SL 285-2020 水利水电工程进水口设计规范.pdf

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  • 2.0.12竖井式进水口intakewithgatewel

    在水工隧洞山体或坝下理管的坝体内修建的、形似竖井而内 设闻门以控制水流的取水建筑物,

    管材标准2. 0.13塔式进水口

    在从水库取水的水工隧洞或坝下理管的首部修建的、不依 岸边山体的、外形似塔而内设闸门以控制水流的深式取水建 筑物。

    作为拦河工程组成部分的整体布置进水口

    3.1.1进水口位置与型式应根据进水口功能、规模以及在枢纽 工程中承担的任务,结合枢纽工程总体布置方案经比选后确定。 3.1.2对于大型或重要工程的进水口,应通过水工模型试验或 数值仿真分析验证设计的合理性。 3.1.3大、中型工程若分期建设,在确定进水口高程时,应考 虑工程分期建设、分期发挥效益的要求。

    总力 3.1.4进水口应与枢纽工程其他建筑物的布置相协调,并与后 接流道平顺过渡。在各级运行水位条件下,进水口应进流匀称 水流畅顺,并应满足引进、泄放设计流量或中断运用的要求。 3.1.5处于多泥沙、多漂污河流上的枢纽工程,应综合考虑泄 洪、引水、排沙、防污要求。引水工程进水口应有防沙、防污措 施,并应避免推移质进人引水系统。泄水工程进水口宜具有泄 洪、排沙等综合功能

    3.1.4进水口应与枢纽工程其他建筑物的布置相协调,

    接流道平顺过渡。在各级运行水位条件下,进水口应进流匀利 水流畅顺,并应满足引进、泄放设计流量或中断运用的要求。

    3.1.5处于多泥沙、多漂污河流上的枢纽工程,应综合

    洪、引水、排沙、防污要求。引水工程进水口应有防沙、防污 施,并应避免推移质进人引水系统。泄水工程进水口宜具有 洪、排沙等综合功能

    3.1.6严寒地区的进水口,应有防冰害措施

    3.1.7独立布置的进水口应选在水流稳定、地形有利、地质

    3.1.8进水口所需的设备应满足安全运行和管理要求,充力

    备配备可靠的电源,泄水工程进水口应配备备用电源。 3.1.10分层取水进水口应满足下泄水温、水质等控制要求。分 层取水方式应结合实际条件并通过技术经济比较后确定。取水设 施应在各运行工况下均能灵活控制取水

    3.1.12进水口工作平台的超高值采用波浪计算高度及安全加高

    值之和,其中安全加高值应按表3.1.12采用,对于整体布置的 进水口应与挡水建筑物相协调。

    表3.1.12进水口工作平台安全加高值

    3. 2进水口型式与体形

    3.2.1整体布置的进水口型式应与枢纽工程主体建筑物结构相 适应。独立布置的进水口型式应根据枢纽布置、地形、地质等条 件综合比选确定。高地震区不宜选用塔式进水口。 3.2.2大型或重要工程的进水口体形宜经水工断面模型试验或 数值仿直分析验证。

    3.2.3进水口流道宜按单孔设计。当采用多孔并列的进水型

    时,应符合下列规定: 1引水工程进水口应适当延长隔墩,并选用较小的墩尾收 缩角。 2泄水工程进水口,隔(闸)墩长度由结构布置和水流条 件确定,应有可靠的防空蚀措施,

    3.2.4引水工程进水口喇叭口段体形宜为流线形或钟形,体开

    曲线宜选用椭圆曲线或圆曲线,可按附录A确定;闸门段应合 理布置门槽和通气孔;闸门后的渐变段应体形平顺。 3.2.5泄水工程进水口流道体形除应符合3.2.3的规定外,还 应按附录A确定。顶板椭圆曲线长半轴的长度应不小于闸孔高 度,两侧边墙椭圆曲线长半轴的长度应不小于闻孔宽度,长轴与

    应按附录A确定。顶板椭圆曲线长半轴的长度应不小于闸孔高 度,两侧边墙椭圆曲线长半轴的长度应不小于闻孔宽度,长轴与 短轴的比值不宜小于3。

    3.2.6进水口流道过流面按流速大小,应符合下列规定:

    当流速达到或超过15m/s时,应严格控制过流表面的不

    平整度,确保过流面平顺。 2当流速达到或超过25m/s时,还应通过专门的水工模型 试验,提出抗冲、耐磨和防空蚀的要求与措施

    2当流速达到或超过25m/s时,还应通过专门的水工模型 试验,提出抗冲、耐磨和防空蚀的要求与措施。 3.2.7进水口孔口尺寸应根据运行水头、设计流量、孔口流速

    3.2.7进水口孔口尺寸应根据运行水头、设计流量、孔口流速

    3.2.8按工作性质,进水口闸门可分为工作闸门、事故闸门

    检修闸门。进水口配置的闸门应按进水口型式、功能、规模,后 接流道类型和长度、闸阀配置以及进水口下游建筑物的保护要求 确定,

    3.2.9 中、高水头事故闸门或工作闸门

    可力大争收 自: 高比宜采用1:1.0~1:2.0。引水工程进水口闸门孔口面积 宜小于后接流道的过水面积

    3.2.10有压式进水口闸门

    径的1~2倍,流道的扩散角宜为6°~12°。 3.2.11有压式进水口应在闸门后设置通气孔。通气孔出口应通 向室外,加设栅网,不得直冲人员活动区和设备场地区;通气孔 出口高程应高于上游最高水位

    可至外,加设伽 出口高程应高于上游最高水位。 3.2.12当采用引渠进水时,引渠的过流能力不应小于进水口的 进流能力;进水口前方引渠宜有1~2倍渠宽的直线段,底部宜 与进水口上游面衔接处等宽,渐变段长度不宜小于水深的2倍, 墙顶应满足超高要求;对于引水式电站或泵站,当引渠较长时: 应考虑不稳定流的影响。 3.2.13分层取水进水口可选择多层式、叠梁门式、翻板门式、

    3.2.12当采用引渠进水时,引渠的过流能力不应小于进水口

    进流能力;进水口前方引渠宜有1~2倍渠宽的直线段,底部 与进水口上游面衔接处等宽,渐变段长度不宜小于水深的2有 墙顶应满足超高要求;对于引水式电站或泵站,当引渠较长日 应考虑不稳定流的影响

    3.2.13分层取水进水口可选择多层式、叠梁门式、翻板门式、 套筒式、斜卧式等型式。大中型水电站分层取水宜采用多层式进 水口或叠梁门式进水口。

    3.3.1进水口不应设置在含有大量推移质的支流或山沟汇口附 近,应避开容易积聚污物的回流区,并避免流冰和漂木直接 撞击。

    3.3.2在多泥沙河段上,岸式进水口宜选在弯曲河段凹岸的起 弯点下游附近;当有较高的防污或防冰要求时,宜选在直线河 段上。

    3.3.3无压式进水口底板高程应保证在上游最低运行水位时: 能够引进设计流量。

    3.3.3无压式进水口底板高程应保证在上游最低运行水位时

    3.3.4有压式进水口应保证在上游最低运行水位时有足够的淹

    没深度,保证口门流态平稳。最小淹没深度宜按附录B.1估算。 当难以达到最小没深度要求时,应在水面以下设置防涡梁 (板)或防涡栅等措施。必要时宜通过水工模型试验选定。 3.3.5进水口底板应高出孔口前缘水库冲淤平衡高程或设在排

    (极)蚁防伪伽 3.3.5进水口底板应高出孔口前缘水库冲淤平衡高程或设在排 沙漏斗范围以内。

    3.3.5进水口底板应高出孔口前缘水库冲淤平衡高程或设在排

    3. 4 泄水工程进水口布置

    3.4.1泄水工程进水口应根据枢纽工程防沙、防冰要求,充分 利用其泄洪,同时排沙、排冰。 3.4.2坝身泄水建筑物进水口布置应满足SL319或SL282的 要求。 3.4.3泄水隧洞进水口布置应满足SL279的要求。 3.4.4溢洪道进水口布置应满足SL253的要求。 3.4.5排沙孔(洞)进水口宜采用有压式进水口。其底板高程 应根据排沙运用要求、排沙孔个数和间距,以及预期的排沙漏斗 形态确定。 3.4.6导流孔(洞)进水口底板高程应满足初期导流无压进水 要求。短期泄洪运用时,可出现明满流交替。 3.4.7导流孔(洞)的闸门与启闭机工作平台应满足封堵施工 和交通要求。导流孔(洞)改造为永久工程时,应同时满足永久 工程运用要求。

