水电工程分层取水进水口设计规范word版.doc

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1、DL中华人民共和国电力行业标准P DL/T-20水电站分层取水进水口设计规范Design specification for selective withdrawal intake of hydropower station（征求意见稿）-发布 -实施中华人民共和国国家发展和改革委员会 发 布目 次前 言11 范 围22 规范性引用文件33 总 则44 术语和符号55 水库及下泄水温计算96 建筑物布置107 水力设计148 结构设计169 金属结构2210 监 测2411 运行管理26附录A（规范性附录） 水温计算方法及适用条件27附录B（资料性附录） 分层取水进水口型式及其适用条件32附录

2、C（资料性附录） 分层取水进水口水力计算42附录D（资料性附录） 抗震计算46附录E（规范性附录） 结构计算47条文说明前 言本标准是根据国家能源局关于下达2009年第一批能源领域行业标准制(修)订计划的通知（能源20090160号文）的要求进行编制。在对近年来国内部分大中型水电站分层取水进水口的设计、运行情况进行总结、归纳及课题研究的基础上完成本标准编制，以指导水电站分层取水进水口的设计。随着水电建设的发展，国内已建成了较多的大中型水电站，其中多数为高坝大库，通过对已建工程水库水温的实际观测以及相关研究，水库垂向水温基本呈分层分布，库表水温高，库底水温低。一般的深式进水口设计，下泄的低温水可

3、能对下游生态环境造成不利甚至有害的影响。随着对环境保护认识的提高，在确保发电效益的同时，应解决下泄低温水问题。统计资料表明，水电水利工程通过设置分层取水设施，控制取水区域，能够有效的解决下泄低温水问题。目前的分层取水形式较多，需要总结已有的技术和经验，提出大中型水电站分层取水进水口设计规范。本标准主要提出水库及下泄水温计算、分层取水进水口建筑物设计、金属结构、运行监测等方面的标准及要求，其中部分内容引自水电站进水口设计规范（DL/T5398-2007）。本标准的附录A、附录E为规范性附录，附录B、附录C、附录D为资料性附录。本标准应按水利水电工程结构可靠度设计统一标准GB50199的要求，制定

4、、修订的其它标准配套使用。本标准由电力行业水电规划设计标准化技术委员会归口并负责解释。本标准起草单位：中国水电顾问集团华东勘测设计研究院、中国水电顾问集团中南勘测设计研究院、水电水利规划设计总院。本标准主要起草人：本标准在执行过程中的意见或建议反馈至水电水利规划设计总院。-48-1 范 围本标准适用于需要设置分层取水措施的大、中型常规水电工程，对有水温要求的其它取水工程可参照使用。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后的修订版本均不适用于本标准，但使用本标准的各方应探讨使用下列文件最新版本的可能性。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适

5、用于本标准。GB 50086 锚杆喷射混凝土支护技术规范GB 50199 水利水电工程结构可靠度设计统一标准GB 50287 水利水电工程地质勘察规范DL/T5039 水利水电工程钢闸门设计规范DL/T5057 水工混凝土结构设计规范DL 5073 水工建筑物抗震设计规范DL 5077 水工建筑物荷载设计规范DL/T5082 水工建筑物抗冰冻设计规范DL/T5089 水电水利工程泥沙设计规范DL 5108 混凝土重力坝设计规范DL/T5141 水电站压力钢管设计规范DL/T5148 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DL/T5167 水电水利工程启闭机设计规范DL/T5176 水电工程预应力锚固设

6、计规范DL/T5178 混凝土坝安全监测技术规范DL 5180 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准DL/T5195 水工隧洞设计规范DL/T5209 混凝土坝安全监测资料整编规程DL/T5353 水电水利工程边坡设计规范DL/T5398 水电站进水口设计规范SL 155 水工（常规）模型试验规程SL 156165 水工（专题）模型试验规程3 总 则3.0.1 具有水温分层现象的水电站水库，应研究发电下泄低温水对水温敏感目标造成的影响程度，根据需要设置分层取水进水口，调节下泄水温。3.0.2 水电站分层取水进水口的设计应做到安全可靠、技术先进、经济合理，保证工程设计质量，满足下泄水温与生态环境要

