DL 5180-2003 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准

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  • DL 5180-2003 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准

    水库总库容maximum reservoir capacity

    水库最高运用水位以下的静库容。··般情况下,指校核洪水 位以下的水库静库容。

    洪水设计标准 design standard of filood control

    洪水设计标准之一,又称正常运用洪水,指当出现 时,能够保证水工建筑物的安全或防洪设施的正常运用 012

    洪水设计标准之一,又称非常运用洪水,指出现该标雅洪 水时,采取非常运用措施,在保证主要建筑物安全的前提下,允 许次要建筑物遭受破坏。校核洪水是为提高工程安全和可靠程度 所拟定的高于设计洪水的标准,用以对主要水工建筑物的安全性 进行校核,这种情况下,安全系数允许适当降低。

    拦河坝坝顶(有时指防浪墙顶部)在水库正常洪水位、非常 洪水位或正常蓄水位以上的高度,

    山区、丘陵区 mountain area & hill area a t rat m a 八

    区、丘陵区 mountain area & hill area 地表面起伏、群山或冈丘连绵,大部分地 战地面高差在 20m以上的地区。丛I程意义

    地表面起伏、群山或冈丘连绵,大部分地面倾斜角在2°以上 或地面高差在20m以上的地区。从工程意义上,还包括建筑物挡

    平原、滨海区plain area & seashore area 地表面平坦宽阔,大部分地面倾斜角在2°以下或地面高差不 超过20m的地区,以及与海邻接,受潮位影响的地区。从工程意 义上,还包括建筑物挡水高度低于15m,「、下游最大水头差小 于 10m 的其他地区。

    5.0.1水电枢纽工程(包括抽水蓄能电站)的工程等别,根据其 在国民经济建设中的重要性,按照其水库总库容和装机容量划分 为五等,应按表5.0.1 确定。

    表5.0.1水电枢纽工程的分等指标

    水电枢纽工程的防洪作用与工程等别的关系,应按照GB50201一1994的有关

    5.0.2综合利用的水电秘纽工程,当具水库总库容、装机容量分 属不同的等别时,工程等别应取其中最高的等别。 5.0.3水工建筑物级别,根据.T程等别及建筑物在.工程中的作用 和重要性划分为5级,应按表5.0.3确定。

    表 5.0.3水工建筑物级别的划分

    5.0.4失事后损失巨大或影响十分严重的水电枢纽工程中的2~~5 级水工建筑物,经技术经济论证,可提高一级,洪水设计标准相 应提高,但抗震设计标准不提高。 5.0.5如果坝高超过表5.0.5所列的指标,按表5.0.3确定的2~3 级雍水建筑物级别宜提高一级,洪水设计标准相应提高,但抗震 设计标准不提高。

    表5.0.5提高座水建筑物级别的坝高指标

    5.0.6当水.工建筑物地基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,2~5级水工建筑物的级别,可提高一级, 但洪水设计标准和抗震设计标准不提高。 5.0.7当工程等别仅由装机容量决定时,挡水、泄水建筑物级别 经技术经济论证,可降低一级;当工程等别仅由水库总库容大小 决定时,水电站厂房和引水系统建筑物级别,经技术经济论证, 可降低一级

    5.0.8仅由水库总库容大小决定工程等别的低水头雍水建筑物(最 大水头小于30m),符合下列条件之一时,1~4级雍水建筑物可 降低一级。 1水库总库容接近工程分等指标的下限

    DL 5180 2003

    0.12水工建筑物结构安全级别

    6.0.1水工建筑物的洪水设计标推,应根据工程所处位置,分山 区、丘陵区和平原、滨海区,分别确定。 6.0.2当山区、丘陵区水工建筑物挡水高度低于15m,月上、下 游最大水头差小1m时,其洪水设计标准宜按平原、滨海区标 雅确定;当平原、滨海区水工建筑物挡水高度高于15m,且上、 下游最大水头差大于10m时,其洪水设计标准宜按山区、丘陵区 标准确定。 6.0.3河流梯级开发中,各梯级水电枢纽工程中的水工建筑物的 洪水设计标准应结合流域综合治理和水电开发规划方案,统筹研 充,相互协调,合理确定。 6.0.4山区、丘陵区水电枢纽工程(包括抽水蓄能电站工程)永 久性雍水、泄水建筑物的洪水设计标准,应按表6.0.4确定

    表6.0.4山区、丘陵区水电枢纽工程永久性雍水、 泄水建筑物的洪水设计标准

    注:PMF为可能最大洪水。

    6.0.5土现、堆石现及其泄水建筑物失事将导致下游特别重大的 灾害时,1级永久性雍水、泄水建筑物的非常运用洪水,应采用可 能最大洪水(PMF)或重视期为10000 年的洪水:2~4 级永久性