    3.4.1泄水工程进水口应根据枢纽工程防沙、防冰要求,充分 利用其泄洪,同时排沙、排冰。 3.4.2坝身泄水建筑物进水口布置应满足SL319或SL282的 要求。

    3.4.3泄水隧洞进水口布置应满足SL279的要求 3.4.4溢洪道进水口布置应满足SL253的要求。 3.4.5排沙孔(洞)进水口宜采用有压式进水口。其底板高程 应根据排沙运用要求、排沙孔个数和间距,以及预期的排沙漏斗 形态确定。

    4.1.1防沙设计所需的泥沙资料,应包括推移质和悬移质的年 输沙量,汛期与非汛期水流中的含沙量,泥沙粒径、级配、硬度 和容重等

    4.1.1防沙设计所需的泥沙资料,应包括推移质和悬移

    4.1.2防沙设计应符合下列原则

    1悬移质:应导排与沉冲结合,及时冲沙。 2推移质:应拦截与导排结合,立足于排,大粒径推移质 应避免进入引水工程的进水口,必要时可在流道中适当位置设截 石坑或拦沙槽(坎)

    4.1.3应研究进水口所处河段的上下游河势、泥沙运动规律、 水库淤积形态和淤积高程等因素对进水口的影响,设置必要的拦 沙、导沙、沉沙、冲沙和排沙等措施

    防止泥沙淤积、堵塞进水口闸门和门槽 2减少泥沙对水轮机或水泵过流部件的磨损。 3减少粗颗粒泥沙进入灌溉、供水工程的引水渠道或管道 4.1.5进水口采用无坝引水时,其总体布置应充分研究水流及 泥沙的运动规律,合理选择进水口的位置,采用适宜的分水角减 少人渠泥沙量。

    4.1.6对于无项引水或虽有水库但无调节能力的引水工程进水 口,宜设置拦(导)沙坎,必要时设置沉沙池、冲沙道、冲 沙闸。

    4.1.7闻坝式引水工程及河床式枢纽中进水口防沙设施应结合 水库运行统筹规划。进水口防沙设施见附录C。 4.1.8设置排沙底孔或排沙廊道时,其位置和高程的选定应使 形成的排沙漏斗满足“门前清”的要求。

    4.1.7闸坝式引水工程及河床式枢纽中进水口防沙设施应结

    形成的排沙漏斗满足“门前清”的要求

    4.1.9泄水工程进水口防(排)沙设计应符合下列规定:

    4.1.9泄水工程进水口防(排)沙设计应符合下列规定:

    1控制过流表面局部不平整度 2对过流表面采取抗冲耐磨措施。 4.1.10对于泄水工程进水口,必要时可结合枢纽布置,设置导 沙坎(墙)等建筑物

    4.2.1在漂污物严重的河流上,应调查并收集河流中漂污物的 种类、组成、来源、数量以及漂移特征与规律,因地制宜制定防 污措施。

    1进水口避免正对漂污物运移轨迹的主轴线。 2 防止漂污物堵塞进水口拦污栅。 3 进水口前积聚的漂污物能及时清除。 4.2.3 泄水工程进水口防污设计时,应防止漂污物堵塞进水口 必要时宜设拦污、导污设施

