SL 253-2000溢洪道设计规范条文说明.doc
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1、 溢洪道设计规范条文说明 【副 题 名】:Design code for spillway 【起草单位】:水利部天津水利水电勘测设计研究院 【标 准 号】:SL 253-2000 【代替标准】:溢洪道设计规范 SDJ34189 【颁布部门】:中华人民共和国水利部 【发布日期】:2000-07-13 【实施日期】:2000-08-01 【标准性质】:水利行业标准 【批准文号】:水利部水国科2000285号 【批准文件】:中华人民共和国水利部 关于批准发布溢洪道设计规范SL253-2000的通知 水国科 2000 285号 根据部水利水电技术标准制定、修订计划,由水利水电规划设计总院主持,以水利部
2、天 津水利水电勘测设计研究院为主编单位修订的溢洪道设计规范,经审查批准为水利行业 标准,并予以发布。标准的名称和编号为: 溢洪道设计规范 SL2532000。 本标准实施后取代溢洪道设计规范 SDJ34189。 本标准自2000年8月1日起实施。在实施过程中,请各单位注意总结经验,如有问题请函 告主持部门,并由其负责解释。 标准文本由中国水利水电出版社出版发行。 二000年七月十三日 【全文】:溢洪道设计规范条文说明1 总则 1011021997年5月在规范修订大纲讨论会上确定:本规范适用范围只限于水利 水电枢纽的河岸式溢洪道的设计。原规范规定使用范围兼顾厂顶溢流、厂前挑流及泄洪 隧洞出口的水
3、力设计,由于这三部分内容分别纳入目前正在修订的 SDJ2178混凝土重力 坝设计规范、水电站厂房设计规范及SD13484水工隧洞设计规范之中,故本规 范中不再论及。 本规范规定适用于大、中型工程中岩基上的1、2、3级溢洪道的设计;对4、5级溢洪道 设计,因各地条件不同,若强调按本规范使用则有标准过高之虑,放本规范写明可参照使用。 非岩基上的大、中型溢洪道的实践经验不多,暂不列入本规范。 103泄洪建筑物采用的洪水标准分为设计和校核洪水标准。在GB5020194防洪标准 和SL2522000水利水电工程等级划分及洪水标准中,根据枢纽所处地区、建筑物类型 和级别,对设计洪水和校核洪水标准做出了规定
4、。溢洪道的设计洪水和校核洪水标准应执行 这些规定。 根据我国98个工程的统计,绝大部分历史调查洪水的重现期介于50500年之间,其中 以汉水安康站1583年记载的40000为最大,相当于900年一遇。 对上述98个工程洪水重视期的站一年(假定某个工程有i年的年最大洪峰流量的记录,则 认为该工程有i个站一年)统计分析表明,大于200年一遇的洪水,其相应出现的机率小 于079;根据目前收集到的资料大于1000年一遇的洪水还没有出现过。 黄河陕县站自1765年以来200多年记载的年最大流量的年实际变化,具有明显的周期性, 其主周期长度有2年、2223年和100年。由此可见,洪水的周期或重视期是有限的
5、。 对我国已建297个大型工程已发生的最大泄量与设计泄量的比值统计分析也说明,其比 值介于0910之间的工程只有2个,仅占总数的068;半数以上(167个)工程的比 值介于0105之间,占总数的5719,实际上,工程运行多年从未泄放洪水的例子也 不少。对山东省168个大中型工程统计的460个实际年最大洪量中重现期小于2年的有453个, 占总数的9848。 由上可见,绝大部分工程可能最大泄量,约相当于220年一遇的洪水流量;将1000年 一遇的洪水作为罕遇洪水的实用极限频率可以认为是合理的。 与国外规范规定的标准比较,美国垦务局对设计中采用的最高设计水位相当于标准工程 洪水,取用最大可能洪水的4