    雍水、泄水建筑物的非常运用洪水标准可提高一级。 6.0.6混凝土坝和浆砌石坝,如洪水漫顶将造成极严重的损失时, 1级永久性水、泄水建筑物的非常运用洪水,经专门论证并报主 管部门审批,可采用重现期10000年的洪水。 6.0.7当抽水蓄能电站的装机容量较大,而上、下水库库容较小 时,若工程失事后对下游危害不大,则挡水、泄水建筑物的洪水 设计标准可根据电站厂房的级别按表6.0.9的规定确定;若失事后 果严重、会长期影响电站效益,则上、下水库挡水、泄水建筑物 的洪水设计标准宜根据表6.0.4规定的下限确定。 6.0.8山区、丘陵区水电枢纽工程消能防冲建筑物的洪水设计标 准,可低于相应泄水建筑物的洪水设计标准,应根据泄水建筑物 的级别按表6.0.8确定。在低于正常运用洪水时,泄水建筑物消能 防冲,应避免出现不利的冲刷和淤积:在遭遇超正常运用洪水时, 允许消能防冲建筑物出现可修复的局部破坏,并不危及大坝和其 他主要建筑物的安全。当消能防冲建筑物的局部破坏有可能危及 雍水建筑物安全时,应研究采用正常运用洪水或非常运用洪水进 行校核

    6.0.9山区、丘陵区水电站厂房的洪水设计标准,应根据厂房的 级别按表6.0.9确定。河床式水电站厂房的洪水设计标准,应与其 雍水建筑物的洪水设计标准一致。水电站副厂房、主变压器场地、 开关站、出线场和进厂交通洞等附属建筑物的洪水设计标准,应 与水电站厂房的洪水设计标准相同。

    DL 5180 2003

    表6.0.9山区、丘陵区水电站厂房的洪水设计标准

    七原地区水电枢纽工程永久性雍水、泄水建筑物和水电 水设计标准,应按表6.0.10确定。

    表6.0.10平原区永久性塑水、泄水建筑物和 水电站厂房的洪水设计标准

    6.0.11潮河口段和滨海地区水电枢纽1.程永久性水工建筑物的 水设计标摊,应根据建筑物的级别按表6.0.11确定。对1级、2 级建筑物,若按表6.0.11确定的设计潮水位低于当地历史最高潮 水位时,应采用历史最高潮水位进行校核,

    表6.0.11潮汐河口段和滨海区水电枢纽工程永久性 水工建筑物的潮水设计标准

    6.0.12临时性水工建筑物的洪水设计标准,应根据建筑物结构类 型及其级别,在表6.0.12所规定的范围内,综合分析确定。对失 事后果严重的,应考遭遇超洪水设计标准的应急措施。

    DL 5180 2003

    表6.0.12临时性水工建筑物的洪水设计标准

    6.0.13坝体施工期临时度汛的洪水设计标准,应根据坝型及坝前 拦蓄库容按表6.0.13确定。考失事后对下游的影响程度,经技 术经济论证,洪水设计标准还可适当提高或降低,

    坝体施工期临时度汛洪水设计机

    6.0.14导流泄水建筑物封堵后,如永久性泄水建筑物尚未具备设 计泄洪能力,坝体度汛的洪水设计标准应通过分析坝体施工和运 行的要求,在表6.0.14所规定的范围内确定

    DL 5180 一 2003

    7.0.1水工建筑物应能抵御设计烈度的地震作用,如出现局部损 环,应不危及工程安全,经修复后可正常运行。 7.0.2水工建筑物抗震设计烈度一般采用场地基本烈度。1级雍 水建筑物的抗震设计烈度,在慰本烈度的基础上可提高1度。 7.0.3场地基本烈度应根据GB/TI7742确定,相应地震动参数应 依据GB18306确定。 7.0.4符合下列条件之一者,应进行专门的地震危险性分析: 1基本烈度为6度或6度以上,坝高超过200m或水库总库 容大于100亿m3的大(1)型工程。 2基本烈度为7度或7度以.上,坝高超过150m的大(1)型 工.程。 抗震设计标准,雍水建筑物取基准期100年超越概率P100为 0.02,其他主要水1建筑物取基准期50年超越概率P50为0.05。 7.0.5抗震设计烈度高于9度的水工建筑物或高度大于250m的 雍水建筑物,其抗震设计标推应进行专门研究论证:报主管部 审查批准。