7、求。3.0.3 水电站分层取水进水口级别划分应依据水电枢纽工程等级划分及设计安全标准DL 5180的规定执行。3.0.4 本标准在水电站进水口设计规范DL/T5398基础上考虑下泄水温要求，对分层取水设计作具体规定。3.0.5 分层取水进水口设计应收集相应地形、地质、地震、水文、泥沙、气象、水温、漂污、冰情、水电站运行及水库运用等基本资料。3.0.6 应分别对采取分层取水设施前后的水库水温分布和下泄水温进行数值模拟计算，论证分层取水设施的效果。3.0.7 分层取水进水口建筑物的组成，除一般包括的拦污栅段、入口段、闸门段、渐变段和上部结构外，还包括各类不同型式的分层取水控制结构。有压引水系统的进

8、水口还应设有充水设施和通气孔。多泥沙、多污物或漂浮物河流以及严寒地区水电站，还应设置专门的防沙、防污、排漂及防冰建筑物或设施、设备。分层取水进水口应设置拦污栅、闸门、启闭机、清污设备、分层取水控制闸门和各类观测设备。3.0.8 除本标准已有规定外，尚应符合国家、电力行业现行有关标准的规定。3.0.9 鼓励采用新材料、新工艺、新技术。4 术语和符号4.1 术 语4.1.1 水库水温分层 water temperature lamination of reservoir受以年为周期的水温、气候规律性变化的影响，水库沿水深方向呈现出具有相同周期特征的水温分层现象。4.1.2 下泄水温 dischar

9、ge temperature水库水通过水轮机、泄水建筑物下泄后的水温。4.1.3 水电站进水口 intake of hydropower station以引水发电为主要用途的进水口。按工程布置划分为整体布置和独立布置两种：整体布置是与枢纽挡水建筑物组成整体结构的进水口，包括坝式进水口、河床式水电站进水口；独立布置是独立布置于枢纽挡水建筑物之外的进水口，包括岸式进水口、塔式进水口以及岸塔式进水口。按水流条件，分为开敞式进水口、有压式进水口。4.1.4 分层取水进水口 selective withdrawal intake针对水温分层型水库，为获取水库不同高程水体以达到控制下泄水温目的而设置的进水

10、口建筑物。4.1.5 开敞式进水口 open intake进水口流道有自由水面，且水面以上净空与外界空气保持贯通的进水口。4.1.6 有压式进水口 pressure intake流道均淹没于水中，并始终保持满流状态，具有一定压力水头的进水口。4.1.7 坝式进水口 intake integrated with the dam布置在挡水建筑物上的进水口（含水电站压力前池进水口）。4.1.8 河床式水电站进水口 intake of run-of-river hydropower station河床式水电站挡水建筑物的一部分，与厂房连为一体的整体布置进水口。4.1.9 塔式进水口 tower int

11、ake布置于大坝或库岸以外的独立进水口，根据需要可设计成单面单孔或周圈多层多孔径向进水。4.1.10 岸塔式进水口intake tower built against the bank背靠岸坡布置，闸门设在塔形结构中，可兼作岸坡支挡结构的进水口。4.1.11 闸门竖井式进水口 intake with gate well闸门布置于山体竖井中，入口与闸门井之间的流道为隧洞段的进水口。4.1.12 岸坡式进水口 intake with inclined gate solts in the bank闸门门槽（含拦污栅槽）贴靠倾斜岸坡布置的进水口。4.1.13 侧式进水口 side intake 水电站

12、的引水道进口呈水平向与水库连接，水流横向进入引水道的进水口。4.1.14 竖井式进水口 shaft intake水电站的引水道进口呈竖直向与水库连接，水流竖向进入引水道的进水口。4.1.15 多层取水口 multilever intake多层取水口为分层取水进水口的一种型式，根据水库水温分布和下泄水温要求，在不同高程设置取水口，并分别设置闸门控制取水，取水口数量一般不少于两个。4.1.16 叠梁门（隔水门）stoplog gate（water-resisting gate）叠梁门分层取水型式是用于控制取水高程的主要构件，布置在进水口前缘，一般为平板钢闸门结构，也可使用混凝土结构，通过增加或减少

13、门叶数量以达到控制取水的目的。4.1.17 通仓流道 through flow passage多个进水口单元前缘互为连通的流道，流道内的水体可供每个进水口引取。4.1.18 汇流竖井 compound shaft用于多层取水口的分层取水型式中，连通各层取水口的竖井结构，底部与引水道连接。4.1.19 翻板门 flap gate 水下多层设置的平板门结构，根据不同取水高程要求，旋转相应高程门叶以达到取水目的。4.1.20 套筒 muff不同管径圆筒互相套接的结构，通过提拉圆筒改变高度，从而控制取水高程。4.2 符 号下列符号适用于本标准。4.2.1 水温计算参数：河宽；水温；水体密度；纵向流速；

