,不包括单一的堤防工程。因此本标准不适用于 河道整治、堤防、护岸保滩工程的设计。但由于平原滨海地区的水工建筑物往往与堤防是紧密组合在一起 成为枢纽工程,共同担负着防洪、挡潮、排涝、灌溉、供水等多种功能,因此制定等级标准,应同时考虑 枢纽组成部分的堤防标准。

第1.0.3条 水利水电枢纽工程中的通航、桥梁、公路、港口、城镇供水和渔业等建筑物的等级及设 计标准,涉及到有关部门和地区的规划、要求及行业利益,除必须事先向有关部门和地区征求意见外,应 同时参用交通、铁道、城建和农业等部门的有关规定.以便更好地发挥工程的综合效益。

第1.0.4条 确定水利水电枢纽工程的等级标准时,除应根据其工程规模、效益和在国民经济中的重 要性,按本标准规定分析确定外,还应正确处理好局部与整体、目前与长远、上游与下游的关系,保证工 程实施后不产生遗留问题,及时发挥预期效益。

第二章 工程等别及建筑物级别

水利水电枢纽工程根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性划分等级和标准,是设计中正确处 理好安全与经济关系的一个重要环节。等别是对整个枢纽工程而言,它体现了工程的规模、效益和重要 性;级别是指具体建筑物的设计而言,在保证枢纽工程安全的前提下,反映了建筑物的不同技术要求和安 全要求,是根据其所属工程等别及其在工程中的作用和重要性确定的。工程等别和建筑物级别是相互联系 而性质不同的两个方面。首先确定工程等别,然后确定建筑物级别。工程等别确定后不再改变,建筑物级 别根据具体情况,经过论证,可以适当提高或降低。

第2.0.1条

(一)枢纽工程的分等

按照工程规模和效益大小,参照山区、丘陵区的工程等别,平原滨海地区水利水电枢纽工程分为一、 二、三、四、五等。

(二)水库枢纽工程的分等指标

水库枢纽工程以总库容和效益作为分等指标。平原水库与山丘区水库虽在水文、水力特性、结构型式 和泄洪条件等方面有不同的特点,但从防洪保护范围和受益地区来看,二者效益都是主要在中下游平原。 因此,平原水库与山丘区水库的等别划分可以采用相同分等指标,设计标准则分别拟定,有所区别。这样 处理可以较好地体现平原水库和山丘区水库的共性和差别。

(三)防洪枢纽工程的分等指标

防洪枢纽工程以保护农田面积和保护区内城镇、工矿区的重要性作为分等指标。防洪工程的一个重要 特点是不直接创造财富,而是把减免洪灾损失作为效益。

(四)排涝枢纽工程的分等指标

洪和涝是平原地区普遍存在的两大水害。排涝工程的年平均效益一般要大于防洪工程的年平均效益, 据典型调查分析一般约高60%左右。被保护的涝区面积愈大,相应排涝与防洪的效益差别也愈显著。因

  • 此,相同等别的排涝工程的分等指标应小于防洪工程的分等指标。 (五)灌溉枢纽工程的分等指标

灌溉枢纽工程的分等指标,通常以所属灌区的设计灌溉面积表示。灌溉枢纽工程经常使用,年均效益

  • 大,因而同一等别的灌溉枢纽工程的分等指标,应小于防洪枢纽工程和排涝枢纽工程的分等指标。 (六)供水枢纽工程的分等指标

供水工程包括城镇工矿区供水和航运供水。城镇工矿区供水用水量不大,但要求供水保证率很高。由 于内容比较复杂,不易以数字表达各种情况的分等指标,因而以“特别重要、重要、中等、一般”这些概念 指标来划分。专门为航运供水工程的分等指标,与航道等级有关,可根据具体情况分析确定,本等级标准 未作具体规定。