    3进尔口前积策的棕污物能及时滑陈。

    布置拦漂、导污设施,在进水口前方设置拦污栅,并采取门前拐 漂、机械清污或提栅清污等防污措施。

    4.2.5导污设施轴线与水流流线的交角不宜天于15°,经

    4.2.6引水工程进水口前方应设拦污栅,必要时宜设2道拦污

    4.2.6引水工程进水口前方应设拦污栅,必要时宜设2道拦污 栅槽。拦污栅平均过栅流速宜采用0.8~1.0m/s,经论证过栅流 速可适当提高。

    4.2.7当水电站进水口拦污栅采用通仓式布置时,其墩尾与达

    水口人口前缘之间净距不宜小于闸孔宽度的1/2。 4.2.8引水工程进水口拦污栅的栅条间距应满足水轮机或水泵 安全运用要求。

    4.2.9拦污栅和清污平台的布置应便于清污机械的操作和污物

    的清理及运输,并有一定的场地临时堆放污物

    4.3.1防冰设计应收集气温、水温、风向、风速,冰期

    特征、流冰量及运移特性、冰块大小、冰层厚度、冬季运行要求 等资料。

    4.3.2对于严寒地区,应分析研究寒潮李节昼夜温差波动情况利

    1 避免流冰直接撞击进水口。 防止冰块堵塞进水口。 3 防止静冰、动冰压力损坏进水口建筑物 4 保证进水口拦污栅、闻门、启闭机及有关设备正常操作运行 5 防止冰块堵塞通气孔。 4.3.4有防冰要求的引水工程进水口,冬季运行时宜保持上游 水流不间断地稳定流动,形成不冻水面,保持连续运行;对于冰 情严重的进水口,可采用结冰盖的运行方式,但进水口应没在 冰盖底面稳定水位以下,没深度不应小于2m;采用结冰盖运 行的进水口,冰盖人口处的流速应大于结冰流速,当流速超过

    水流不间断地稳定流动,形成不冻水面,保持连续运行;对于 情严重的进水口,可采用结冰盖的运行方式,但进水口应淹没 冰盖底面稳定水位以下,淹没深度不应小于2m;采用结冰盖 行的进水口,冰盖人口处的流速应大于结冰流速,当流速超 0.7m/s时,应采取防冰害措施

    2人工破冰、机械破冰或设备(如拦污栅、闸门等)加热 3 在进水口建筑物的结冰范围内设置缓冲层。 4 调整水库(包括上下游梯级水库)运行方式。 5 启闭机及相应设备设于室内,必要时可采用保温、采暖 措施。 6 在进水口前缘水下设管道充气,产生连续上升的气泡群, 利用气泡防冰。

    4.3.6冰冻地区进水口设计以及对建筑材料的防冰、抗

    还应符合GB/T50662的规定。

    还应符合GB/T50662的规定。

    5.0.1 应根据进水口功能和型式,确定进水口的水力设计内容。 5.0.2 有压式进水口水力计算应包括下列内容: 过流能力。 2 最小淹没深度。 3 高速水流空化数。 4 水头损失。 5 通气孔面积。 管道充水时间。 5.0.3 无压式进水口水力计算应包括下列内容: 1 过流能力。 2 水头损失。 3进水口上、下游水面衔接。 4高速水流空化数。 5 引渠不稳定流。 5.0.4进水口过流能力应根据进水口型式和功能,分别按SI 319、SL253、SL265及SL279计算。 5.0.5泄水工程高流速进水口的水流空化数,宜按附录B.2估 算。进水口的局部水头损失和沿程水头损失,可按附录B.3 计算。 5.0.6有压式进水口通气孔面积可按照SL74计算确定。当后 接压力管道充泄水时,应保证管道内的空气能顺畅进出。 5.0.7分层取水进水口采用叠梁门式时,叠梁门与取水口胸墙 之间的流道宽度应根据流量、流速、流态和结构设计等通过技术 经济比较后确定。

    5.0. 应根据进水 5.0.2 有压式进水口水力计算应包括下列内容: 1 过流能力。 2 最小淹没深度。 高速水流空化数。 4 水头损失。 5 通气孔面积。 6 管道充水时间。 5.0.3 无压式进水口水力计算应包括下列内容: 1 过流能力。 2 水头损失。 进水口上、下游水面衔接。 4 高速水流空化数。 5 引渠不稳定流。 5.0.4 进水口过流能力应根据进水口型式和功 S 253 S265 270注管