14、垂向流速；压强；压力；水体比热；太阳辐射通量；太阳辐射表面吸收系数；太阳辐射在水体中衰减系数；垂向扩散系数；Cs应变率常量；紊动动能；紊动动能耗散率；、紊动动能、耗散率和温度的普朗特数；分子粘性系数；紊动粘滞系数；紊动频率；、模型系数；4.2.2 水力计算参数：输水道表面糙率系数；局部水头损失系数；局部水头损失；沿程水头损失；水力半径；谢才系数；淹没系数；包括行进流速水头的堰上水头；堰顶算起的下游水深；流量系数；堰流侧收缩系数；进水口最小淹没深度；4.2.3 作用、作用效应及承载力：结构重要性系数；设计状况系数；结构系数；基础计算面上全部法向作用之和；基础计算面上全部切向作用之和；基础底部计算

15、面的截面面积；基础底面混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数（标准值）；基础底面混凝土与基岩接触面的抗剪断凝聚力（标准值）；的材料性能分项系数；的材料性能分项系数；全部作用对基础计算截面形心的力矩之和；进水口建基面上的法向应力（包括或不包括扬压力）；基础计算截面对形心轴的惯性矩；基础计算截面形心轴到上游面或下游面的距离；基础计算面上扬压力之和；基础计算面上抗倾覆力矩之和；基础计算面上倾覆力矩之和。5 水库及下泄水温计算5.1 一般规定5.1.1 应根据环境敏感目标调查与水库水温结构判别结果，确定采取分层取水措施。5.1.2 应根据水库水温结构和下泄水温影响程度及所要达到的效果，进行分层取水设计。5

16、.1.3 水温计算应收集工程枢纽、水库、水文气象等相关基础资料。水文气象资料应具有代表性和可靠性；在资料不足的情况下，应插补延长系列。水库水温数值计算工况一般包括丰、平、枯水典型年。5.1.4 水温数值计算应进行数学模型验证。5.1.5 水温计算成果应作为指导分层取水设计的依据。5.2 水库水温及下泄水温计算5.2.1 水库水温计算应进行水库水温结构类型判别，判别方法一般采用-法，过渡型水库需进一步采用佛汝德数法（Froude Number法）。5.2.2 分层型水库水温的初步估算可在经验公式法的基础上，视需要采取垂向一维水温模型进行计算。计算方法参见附录A。5.2.3 对需要采取分层取水设施

17、的水库，应采取立面二维水温模型计算水温分布。计算方法参见附录A。5.2.4 在计算精度要求较高情况下，可采用三维水温数值模型计算水库水温分布。计算方法参见附录A。5.3 分层取水效果分析5.3.1 根据采取分层取水设施前、后的下泄水温计算成果，判断分析分层取水设施效果。5.3.2 分层取水进水口高度应结合水温改善需求进行设置，并可灵活控制。5.3.3 在分层取水设施运行调度过程中，应根据水库水位、水温观测数据及敏感对象水温要求等，及时调整分层取水设施的取水深度和调度方式，以达到水温改善效果。6 建筑物布置6.1 一般规定6.1.1 进水口分层取水设施应在各运行工况下均能灵活控制取水。6.1.2

18、 分层取水方式的选择应结合实际条件并通过技术经济比较后确定。6.1.3 在各级运行水位下，进水口应水流顺畅、流态平稳、进流匀称和尽量减少水头损失，并按运行需要引进所需流量或截断水流。6.1.4 进水口应避免产生贯通式漏斗漩涡，否则应采取消涡措施。分层取水进水口过水边界体形及尺寸宜通过水工模型试验确定。6.1.5 分层取水进水口应根据工程泥沙、污物及气候特点设置必要的防沙、防污、防冰措施。6.1.6 进水口分层取水控制设备、各类闸门、启闭设备、电气设备等均应保证操作应灵活，安全可靠。6.1.7 为便于运行和管理，进水口应布置设备安装、检修及清污场地，并具备可靠的电源和良好的交通运输条件。6.1.

