SL285-2003 水利水电工程进水口设计规范.pdf

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  • SL285-2003 水利水电工程进水口设计规范

    3.1.1整体布置进水口建筑物级别应分别与所在天坝、河床式水 电站、拦河闸等枢纽工程主体建筑物相同, 独立布置进水口建筑物级别应根据进水口功能和规模按表 3.1.1确定,对于堤防涵闸式进水口级别还应符合堤防工程设计 规范》GB50286一98,并按较高者确定

    表3.1.1独立布置进水口建筑物级别

    3.1.2经论证进水口建筑物级别可较表3.1.1确定的级别降低 一级,但最低为5级,对于特别重要的进水口,经论证可将进水 口建筑物级别提高一级,但最高为1级。

    整体布置进水口建筑物洪水标雅应分别与所在大项、河床式 水电站和拦河闸等枢纽工程主体建筑物相同。 独立布置进水口洪水标准应根据水利水电枢纽工程等级划 分及洪水标准》SL252一2000按其建筑物级别采用;特殊情况:经

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    分论证,可提高洪水标准,但最高为1级;对于堤防涵闸 口,还应参照所在堤防工程的洪水标准,并按较高者确定

    3.2.2安全超高标准,

    闸门、启闭机和电气设备工作平台对挡水位的安全超高标推。 对于整体布置进水口应与大坝、河床式水电站和拦河闸等枢纽工 程主体建筑物相同,对于独立布置进水口应根据进水口建筑物级 别与特征挡水位按表3.2.2采用;对于堤防涵闸式进水口还应符 合GB50286一98的有关规定

    注:表中安全超高为特征挡水位加波浪爬高、风蜜增高后的安全加高值。

    2.3建筑物整体稳定安全标

    整体布置进水口的整体稳定安全标准应与大坝、河床式水电 站和拦河闸等枢纽工程主体建筑物相同。 对于独立布置进水口,当建基面为岩石地基时,沿建基面整 体稳定安全标准应根据其建筑物等级及荷载组合按表32.3规定 采用;当建基面为土质地基时,应按《水闸设计规范》SL265一2001 有关规定采用。

    表3.2.3独立布置进水口整体稳定安全标准

    注:本表适用于建基面为岩石地基情况

    3.2.4建基面应力标准。

    3.2.4建基面应力标准。

    3.2.4建基面应力标准。

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    整体布置进水口建基面应力标推应与大坝、河床式水电站和 栏河闸等枢纽工程主体建筑物相同。 对于独立布置进水口,当建基面为岩石地基时,建基面允许 应力标准应按表3.2.4规定采用,当建基面为土质地基时,地基 容许承载力应按SL265一2001中有关地基整体稳定的规定采用。

    独办布量进水口建基面充许应力(M

    注:本表适用于建基面为岩石地基情况。

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    4.1.1进水口位置与型式选择应根据进水口功能与规模以及在 枢纽中的任务,在枢纽工程总体布置方案比选中确定;对于有防 沙、防污和防冰要求的进水口建筑物,还应根据枢纽工程防沙,防 污和防冰的总体规划进行合理布置,

    沙、防污和防冰要求的进水口建筑物,还应根据枢纽工程防沙,防 污和防冰的总体规划进行合理布置。 4.1.2进水口应与枢纽工程其他建筑物布置相协调,并与后接水 道平顺过渡;在各级运行水位下,进水口应进流匀称、水流畅顺, 能引进或泄放设计流量或中断运用;有调节进流量要求的进水口, 应设置工作闸门等控制设备。

    道平顺过渡;在各级运行水位下,进水口应进流匀称、水流畅顺, 能引进或泄放设计流量或中断运用有调节进流量要求的进水口, 应设置工作闸门等控制设备。

    4.1.3进水口宜按直接进水布置。当采用引渠进水时,引

    流能力应大于或等于进水口的进流能力:进水口前方渠宜有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,当引渠较长并有可能发生不稳定流时,应考虑其不利影响。 4.1.4引水工程进水口流态应平稳并减小水头损失。对于有压式

    4.1.42引水工程进水口流态应平稳并减小水头损失。对于有压式 进水口,在正常运用条件下,应避免产生危害压力水道安全运用 或机组稳定运行的贯通式漏斗漩涡,否则应采取消涡措施,

