sl265-2001水闸设计规范条文说明.doc

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1、 , 2 中华人民共和国行业标准水闸设计规范 条文说明 目次 总则 水闸等级划分及洪水标准 工程等别及建筑物级别 洪水标准 闸址选择 总体布置 枢纽布置 闸室布置 防渗排水布置 消能防冲布置 两岸联接布置 水力设计 防渗排水设计 结构设计 一般规定 荷载计算及组合 闸室稳定计算 岸墙翼墙稳定计算 结构应力分析 地基计算及处理设计 一般规定 地基整体稳定计算 地基沉降计算 地基处理设计 观测设计 总则 水闸是调节水位控制流量的低水头水工建筑物具有挡 水和泄引水的双重功能在防洪治涝灌溉供水航运发电等 方面应用十分广泛根据我国已建水闸工程的资料统计其挡水 高度一般不大于上下游水位差 一般不大于且闸下

2、多 为底流式消能本规范是在总结水闸设计规范以 下简称原规范颁发余年来我国水闸工程建设实践经验的基础 上对原规范进行修订而成的修订目的是为了适应水闸工程建 设的需要统一水闸设计标准和技术要求提高水闸设计水平为 此要求水闸设计做到技术先进安全可靠经济合理实用耐久管 理方便五个方面的要求但对于这五个方面的要求不能只强调 其中某个方面而忽视其他几个方面值得注意的是我国沿海地 区世纪年代末和年代初修建的一些水闸工程因忽视耐 久性的要求后来陆续发生混凝土碳化钢筋锈蚀进而引起顺筋裂 缝等问题影响到水闸结构的安全和使用寿命因而不得不进行加 固处理这是一个教训 本条是对原规范适用范围的重要修订原规范规定的适 用

3、范围是平原区大中型工程中的级水闸设计山区丘陵 区的泄水闸及平原区的级水闸设计可参照使用根据水利部 水利水电规划设计总院的意见本规范这次修订时将原规范的适 用范围予以拓宽取消有关地区性的限制增加了有关岩基上水闸 设计的若干技术规定因此不论是平原区或山区丘陵区的水 闸也不论是土基上或岩基上的水闸均可按照本规范规定进行设 计但是修建在湿陷性黄土膨胀土等特殊地基上的水闸地基处 理设计还应符合国家现行的有关标准的规定修订后的本规范 适用于新建扩建的大中型水闸设计大中型水闸的加固改建 设计以及小型水闸设计可参照使用至于水库溢洪道在结构上虽 具有与水闸相似的特点但其设计应另按国家现行的 溢洪道设计规范的规定

4、执行 水闸设计所需要的各项基本资料主要包括闸址处的气象 水文地形地质试验资料以及工程施工条件运 用要求所在地 区的生态环境社会经济状况等气象资料主要是指降雨风力 气温资料等水文资料主要是指水位流量潮汐泥沙冰情资料 等地形资料主要是指闸址地形图和上下游河道纵横断面图资 料等地质资料主要是指工程地质水文地质地震烈度资料等 试验资料主要是指岩石试验土工试验水工模型试验资料等工 程施工条件主要是指材料来源对外交通运输施工机具设备水 电供应条件等运用要求主要是指水闸挡水泄洪或控制泄水以 及其他综合利用的要求等 本条是由现行的水利水电技术标准编写规定 引用的典型用语与本规范有关的国家现行标准主要有 防洪标

5、准 工程岩体分级标准 土的分类标准 岩土工程勘察规范 水利水电工程地质勘察规范 灌溉与排水工程设计规范 泵站设计规范 堤防工程设计规范 土工合成材料应用技术规范 建筑结构荷载规范 建筑地基基础设计规范 内河通航标准 水利水电工程可行性研究报告编制规程 水利水电工程初步设计报告编制规程 水利水电工程等级划分及洪水标准 水利水电工程环境影响评价规范 水利建设项目经济评价规范 水利水电工程测量规范规划设计阶段 中小型水利水电工程地质勘察规范 水工建筑物荷载设计规范 中国地震烈度区划图使用规定国家地震局建设部 震发办号通知 水工建筑物抗震设计规范 水工建筑物抗冰冻设计规范 水工混凝土结构设计规范 水工