19、8 分层取水进水口应与枢纽其它建筑物的布置相协调。整体布置的进水口顶部高程宜与坝顶采用同一高程。进水口闸门井的顶部高程，可按闸门井出现的最高涌浪水位控制。6.2 分层取水进水口型式及选型原则6.2.1 分层取水进水口型式：按外形结构，分为斜卧式、塔（井）式、套筒式、管状式等；按水力学特性，分为堰流和孔流；按启闭方式和动作原理，分为人工启闭、电动启闭、浮式和自动翻板等；按对分层取水设施的控制，分为水力自动控制和机械控制。大中型工程中运用较多的有叠梁门型式和多层取水口型式。6.2.2 分层取水进水口的选型应确保其布置能与枢纽工程其它建筑物相协调，结构型式应满足地形地质要求。6.2.3 改扩建工程的

20、分层取水进水口结构形式，应与原有建筑物平顺衔接，同时考虑施工条件。6.2.4 分层取水进水口应保证水力条件优越，流态平顺，水头损失小。当隧洞不设置上游调压室时，进水口应能有效反射水锤波。6.2.5 应采用合理的结构形式，改善受力条件，确保结构稳定安全，降低施工难度，节省工程投资。6.2.6 分层取水设计应控制灵活，运行方便，并具备良好的检修条件。6.2.7 大中型水电站分层取水宜采用机械控制的叠梁门型式或多层取水口型式；小型工程可因地制宜选择合适的分层取水形式。6.3 分层取水进水口布置及结构6.3.1 分层取水进水口位置的选择应根据枢纽布置方案进行技术经济比较确定。6.3.2 分层取水进水口

21、应选择地形开阔、取水顺畅的位置布设。6.3.3 岸塔式分层取水进水口，应选择地形地质条件良好的位置，尽量避免高边坡开挖。难以避开高边坡等不良地质条件时，应进行边坡稳定分析，并采取必要的工程处理措施。6.3.4 进水口不宜设置在含有大量推移质的支流或山沟的汇口附近。6.3.5 进水口应避开容易聚积污物的回流区，并应避免流冰或漂木的直接撞击。6.3.6 大中型分层取水进水口一般为塔式结构，按相对位置和下部嵌固结构特点可分为独立塔式和岸塔式。采用何种型式，应结合地形地质条件选择。6.3.7 独立塔式进水口是独立于坝体及岸边之外的塔形结构，根据需要可设计成单面分层取水或周圈分层取水。岸塔式进水口靠岸布

22、置，一般仅考虑单面取水。6.3.8 高地震区、基础地质条件较差时，不宜布置独立塔式进水口。6.3.9 叠梁门分层取水时，门顶过流水深应通过取水流量与流态、取水水温计算以及单节门高等综合分析确定。6.3.10 叠梁门单节门高应结合水库水位变化幅值及频率、下泄水温要求等设置，同时应避免频繁启闭。叠梁门宜就近设置叠梁门库，便于操作管理。6.3.11 叠梁门分层取水进水口多个取水口并排时，可根据需要在叠梁门与取水口之间设置通仓流道。通仓宽度应根据流量、流速、流态等确定，必要时通过水工模型试验验证，一般不宜小于取水口喇叭段最前缘宽度的1/2，通仓内流速宜控制在0.82.0m/s。6.3.12 应研究叠梁

23、门分层取水进水口流道内是否出现漩涡，若流道内存在漩涡，须进行危害性分析，必要时采取消涡措施。6.3.13 叠梁门结构一般仅作控制分层取水用，进水口的常规闸门设置仍应满足DL/T5398要求。6.3.14 多层取水口分层取水，其进水口应根据工程条件研究设置为塔式结构或布置在山体内。不同高程的取水口可根据实际情况上下重叠布置或水平错开布置，且应满足每层取水口的取水深度和最小淹没水深要求。6.3.15 多层取水口分层取水每层取水口均应设置一道隔水闸门，根据水库水位的变化及下泄水温要求，开启或关闭相应高程闸门，达到控制取水的目的。隔水闸门宜布置紧凑，便于运行管理。6.3.16 多层取水口之间一般通过汇

24、流竖（斜）井连通，竖（斜）井底部连接引水隧洞。为确保竖（斜）井内水流平顺，应研究每层取水口与竖（斜）井的连接体型，竖（斜）井断面不宜小于取水口过流面积。6.3.17 多层取水口隔水闸门可兼作进水口检修闸门，闸门设计应满足DL/T5039的要求。6.3.18 其它如斜卧式、塔（井）式、套筒式、管状式等分层取水进水口布置及结构应满足DL/T5398要求及本章中相关条款。6.4 分层取水进水口设置高程6.4.1 有压式进水口的底板高程设置应保证在上游水库最低运行水位以下有足够的淹没深度，最小淹没深度可参照附录C估算。淹没深度的最小取值不应小于1.5m。6.4.2 进水口底板应高出孔口前缘水库冲淤平衡