6、060;如果最大可能洪水相当于10000年一遇洪水,则标 准工程洪水相当于200800年一遇洪水。日本坝工设计规范(1978年第二次修订版)对 混凝土坝的设计洪水流量,按下述三种流量中最大者确定:按200年一遇频率推算的洪水 流量;实测或计算的坝址处历史最大洪水流量;以邻近流域发生最大洪水的实测资料移 用于本流域而算得的坝址处洪水流量。填筑坝的设计洪水流量按混凝土坝算得的洪水流量增 加20。该规范同时指出100年一遇的洪水流量常常作为计算超高水位和设计溢洪道的设计 流量。南非沿用的设计洪水标准混凝土坝为100年一遇洪水,土石坝为200年一遇洪水。 104105强调设计溢洪道时,应认真分析研究各
7、项基本资料,尤应着重对水文地 质和工程地质条件进行研究,它往往是溢洪道工程设计成败的关键性因素之一。 对大型或水力学条件较复杂的中型工程的溢洪道,强调其布置、体型及尺寸、流态等水 力参数均应经水工模型试验确定。 2溢洪道布置 21 一般规定 211进水渠的主要功能是进水,也还有调整水流均匀的作用。为了避免与引水式电站或 其它引水建筑物混淆,故采用进水渠的名称。控制段主要是控制泄量,包括控制堰(闸)及 其与两岸的连接建筑。泄槽是控制段后的泄水槽。消能设施是用以耗散水流能量、连接上下 游水流。在水流不能直接泄入原河道而造成危害时,常采用出水渠加以连接。进水渠和出水 渠是根据地形条件来布置的,有些工
8、程不一定设置。控制段、泄槽及消能设施则是每个正常 溢洪道工程不可缺少的。 竖井式溢洪道等,在国内尚属少见,故未列入本规范条文。 212本条规定根据地形地质等因素,在枢纽设计中综合考虑溢洪道的布置,以解决泄洪 建筑物与其它建筑物在布置上的矛盾;它不仅是一个技术经济问题,也关系到工程的安全及 正常运用。若处理不当将影响枢纽的正常运行,造成下游冲刷,甚至危及大坝及其它建筑物 的安全。 本条强调采用非常溢洪道的布置,首先应具备有利的地形、地质条件;同时强调了,应 比较论证其技术上的可行性和经济上的合理性。上述两点,是采用这种布置的前提条件。 当校核洪水流量超过设计泄量很多,以及采用的设计洪水流量很大而
9、罕遇时,尤其是对 当地材料坝,修建非常溢洪道来分担稀遇洪水的宣泄,常常是经济的。非常溢洪道的类型主 要包括:开敞式非常溢洪道和自溃坝式非常溢洪道等。 澳大利亚维多利亚地区三座坝的洪峰流量及所设计的溢洪道最大流量如表1所示。由该 表可知,如按N=1000年设计溢洪道,则其总宣泄能力中至少75可能在这些坝的使用寿命中 始终用不上。在溢洪道长时期的泄洪过程中,以较低流量下泄的占大部分。 可见,溢洪道泄流能力的大部分可能从来不用,但造价是相当高的。这充分说明了配置 一个以上且标准不同的溢洪道的合理性。根据澳大利亚五座大坝的经济比较资料,采用主溢 洪道加辅助溢洪道比采用单一溢洪道的造价可降低2050。表
10、IN=100年及N=1000年洪水及溢洪道流量 最大洪峰() 溢洪道最大流量()比率比率 工程名称 N=100 年N=1000 年 N=100 年N=1000 年 洪水洪水洪水洪水 图拉罗普850 4250280 25502011 埃帕诺克18707360430 5660258 尼拉柯铁680 2830510 261024 19 我国已建溢洪道的运行经验也表明,绝大部分工程的泄量远低于设计标准,而且有的工 程建成以来尚未泄放过洪水。同样,溢洪道的造价也是相当高的。据河北省15座水库统计, 土石坝的投资平均占总投资的60,泄水建筑物约占23。像黄壁庄、庙宫水库泄洪建筑物 的投资等于或超过了大坝的
11、投资。而据辽宁省修建自溃坝式非常溢洪道的经验,其投资可降 低4060。 国内外修建非常溢洪道的工程实例很多,如我国大伙房水库,主坝为粘土心墙砂壳坝, 高492m,有岸边主溢洪道、第一和第二自溃坝式非常溢洪道。右岸开敞式主溢洪道,分5 孔,弧形门尺寸104m7m,最大泄量5090。漫顶式第一非常溢洪道位于右岸主溢洪 道右侧,最大泄量4730。引冲式第二自溃非常溢洪道,位于第一漫顶非常溢洪道右侧 山拗处,10000年一遇洪水启用,最大泄量6075。巴基斯坦塔贝拉工程土石坝最大坝 高105m,左岸岸边布置两座开敞式溢洪道。正常溢洪道宣泄常遇洪水,进口安装7孔153m 177m的弧形闸门,最大泄量18