(七)挡潮枢纽工程的分等指标

我国沿海地区均受海洋潮汐的影响。为了阻止海卤入侵,在滨海平原和受其影响的江河入海口普遍修 堤建闸,抗御潮害。受一次潮害,影响农业生产最少2~3年,危害严重;如果高潮期遇上台风暴雨,破坏 性更大。因此防御潮害。一直是沿海各省市的水利工作重点。我国海岸线长达14000多km(不包括沿海岛 屿),各地潮汐特性和地理条件不同,南部浙江、福建、广东、台湾诸省,潮差较大,滨海平原纵深较 浅,挡潮工程的保护面积一般较小;北部江苏、河北等省,潮差不大,高潮位持续时间较短。滨海平原纵 深较深,海潮一旦入侵,可达20km以上,保护面积相对较大一些。通过典型分析,挡潮工程的规模、效益 和影响程度,基本上与防洪工程类似。因此,挡潮枢纽工程的等别划分及分等指标,可参照防洪枢纽工程 的规定采用。潮灾特别严重的地区,工程等别可适当提高。

  • (八)水电站的分等指标

平原滨海地区水电站的枢纽上下游水头差较小,大多数为低水头、季节性发电的中小型水电站,规模 不大。因此没有具体规定大型水电站的分等指标。中小型水电站则采用山丘区的分等指标。 第2.0.2条

  • (一)综合利用的水利水电枢纽工程,往往兼有防洪、挡潮、排涝、灌溉、供水等多种功能,当不同用

  • 途的分等指标分属几个不同的等别时,为安全计,整个枢纽工程的等别应以其中的最高等别为准。

  • (二)堤防上的水工建筑物是与堤防联结成一个整体,共同发挥防洪保安的功能,保证枢纽工程的安全

  • 运用。因此,堤上建筑物应不低于堤防的工程等级。

第2.0.3条 规模巨大且在国民经济中占有特别重要地位的水利水电枢纽工程,技术要求很高,其工 程等别和设计标准,应当专门论证。

  • 第2.0.4条 水利水电枢纽工程的规模是划分工程等别的主要依据之一。枢纽规模取决于规划目标,

  • 应按照流域规模所规定的任务,远近结合,以近期目标为主,并考虑远景发展要求,综合分析论证确定。 第2.0.5条

(一)水利水电枢纽工程的水工建筑物。依其作用可分为永久性建筑物和临时性建筑物两大类。永久性 建筑物视其失事造成的灾害和影响工程效益的严重程度,又分为主要建筑物和次要建筑物。永久性主要建 筑物的级别是与枢纽工程的等别相对应,而同一等别的永久性次要建筑物的级别则比主要建筑物的级别降 低1~2级。

(二)临时性水工建筑物是指枢纽工程施工期间所使用的建筑物。如导流建筑物、施工围埝、临时泵站 等。临时性建筑的使用时间不长,遭遇较大洪水的风险较小。因此,规定临时性建筑物级别低于永久性次 要建筑物的级别。

第2.0.6条

圩(垸)区一般地势低于外河水位,但土地肥沃,生产条件较好,经济水平较高,人口密集,是重要的 农业基地。圩区通常是位于大江大河下游的三角洲地带或滨湖低洼地区,往往是几十个或者几百个小圩子 组合成的群体,如珠江三角洲有近200个圩子,圩区面积约550余万亩,分布在西江、北江、东江下游的冲

积平原上;洞庭湖滨湖地区有圩子260余个,圩区面积约870余万亩;江苏太湖地区有圩子880余个,圩区 面积约580余万亩;里下河腹部地区有大小圩子近千个,圩区面积约844万亩。圩外河道水位普遍与大江大 河或湖面相接,有的圩区还担负着泄洪、分洪任务。由于同一圩区的各个圩子的建筑物和圩堤标准基本相 同,一旦发生大水,各个圩子可能遭灾的机会是相等的,另一方面,由于部分圩堤溃决后有滞洪削峰的作 用,又可以使圩区内其他圩子免遭破坏;可见各个圩子之间既各自独立,又相互联系。因此滨湖、沿河洼 地的圩堤及有关水工建筑物,应着眼于整个圩(垸)区,而不是从单一圩子去孤立地研究工挡水标准。分等 指标可与防洪枢纽工程基本一致。

