三、水利工程的分等和水工建筑物的分级
图0-2 渭惠渠渠首有坝取水枢纽平面布置图
进行水利工程的设计,首先要确定其等级。其等级划分及设计标准,关系到工程效益和下游人民生命财产的安全,对工程造价和建设速度等各方面也会产生巨大影响,是建设的依据,也是一项重要的技术标准。所以,要先搞清楚为什么制定?怎样确定各项水利工程标准?
(一)水利工程标准
1.意义
既安全又经济是工程建设的基本要求。但安全与经济是一对矛盾,过分安全会造成浪费,而过分节省会导致更大浪费。两者既矛盾又互相联系,是矛盾统一体的两个方面。为妥善解决这个矛盾,用水利工程标准把水利工程及其所属的水工建筑物,划分成不同的等级,这样就可以在保证安全可靠、经济合理的前提下,区别对待。进而确定工程的规划设计标准(如洪水标准);勘测工作的精度、广度;结构设计中应采用的强度、稳定和安全系数及挡水建筑物的安全超高等设计依据。
2.来源
水利工程标准来源于长期实践:成功的经验;失败的教训;科研的结晶;经济的能力;技术的水平。
3.内涵
水利工程标准的性质是技术标准。名称要反映:对象(按建筑物的种类或建设阶段);用途(勘测、设计、施工、管理、经济、技术等)。类别有标准、规范、规程、规定、方法、指南等。有国家标准(GB),行业标准(SL、SDJ、DL),地方标准(DB)等。
4.现状
水利部国科司组织力量,在广泛征求专家和用户意见的基础上,以现行有效的水利技术标准为主体,同时收录部分与水利行业密切相关的其他行业技术标准,进行整理,汇编出版了《水利技术标准汇编》,按专业门类划分为十卷(名录及定价见书后附录)。2002年1月1日以后每年出版的作为补充,到2017年9月8日,已达849项。
(二)工程等别
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2017)的规定,水利水电枢纽工程的等别,根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性划分为五等,按表0-1确定。
表0-1 水利水电工程分等指标
注 1.水库总库容指水库最高水位以下的静库容;治涝面积指设计治涝面积;灌溉面积指设计灌溉面积;年引水量指供水工程渠首设计年均引(取)水量。
2.保护区当量经济规模指标仅限于城市保护区;防洪、供水中的多项指标满足1项即可。
3.按供水对象的重要性确定工程等别时,该工程应为供水对象的主要水源。
4.当量经济规模等于防洪保护区人均GDP指数与防护区人口数量的乘积时,防洪保护区人均GDP指数为防洪保护区人均GDP与全国人均GDP的比值。
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。
(三)水工建筑物级别
水工建筑物按所在工程的等别、作用和其重要性划分级别。
1.一般规定
(1)水利水电工程永久性水工建筑物的级别,应根据工程的等别或永久性水工建筑物的分级指标综合分析确定。
(2)综合利用水利水电工程中承担单一功能的单项建筑物的级别,应按其功能、规模确定;承担多项功能的建筑物级别,应按规模指标较高的确定。
(3)失事后损失巨大或影响十分严重的水利水电工程的2~5级主要永久性水工建筑物,经论证并报主管部门批准,建筑物级别可提高一级;水头低、失事后造成损失不大的水利水电工程的1~4级主要永久性水工建筑物,经论证并报主管部门批准,建筑物级别可降低一级。
(4)对2~5级的高填方渠道、大跨度或高排架渡槽、高水头倒虹吸等永久性水工建筑物,经论证后建筑物级别可提高一级,但洪水标准不予提高。
(5)当永久性水工建筑物采用新型结构或其基础的工程地质条件特别复杂时,对2~5级建筑物可提高一级设计,但洪水标准不予提高。
(6)穿越堤防、渠道的永久性水工建筑物的级别,不应低于相应堤防、渠道的级别。
2.水库及水电站工程永久性水工建筑物级别
(1)水库及水电站工程的永久性水工建筑物级别,应根据其所在工程的等别和永久性水工建筑物的重要性,按表0-2确定。
表0-2 永久性水工建筑物级别
(2)水库大坝按第(1)条规定为2级、3级,如坝高超过表0-3规定的指标时,其级别可提高一级,但洪水标准可不提高。
表0-3 水库大坝提级指标
(3)水库工程中最大高度超过200m的大坝建筑物,其级别应为1级,其设计标准应专门研究论证,并报上级主管部门审查批准。
