最新《水闸设计规范》条文说明

1水闸设计规范（山区、丘陵区）条文说明2目次1范围...................................................................................................................................................1344总则...................................................................................................................................................1355闸址选择.................................................................................................................................................1366总体布置.................................................................................................................................................1387水力设计.................................................................................................................................................1578防渗排水设计.........................................................................................................................................1649结构设计.................................................................................................................................................17010防震抗震设计.......................................................................................................................................18611地基计算及处理设计...........................................................................................................................19031范围本标准规定了水电工程山区、丘陵区水闸的闸址选择、枢纽布置、水力设计、防渗排水设计、结构计算、基础处理及监测设计等设计原则、技术要求和计算方法。本次修订是在原《水闸设计规范（试行）》（SD133-84）的基础上，结合近二十多年来我国西部地区水电工程建设中水闸建设的实践经验而对原规范进行修订，其适用的范围主要是山区、丘陵区的水闸设计，平原地区的小型水闸可参照使用。44总则4.0.1水闸是具有挡水、调节水位和引水、泄水作用的低水头水工建筑物，在发电、灌溉、供水、航运等方面应用十分广泛。水电系统现行的《水闸设计规范》SD133-84（试行）自1984年12月31日颁布试行以来，在我国水电工程的水闸建设中发挥了重要作用，但是随着我国水电建设的发展，水闸的布置型式和结构型式不断创新，规模不断发展，在深厚土质地基上修建近40m高的水闸也相继出现。由于多年来水闸设计和建设积累了丰富的经验，使我国水电工程水闸的设计、科研和施工方面有了长足的发展。为使水闸设计更加符合技术先进、经济合理的要求，对《水闸设计规范》SD133-84（试行）进行修订。原水闸规范所规定的适用范围为平原区大、中型工程中的1级、2级、3级水闸，山区、丘陵区的水闸设计只是参照使用；该规范编制所参照的很多都是我国平原区的工程，其挡水高度均在10m左右。目前国内很多水电站的水闸都是修建在山区、丘陵区的河道上。所以本标准修订的目的是为了适应山区、丘陵区水闸工程建设的需要，统一山区、丘陵区水闸设计标准和技术要求，进一步提高水闸设计水平，更全面的反映我国山区、丘陵区河流水闸设计的特点。55闸址选择5.0.1水闸的闸址选择，除了考虑水能的梯级开发外，还应从流域供水、生态、防洪、水土保持、环境保护等方面考虑，应符合河流流域综合规划要求。设计所需的各项基本资料主要包括闸址的水文、气象、泥沙、地形、地质、试验资料、工程施工条件及运行要求、所在地区生态环境、社会经济状况和移民等。水文资料主要指所在河流水位、流量、泥沙、冰情资料等。气象资料主要指所在地区或相邻地区的降雨、气温、风向、风力资料等。地形资料主要指闸址地区地形图，包括上、下游河道水下地形图和河道纵、横断面图资料等。地质资料主要是指工程区的工程地质、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。闸址选择时应根据工程特性、结合工程地区环境特点，综合考虑水生物、动植物、水文情势及水质、水土流失、社会环境以及建设期“三废”排放等。当在有梯级开发要求的河流上进行闸址选择时，应综合考虑上下梯级的闸址位置、工程量、投资、电能指标等因素。