注册土木工程师(水利水电工程)专业案例 总体设计能力.ppt

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1、水利水电工程 专业案例,水 工 结 构 篇,第一章 总体设计能力,第一节 工程等别与水工建筑物级别划分依据和原则 第二节 洪水标准 第三节 工程建设 场址及坝(闸)址、厂(站)址 第四节 主要建筑物的基本型式及选择 第五节 水利水电工程枢纽布置 第六节 安全超高及顶高程确定 第七节 水工建筑物稳定与强度安全标准 第八节 水工建筑物抗震设计基本要求 第九节 水工建筑物荷载和组合 第十节 天然建材 第十一节 水工建筑物的工程地质条件及建基条件,考 试 大 纲,熟练掌握水利水电工程等别与水工建筑物级别划分。 熟练掌握永久及临时水工建筑物洪水标准。 熟练掌握挡水建筑物设计安全超高及顶高程确定。 熟练掌

2、握水工建筑物抗滑稳定和强度安全标准。 熟练掌握工程场地基本烈度、地震设防烈度及抗震设计基本要求。 熟练掌握水工建筑物主要荷载（作用）、荷载（作用）分类和荷载（作用）组合。,第一章 总体设计能力,掌握工程建设场址、坝（闸）址、厂（站）址选择应考虑的主要因素。 掌握水利水电工程主要建筑物基本型式和适用条件。 掌握水利水电工程枢纽布置应考虑的主要因素。 了解土、石料的基本性能、物理力学指标及工程选用原则。 了解水工建筑物的工程地质条件和建基要求。,考 试 大 纲,第一章 总体设计能力,第一节 工程等别与水工建筑物 级别划分依据和原则,一、工程等别,水利水电工程的等别，应根据其工程规模、效益及在国民经

3、济中的重要性，划分为五等，按表1-1-1确定。,表1-1-1 水利水电工程分等指标,（1）对综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中最高等别确定。 注：水库总库容指水库最高水位以下的静库容； （2）拦河水闸工程的等别，应根据其过闸流量，按表1-1-2确定。,工 程 等 别,第一节 工程等别和水工建筑物,表1-1-2 拦河水闸工程分等指标,（3）灌溉、排水泵站的等别，应根据其装机流量与装机功率，按表1-1-3确定。 注：1装机流量、装机功率系指包括备用机组在内的单站指标； 2当泵站按分等指标分属两个不同等别时，其等别按其中高的等别确定 3.由多级或

4、多座泵站联合组成的泵站系统工程的等别，可按其系统的指标确定。 4.工业、城镇供水泵站的等别，应根据其供水对象的重要性，按表1-1-1确定。 （4）引水枢纽工程等别应根据引水流量的大小，按表1-1-4确定。,工 程 等 别,第一节 工程等别和水工建筑物,表1-1-3 灌溉、排水泵站分等指标,表1-1-4 引水枢纽工程分等指标,3*15MW,15孔12m,50年16600m3/s,中型,二、水工建筑物级别,1永久性水工建筑物级别(表1.1.5) （1）失事后损失巨大，可提高一级；损失不大可降低一级。经过论证并报主管部门批准。 （2）坝高超过表1-1-6指标，其级别可提高一级，但洪水标准可不提高。

5、（3）地质条件复杂或采用新型结构时，可提高一级，但洪水标准不予提高。 （4）堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定，见表1-1-8。,水工建筑物,第一节 工程等别和建筑物级别,表1-1-5 永久性水工建筑物级别,表1-1-6 水库大坝提级指标,表1-1-7 防洪建筑物级别,表1-1-8 堤防工程的级别,表1-1-9 灌排渠沟工程分级指标,表1-1-10 灌排建筑物分级指标,表1-1-11 临时性水工建筑物级别,第二节 洪水标准,一、一般规定,二、山区、丘陵区水利水电工程的永久性水工建筑物,三、平原、滨海区水利水电工程的永久性水工建筑物,四、其他水利工程的永久性水工建筑物,五、堤防工程,六、城

6、、乡防洪标准,七、临时性水工建筑物,表1-2-1 山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准 重现期(年),表1-2-2 山区、丘陵区水利水电工程消能防冲建筑物洪水标准,表1-2-3 水电站厂房洪水标准重现期(年),表1-2.4 坝体施工期临时度汛洪水标准重现期(年),表1-2-5 导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准 重现期(年),表1-2-6 平原区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准 重现期（年）,表1-2-7 潮汐河口段和滨海区水利水电工程 永久性水工建筑物潮水标准,表1-2-8 灌溉和治涝工程永久性水工建筑物洪水标准,表1-2-9 供水工程永久性水工建筑物洪水标准重现期(年)