    之间的流道宽度应根据流量、流速、流态和结构设计等通 经济比较后确定。

    流速及流态、取水水温计算以及单节门叶高度等综合分析确定。

    6.1.1在进水口建筑物结构设计中,应根据地质条件以及建筑 物运行要求,合理确定建筑物轮廓、结构型式以及地基防渗、排 水和加固等处理措施。 6.1.2 进水口建筑物结构及地基处理设计应包括下列内容: 整体稳定计算。 2 地基应力计算。 3 整体结构设计。 4 局部构件设计。 5 地基沉降计算。 6 渗透稳定计算。 6.1.3 土质地基上的进水口建筑物设计应考虑地基渗流和不均 匀沉降对结构的不利影响,并应符合SL265的有关规定。 6.1.4 进水口合理使用年限及耐久性设计应符合SL654的有关 规定。

    6. 2荷载与荷载组合

    6.2.1进水口整体稳定和地基应力计算采用的荷载组合可按表 6.2.1确定。必要时还可考虑其他可能的不利组合。 6.2.2荷载取值与计算应按照SL744及有关标准的规定进行。 6.2.3拦污栅水压差设计值可取4m,水压差值根据实际漂污 物情况和防污设施条件,经论证可适当调整

    6.3整体稳定、地基应力及沉降计算

    6.3.1独立布置进水口应进行沿建基面整体抗浮、抗滑稳定与 地基应力计算,对于有深层软弱面的地基,还应对深层软弱面进

    行整体抗滑稳定与地基应力计算:必要时宜进行抗倾覆稳定计算。

    或抗剪强度计算公式(6.3.2-2)进行。 1抗剪断强度计算公式:

    2抗剪强度计算公式:

    6.3.3进水口抗滑稳定安全系数应符合下列规定:

    1整体布置进水口的抗滑稳定安全系数应与大坝、河床式 水电站和拦河闸等枢纽工程主体建筑物相同。 2对于独立布置进水口,当建基面为岩石地基时,沿建基 面抗滑稳定安全系数应不小于表6.3.3规定的数值。

    .3独立布置进水口抗滑稳定安全系数

    3当建基面为土质地基时,建基面抗滑稳定安全系数应 SL 265 的有关规定采用

    6.3.4进水口抗浮稳定计

    进水口抗浮稳定安全系数应不小于1.1。 2 抗浮稳定安全系数按公式(6.3.4)计算:

    式中K一一抗浮稳定安全系数; ZV建基面上向下的垂直力总和(不含设备重 量), kN; ZU一建基面上扬压力总和,kN。 6.3.5进水口抗倾覆稳定计算应符合下列规定:

    式中K,—抗浮稳定安全系数

    3.5 进水口抗倾覆稳定计算应符合下列规定: 进水口抗倾覆稳定安全系数应不小于表6.3.5的规定

    进水口抗倾覆稳定安全系数应不小于表6.3.5的规定。

    表6.3.5进水口抗倾覆稳定安全系数

    ZM K。= JM.

    式中 K。 抗倾覆稳定安全系数; ZMs 建基面上抗倾覆力矩总和,kN·m; M。建基面上倾覆力矩总和,kN·m。

    ZMa + A Jy

    式中 C 建基面上计算点的法向正应力,kPa; ZV 建基面上法向力总和,kN; ZMx、ZMy 建基面上法向力和切向力对形心轴X、Y轴的 力矩总和,kN·m; 、 建基面上计算点至形心轴Y、X轴的距离,m;

    JJ 建基面对形心轴X、Y轴的惯性矩,m。

    1整体布置进水口建基面应力标准应与大坝、河床式水电

    1整体布置进水口建基面应力标准应与大坝、河床式水电 站或拦河闸等枢纽工程主体建筑物相同。 2对于独立布置进水口,当建基面为岩石地基时,建基面 法向应力应符合下列规定: 1)在各种荷载组合下(地震情况除外),建基面法向应力 不应出现拉应力,法向压应力不应大于塔身混凝土容 许压应力以及地基充许承载力。 2)地震情况下,建基面法向压应力不应大于塔身混凝土 动态容许压应力,并不应大于地基充许承载力。 6.3.8土质地基上进水口地基应力、渗流稳定、沉降计算及地