第2.0.7、2.0.8、2.0.9条 我国地域辽阔,自然地理条件差异很大,同一级别的建筑物由于工程位 置、地形地质条件、结构形式、建筑材料、基本资料精度和对下游的影响程度等方面情况不同,对抗御洪 水能力、建筑物的结构强度和稳定性、运行可靠性会有不同的要求。因此,遇到下述情况时,应对二~五 等工程的永久性主要建筑物级别和临时性建筑物级别作适当调整:

(一)枢纽工程位置特别重要,失事后将造成重大灾害者,其永久性主要建筑物的级别可适当提高。洪 水标准也要相应提高。

  • (二)当水工建筑物的工程地质条件特别复杂或采用实践经验较少的新型结构时,为保证枢纽工程安

  • 全,永久性主要建筑物级别可提高一级,但洪水标准不予提高。

    • (三)临时性水工建筑物失事后将造成严重灾害或严重影响工程施工时,除需要采取专门预防应急措施
  • 外,其建筑物级别可提高一级或二级。

    • (四)失事后损失不大的水利水电枢纽工程,经过论证,其水工建筑物级别可以适当降低。

第三章 洪水标准

洪水标准是防洪规划中拟订防洪措施的基础,关系到工程安全和工程投资。合理选定建筑物的设计洪 水标准,不仅是一个安全技术问题,也是一个社会经济问题,政策性很强。制订标准要考虑现阶段国家经 济条件和建筑物一旦失事的后果。

平原、滨海地区和山区、丘陵区都需要强调水工建筑物的安全问题,但两者的地形条件、洪水特性和 工程特点不完全一样,平原滨海地区不同类型的建筑物洪水标准也不应相同。平原、滨海地区水利水电枢 纽水工建筑物的供水标准(或潮水标准),按平原水库枢纽工程、拦河水闸、河道堤上建筑物、潮汐河口段 水利水电工程、滨海水利水电枢纽工程、以及临时性水工建筑物等六个方面,分条作出了相应的规定。对 于滨湖、沿河洼地的圩(垸)堤及有关的水工建筑物的挡水标准未作具体规定,应根据整个圩(垸)区的防洪 规划分析确定。

第3.0.1条 平原水库(特别是湖泊型水库和滞洪区)位于河流中下游,一般坝低、库容大,下游人口 稠密。平原水库与山丘区水库的保护范围和受益地区都主要在平原。从这些来看,两者没有根本性的差 别。但平原河流通常缓涨缓落,易于进行水文预报。平原水库的泄洪条件相对比较优越,在发生稀遇洪水 时,大多数水库易于采取非常措施,因此,同一等级的平原水库的洪水标准,应比山丘区水库降低一些。 洪水标准的制定取决于国家的经济条件,同时要从实际情况出发,总结我国平原、滨海地区水利水电 枢纽工程建设的经验,经反复论证确定平原水库的洪水标准如表3.0.1。

表3.0.1 平原水库与山丘区水库洪水标准对照表

洪水重现期 工程类型 建 筑物级别
1 2 3 4 5
正常运用洪水标准 山丘区水库 2000~500 500~100 100~50 50~30 30~20
(重现期·年) 平原区水库 300~100 100~50 50~20 20~10 10
非常运用洪水标准 山丘区水库 10000 2000 1000 500 300
(重现期·年) (下限值)
平原区水库 2000~1000 1000~300 300~100 100~50 50~20

与1978年正式颁发试行的山丘区水利水电枢纽工程不同等级的洪水标准(SDJ12—78)相比,平原水库枢 纽工程不同等级的正常运用洪水标准和非常运用洪水标准,一般较山丘区水库约降低一级或更多一些。但 对特殊重要的大型水库,非常运用洪水标准可根据具体情况适当提高。

第3.0.2条 平原水库枢纽工程的泄洪设施和措施,必须满足非常运用时的泄洪要求。大型水库的泄 洪设施应尽量分为正常和非常泄洪设施两部分。非常泄洪设施使用的机遇很少,但其规模必须按规定的非 常运用洪水标准进行设计和施工,保证一旦启用时,及时生效。同时应该通过多种方案比较,慎重确定允 许启用非常泄洪设施和措施的泄洪水位。一般来说,启用标准不宜过低。在保证枢纽工程安全的前提下, 要防止非常泄洪时形成变相垮坝,加重下游洪水威胁。因此条文规定应控制水库最大总下泄流量,不超过 该次洪水在坝址处天然最大来水流量。