12、400,辅助溢洪道进口安装9孔同样的闸门,只在特 大洪水或主溢洪道检查时启用,最大泄量23800。 正常溢洪道(包括主、副溢洪道)和非常溢洪道一般情况下宜分开布置。有时为充分利 用泄槽及消能设施,亦可集中布置或对同一溢洪道进行功能分区。原苏联克拉皮文水利枢纽 溢洪道采用区分功能布置方式,消力池尺寸大为减小。 自溃坝式非常溢洪道,必要时可采用分级分段启用的布置方式。浙江省南山水库自溃坝 式非常溢洪道,用2m宽的混凝土隔墩将自溃坝分为三段,各段坝顶高程也不同,可自行分级 启溃。除洪水特大时三级都投入使用外,有可能只启用一级或两级,则行洪后的修复工作量 亦可减小。 213水利枢纽通常由大坝、泄洪建筑
13、物、引水建筑物、电厂厂房所组成,在通航河流上, 还须设置船闸或升船设施;在另外一些河流上还可能要有灌溉、筏道、鱼道等建筑物。在进 行枢纽布置时,应根据地形、地质条件、水文特性、河道特性及施工条件等诸因素综合考虑, 在确保大坝安全的前提下,达到经济、合理、实用和高效益的目的。枢纽总体设计要着重考 虑泄洪建筑物布置的影响,对河谷狭窄或土石坝枢纽,更应强调泄洪布置的重要性,以达到 枢纽协调布置的目的。 对于河谷狭窄的枢纽,本条指出其溢洪道泄洪消能的设计,应对其布置和体型进行合理 选择,使下泄水流纵、横向拉开,以避免下泄水流对河床和岸坡造成严重冲刷以及河道淤积, 保证其它建筑物的安全和正常运行。 21
14、4溢洪道规模之确定是一个综合技术经济比较问题,而且涉及的面也较广。为了选择 合适的布置型式及尺寸,要对可行的方案进行计算分析。因为在一定的洪水标准及入库流量 下,由于水库的调蓄,溢洪道需要的泄洪能力随坝体的增高而减小,反之亦然;它与很多因 素有关,不但关系到工程的安全、经济,也影响到工程的施工进度和工期。根据全国大、中 型枢纽部分土石坝工程进行的统计(以河岸式溢洪道为主要泄洪建筑物),将不同的计算情 况按最大泄量与相应来量p之比,计算其百分比(见表2、表3),以分析在大多数情况 下的泄量范围。 表2设计情况共74个 p 100808060604040202以下 工程数 9 91724 15 7
15、4 百分数 P 122 122 23324 203 表3校核情况共102个 p 100,80,8060604040202以下 工程数 11 17 26 31 17 102 百分数 P 108 167 255 304 167 从表2、表3可以看出: p=02以下的很少,而且在校核情况下有所下降,即绝大多数在02以上; p=0206时,P为55左右,设计和校核两种情况基本相同,校核情况 略有增加; p=06以上, P值在设计情况占24,校核情况有所增加,占28左右,与 0906时的P值相比,降低近一半,而且大都为多种泄洪建筑物的组合泄洪方式。校核 情况比设计情况的P值上升主要原因是有些工程设置了非
16、常溢洪道。 从以上的成果可以认为p0206较为合适;当采用多种泄洪建筑物组成 的联合泄洪方式时p值会大些;当有条件设置非常溢洪道时p值会更大,这 样做可能符合安全和经济的原则,当然具体工程要通过具体设计及经济分析确定。 因此,本条对影响的因素及原则作了阐明,供设计者参考。 215本条强调正常溢洪道的泄洪能力应能满足设计洪水泄量。超过此标准的洪水由正 常溢洪道和非常溢洪道共同承担。 前苏联的设计趋势,主泄水建筑物按50200年一遇的洪水设计;澳大利亚维多利亚州 规定正常溢洪道按70250年一遇洪水设计;美国小坝设计认为正常溢洪道可按25100 年一遇洪水设计。 非常溢洪道的启用标准应根据工程诸方
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