    7.0.6当水电枢纽工程受到水库诱发地震影响的系

    DL 5180 2003

    8.0.1水电枢纽工程雍水建筑物的顶部高程,应按正常运用洪水 或非常运用洪水下的水库静水位加相应的波浪高度、风雍高度和 安全超高确定。其中,安全超高根据水工建筑物类型和级别按表 8.0.1 确定。

    表 8.0.1雍水建筑物安全超高

    运用洪水位和非常运用洪水位均低于水库证常蓄水位时,坝顶超高以正常 基推。

    8.0.2混凝土坝、浆砌石坝和混凝土面板堆石坝的顶部设有坚固 稳定和不透水的防浪墙,且与雍水建筑物的防渗体结合可靠时, 防浪墙顶部的高程可按8.0.1条的规定确定,但雍水建筑物顶部高 程应不低于正常运用洪水时的水库静水位。 8.0.3土坝、堆石坝和干砌石坝等的防渗体顶部在水库正常运用 洪水水位以上的安全超高,应在表8.0.2规定范围内选取,且防渗 体的顶部高程应不低于非常运用洪水时的水库静水位

    表8.0.2土坝、堆石坝防渗体顶部在水库正常运用 洪水位以上的安全超高

    8.0.4在地震基本烈度为7度及7度以上地区修建土坝、堆石坝 时,坝顶超高中应考虑地震涌浪高度。地震涌浪高度,可根据设 计烈度和坝前水深,在0.5m~1.5m之间选取。抗震设计烈度为8 度、9度时,坝顶超高中还应考虑坝体和地基在地震作用下的附加 沉陷量。 8.0.5当库区有可能发生大体积塌岸或滑坡并在霆水建筑物前形 成涌浪时,坝顶超高应进行专门研究后确定。

    9建筑物结构整体稳定安全标准

    9.0.1大坝、溢洪道、发电厂房、引水隧洞、压力钢管以及其他 水工建筑物结构等应根据水工建筑物的级别,按照相应结构设计 规范的规定,满足相应结构安全级别和分项系数的要求。 9.0.2土坝、堆石坝的坝坡稳定性计算的基本方法是刚体极限平 衡法。采用瑞典圆弧法计算坝坡稳定性时,抗滑稳定安全系数应 不小于表9.0.2规定的数值。采用其他精确计算方法时,最小抗滑 稳定安全系数应相应提高。

    表9.0.2土坝、堆石坝坝坡的最小抗滑稳定安全系数

    9.0.3水电站厂房整体稳定安全性包括抗滑稳定和抗浮稳定,应 按照SD335的要求进行水电站厂房整体稳定安全性的评价。对于 河床式厂房及与坝体有联合作用的坝后式厂房,应选择与拦河坝 整体稳定评价相协调的计算方法及安全标准。

    10建筑物边坡抗滑稳定安全标准

    10.0.1水工建筑物边坡的级别,根据边坡所影响的建筑物的级别 及边坡失事的危害程度,按表10.0.1的规定划分为3级。边坡失 事仅对建筑物运行有影响而不危害建筑物和人身安全的,经论证 该边坡级别可降低一级,

    表 10.0.1 水工建筑物边坡级别划分

    10.0.2边坡抗滑稳定分析计算应根据边坡类型和滑移机制,合理 先取计算模型、岩土参数和计算方法。极限平衡方法是边坡抗滑 稳定安全系数计算的基本方法。对于1级、2级边坡,应采取两利 或两种以上常用计算分析方法,包括有限元法等进行验算,综合 分析评价边坡变形与稳定安全性。 0.0.3永工建筑物边坡稳定计算分析应区分不同的荷载组合或运 用状况。采用平面刚体极限平衡方法中的下限解法进行计算时, 抗滑稳定安全系数应不小于表10.0.3的规定

    表10.0.3水工建筑物边坡最小抗滑稳定安全系数

    10.0.4水电枢纽工程区近坝库岸及其下游边坡应根据它所处位置 的重要性和发生失稳破坏后的危害程度,划分安全级别,相应最 小抗滑稳定安全系数可参照表10.0.3确定,