25、高程，或设在排沙漏斗范围以内、沉沙高程之上。孔口最大设置深度应考虑孔口尺寸及现有启闭机的制造水平确定。6.4.3 开敞式进水口在控制取水的同时，应保证在上游最低运行水位时能够引进发电所需流量。对于叠梁门形式，应确保在任何运行工况下门顶过流的流态、流速及流量均满足要求，门顶过流量可参照附录C估算。6.4.4 多层取水口型式的各取水口高程设置应结合水库水温分布特点、建筑物结构布置、地形地质条件、水力学特性等综合考虑，且应确保下层取水口在相邻上层取水口最低运行库水位取水时仍能满足下泄水温要求。6.4.5 其它形式的分层取水进水口，开敞式堰流取水应满足引用流量，底板高程须结合防沙、排沙要求确定，防止推

26、移质进入引水道；有压式孔流取水应满足淹没深度及防沙要求。6.5 防沙、防污、防冰6.5.1 分层取水进水口防沙要求应符合DL/T5398相关条款规定。多泥沙河流上的大中型工程，进水口防沙方案宜通过水工或泥沙模型试验论证。6.5.2 分层取水进水口防污要求应符合DL/T5398相关条款规定。拦污栅墩与进水口前缘之间净距不宜小于闸孔宽度1/2。拦污栅平均过栅流速可采用0.81.2m/s，加大过栅流速时，应有论证。6.5.3 分层取水进水口防冰要求应符合DL/T5398相关条款规定。7 水力设计7.1 水力计算7.1.1 分层取水进水口应根据不同型式进行相应的水力计算，计算成果应与水工模型试验互相验

27、证。7.1.2 分层取水进水口的水头损失应按沿程损失和局部损失分别进行计算，沿程损失计算中糙率系数值、局部损失系数值，可参见附录C。进水口水头损失可结合水工模型试验测量值选取。7.1.3 大中型工程分层取水进水口宜进行流体力学数值模拟计算，可参考附录C。7.1.4 叠梁门分层取水进水口的门顶过流为堰流形式，除计算门顶过流能力外，还应计算叠梁门上下游水位差，确保叠梁门及门槽的结构安全。7.1.5 多层取水口分层取水各高程进水口及叠梁门后进水口应计算最小淹没深度，避免产生贯通漩涡及负压。7.1.6 当引水系统不设上游调压室时，应进行水力学过渡过程分析，计算水击波传递到分层取水进水口内时产生的动水压

28、力，研究进水口的结构安全。7.1.7 分层取水进水口通气孔面积按单个取水口考虑，具体参见附录DL/T5398。7.2 模型试验7.2.1 大中型工程分层取水进水口应开展水工模型试验研究，一般按SL155执行。7.2.2 分层取水进水口水工模型试验采用重力相似准则，按几何相似进行模型设计，模型比尺应根据试验要求、工程规模、建筑物尺寸、水头、流量、试验量测精度和试验室条件等因素综合考虑，一般不小于1:50。7.2.3 不设上游调压室的引水系统，宜建立完整的引水管道模型，模拟量测机组增甩负荷引起的水击波，并满足SL158、SL162要求。7.2.4 叠梁门分层取水水工模型试验应包括如下内容：(1)

29、在水库各运行水位及机组不同引用流量时，观察进水口前缘水库区域、塔内流道、喇叭段、检修及事故门槽等各部位的水流流态，量测各断面的流速分布和压力值；(2) 根据初步试验成果，提出叠梁门方案结构体型优化措施，并重新验证；(3) 结合水库水温分层特点，进行叠梁门顶允许过流水深试验；当设置通仓流道时，多个取水口还宜进行叠梁门不对称开启试验，推荐满足取水要求、流态较优的叠梁门开启方式和门顶允许过流水深；(4) 测定不同工况下的进水口水头损失；(5) 观测正常运行时叠梁门的震动情况；(6) 不设上游调压室的引水系统，应模拟机组事故甩负荷导叶关闭、增负荷导叶开启工况，量测叠梁门、检修及事故门槽脉动压力，进水口