第3.0.3条 在梯级水库枢纽工程中,各水库规模不同,兴建时有先有后,情况比较复杂。为确保梯 级水库枢纽工程的安全,防止连锁反应,规定梯级水库各个枢纽工程,在梯级的统一规划下,各自满足正 常及非常运用时的要求,但各枢纽的洪水标准、下泄流量、泄洪设施及措施等应上下游统筹研究,互相协 调。如果上游已成水库标准偏低,下游梯级枢纽应考虑上游梯级枢纽一旦失事可能造成的影响。

第3.0.4条 平原河道拦河水闸或堤上建筑物的洪水标准,是指具体建筑物的设计而言,不同于流域 防洪标准。虽然我国主要江河水系有水文记录以来,一般多已出现过大于50年一遇洪水,但在拟定平原河 道拦河建筑物的洪水标准时,着眼于数量众多的中型工程,按基本上能防御1949年以来已经出现过的较大 洪水的要求,规定了本条有关标准。

第3.0.5条 堤上建筑物的洪水标准,应根据所在堤段的防洪标准综合分析确定。条文规定,应不低 于这段堤防的洪水标准。考虑到今后堤防加高的可能性,堤上建筑物顶部高程应适当提高,留有余地。 第3.0.6条 潮汐河口段水利水电枢纽工程的潮水标准

  • (一)沿海地区水利水电枢纽工程,因受洪潮影响不同,可分为滨海水利水电枢纽工程和潮汐河口段水

  • 利水电枢纽工程,分别选定潮水标准。

(二)位于潮流控制区的大江大河入海口的洪潮水位,同时受海洋潮汐和江河上游暴雨洪水的综合影 响。江河下游入海口的水面虽然比较宽阔,但与沿海一望无际的海面相比,吹程较短、风浪的影响相对要 小得多。因此,潮汐河口的海堤设计,不必单独考虑“风”的因素,可以在超高值中适当考虑风浪爬高的影 响。

(三)为了摸清潮汐河口的河床演变规律,有关部门设置了为数众多的潮位观测站,为研究潮汐河口设 计洪潮水位。创造了有利条件。广东省在1981年提出了珠江三角洲河网地区不同保证率的洪潮水面线修正 成果,浙江省在1980年提出采用不同重现期的设计高潮位,在分析潮汐河口的设计洪潮水位时可参照使 用。

(四)江河下游的潮流控制河段和感潮河段,是随着河川径流的季节变化而变动的。任何一个潮汐河 口,其洪潮水位不仅取决于河口形态和潮汐的强弱,而且与江河上游来水的多寡密切有关,愈向上游,暴 雨洪水的影响愈大。因此从水流特性和资料分析,潮汐河口的设计洪潮水位采用重现期方法来推算,这样 可以与江河水工建筑物的洪水标准有机地联系起来,也可以通过超高的调整,与沿海海堤的堤顶高程相一 致。

  • (五)通过对南方各省现行挡潮挡洪标准和已建潮汐河口段水工建筑物的实际抗御能力的调查,按3级

  • 工程抗御50~20年一遇设计洪潮水位是比较符合当前各地实际工程情况的。 第3.0.7条 滨海地区水利水电枢纽工程的潮水标准

  • (一)潮汐是海洋水体在月球和太阳等天体的引潮力作用下所产生的周期性垂直升降运动。我国海岸线

  • 南起广西的北仑河口,北迄辽宁的鸭绿江口,总长14000km(包括岛屿在内,长达18000km)。除北部湾是全

日潮外,绝大部分海岸是半日潮。平均潮差约在2m左右,最大潮差发生在浙江、福建沿海。如杭州湾的澉 浦,最大潮差达8.93m之多。

(二)沿海南方各省海塘(堤)工程的挡潮标准,普遍是按抗台风、御大潮的安全要求,采用历史最高暴 潮水位和风浪爬高的设计风力两个特征指标。不同工程等级的历史最高暴潮水位是一样的,而设计风力是 不同的。