7、,表1-2-10 泵站建筑物洪水标准重现期(年),表1-2-11 城市的等级和防洪标准,表1-2-12 乡村防护区的等级和防洪标准,表1-2-13 临时性水工建筑物洪水标准重现期(年),第三节 场址选定原则及 技术经济比选,一、坝址选择,1. 地质条件,2. 地形条件,3. 施工条件,4. 建筑材料,5. 综合效益,6. 其他,潘家口坝址选择,二、闸址选择,三、水电站厂房厂址选择,四、泵站站址选择,第四节 主要建筑物基本型式 选择的依据,一、挡水建筑物,1. 建筑材料,2. 地形地质条件,3. 运行条件,4. 施工条件,二、泄水建筑物,三、发电引水建筑物,四、输(排)水(渠系)建筑物,五、发电

8、厂房(泵站)及开关站(变电站),六、堤防,七、通航、过木及过鱼建筑物,龙口坝型比选,1 当地材料坝 （1）龙口坝址河道比较狭窄，两岸为陡崖，泄洪流量较大。黄河为多泥沙河流，汛期要求泄洪和排沙，岸边泄洪洞无法满足排沙要求； （2）施工导流及施工布置均较困难；工程量大，工期长。 （3）当地材料坝，电站布置困难。,龙口坝型比选,2 拱坝 对于拱坝来说，因坝的高宽比已达1：8，经计算，拱分载仅3.5，绝大部分荷载由悬臂梁承担，拱的作用不明显。拱坝施工复杂，泄洪、排沙建筑物布置不便；厂房布置困难，将增大工程投资，也不宜采用。,龙口坝型比选,3 泄水闸坝 （1）泄水闸在正常蓄水时挡水水头35.0m，闸墩承

9、受水压力大，闸墩支承结构的设计比较复杂。 （2）泄水闸坝上部为轻型结构，由于龙口工程坝基存在泥化夹层的特殊性，需要上部重量来满足大坝稳定要求，因此轻型泄水闸坝需增加其他稳定措施。,龙口坝型比选,4 混凝土重力坝 混凝土重力坝布置紧凑，可将泄流、排沙及电站厂房建筑物均布置在河床中，施工方便，底孔泄流采用二级消能能满足要求。故选定实体混凝土重力坝为设计坝型。,推荐方案平面,龙口水利枢纽,推荐方案立视,第五节 水利水电工程总布置 应考虑的主要因素,1. 坝及其他主要建筑物的型式选择和枢纽布置要做到：施工方便，工期短，造价低。,2. 应满足各个建筑物在布置上的要求，保证其在任何工作条件下都能正常工作。

10、,3. 在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运转费用。,4. 枢纽中各建筑物布置紧凑，尽量将同一工种的建筑物布置在一起，以减少联结建筑，也便于管理。,5. 尽量使一个建筑物发挥多种用途或临时建筑物和永久建筑物相结合布置，充分发挥综合效益。,6. 尽可能使枢纽中的部分建筑物早期投产，提前发挥效益（如提前蓄水，早期发电或灌溉）。,7. 枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下注意美观。,刘家峡水电站,乌江渡水电站,水 口 水 电 站,黄河万家寨水利枢纽,万家寨底孔排沙泄洪,二 滩 水 电 站,李 家 峡 水 电 站,李 家 峡 水 电 站,隔 河 岩 水 电 站,隔河岩水电站大坝泄

11、洪,天生桥一级水电站,渔子溪一级水电站,对于“安全超高”的定义不同的规范有所差异，如等级规范SL252-2000、土石坝设计规范SL274-2001等“安全超高”包括“波浪爬高、风壅增高和安全加高”三项；有的规范如水闸规范、溢洪道规范、泵站规范等“安全超高”仅指安全加高。因此在使用中应特别注意其差别。,第六节 安全超高及顶高程确定,一、永久性挡水建筑物,1. 按工程设计情况和校核情况时的静水位加相应的波浪爬高、风壅增高和安全加高确定。其安全加高应不小于表1-6-1中的规定。,2. 防浪墙顶部高程可按上述1条确定，但挡水建筑物顶部高程应不低于水库正常蓄水位。,表1-6-1 永久性挡水建筑物安全加

12、高(m),3. 土石坝的土质防渗体顶部在设计静水位以上的超高，应在表1-6-2规定的范围内选取，防渗体顶部高程并应不低于校核情况下的静水位。,4. 确定地震区土石坝顶部超高时，应另计入地震坝顶沉陷和地震涌浪高度。地震涌浪高度，可根据坝前水深和设计烈度的大小，采用0.51.5m。当库区有可能发生大体积坍岸或滑坡引起涌浪时，其安全加高应进行专门研究。,表1-6-2 设计情况下土石坝土质防渗体顶部超高(m),二、临时性挡水建筑物,三、溢洪道(挡水、泄洪),四、水闸(挡水：正常、最高； 泄洪：设计、校核),五、堤防工程(允许越浪),六、城市防洪工程,七、泵站,表1-6-3 临时性挡水建筑物安全加高(m