    4.1.5泄水工程进水口流道应选用阻力小沿程压力变化

    合理体形;对于高流速的泄水工程进水口,应注意改善闸 渐变段等部位的体形,并采取预防空蚀措施;对于大型或 泄水工程进水口,应通过水工模型试验验证,

    4.1.6岸式进水口应选在水流稳定的河岸或库岸、有利的

    及良好的地质地段。应避免高边坡开挖,确保地基可靠和边坡 稳定。

    4.1.7处于多泥沙、多漂污河流上的枢纽工程,应综合考

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    亏等综合功能。引水工程进水口应有防沙、防污措施,并应避 推移质进入引水系统,

    4.1.8严寒地区的进水口均应有必要的防冰害措施,

    4.1.9进水口所需的设备应齐全,澜门和启闭机应操作灵活、可

    4.1.9进水口所需的设备应齐全,澜门和启闭机应操作灵活、可 靠,充水,通气和交通设施应畅通无阻。 4.1.10进水口应有设备安装、检修及清污场地,并应为闸门和 润如科龄的中活和白妊品涵检泌对工士胞或重丽

    4.1.10进水口应有设备安装、检修及清污场地,并应为闸门和 启闭机配备可靠的电源和良好的交通运输设施,对于大型或重要 的泄水工程进水口应配备独立的备用电源

    4. 2 进水口型式与体形

    4.2.1当运用水位变幅小,能始终满足进水口流道全程明流1作 条件时,应按无压式进水口设计。当运用水位变幅较大,进水口 流道不能满足全程明流条件时,应按有压式进水口设计。对于泄 水工程进水口,当后接水道为明流时,可按工作闸门前为有压段, 闸门后为无压段设计。

    4. 2.2整体布置进水口应与枢纽工程主体建筑物结构型式相适

    应。独立布置的式进水口应按地形、地质条件选择岸塔式进 口、岸坡式进水口、坚井式进水口;高地囊区不宜选用塔式 水口,

    4.2.3按工作性质,进水口闸门可分为:工作闸门(动水中启 闭)、事故闸门(动水中闭、静水中启)和检修闸门(静水中启 闭

    4.2.3按工作性质,进水口闸门可分为:工作闸门(动水

    4.2.3按1作性质,进水口押门」可分为:工作闸门(动水中后 闭)、事故闸门(动水中闭、静水中启)和检修闸门(静水中启, 闭)。 进水口配置的闸门应按进水口型式、功能,规模和后接水道 类型、长度、闸阀配置以及对进水口下游建筑物的保护要求确定,

    进水口配置的闸门应按进水口型式、功能,规模和后 类型、长度、闻阀配置以及对进水口下游建筑物的保护要求

    时,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 对于泄水工程进水口,隔(闸)墩长度由结构布置和水流条件决 定,应有可靠的防空蚀措施。对于大型或重要工程进水口体形应 经水工模型试验验证。

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    线宜选用榨圆曲线或圆曲线,开参照本规范附录A确定;对子闸 门段,应合理布置门槽和通气孔,避免础现真空,对子间们后的 渐变段,体形应平题,沿程流速不变或连渐增如。

    4.2.泄水工程进水口道体形除应符合本规范4.2.5规定外,

    当流速适到或超过15m/时,应产格控制过流表面的不 确保过流面乎顺;当流速到或超过25m/s时,还啦通 的水工模型试验,握出抗冲,附磨和随空蚀的专门措施

    闸门定和启闭机容量等因素选

    中、高水头事故闸门或工作闹订孔扫宣为矩形断面,宽高比 宜采用3:10~1:2.0。引水工罐进水扫澜行孔口面积不算小子 后接水道的过水面积。 有压式进水口阅门后渐变段长度宜为后接水道宽度或真寇的 12借,流道的扩散角宜为6~12°。对子抽水蓄能电站进《出) 水口,流道的扩散(收缩)角应敢较小值,并互不得大于10。 4.2.8有压式进水扫应于闸门后设置通气孔通气孔出口成通向 室外,加设栅网,并不得对冲人员活动区和设备场地区;出口底 高程应高于上游最高水位。

    4.3引水工程进水口布道

    4.3.1进水口不得设置在含有大量推移质的支流或山润汇口附 逝,应避开容易积聚污物的回流区,并避免流冰和漂木真接击。 4.2在多泥沙河段上,厚式进水口宜选在弯曲河段凹岸的起育 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。 4.3.3确定描水蓄能电站进(出)水口位置时,应研究四周的地 形茶件。对于人工形成的水库(池),应符台进水口前方库(池) 底乎整、形状规购,水流匀称,糖率小的要求:出口流速分布应 均句,并应避免出现愉流,环流等不良流态。