(三)研究潮水标准过程中,常遇有争议的技术问题之一是:暴潮水位能否进行频率计算?能否采用历 史最高暴潮水位作为设计高潮位?问题的关键是沿海地区现有的潮位观测站和潮位观测资料,有无条件进 行频率计算。据初步了解,水利部门设立的潮水位观测站绝大部分位于大江大河入海口,离海边有一定距 离,不受江河影响的为数不多,它只反映了潮汐河口段的潮水位特性,用它来直接代表沿海潮水位显然是 不合适的。国家海洋局在沿海一带岛屿建立了一些观测站,观测项目较全,可惜站点不多。因此目前在全 国推广采用潮位频率,可能有一些具体困难。但从发展的角度考虑,标准推荐采用重现期(年)作为潮水标 准是比较合理的。关于采用历史最高暴潮水位作为设计高潮位问题,其缺点是未引进重现期概念。但暴潮 水位的特性之一是年际变化小,一般CV<0.1,反映在不同重现期的设计潮位上,百年一遇与十年一遇的 潮位,相差不过5~6dm。30多年实测或可能调查到的历史最高暴潮水位,其出现机率大致相当于30年一遇 左右,因此用它作为设计高潮位,对1、2级工程有可能偏小一些,对4、5级工程可能偏大一些,不过误差 最大不超过±10%,反映在潮水位上,一般在±0.3m左右;另一方面,历史最高潮水位具有通俗、形象、具 体、效益比较直感的优点,以此作为设计高潮位容易为人们所理解,因此标准规定:滨海地区水利水电枢 纽工程的潮水标准,应根据工程的规模、重要性、历史最高潮水位、潮卤灾害情况和工程所在地点的风 力、风向以及地理条件,参照潮汐河口段水利水电枢纽工程潮水标准选定,从而强调了历史最高潮水位的 作用。

(四)在潮水标准中,需要考虑“风”的因素,因为风,特别是台风,对沿海海塘(堤)的破坏力大。海面 在强风的作用下,产生增减水现象,迎风则增,背风则减,有的地方增水值离达3m左右。台风增水抬高了 海面,同时增加了堤前滩地水深,起着推波助澜的作用。风浪对海塘(堤)的威胁,不仅取决于风的强度, 而且与风的方向、持续时间有密切关系。

第3.0.8条 临时性水工建筑物洪水标准

(一)平原地区临时性水工建筑物,主要指枢纽工程在施工期间使用的建筑物而言,如导流建筑物、施 工围埝以及临时性泵站等。

(二)临时性水工建筑物的洪水标准与施工工期有直接联系,工期愈长,遭遇较大洪水的机遇愈大,洪 水标准宜稍高一些;反之,工期愈短,遭灾机遇愈小,洪水标准可以稍低一些。平原地区施工条件要比山 区优越得多,施工场地铺得开,施工工期抢得上。据江苏、河北两省已建工程初步统计,在行洪河道上兴 建的水利水电工程,不管建筑物的规模多大,如1000m3 /s以上的泄洪闸、150m3 /s以上的倒虹吸或渡槽、主 要河道两侧的堤防,一般多是利用一个冬春基本修筑完成,跨汛期施工的不多。

(三)施工期临时性水工建筑物的洪水标准与河流水文特性有密切关系。山丘地区地势陡,一旦暴雨, 洪水来势猛,传播快,破坏力强,对工程的安全施工威胁性较大,洪水标准应该相对高一些;平原地区地 势平坦,洪水来势较缓,洪水传播时间相对较长,暴雨以后,尚有一定间隔时间,可进行水文预报,采取 临时应急措施,尽量减少工程施工损失,因此平原地区临时性水工建筑物的洪水标准应略低于山丘区,见 表3.0.8。

表3.0.8 平原地区临时性水工建筑物的洪水标准

临时性水工 建筑物级别
临时性建筑物类型 2 3 4 5
洪水重 现期(年)
土、石建筑物 >25 25~15 15~10 10~5
混凝土、浆砌石建筑物 >10 10~5 5~3
3