    DL 5180 2003

    .0.1水电枢纽工程的建设规模,取决子上所在位置的目然条 件、市场需求和技术经济水平。工程开发任务、建设规模及其对 上、下游地区生产、生活和环境的影响程度,决定工程等别及其 建筑物的级别,并由本标准及其相关规范确定建筑物设计安全标 准。 1.0.2本标是水电工程的通用规范,适用范围涵盖大、中、小 型水电枢纽工程,包括抽水蓄能电站工程,也涵盖上述工程从规 划、设计、施工到运行维护的各个阶段。对已建工程的加固、改 建、扩建和安全鉴定,可参照本标雅进行安全复核。 1.0.3水电枢纽工程建筑物除发电功能需要的挡水、泄水以及弓 水发电建筑物外,尚有灌溉、供水、通航、过木、鱼道、公路、 桥梁、码头等综合利用需要的其他水工建筑物,这些建筑物的级 别及其设计资全标准未在本标准中规定,因此,应同时满足相关 专业部门现行规程的有关规定。

    3.0.1水电枢纽工棍建设,无其是大、中型水电秘纽工程的建设 涉及面十分广泛,存在单目标开发与多目标开发问题、近期开发 和长远发展问题、上游的淹没与下游防洪保护问题、水库没和 移民尚题等:界河上的水电枢纽工程还涉及不筒地区之间的利益 平衡问题,这些关系的协调既要依靠国家的法律法规,也要遵循 社会经济发展和自然科学的客观规律。 工程规模大小,失事后果的严重程度标志着工程重要性,根 据工程重要性不同,制定统一的工程等别、建筑物级别标准以及 相应的安全标准,以区别对待,对于工程建设和管理是于分必要 的。本标准按照当前我国社会经济发展水平制定,体现国家经济 政策和技术政策,因此,水电枢纽工程的建设应遵循本标准。 3.0.2基于可靠度理论的概率极限状态设计方法和分项系数设计 方法是工程结构设计发展趋向,已经成为许多国家和国际组织制 定结构设计标准的基础。我国建筑行业和水电行业已经建立起以 可靠度理论为基础的国家标准工程结构可靠度设计统一标准” 和“水工结构可靠度设计统一标准”。本条规定水工建筑物设计 应采用结构可靠度设计的基本理论和原则,以适应工程技术发展 的国际趋势。 在结构可靠度设计中,水工结构安全标准以结构目标可靠度 指标表示,它是标准正态分布反函数在可靠概率处的函数值,表 明结构在设计基准期内,在持久设计状况、短暂设计状况、偶然 设计状况下,完成各种规定功能的可靠程度。用可靠度指标作为 统一的度量安全性尺度,可以对不同类型的结构、不同材料的结 构的安全性进行定量的比较。 工程结构可靠度设计需要基本变量的统计参数和概率分布模

    型。有些基本变量与地质勘测、君土试验、施工统计、质量检测 以及运行蓝测等原始数据密切相关,因统计资料不足或对复杂结 构的作用认识不深,难以得出某些设计变量的统计参数和概率分 布模型。目前在这些复杂结构上采用概率设计法尚有一定难度, 因此,对子尚未制定结构可靠度设计标准的工程结构,目前仍然 可采用定值设计方法,以最小安全系数为设计标准。随着基本资 料的积累和工程结构分析手段的改进,可靠度设计方法将会逐步 取代定值设计方法。

    以及运行监测等原始数据密切相关,因统计资料不足或对复杂结 构的作用认识不深,难以得出某些设计变量的统计参数和概率分 布模型。自前在这些复杂结构上采用概率设计法尚有一定难度, 因此,对子尚未制定结构可靠度设计标准的工程结构,目前仍然 可采用定值设计方法,以最小安全系数为设计标准。随着基本资 料的积累和工程结构分析手段的改进,可靠度设计方法将会逐步 取代定值设计方法。 3.0.3本条引用规范GB50199一1994第1.0.5条的规定。设计基 准期是结构可靠度设计所依据的时间参数。不是工程的寿命, 但与工程的寿命有关。设计基准期越长,结构遭遇的可变作用和 偶然作用的机会就越多、作用量值也可能越大;同时结构的抗力 随着基准期的延长而减小,故工程结构的设计基准期,应当根据 支术经济条件的分析加以确定。为便于设计应用,本标准采用两 档,1级雍水建筑物至关重要,设计基准期采用100年,其他永久 性建筑物采用50年。临时性建筑物结构的设计基准期,根据具体 条件研究论证确定。 3.0.4规模巨大、特别重要的水电枢纽工程的建设中,如果有些 经济技术问题可能是现行标和规程、规范所没有涵盖的,或者 虽有涉及但规定得不够详尽:或工程建设的影响极其复杂,或防 范措施投资巨大等,这些情况下就需要进行专门的论证,在充分 调查和分析研究的基础上,提出相应的设计基准期及设计安全桁 推,经有关部门审查批推之后,作为设计的基本依据,