    形条件。对于人二形成的水摩(池):应符台进本口前方库(泄) 底乎整,形状规,水流匀称,糙率小的要求:出口流速分布应 均句,并应避免出现将流,环流等不良流态。

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    4.3.4无压式进水口底板高程应保证在上游最低运行水位时, 够引进设计流量。

    4. 3. 5有压式进水口底板高程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。最小淹没深度宜参照本 规范附录B估算。对于号水工程进水口,当难以达到最小灌没深 度要求时,应在水面以下设置防漓梁(板)和防涡栅等防涡措施 对于抽水蕃能电站进(出)水口,防涡措施不得妨碍均匀、顺畅 出流,必要时应通过水工模型试验选定

    4.3.6引水工程进水口底板高程应高于水库或天然河床冲淤平

    对于抽水蓄能电站进水口,应避免运用时扰动库(池)底泥 沙和淘刷库(池)岸,

    定的各层进口底板高程,宜通过水工模型试验验证 4.3.9对于大,中型工程,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。

    4.4泄水工程进水自布置

    4.4.1泄水工程进水口应根据枢纽防沙、防污和防冰要求,充分 利用其泄洪,同时排沙、排污和排冰。 4.4.2高、中水头的泄洪孔(洞)进水口宜设计为有压式进水口, 其位置应根据枢纽泄洪要求确定。当后接水道为明流时,可设工 作闸门,并按闸门启为无压段、愉门前为有压段设计。紧靠闸门 孔口上游应设一顶板压坡段与进口喇叭段相衔接。闸门孔口面积 通常为压坡段开始断面面积的70%85%。当闸门孔口下游侧需 要突然扩大,与后接流道相衔接时,应设置掺气减蚀措施。大型 泄洪隧润进水口布置应经整体水工模型试验后确定。

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    4.4.3排秒孔(润)进水口多数情况下,应为有压式进水口。其 底板高程应根据排沙运用要求、排沙孔个数和距,并按预期的 排沙漏斗形态确定;最小淹没深度可参照本规范附录B估算,相 应上游水位为水库最低排沙运用水位

    4.4.4排漂孔(道)进水口应为无压式进水口,保证水面以上有

    4.4.5导流孔(洞)进水口底板高程应满足初期导流无丑

    4.4.5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,允许出现明满流交替,后期导流时,应满 足有压进水要求。

    求。期泄洪运用时 芯计出现明满疏交替,:后期导流时,应满 足有压进水要求。 封堵导流孔(洞)时,闸门与启闭机工作平台应满足封堵施 工和交通要求。需将导流托(洞)改造为永久工程时,应同时满 足永久工程运用要求。

    封堵导流孔(洞)时,闸门与启闭机工作平台应满知 工和交通要求。需将导流雅(洞)改造为永久工程时,应 足永久工程运用要求。

    4. 4. 6 水库放空孔漏)进水口应为有压式进水口。进2

    和孔口尺寸应按放空(或检修)任务、应用时段、人库流量、闸 门和启闭机设备容量等因素综合确定。

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    5.1.1枢纽防抄应根据枢纽任务和水库调度运行方案,通过合理

    5.1.1枢纽防抄应根据枢纽任务和水库调度运行方案,通过合理 布置崧纽泄洪、排沙建筑物和采取必要的拦,导沙措施,将汛期 来沙和水库游积的泥沙排尚下游 进水口防沙应接板级防抄要求,在进水口设置必要的拦沙、导 沙、游沙、冲沙和排沙等措施

    5. 1.2防抄设计应符合以下原则,

    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 避免进入引水工程的进水口,当难以避免时,应在水道中适当 置设截石坑或拦沙槽(坎)

    5.1.3防沙设计所需的泥沙资料,应包括推移质和悬移质的年输

    5.1.3防沙设计所需的泥沙资料,应包括推移质和悬移质的年车 沙量,汛期与非汛期水流中的含沙量,泥沙组分、粒径、硬度 重度等。

    拉研究进水口所处河段的上,下游河势,泥沙运动规律、本 库淤积形态和淤积高程等条件对进水口的影响

    1 防止莎淤积、堵塞进水口门槽; 2 减少泥沙对水轮机和水泵叶片的磨损; 3 减少粗颗粒泥沙进入灌溉,供水工程的引水渠道。 5.1+ 5 泄水工程进水口防(排)沙设计还应满足以下要求: 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; 对高流速、易空蚀部位采取掺气减蚀措施或采用抗空蚀 材料。