第四章 堤坝顶安全超高

第4.0.1条 非溢流堤坝顶的安全超高,是指在一定设计标准时,要求波浪高以上距离堤坝顶的高 度,是保证堤坝和建筑物不受破坏的一个重要安全措施。

安全超过分正常运用与非常运用两种情况,考虑到风险率与效益的因素,非常运用的安全超高值略低 于正常运用情况。安全超过值的确定,目前尚无比较成热统一的计算方法,普遍从安全感出发,凭经验取 用。安全超高值取用得合理与否,关系到工程的安全与工程量的大小,影响比较大。安全超高值规定得适 当高一些,一旦出现超标准洪水,可有回旋余地。但如果安全超过值规定得过大也不经济。为此,平原滨 海地区堤坝顶安全超过值,主要是总结已建工程的实践经验,并参照历次有关规范确定的。

如果堤坝顶设有稳定、坚固、不透水且与堤坝防渗体紧密结合的防浪墙时,则安全超过可改为对防浪 墙顶高程的要求,但坝顶不得低于非常运用的静水位。此时,堤坝顶防渗体顶的高程不得低于正常运用的 静水位。

第五章 抗滑稳定安全系数及其他

第5.0.1条 土基上抗滑稳定安全系数是保证水工建筑物安全运行的一个重要指标,它包括土基上的 混凝土水工建筑物和土堤、坝工程。1949年以来,我国兴建了很多大、中型水工建筑物和土堤、坝工程。 多数是参照苏联有关规范拟定建筑物的抗滑稳定安全系数。至1964年,我国已积累了一定的实践经验,在 此基础上,原水电部编制了《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(草案)和《水闸设计规范》(初 稿),两者规定的安全系数值,相差不多,差值在0.05~0.10范围内(详见表5.0.1-1)。

从70年代末开始,水电部和其他有关部门又相继颁发了一批规范,详见表5.0.1-2。

从表5.0.1-2中规定的数值看,变动幅度较小。差值均在0.05~0.10范围内,这表明,经过30余年来 的实践,各部门对建筑物抗滑稳定所需要的最小安全系数的选用,比较一致。

在荷载组合上,近年来颁发的规范都把特殊组合分为Ⅰ、Ⅲ两种情况。特殊组合Ⅰ适用于施工情况、 检修情况和校核洪水位情况;特殊组合Ⅱ适用于地震情况。考虑到地震荷载的瞬时性,与其他不利因素同 时遭遇的机遇较小,故采用较低的安全系数1.00~1.10,是比较适当的。

第5.0.2条 为保持与有关规范的一致性和连续性,本标准采用的土堤、土坝的抗滑稳定安全系数与 山丘区的标准和《碾压式土石坝设计规范》1) 一致,土基上混凝土水工建筑物的抗滑稳定安全系数与《水 闸设计规范》2) 一致。

注:1)、2)水利电力部颁发,水利电力出版社出版,1984年。

表5.0.1-1 60年代以前编制的规范 (单位:m)

序号 资料来源 荷载组合 建 筑物级 别
1 2 3 4、5
1 《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》1) 基本组合 1.40 1.30 1.25 1.20、1.15
(1964年草案) 特殊组合 1.20 1.15 1.10 1.05
2 江苏省《水闸设计规范》2)(初稿) 基本组合 1.35 1.30 1.25 1.20
特殊组合 1.10 1.10 1.05 1.05
基本组合 1.50 1.40 1.30
3 苏联规范(1941年) 特殊组合 1.10 1.10 1.10

注:1)水利水电规划设计院,内印稿;