6、钢筋混凝土结构设计规范 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 溢洪道设计规范 水利水电工程钢闸门设计规范 水利水电工程启闭机设计规范 水利水电工程施工组织设计规范 水闸施工规范 水闸工程管理设计规范 水闸技术管理规程 水闸安全鉴定规定 建筑地基处理技术规范 建筑桩基技术规范 船闸设计规范 公路桥涵设计规范等 水闸等级划分及洪水标准 工程等别及建筑物级别 平原区水闸枢纽工程是以水闸为主的水利枢纽工程一般 由水闸船闸泵站水电站等水工建筑物组成有 的还包括涵洞 渡槽等其它泄引水建筑物水闸作为挡水泄水的水工建筑物 其主要作用除了日常调节水位控制流量或防止潮水倒灌而外同 时在汛期还排泄洪涝水而且排洪涝流

7、量往往较大因此选 用最能直接反映水闸枢纽工程规模和主要特点的水闸最大过闸流年月至量作为水闸枢纽工程的一项重要分等指标 年底前我国共修建了多座水闸其中大中型水闸多 座江苏安徽山东河北等省一般将过闸流量以上的 水闸列为大型列为中型以下列为小型 本规范表所列按最大过 闸流量的分等指标即是根据上述规 模划分标准制定的根据江苏省截至年月底的水闸设计 资料统计该省共修建设计级别为级的的大中型水闸 座其中级水闸座级水闸座级水闸座除座 水闸的过闸流量不明外其余座水闸均可按本规范表 和表的规定确定等别和级别经对照按本规范表 和表的规定确定的水闸级别与水闸原设计级别相符合的共 座符合率为可见本规范表规定的按最大过

8、有 闸流量分等指标是基本合适的 本规范表与现行的表和国家 现行的表的 规定相同 山区丘陵区水利水电枢纽的类型很多有以进水闸冲沙 闸为主的无坝取水枢纽有以溢流坝或泄洪闸进水闸冲沙闸 为主的有坝闸取水枢纽有以溢流坝或泄洪闸非溢流坝船 闸为主的航运枢纽有以溢流坝或泄洪闸非溢流坝水电站为 主的发电枢纽等无坝取水枢纽和有坝闸取水枢纽亦可统称灌 区渠首枢纽总之这些枢纽中都少不了水闸可是这些水闸在 有的枢纽中尽管工程规模很大而且排洪流量很大但其级别却往 往根据所属 枢纽的工程等别及水闸自身的重要性而定山区丘陵 区水利水电枢纽的工程等别应按国家现行的表 确定例如四川省几座拦河修建的河床式水电站枢纽建在汛 期行

9、洪流量以上有的高达的青衣 江涪江嘉陵江等大江大河上具有防洪发电灌溉等综合效益 枢纽中平时用以调节水位控制流量和汛期用以排泄洪水的泄洪 闸若按其最大过闸流量指标应列为级水工建筑物但实际采用 的设计级别却都是级因为水闸所属枢纽是水电站枢纽其工程 等别是按照水电站装机容量确定的而水闸设计级别又 是按照枢 纽工程等别确定的见表 表四川省几座河床式水电站枢纽简况 水电站水闸设计级别枢纽枢纽建设工程设计流量校核流量装机单机容量孔径编号情况孔数水电站水闸等别台数在建在建已建成在建在建已建成已建成 灌排渠系上的水闸是指灌排渠系上的进水闸分水闸排 水闸泄水闸退水闸等是灌排渠系建筑物中的一种类型现行 的国家标准表

10、规定的灌排渠系建筑物分级指 标适用于包括灌排水闸渡槽倒虹吸涵洞隧洞跌水与陡坡等 在内的灌排渠系建筑物级别划分由于灌排渠系上的水闸一般无 泄洪要求因此其级别可按该规范表的规定确定为便于 规定的灌排渠系建筑物分级指标抄录使用现将该规范表 如下见表 表灌排渠系建筑物分级指标 工程级别过水流量 位于防洪挡潮堤上的水闸其重要性与防洪挡潮堤是 一样的有的防洪挡潮堤上的水闸即便规模不大但一旦失事 其严重后果就象防洪挡潮堤的失事一样且较难修复因此防洪 挡潮堤上的水闸级别只能高于或至少等于防洪挡潮堤的级 别而绝对不能低于防洪挡潮堤的级别例如河南省人民胜利 渠灌区渠首进水闸正常流量加大流量和山东省 打鱼张灌区渠首