    5. 1. 6 对于无坝引水或虽有水库但无调节能力的引力

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    口,应研究设查拦(导)沙款,布置弓水明渠,并在渠内设置沉 沙池、冲沙道、冲沙闸,将水沙分离后排放下游。 5.1.7对于泄水工程进水口,必要时可根据枢纽布置要求,设置 拦(导)钞坎,导墙等建筑物,提高排沙效果。 5.1.8多泥沙河流上大型或重要枢纽工程防沙和进水口防沙方 案应经水工模型或泥沙模型试验论证确定,

    口,应研究设查拦(导)沙款,布置水明渠,并在渠内设置沉

    5.2.1枢纽防污应根据枢纽环保要求,通过合理布臂枢纽泄洪、 防污建筑物和来取必要的拦污、导污指施,将汛期漂污排向下游, 若条件允许,可修建导污设施将漂污导人集漂区,再集中捞漂,就 地处理。 引水工程进水口防污应接藏纽防污要求,在进水口前方设留 拦污栅,并采取门前捞漂、机械清污或提栅清污等防污措施,必

    地处理。 引水工程进水口防污应按懋纽防污要求,在进水口前方设置 拦污栅,并采取门前捞漂、机械清污或提栅清污等防污措施,必 要时可布置拦源、导漂污设施,集中清污

    5. 2. 2引水工程进水口防污设计应满足以下要求

    15 进水口避免正对漂污物运移轨迹的主轴线; 2 防正漂污物堵塞进水口污栅; 3 进水口前积聚的漂污应能随时清除。 5. 2.3 泄水工程进水口需要作防(排)污设计时,应满足以下 要求: 1 进水泄流方向宜正对漂污物运移轨迹的主轴线: 防止漂污物堵塞进水口口门: 3 必要时可设拦污、导污设施。 5.2.4在漂污物严重的河流上,应调查并收集河流中漂污物的名 称、种类、来源、数量、规格以及漂移特征与规律,因地制宜制

    称、种类、来源、数量,规格以及漂移特征与规律,因地 定防污措施。

    5. 2. 5拦污、导污设施轴线与水流流线的交角不宜大

    漂污物不多且有充分论证时,导污设施轴线与水流的交角可适当 加大。在允许木材放漂的河段上,拦漂、导源设施可与木材收漂

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    5.2.8引水工程进水口拦污栅的栅条间距应满足水轮机享

    安装测量压差的仪器,并设置预警装置。

    5.3.1枢纽防冰方案应根据河流的冰情,并结合水库运行调度情 况确定,应通过合理布置泄洪,导冰,排冰建筑物,将冰安全拥 向下游,有条件的枢纽可预留蓄球库容。 进水口防冰应按枢纽防冰要求,在进水口采取必要的防冰,导 冰,排冰等措施。

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    5.3.3防冰设计所需的资料应包括气温、水温、风尚、风

    耐于严地区,应分萨研究塞潮季节登薇温差波动情况和融 冰季节述凌或流冰的形成规律,并预测流冰历时与流冰总基, 于土质地基上的进水口,应收集土质、地下水位和冻工深度等 资料。 5、3.4有防要求的引水工程进水口,冬季运行时宫保持上游水 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 产重地区的进水口,可采用结冰盖的运行方式,但进水口必须掩 没在冰盖底面稳定水位以下,深度不小于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,但不官超过 0.7m/s。

    耐于严塞地区,应分萨研究塞潮季节登温差波动情况和融 冰季节述凌或流冰的形成规律,并预测流冰历时与流冰总基,对 于土质地基上的进水口,应收集土质、,地下水位和练工深度等 资料。

    5.3.4有防冰要求的引水工程进水口,冬季运行时宣保持

    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 产重地区的进水口,可采用结冰盖的运行方式,但进水口必须掩 没在冰盖底面稳定水位以下,腌浅深度不小于2m1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,但不官超过 0.7m/s

    调节进求口前的水溢: 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启闭机及相应设备宜设于室内,必要时可采用保温,采暖 措施。

    还须符合《水工建筑物抗冰炼设计规范》SL211一98的规定

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    6.0.1应根据进水口型式和功能进行相应的水力设计,对于大型

    6.0.1应根据进水口型式和功能进行相应的水力设计,对于大型 或重要工程进水口应进行水工模型试验论证。

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    0.8有玉式进承口通气孔面积可参照水利水电工程钢闸门 规范》SL7495计算。当后接压力管道充水时,应保证管道 空气能顺畅排出。

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    7.1.1进水口建筑物结构设计应包括以下内容: 整体稳定; 2地基应力; 3士质地基渗透稳定与地基沉降; 4 整体结构设计: 5局部构件设计。 7.1.2在结构设计中,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。 7.1.3土质地基上的进水口建筑物设计应注意上、下游水函衔 接,考感地基渗流和不均匀沉降对结构的不利影啊,并遵守SI 265一2001的有关规定