13、),表1-6-4 溢洪道安全超高下限值(m),表1-6-5 水闸安全超高下限值(m),表1-6-6 堤防工程的安全加高值 (m),表1-6-7 防洪建筑物安全超高(m),表1-6-8 泵房挡水部位顶部安全超高下限值(m),第七节 水工建筑物稳定 与强度安全标准,一、分项系数极限状态法,1. 承载能力极限状态,2. 正常使用极限状态,3. 作用及材料性能标准值,表1-7-1 水工建筑物结构安全级别,表1-7-2 混凝土重力坝作用分项系数,表1-7-3 混凝土重力坝材料性能分项系数,表1-7-4 混凝土重力坝基本组合结构系数,表1-7-5 拱坝抗滑稳定分项系数,表1-7-6 拱坝应力结构系数,表1

14、-7-7 大坝常态混凝土强度标准值,表1-7-8 大坝碾压混凝土强度标准值,二、单一安全系数法,1. 碾压式土石坝,2. 混凝土重力坝,3. 混凝土拱坝,4. 水闸,5. 水电站厂房,6. 泵站,7. 堤防工程,表1-7-9 碾压式土石坝抗滑稳定最小安全系数,表1-7-10 混凝土重力坝坝基面抗滑稳定安全系数K,表1-7-11 混凝土重力坝坝基面抗滑稳定安全系数K,表1-7-12 拱坝抗滑稳定安全系数,表1-7-13 闸室基底压力最大值与最小值之比的允许值,表1-7-14 土基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值,表1-7-15 岩基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值,表1-7-16 水

15、电站厂房抗滑稳定最小安全系数,表 1-7-17 厂房地基面不均匀系数的允许值,表1-7-18 泵站抗滑稳定安全系数允许值,表1-7-19 泵房基础底面压应力不均匀系数的允许值,表1-7-20 土堤抗滑稳定安全系数,第八节 水工建筑物抗震设计 基本要求,一、 地震震级和地震烈度 中国地震动参数区划图GB18306-2001，直接采用地震动参数地震动峰值加速度和地震反应谱特征周期，不再采用地震基本烈度。地震基本烈度数值可由GB18306-2001查取地震动峰值加速度并按表1-8-1确定，,二、工程抗震设防类别 水工建筑物的工程抗震设防类别应根据其重要性和工程场地基本烈度按表1-8-2的规定确定。,

16、三、抗震设计基本要求,表1-8-1 地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表,表1-8-2 工程抗震设防类别,第九节 水工建筑物荷载和组合,一、水工建筑物上的荷载,1. 自重,2. 水压力,3. 扬压力,4. 土压力及泥沙压力,5. 浪压力,6. 冰压力,7. 温度荷载,8. 地震荷载,二、荷载组合,第十节 天然建材,一、天然建材基本性能、物理力学指标,1. 混凝土用砂、砾料,2. 土石坝填筑材料,二、天然建材选用原则和方法,水工天然及人造建材选用原则和方法应从建材质量、料源、开采规划、开采方法和利用工程开挖渣料等诸方面综合考虑。,表1-10-1 混凝土细骨料质量指标,表1-10-2 混凝土细

17、骨料颗粒级配范围,表1-10-3 混凝土粗骨料质量指标,表1-10-4 常见含碱活性成分的岩石表,表1-10-5 岩石碱活性判定标准,表1-10-6 土石坝坝壳填筑砂砾料质量指标,表1-10-7 反滤层料质量指标,表1-10-8 土料质量指标,表1-10-9 碎(砾)石类土料质量指标,表1-10-10 槽孔固结壁土料质量指标,表1-10-11 块石料质量指标,第十一节 水工建筑物的工程地质 条件及建基条件,一、对坝基的地质要求,1. 坝段选择的一般地质要求,2. 不同坝型对地基地质条件的要求(表1-11-1),二、拱坝的建基面与地基处理,1. 混凝土拱坝建基面应符合下列要求。,2. 混凝土拱坝坝基处理宜采取挖除风化岩、控制基础形状、设置相关建筑物,表1-11-1 不同坝型对地质条件的要求,续表1-11-1,表1-11-2 影响边坡度稳定的因素,续表1-11-2,续表1-11-2,表1-11-3 岩质边坡变形类型,表1-11-4 基岩滑坡类型,表1-11-5 地下洞室及洞口的基本地质要求,续表1-11- 5,表1-11-6 溢洪道的地形地质基本要求,续表1-11-6,表1-11-7 不同渠道线路类型的主要工程地质条件,续表1-11-7,