11、进水闸设计流量的规模都不大但都是 位于黄河大堤上的引黄灌溉闸具有和黄河大堤同样的重要性黄 河大堤的设计级别为级因此上述两灌区渠首进水闸的设计级 别均定为级类似的工程实例还有不少在此不一一列举了 洪水标准 平原区水闸是组成水闸枢纽工程的主要水工建筑物其主 要作用除了调节水位控制流量而外还承担排泄洪涝水的任 务运行工况有设计正常运用和校核非常运用两种本规范 表与国家现行的表中规定的水闸洪水 标准基本相同 挡潮闸是建在潮汐河口处用以防止潮水倒灌的水工建筑 物有的还兼有蓄积淡水和排除洪涝水的作用本规范表 与现行的中表和国家现行的中 表的规定基本相同 山区丘陵区水利水电枢纽中的水闸作为永久性挡水泄 水建

12、筑物通常承担平时调节水位控制流量和汛期排泄洪水的任 务其自身安全的重要性同枢纽中的其他永久性建筑物是一样的 因此山区丘陵区水利水电枢纽中水闸的洪水标准应 与所属枢纽 中其他永久性建筑物的洪水标准一致山区丘陵区水利枢纽中永 久性建筑物洪水标准应按国家现行的表确 定例如四川省几座河床式水电站枢纽中的水闸洪水标准多数 采用年一遇设计年一遇校核与枢纽中的河床式水电站 洪水标准是一致的当然这些水闸的洪水标准也可以采用高于水 电站的洪水标准比如采用年一遇设计年一遇校核或更 高一些的洪水标准但要与所在河流的洪水特性及流域防洪规划 要求相适应不能脱离实际地擅自提高洪水标准 本规范表与现行的中表 中表以及国家现

13、行的中表 的规定完全相同 位于防洪挡潮堤上的水闸其安全重要性与防洪挡潮 堤是一样的因此防洪挡潮堤上的水闸其防洪挡潮标准只能 高于或至少等于防洪挡潮堤的防洪挡潮标准而绝对不能低 于防洪挡潮堤的防洪挡潮标准 水闸闸下消能防冲设施是水闸的重要组成部分其作用是 消除过闸水流的动能减缓水流速度防止水流对下游河床和岸坡 的冲刷当水闸行洪时如果闸下消能防冲设施被冲垮必然会直 接危及闸室的安全因此平原区水闸闸下消 能防冲洪水标准应与 该水闸洪水标准一致这就是说平原区拦河水闸或挡潮闸闸下 消能防冲设计洪潮水标准应分别按本规范表或表 规定的设计洪潮水标准执行灌排渠系上的水闸闸下消能防冲 设计洪水标准应按本规范表规

14、定的设计洪水标准执行至 于山区丘陵区水闸闸下消能防冲设计洪水标准则可按本规范表 规定的设计洪水标准执行这是因为山区丘陵区水工建筑 物的洪水标准一般是稀遇洪水标准出现机率很少且持续时间很 短若闸下消能防冲设施按稀遇洪水标准设计显然是偏 高的根 据我国多年工程实践经验山区丘陵区泄水建筑物消能防冲设计 洪水标准原则上可低于该泄水建筑物的洪水标准这样可以节省 工程投资从而取得较好的经济效果本规范表与国家现 行中表的规定完全相同 由于在许多情况下闸下消能防冲设施的安全性往往受始流条件控制此时闸门开度不大泄放的流量可能小于消能防冲设计洪 水标准的流量因此不论是平原区或山区丘陵区的水闸都应考 虑泄放小于消能

15、防冲设计洪水标准流量时可能出现的不利情况 本规范表与国家现行的中表 的规定是协调的风险度是指工程施工期与临时性建筑物选 用的洪水重现期的比率例如某工程施工期为临时建筑 物选用的洪水重现期分别为或则风险度分别为 或即分别有或的保证率 又如某工程施工期为临时建筑物选用的洪水重现期分别为 或则风险度分别为或即分别 有或的保证率因此在工程施工期已定的 情况下临时建筑物选用的洪水重现期标准愈高其抗风险的保证 率则愈高而在临时建筑物选用的洪水重现期已定的情况下工程 施工期愈短其抗风险的保证率则愈高 闸址选择 水闸闸址的地质条件对选好闸址至关重要分析已建水 闸工程的失事其主要原因之一往往是闸址地质条件不好或