    1基本荷载: 1)自重(结构重量及永久设备重), 2)设计运行水位时的静水压力; 3)拦污栅前、后的设计水压差; 4)设计运行水位时的扬压力; 5)设计运行水位时的浪压力; 6)泥沙压力; 7) ±压力; 8)压力; 9)雪荷载;

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    基应力计算以及整体结构设计相应的荷载组合可按本规范表 7.2.3采用;土质地基渗透稳定、地基沉降计算以及局部构件设计 等应根据实际作里的荷载情况,各自确定其不利的荷载组合

    整体稳定,地基应力及沉降计

    7.3.3进水口抗倾覆稳定可按式(7.3.3)计算:

    7.3.3进水口抗倾覆稳定可按式(7.3.3)计算:

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    ZM。一建基面上倾覆力短总和。

    7.3. 4进水口抗浮稳定按式(7.3. 4) 计算

    式中Kt 抗浮稳定安全系数; ZV——建基面上垂直力总禾 ZU一建基面上扬压力总禾

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    ZV一一建基面上垂直力总和(不含设备重量); ZU一一建基面上扬压力总和。 7.3.5建基面上垂直正应力按本规范式(7.3.5)计算。允许应 力标准详见本规范3.2.4条规定,

    ZV ZM.y ZMa 9= 士 + A J. J.

    式中 d 建基面上计算点垂直应力: V 建基面上垂直力总和; ZMxEMy 分别为建基面上垂直力对形心轴X、Y轴的力 矩总和; 3、3 分别为建基面上计算点至形心轴Y、X轴的距 离: JxJy 分别为建基面对形心轴X、Y轴的惯性矩; A一一建基面面积。 7.3.6土质地基上进水口沉降计算应按SL265—2001有关规定 热行

    7.4.1进水口结构静力计算宜采用结构力学方法进行,大型或重 要工程进水口可同时进行整体结构有限元分析计算。 7.4.2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式或弹性地基梁(板)模式计算,对所切 取的典型断面单宽切条,宜计入两侧的不平衡剪力;边荷载的确 定应符合SL265一2001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

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    7.4.3对于岸坡式进水口和竖井式进水口,隧洞和竖井结构应参 照“水工隧洞设计规范》SL279一2002进行设计。 7.4.4拦污栅支承结构应有足够的刚度和整体稳定性。应通过合 理选择栅墩数目、栅墩厚度、墩间联系结构和顺水流向(含斜 向)的支承结构型式与截面尺寸:满足设计要求, 7.4.5对于抽水蓄能电站进水口的拦污栅,应对栅体进行抗振分

    7.4.5对于抽水蓄能电站进水口的栏污栅,应对栅体进行抗振分 析。栅条自振频率应高于水流脉动频率,其比值一般不宜小 了2. 5。

    7.5.1进水口地基必须有足够的承载能力、结构稳定性、渗透稳 定性和食好的变形特性。 7.5.2进水口应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、裂隙密集荐、岩溶等地质缺陷, 应予挖除或作加固处理!对于土质地基,持力层性状必领均对、稳 定,当有软弱下卧层时,应来取相应的加固指施。 7.5.3当进水口无法避免而修建在不良地基上时,应采用防渗、 排水、雄幕灌浆、固结灌浆、强夯、换土、深基、桩基,沉并、地

    定,当有软弱下卧层时,应来敢相应的加固措施。 7.5.3当进水口无法避免而修建在不良地基上时,应采用防渗、 排水、雄幕灌浆、固结灌浆、强夯、换王、深基、桩基、沉井、地 下连续墙等一种或多种工程措施综合处理

    7.5.3当进水口无法避免而修建在不良地基上时,应采用防渗、

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    8.0.1进水口的安全监测可分为常规项自和专门项目两大类。在 施工期进行的临时监测项目或短期监测项目,宜与长期监测项目 相结合。

    8.0.2安全监测项目可根据工程条件与工程需要,结合进水口功

    1 进水口上游水位; 拦污栅前、后水压差, 3 高笃建筑物变形; 4 高边坡变形。 tEase 8. 0. 4 专门安全监测应包括以下内容: IGONG.COM 1 重要结构部位的应力与变形; 2 高速水流流速与压力; 3 高边坡渗压力; 4 加固结构应力与变形; 5 地震效应; 6 泥沙与冰情; 其他。

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