30、流道内涌浪幅值。(7) 观察事故闸门快速关闭引起的进水口水流变化、通气孔中水位波动等。7.2.5 多层取水口分层取水水工模型试验应包括如下内容：(1) 对不同水库运行水位及机组引用流量，观察进水口前缘水库区域、各层取水口流道（包括喇叭段及闸门）、事故检修闸门槽等各部位的流态，量测各断面的流速分布和压力值；(2) 根据初步试验成果，提出多层取水口方案结构体型优化措施，并重新验证；(3) 结合水库水温分层特点，通过试验研究各层取水口的取水深度，确定相邻取水口开启或关闭闸门对应的库水位，推荐满足取水要求、流态较优的闸门启闭方式；(4) 上下层取水口切换运行时，观察进水口的流态，监测流量变化情况；(5

31、) 测定不同工况下的进水口水头损失；(6) 多层取水口设置汇流竖（斜）井，应模拟机组事故甩负荷导叶关闭、增负荷导叶开启工况，观察进水口的流态，量测事故闸门井水面波动、汇流竖井流道内水压力和脉动情况；(7) 观察事故闸门快速关闭引起的进水口水流变化、通气孔中水位波动等。7.2.6 其它形式的分层取水进水口宜根据工程需要进行水工模型试验。8 结构设计8.1 一般规定8.1.1 本标准按照GB 50199的规定，采用概率极限状态设计原则，以分项系数设计表达式进行结构设计。8.1.2 分层取水进水口的结构设计应包括以下内容：(1) 整体稳定分析，即抗滑、抗倾、抗浮计算；(2) 地基应力分析，主要为基岩

32、承载力计算；(3) 整体结构设计，宜采用有限元进行整体结构分析；(4) 局部构件设计，优化构件尺寸并合理选择配筋形式。8.1.3 分层取水进水口宜座落在基岩上，地基处理设计按照DL5108执行。8.1.4 分层取水进水口边坡处理应对周边的山坡进行清理、整治和设置地表排水。根据工程需要，按照DL/T5353进行边坡稳定分析和边坡支护设计。8.1.5 分层取水进水口建筑物级别应按DL5180确定。进水口建筑物结构安全级别按表8.1-1确定。表8.1-1 进水口建筑物结构安全级别进水口建筑物级别进水口建筑物结构安全级别12、34、58.2 结构设计基本原则8.2.1 分层取水进水口建筑物结构设计包括

33、承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计。8.2.2 承载能力极限状态设计要求：(1) 进水口所有结构构件均应进行承载能力极限状态设计；(2) 对塔式（岸塔式）进水口应进行整体抗滑、抗浮及抗倾覆稳定计算；(3) 建基面基础岩体抗压承载力计算；(4) 抗震设计按DL5073要求及工程等别进行抗震承载力验算，根据需要可采用拟静力法或动力法。8.2.3 正常使用极限状态设计要求：(1) 按材料力学方法进行进水口建基面上、下游拉应力验算；(2) 对钢筋混凝土结构构件进行变形、抗裂或裂缝宽度验算。8.2.4 结构设计时应考虑持久状况、短暂状况、偶然状况。三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。对持久

34、状况应进行正常使用极限状态设计；对短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计；对偶然状况可不进行正常使用极限状态设计。8.2.5 按承载能力极限状态设计时，应考虑下列两种作用（荷载）效应组合：(1) 基本组合，永久作用与可变作用的效应组合，用于持久、短暂状况；(2) 偶然组合，永久作用、可变作用与一种偶然作用的效应组合，用于偶然状况。8.2.6 按正常使用极限状态设计时，应按作用（荷载）效应的标准组合（即短期效应组合）进行计算。标准组合是对可变荷载采用标准值为荷载代表值的组合。8.3 作用及其组合8.3.1 分层取水进水口承受的作用可分为永久作用、可变作用及偶然作用三类，见表8.3-1。表8.