    6.3.8土质地基上进水口地基应力、渗流稳定、沉降计算及地

    6.4.1进水口结构静力计算可采用结构力学方法进行,大型或 重要工程进水口宜同时进行整体结构有限元分析计算。 6.4.2土质地基上的进水口采用结构力学方法作静力分析时, 可按弹性地基上倒框架模型或弹性地基梁(板)模型计算,对所 切取的典型断面单宽切条,应计入两侧的不平衡剪力;边荷载的 确定应符合SL265的规定;当计算断面的地基有不均匀沉降时 应考虑其不利作用。 6.4.3对于斜坡式进水口和竖井式进水口,隧洞和竖井结构设

    6.4.3对于斜坡式进水口和竖井式进水口,隧洞和竖井结构设 计应按SL 279确定。 6.4.4坝式进水口应根据运行条件、坝体荷载,分段计算孔口 应力。

    6.4.6进水口闸孔结构可按弹性地基梁(板)或弹性地基上 框架设计。

    6.4.7岸塔式和斜坡式进水口的边坡应根据边坡地形地质条件、 地下水位和水库运行等因素进行设计,应符合SL386的相关 规定。

    6.4.8拦污栅支承结构应通过合理选择栅墩数目、栅墩厚度

    敦间联系结构和顺水流向(含斜向)的支承结构型式与

    6.4.9进水口整体结构和局部构件设计应符合 SL191的规定

    5.5.1进水口地基应有足够的承载能力、结构稳定性、渗透稳 定性和良好的抵抗变形特性。

    6.5.2进水口宜修建在地质条件较好的地基上。对于岩基中性 状较差的断层、破碎带、软弱夹层、裂隙密集带、岩溶等地质缺 陷,应予挖除或作加固处理;对于土质地基,持力层性状应均 匀、稳定,当有软弱下卧层时,应采取相应的加固措施。

    6.5.2进水口宜修建在地质条件较好的地基上。对于岩基中

    修建在土基上的进水口地基处理应符合SL265的规定

    7.0.1安全监测项目应根据工程条件与工程需要,结合进水口 功能与规模以及建筑物级别等具体情况确定。 7.0.2进水口的安全监测分为常规项目和专门项目两类,应符 合 SL 725的规定。 7.0.3常规安全监测应包括下列内容: 1 进水口上游水位。 2 拦污栅前后水压差。 3 建筑物变形。 4 边坡变形。 5 分层取水进水口水温。 7.0.4 专门安全监测应包括下列内容: 1 重要结构部位和土基部位的应力与变形。 2 地震效应。 3 泥沙与冰情。 4其他

    X2 (1.5D)2 (0. 5D)2

    式中X一 椭圆曲线沿长轴方向的坐标; Y一一椭圆曲线沿短轴方向的坐标; D一一矩形孔口的高度(垂直收缩时)或宽度(水平收缩 时),m。 A.0.2当有压式进水口管道流速小于9m/s时,除可按A.0.1 条规定采用椭圆曲线外,也可选用由若干不同半径的圆弧段、直 线段组成的近似椭圆曲线的组合曲线;对于流速很低的进水口 (如灯泡贯流式机组进水口等)可采用单一半径的圆曲线。 A.0.3高、中水头无压式进水口具有非淹没自由泄流或孔口出 流的体形时,应符合SL319和SL253的规定。 A.0.4进水口段布置有升降式平面闸门门槽时,其体形可参照 SL 74 的有关规定

    △h4 压力管道渐变段水头损失,m; △h5 进水口流道沿程水头损失,m; U5 进水口流道平均流速,m/s。

    抗震标准规范范本B.2高速水流空化数计算

    表B.2.1水温与水的饱和蒸汽压力(水柱)的关系

    式中。 水流空化数; 初生空化数。

    >(1. 3 ~ 1. 5)

    港口水运施工组织设计Ahi =si 2g

    当拦污栅无独立支墩时:

    ....
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