    3.0.3本条引用规范GB5019

    本标准中的术语和定义,采用有关国家标准并参照国际标雅 制定,适应于本标准。

    本标准中的术语和定义,采用有关国家标准并参照 定,适应于本标准。

    5工程等别及建筑物级别

    5.0.1在SDJ12、GB50201和SL252中,水利水电工程等别的划 分列入了水库总库容、装机容量、防洪、治涝、灌溉、供水等指 标。对于以发电为主的水利水电枢纽工程,考虑按照防洪、治涝 灌溉和供水等指标确定的工程等别通常不会高于按照水库总库 容、装机容量所确定的工程等别。 (1)水库库容。早在1961年,我国《水库防洪安全标准》 中就已经提出水利水电枢纽工程分等的水库库容指标,到1994年 颁布实行GB50201,水库库容指标一直没有变动,说明工程分等 的库容指标大体是合适的。因此本标准仍沿用以往规定。水库总 库容或水库库容指水库最高运用水位以下的静库容。一般情况下, 指校核洪水位以下的水库静库容。 (2)装机容量。自1994年起,工程分等的装机容量指标有 了较大提高,这主要反映了我国水电建设技术的进步。提高分等 指标,可以降低工程造价。我国各个时期相应规范、标准中水电 枢纽工程分等的装机容量指标见表1。

    表 1各个时期规范、标准中装机容量分等指标表

    据初步统计,全国规划、设计和建设中的大、中、小型水电 站约有2500余座,其中,77座电站,包括常规水电站68座,抽 水蓄能电站9座可能因装机容量分等指标的调整而改变I程等别。 具体分析之后,上述68座常规水电站中,仅有7座因装机容量分 等指标提高而比原标准降低一等,其他均由水库库容确定而不降 低工程等别;9座抽水蓄能电站因库容小而全部降低一等。由此可 见,本标准装机容量指标的调高对常规水电站影响较小,而对抽 水蓄能电站影响较大。考虑与GB50201 一致,本标准对装机容量 分等指标做了调整

    5.0.2综合利用的水电枢纽.工程,承担发电、防洪等多项任务, 为工程安全起见,规定以各分等指标所确定的最高等别作为板纫 厂程等别是多年实践的经验,

    DL 5180 2003

    的坝高指标调增较少,混凝土坝、浆砌石坝的坝高指标调增较多 而且4、5级挡水建筑物不论坝型、坝高均不考虑提高建筑物级别 5.0.6当地质条件特别复杂时,地质岩土设计参数不易准确确定 采用新型结构,由于实践经验少,较难评价结构的可靠性。在上 述两种情况下,为安全起见,可将主要建筑物级别提高一级设计 但洪水标准和抗震设计标准不予提高,其意义在于仅仅提高结构 设计的安全标准,

    述两种情况下,为安全起见,可将主要建筑物级别提高一级设计, 但洪水标准和抗震设计标准不予提高,其意义在于仅仅提高结构 设计的安全标准。 5.0.7对于库容较小、装机容量较大的引水式电站、抽水蓄能电 站,因工程等别由装机容量确定,比由库容确定的工程等别一般 要高出一至二等,而因库容小水库失事后对其工程效益影响和下 游灾害损失相对较小,因此规定其挡水、泄水建筑物级别,经技 术经济论证,可降低一级。同理,对于库容较大、装机容量较小 的水电站,工程等别由库容确定,比由装机容量确定的工程等别 一般要高出一至二等,而因水电站厂房装机容量较小,失事后对 电网的稳定和工程效益的影响较小,因此规定水电站厂房和引水 建筑物级别,经技术经济论证,可降低一级。 5.0.8由于低水头挡水建筑物具有安全度较高、不容易失事、失 事后下游灾害损失小的特点,规范GB50201和原规范SDJ12均要 求“经过专门论证,其非常运用洪水标准可降低一级”的规定。 本次规范修编中,收集了62座已建和在建低水头水电站的工程资 料,在分析研究的基础上,对降低低水头建筑物级别作出了更加 明确和具体的规定,从而为合理选取洪水设计标准提供了依据。 5.0.9临时性水工建筑物指施工期使用的挡水和泄水建筑物,主 要是指导流建筑物。表5.0.9中保护对象和失事危害程度,在决定 导流方案之前就可给出大体判断;保护对象指在施工期不允许过 水或其他特殊要求;使用年限指导流建筑物在每一施工阶段的工 作年限;建筑物规模中,高度为临时挡水建筑物最大高度,库容 为临时挡水建筑物设计水位时所拦蓄的水量。 5.0.10为工程安全起见,规定根据四项独立指标分别划分级别,

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