2)江苏省水利勘测设计院,内印稿。

表5.0.1-2 70年代以后颁发的规范

序号 资料来源 荷载组合 建筑 物级别
1 2 3 4、5
《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》 基本组合 1.30 1.25 1.20 1.15
1 (山区、丘陵区部分)
(1978年)
特殊组合Ⅰ
特殊组合Ⅱ
1.20
1.10
1.15
1.05
1.10
1.05
1.05
1.00
基本组合 1.35 1.30 1.25
2 《水闸设计规范》(1984年) 特殊组合Ⅰ
特殊组合Ⅱ
1.20
1.10
1.15
1.05
1.10
1.05
正常运用条件 1.30 1.25 1.20 1.15
3 《碾压式土石坝设计规范》(1984年) 非常运用条件Ⅰ
非常运用条件Ⅱ
1.20
1.10
1.15
1.05
1.10
1.05
1.05
1.00
4 《港口工程技术规范》1)
(重力式码头)
设计情况
校核情况
特殊情况
1.30
1.20
1.10
1.30
1.20
1.10
1.20
1.10
1.00
基
运用情况
1.40 1.30 1.30 1.20
5 《船闸设计规范》2) 本
施工、完建、
检修情况
1.30 1.20 1.20 1.10
(水工结构设计篇) 特

校核洪水、止
水失效等
1.30 1.20 1.20 1.10
殊
地震情况
1.20 1.10 1.10 1.05
注:1)
第
测沉降
认为水
能撕裂
损,甚
设备运
、2)交通部颁发,人民交通出版社出版,197
5.0.3条
平原、滨海地区的水工建筑物,大
量为50~140mm、王港节制闸为42~48mm、安
闸沉降量在100~150mm以内,只要沉降均匀,
止水铜片,危及工程安全。但对立轴式机泵
至影响设备的正常运转。因此,地基最大沉降
行要求研究确定。
8年。
都建于松软地基上,
徽裕溪口闸为460mm、
不会影响正常运行;
设备而言,即使较小
量和沉降差的容许值
沉降量
湖北田
沉降过
的倾斜
,应根
较大,
关闸为4
大会导
也可能引
据工程
如江苏阜
00~500
致沉降差
起轴承
等级、结
宁腰闸实
mm。一般
增大,可
的额外磨
构特点和

第5.0.4条 水工建筑物地基一般均应考虑一定的防渗措施以减少渗漏量,降低基底渗透压力,保证 地基的抗渗稳定,提高建筑物的抗滑稳定性。

防渗措施的繁简应根据建筑物的工程等级和地基特性决定。工程等级高的建筑物,其防渗的安全度要 留得大些,对渗漏可能出现的问题,也要研究得更周详些。粘性土的抗渗变形能力较强,单靠上游水平防 渗铺盖,即可满足渗径要求,下游出逸处的反滤层也可简单些,而砂性土,特别是粉、细砂土的抗渗透变 形能力较差,要求的安全渗径较长,常需采用水平防渗与垂直防渗相结合的防渗布置,才能更有效地保证 渗透安全,对渗流出逸处的反滤层设置,也要求较高。鉴于无粘性和少粘性土地基在遇地震荷载或其他动 荷载时,易于液化失稳,故本标准强调对此类地基应分析研究其液化可能性,以便采取处理措施。

第5.0.5条 泄水和引水建筑物的消能防冲工程,是枢纽建筑物的重要部位。其工程规模的大小与复 杂性,取决于洪水标准和泄水、引水要求,以及工程地质条件。平原滨海地区枢纽工程泄水引水建筑物上 下游水头差比较小,消能防冲工程遭到破坏引起枢纽建筑物失事的风险率相对较低,但多数为土基,抗冲 能力较差。故提出要经过论证,在确保枢纽建筑物安全的前提下,结合工程地质条件和洪水出现概率,非

常运用的洪水标准可适当降低。

第5.0.6条 为保证水工建筑物在运行过程中安全可靠,应保证各部位的结构在动、静荷载作用下具 有足够的强度和稳定性。设计荷载的组合、稳定计算和结构应力的分析以及安全系数的采用等,可根据建 筑物类别,按有关专业规范的规定方法进行。

第5.0.7条 一般说,级别愈高的建筑物其工程规模、工程效益以及失事后所造成的灾害也愈大。因 此,对其运行可靠性的要求也愈高。

为保证重要建筑物的运行可靠性,还需要对采用的建筑材料提出较高的要求,并对工程地质条件特别 复杂或采用实践经验较少的新材料、新结构、新设备要进行深入的试验研究。

为了保证建筑物的抗滑稳定性,基底与地基土壤的摩擦系数是个重要指标,对重要的建筑物,常需在 现场做拖板试验,以正确测定摩擦系数,而对级别较低的建筑物,常可根据室内土工试验资料,结合已有 经验酌定。