16、虽然 经过人工处理但仍未处理好属不良人工地基因此闸址宜优先 选用地质条件良好的天然地基最好是选用新鲜完整的岩石地基 或承载能力大抗剪强度高压缩性低透水性小抗渗稳定性好的 土质地基如果在规划闸址范围内实在选不到地质条件良好的天 然地基而且又没有其它选择余地时那就只有采用人工处理地 基但往往是不经济的国内已建水闸工程多数是修建在平原滨 海地区的土质地基上而在土质地基中以地质年代较久的粘土 重壤土地基为最好淤泥淤泥质粘土或粉砂细砂地基最差特别 是粉砂细砂地基抗渗稳定性最差要尽可能避开至于中壤土 轻壤土砂壤土粉质壤土粉质砂壤土或中砂粗砂地基则属中 等如设计采取的措施失当也有可能发生局部渗流破坏或局部冲

17、 刷情况对此应予以注意 节制闸主要是用来调节水位控制流量以满足灌溉航运 发电等要求有的在汛期还负有排泄洪水的任务使河湖水位不 超过某一限定值以免造成堤防溃决而泄洪闸则以 承担泄洪任务 为主平时也可兼顾蓄水灌溉等要求为了保证节制闸或泄洪闸 泄水特别是汛期泄洪通畅减少对上下游河湖床的冲淤影响 和对堤防的威胁节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直河势相 对稳定的河段经技术经济比较后也可选择在弯曲河段裁弯取直 的新开河道上这样可使过闸水流平顺单宽流量分布均匀具有 良好的水流状态 进水闸或分水闸主要是用来引水灌溉或发电或向城镇及 工矿企业供水而分洪闸主要是将下游河道不能安全下泄的多余 洪水泄入分洪区亦称蓄洪

18、区或滞洪区 进水闸分水闸与分洪 闸虽然作用不同但都建在河渠道岸边在水流条件方面有着共 同的要求为了保证进水闸或分水闸有足够的引水量并减少进 口泥沙淤积或泥沙被挟带入渠进水闸或分水闸闸址宜选择在河 岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处因为在弯曲 河渠段深槽一般都是靠近凹岸一侧无论水位高低主流随着深 槽而偏向弯道凹岸不仅对进水闸或分水闸引水有利而且由于弯 道环流作用底沙向凸岸推进从而减少底沙被挟带入渠一般情 况下进水闸或分水闸引水口至弯道起点之间 的距离可按公式 估算 式中进水闸或分水闸引水口至弯道起点之间的距离 弯道前直线段的河槽宽度 弯道河槽中心线的弯曲半径 与渠道分沙比有关的系数一般

19、取 位于弯道凹岸的分洪闸其闸室迎向深槽主流方向进闸流量 分布均匀对减免闸下冲刷则是有利的至于分洪闸不宜选择在 险工堤段和被保护重要城镇的下游堤段主要是为了避免加重险 工堤段的防洪负担和对被保护重要城镇的防洪保安构成威胁 排水闸排涝闸主要是用来排除河湖岸或灌区渠系集 水范围内低洼地区对农作物生长有害的积水或防止外水倒灌影 响堤内农作物的正常生长而泄水闸退水闸主要是用来排除渠 道内的多余水量或为了检修渠道时排除渠道内的积水排水闸 排涝闸与泄水闸退水闸虽然所在位置有所不同但其作用却 是基本相同的因此对水流条件的要求则是相同的为了保证排 水闸排涝闸或泄水闸退水闸能够有效地排除洼地积水或渠道 内的余水减免农田受淹损失或方便渠道检修排水闸排涝闸 或泄水闸退水闸闸址宜选择在地势低洼出水通畅处这样可缩 短水 头损失和土方量增加有效排水量减少工程投资至于排水 闸排涝闸闸址宜选择在靠近主要涝区和容泄区的老堤堤线上 这是因为老堤堤基经过较长时间的预压作用承载能力较高对减 免地基处理工程量是有利的同时由于闸址靠近主要涝区和容泄