(4)当水电站厂房永久性水工建筑物与水库工程挡水建筑物共同挡水时,其建筑物级别应与挡水建筑物的级别一致按表0-2确定。当水电站厂房永久性水工建筑物不承担挡水任务、失事后不影响挡水建筑物安全时,其建筑物级别应根据水电站装机容量按表0-4确定。
表0-4 水电站厂房永久性水工建筑物级别
3.拦河闸永久性水工建筑物级别
(1)拦河闸永久性水工建筑物的级别,应根据其所属工程的等别按表0-2确定。
(2)拦河闸永久性水工建筑物按表0-2规定为2级、3级,其校核洪水过闸流量分别大于5000m3/s、1000m3/s时,其建筑物级别可提高一级,但洪水标准可不提高。
4.防洪工程永久性水工建筑物级别
(1)防洪工程中堤防永久性水工建筑物的级别应根据其保护对象的防洪标准按表0-5确定。当经批准的流域、区域防洪规划另有规定时,应按其规定执行。
表0-5 堤防永久性水工建筑物级别
(2)涉及保护堤防的河道整治工程永久性水工建筑物级别,应根据堤防级别并考虑损毁后的影响程度综合确定,但不宜高于其所影响的堤防级别。
(3)蓄滞洪区围堤永久性水工建筑物的级别,应根据蓄滞洪区类别、堤防在防洪体系中的地位和堤段的具体情况,按批准的流域防洪规划、区域防洪规划的要求确定。
(4)蓄滞洪区安全区的堤防永久性水工建筑物级别宜为2级。对于安置人口大于10万人的安全区,经论证后堤防永久性水工建筑物级别可提高为1级。
(5)分洪道(渠)、分洪与退洪控制闸永久性水工建筑物级别,应不低于所在堤防永久性水工建筑物级别。
5.治涝、排水工程永久性水工建筑物级别
(1)治涝、排水工程中的排水渠(沟)永久性水工建筑物级别,应根据设计流量按表0-6确定。
表0-6 排水渠(沟)永久性水工建筑物级别
(2)治涝、排水工程中的水闸、渡槽、倒虹吸、管道、涵洞、隧洞、跌水与陡坡等永久性水工建筑物级别,应根据设计流量,按表0-7确定。
表0-7 排水渠系永久性水工建筑物级别
注 设计流量指建筑物所在断面的设计流量。
(3)治涝、排水工程中的泵站永久性水工建筑物级别,应根据设计流量及装机功率按表0-8确定。
表0-8 泵站永久性水工建筑物级别
注 1.设计流量指建筑物所在断面的设计流量。
2.装机功率指泵站包括备用机组在内的单站装机功率。
3.当泵站按分级指标分属两个不同级别时,按其中高者确定。
4.由连续多级泵站串联组成的泵站系统,其级别可按系统总装机功率确定。
6.灌溉工程永久性水工建筑物级别
(1)灌溉工程中的渠道及渠系永久性水工建筑物级别,应根据设计灌溉流量按表0-9确定。
表0-9 灌溉工程永久性水工建筑物级别
(2)灌溉工程中的泵站永久性水工建筑物级别,应根据设计流量及装机功率按表0-8确定。
7.供水工程永久性水工建筑物级别
(1)供水工程永久性水工建筑物级别,应根据设计流量按表0-10确定。供水工程中的泵站永久性水工建筑物级别,应根据设计流量及装机功率按表0-10确定。
(2)承担县级市及以上城市主要供水任务的供水工程永久性水工建筑物级别不宜低于3级;承担建制镇主要供水任务的供水工程永久性水工建筑物级别不宜低于4级。
表0-10 供水工程的永久性水工建筑物级别
注 1.设计流量指建筑物所在断面的设计流量。
2.装机功率系指泵站包括备用机组在内的单站装机功率。
3.泵站建筑物按分级指标分属两个不同级别时,按其中高者确定。
4.由连续多级泵站串联组成的泵站系统,其级别可按系统总装机功率确定。
8.临时性水工建筑物级别
(1)水利水电工程施工期使用的临时性挡水、泄水等水工建筑物的级别,应根据保护对象、失事后果、使用年限和临时性挡水建筑物规模,按表0-11确定。
表0-11 临时性水工建筑物级别
(2)当临时性水工建筑物根据表0-11中指标分属不同级别时,应取其中最高级别。但列为3级临时性水工建筑物时,符合该级别规定的指标不得少于两项。
(3)利用临时性水工建筑物挡水发电、通航时,经技术经济论证,临时性水工建筑物级别可提高一级。
(4)失事后造成损失不大的3级、4级临时性水工建筑物,其级别经论证后可适当降低。
水利水电工程中常包括通航、过木、桥梁和渔业等建筑物,这些建筑物的级别划分,还应符号国家现行的其他有关标准。
对不同级别的水工建筑物,在抗御洪水能力、结构强度和稳定性、建筑材料和运行可靠性等方面有着不同的要求。即使同一级别的水工建筑物,当采用不同形式时,其要求也有所不同,这些不同要求将在以后各章中分别加以叙述。