附录 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海区)

SDJ21—87(试行) 参考资料汇编

附表1 国外江河防洪一览表

地点 防洪对象 防洪标准 备
注
美国江河的防洪能 力,大致仅能防御历史最大 洪水,有些还没有达到
美 密西西比河 阿肯色河河口
雷得河河口
密西西比河下
游
1927年历史洪水加成11%
1927年历史洪水加成29%
1927年历史洪水加成
25%=(100~500一遇)
1 . 加成的依据,是以流域内
1937、1950、1938年三场暴雨组合的
可能最大洪水为准;
2.流域面积320万km2。下游6.5万
km2的冲积平原,有250万人口靠堤防
保护,下游干流长1570km;
3.已完成计划中工程的60%左右,实
际达到能抗御已发生过的洪水
国 哥 伦比亚河 防御曾经发生的1894年最
大洪水Qm1894=35117m3/s
流域面积67.1万km2
康 涅狄亚河 以实测一百三十三年记录
中1936年特大洪水作为堤防
标准
1.流域面积1.1万km2;
2.规划拟建一系列支流水库,提高
到“计划洪水”的标准。难以实现,只
能防御历史最大洪水
日
本
建设省规定
河川设防
特别重要的河川体
系
重要一级河道
次要一级河道
二级河道
一级小河
200年一遇洪水
100年一遇洪水
50~80年一遇洪水
30~50年一遇洪水
<10年一遇洪水
1.河流很多,有5000多条,源短坡
陡,河道长度在300公里以上和流域面
积在1万平方公里以上的河流仅四条;
2.河流防洪,采用调节水库、修建
堤防和河河道整治相结合的办法;
3.Q设计≥10000m3/s,堤防超高
2m,位置重要者3m;5000~
10000m3/s,堤防超高1.5m
波 农业建筑物 无人居住的防洪面 堤高设计防基准洪水出现 有人居住的地方,其等级不低于Ⅱ级
部强
级别
积(公顷)
洪频率(年)
率(年)
制性
Ⅰ
50000
200
1000
兰 规定
Ⅱ
50000~20000
100
330
Ⅲ
20000~1000
50
200
Ⅳ
<1000
33
100
实际
选用
的建
价值高的可耕地
价值低的可耕地
耕作中的农田
农田(耕作的占中等数
量)
(耕作的占少量)
草
地
50~25年一遇洪水
10年一遇洪水
50年一遇洪水
25年一遇洪水
10年一遇洪水
5年一遇洪水
1000年一遇洪水
议
大城市
大城市、大工厂区、人
口不太密的地方
非工业的小城镇
农村居民点
500年一遇洪水
200年一遇洪水
100年一遇洪水
英 农村土地 防御15~25年一遇洪水 英国南部地区
国 城
市
防御>50年一遇洪水
哥
伦
比
堤防设计 一般采用30年一遇的洪水 根据淹没损失大小,在堤防设计中
采用不同的洪水频率(10、20、30……
亚 年一遇)
澳
大
利
亚
牧草地
一般耕地
蔬菜园地
城市区
重要工程
3年一遇
7年一遇
10年一遇
150年一遇
50年一遇
1.由澳大利亚、新南威尔士公共工
程部负责;
2.各地区防洪工程,均按工程本身
价值及效益——投资费用的比较研究,
再进行设计
流经城市和工业中心的河流 河道整治采用最大流量频
率200~100年一遇
保
加
流经小城镇的河流 河道整治采用最大流量频
率100~33年一遇
利
亚
流经有耕地和排灌系统的河流
无重要防护区的小河流
河道整治采用最大流量频
率20~10年一遇
河道整治采用最大流量频
率10~7年一遇
印
尼
根据一个地区的社会经济情况,可
达到的预算和编制,确定工程承担防
治1年、5年、10年或20年一遇洪水
瑞 城市和工业区 取100年一遇洪水 认为过多理论上的推敲、优选没有
士 农业区 根据当地情况而定 必要

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