引水式电站在进行电能电量指标计算时，应根据流域特点，河流生态环境保护、下游景观及各类用水要求扣除合理的生态流量。5.0.2水闸闸址的地质条件，对闸址的选择非常重要。考察已建水闸工程的失事原因，多为闸址地质条件不好，或虽经人工处理，但没有处理好造成的。因此闸址宜优先选择地质条件良好的天然地基，最好选择新鲜完整的岩石地基，或承载力大、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确实选不到地质条件良好的天然地基，且又没有其他选择余地时，只有采用人工处理地基，但往往造价增加，施工难度加大，工期延长。山区、丘陵区水闸建在土质地基上，一般遇到的基础问题有承载力不够、压缩变形大、地基液化或渗漏、稳定等。这些问题目前均能通过一定的工程措施予以处理，但会增加工程投资，在闸址选择时，应尽量避免采用不良地基作为水闸基础。5.0.3泄洪闸横跨天然河道，又称为拦河闸，主要用来壅高水位，控制流量，并可获得一定水库容积，以满足发电、灌溉、航运等要求，同时也承担调节闸前水位及泄洪的任务。闸址宜选择在河道顺直、河势相对稳定的河段，可使过闸水流平顺、单宽流量分布均匀，减小对下游的冲刷。如拦河闸与进水闸的位置相邻近，且又有引水防沙、排沙要求时，闸址宜选择在弯道河段，进水闸布置在弯曲河道顶点的下游凹岸，拦河闸紧靠进水闸下游，靠进水闸的边孔宜布置成冲沙闸，6有利于进水闸门前的冲沙。5.0.4进水闸主要是引水发电、灌溉、供水的引水控制闸，保证在任何情况下都能引到需要的流量，布置时应充分利用弯道环流作用，有利于促使水、沙分离，引水排沙，以减少引入水量中的含沙量和进水口前泥沙的淤积。5.0.5闸址选择应充分考虑河道的河势变化特性，充分估计建闸后对原河道产生的不利影响。闸址宜选择在过闸水流流态平顺及河床、岸坡稳定的河段，尽量避免发生波状水跃或折冲水流，防止有害的冲刷和淤积。还应考虑如下游有重要的工程或设施（如城镇、桥梁、居民点等），将可能由于河道的冲刷及淤积等影响，增加疏浚和防护费用。5.0.7铁路和1、2级公路桥梁是重要的交通工程，其桥墩往往建在河道上，在其附近建闸，特别当桥梁在闸址下游时应考虑过闸水流对桥墩的冲刷影响。根据已建大、中型水闸工程的调查资料，在一般情况下，消力池、护坦或海漫末端距桥的距离不宜小于100m，最终尚应根据下游消能防冲计算或水工模型试验确定，应尽量减小水闸水流下泄时对桥的影响。3、4级公路桥的要求不受此条限制，可在不影响水闸运行的情况下尽量与水闸结合考虑。5.0.8本条是基于国内外已有的水工建筑物震害和工程抗震实践的经验及对“5.12”汶川特大地震位于主震区的水闸工程的经验总结提出的。位于本次地震震中区的映秀湾、耿达、渔子溪Ⅰ级电站的闸坝由于坝址避开了活动断裂带、按规范的要求进行了地震设防，工程均未出现溃坝破坏。在狭窄山区的场址选择和建筑物布置时，应尽量避开高陡边坡，防止地震时坡面滚石、局部垮塌对下部建筑物的破坏。在本次地震中，由于太平驿电站进水口、耿达电站两岸边坡高陡，位于边坡下的闸坝上部建筑物，如排架、房屋、地下洞室进出口及地面沉沙池被滚石或大量的垮塌土石砸坏或掩埋。76总体布置6.1枢纽布置6.1.1水闸枢纽一般视工程的不同综合利用功能，分别由拦河闸、进水闸、船闸、泵站以及水电站厂房（河床式电站）等组成。枢纽布置应根据闸址地形、地质、水流等条件以及该枢纽各建筑物的功能、特点、运用要求，合理安排好水闸与枢纽其他建筑物的相对位置，布置应紧凑协调，以发挥整个枢纽工程的作用。例如以引水发电或为生产、生活、农田灌溉用水兴建的水闸，其枢纽布置不仅应考虑拦河闸的位置，而且往往要优先考虑进水闸的位置，以满足能引到足够的引水流量，并要防止泥沙淤积进水闸等要求。又如在丘陵区较开阔的河道上要修建河床式电站，还有通航要求，其枢纽布置宜结合泄洪、发电、排沙和航运的要求来综合考虑各个建筑物位置。一般情况下拦河水闸和发电厂房宜布置在主河道，并且泄洪闸有足够的泄水前沿宽度；电站厂房宜在进口泥沙淤积较少的一岸，且尾水出流顺畅；船闸宜布置在岸边，要求进出口水流平顺，流速应满足相关规范要求，并考虑泄洪和发电水流的影响。6.1.3为了保证进水闸有足够的引水量，减少闸前泥沙淤积或被挟带入进水口，在无坝引水时，引水角不宜超过30º。根据水工模型试验和原型观测资料分析，进水闸进口水流状况主要与引水角的大小有关。引水角愈小，进水口前沿宽度愈长，进水口水流转弯愈平缓，土建工程量愈大；引水角愈大，进水口水流转弯愈急，水流的收缩程度愈剧烈，不但增大了闸上的水头损失，而且由于进口水流流速分布不均匀，容易造成闸上和闸下的局部冲刷；同时引水角愈大，进水口附近由于横向比降引起的横向环流愈显著，使推移质泥沙带进口门前愈多，进水口上端的淤积情况也愈严重。根据前苏联TY24—109—49《引水道式水电站的开敞式进水闸设计规范》的建议，对于过闸水位差大于0.2m进水闸，其引水角不宜大于30º，并尽可能将引水角定得小些；对于过闸水位差小于0.2m的进水闸，其引水角可按公式（1）计算：101cosVV（1）式中：8δ——引水角，º；0V——引水口外的河道流速，m/s；1V——引水口内的渠道流速，m/s。通常取1V＞0V，即0＜10VV1，则90º＞δ＞0º，因此引水角δ通常为锐角。引水角的确定,还与引水道的引水比（即引水量与河道来水量的比值）有关。前苏联TY24—109—49中指出，布置在河流弯道凹岸的进水闸，当引水比小于25%时，可以完全防止推移质泥沙进入引水渠道。我国一些引水工程试验研究证实，当清水河流上引水工程的引水比超过50%或多泥沙河流上引水比超过30%时，即使将引水工程布置在河流弯道凹岸，仍不能完全防止推移质泥沙被挟带入渠。在此情况下，宜在引水工程前设置拦沙槛，并在其相邻位置设置冲沙闸；这样既可保证引水工程有足够的引水量，又可防止推移质泥沙被挟带入渠。因此，在布置进水闸时，对其引水角的确定应特别慎重。当建拦河闸坝壅高闸前水位引水时，宜采用正