35、3-1 作用分类序号作用分类作用名称1永久作用结构自重（包括其上的永久设备重）2岩石压力或土压力3其它永久作用4可变作用设计运行水位时的静水压力5拦污栅前、后设计水位差6设计运行水位时的扬压力（包括渗透压力和浮托力）7设计运行水位时的浪压力8泥沙压力9冰压力10雪荷载11风荷载12温度作用13动水压力（水击波在进水口内反射产生的动水压力）14其它可变作用15偶然作用校核运行水位时的静水压力16校核运行水位时的扬压力17地震作用18其它偶然作用8.3.2 作用（荷载）代表值应按DL5077和DL5108的规定确定。整体稳定计算时，作用（荷载）的分项系数应按附录E取值。地基承载力计算时，作用（荷载

36、）的分项系数取1.0。8.3.3 承载能力极限状态设计时，作用的基本组合和偶然组合按表8.3-2的规定进行计算。表8.3-2 作用组合设计状况作用组合计算情况作 用 类 别备 注自重土压力静水压力扬压力浪压力风压力冰压力雪荷载泥沙压力地震作用脉动水压力其它持久状况基本组合正常蓄水位设计洪水位特征水位分层取水高程对应水位冰冻情况短暂状况完建未挡水检修情况偶然状况偶然组合校核洪水位地震情况包括纵向及横向地震注：地震情况下静水压力、扬压力和浪压力按正常蓄水位计算。8.3.4 进水口在施工和检修情况下，应按承载能力极限状态短暂状况的基本组合及正常使用极限状态的标准组合进行设计。8.3.5 地震作用应按

37、DL5073的规定设计。8.3.6 分层取水进水口内动（脉动）水压力可根据水工模型试验量测值或水力学计算成果确定，按可变作用（荷载）考虑。8.4 进水口整体稳定和地基承载力计算8.4.1 分层取水进水口一般为塔式结构，应进行整体稳定计算，包括沿建基面的整体抗滑稳定计算、抗倾覆计算、抗浮稳定计算。对存在深层软弱面的地基，还应复核深层抗滑稳定。8.4.2 混凝土与基岩接触面、基岩与基岩、软弱结构面的抗剪断摩擦系数、抗剪断凝聚力的标准值及相应的材料性能分项系数等均按DL5108混凝土重力坝设计规范确定。8.4.3 进水口整体抗滑稳定按下列抗剪断强度公式计算 （8.4.3）式中：结构重要性系数，对于结

38、构安全级别为、级的结构及构件，应分别取1.1、1.0、0.9；设计状况系数，对于持久状况、短暂状况、偶然状况，可分别取1.0、0.95、0.85；抗滑稳定结构系数，应按附录E取值；基础底面混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数（标准值）；基础底面混凝土与基岩接触面的抗剪断凝聚力（标准值），kPa；、分别为、的材料性能分项系数，可按DL5108的规定取值，对偶然组合地震情况采用拟静力法计算时，材料分项系数取1.0；基础计算面上全部切向作用之和（设计值），kN；基础计算面上全部法向作用之和（设计值），向下为正，kN；基础底部计算面的截面面积，m2。8.4.4 建基面以下的深层抗滑稳定计算按照DL510

39、8的规定执行。8.4.5 进水口抗浮稳定性可采用表8.3-2作用组合中最不利的情况，按下列公式计算 （8.4.5）式中：抗浮稳定结构系数，应按附录E取值；基础计算面上扬压力之和（设计值），kN；基础计算面上全部重力之和（设计值），不含设备重力，kN。8.4.6 进水口抗倾覆稳定性可按下列公式计算 （8.4.6）式中：抗倾覆稳定结构系数，应按附录E取值；基础计算面上倾覆力矩之和（设计值）；基础计算面上抗倾覆力矩之和（设计值）。8.4.7 进水口基础下游面在荷载作用下的法向应力按下列公式计算 （8.4.7）式中：进水口基础下游面的法向应力（包括或不包括扬压力）；基础计算面上全部法向作用之和，向下为

40、正，有关作用（荷载）的分项系数均应取1.0；全部作用对基础计算截面形心的力矩之和，逆时针方向为正，有关作用（荷载）的分项系数均应取1.0；基础计算截面形心轴到下游面的距离；基础计算截面对形心轴的惯性矩；基础底部计算面的截面面积。8.4.8 进水口建基面所承受的最大法向压应力值应小于地基岩体允许承载力（计入或不计入扬压力）。8.5 进水口基础上、下游面拉应力正常使用极限状态计算8.5.1 分层取水进水口基础上游面标准组合（短期效应组合）下的垂直应力不出现拉应力（计入扬压力），应符合下列规定 （8.5.1）式中：基础计算截面形心轴至上游面的距离8.5.2 分层取水进水口基础下游面标准组合（短期效应

41、组合）下的垂直拉应力应符合下列规定 （8.5.2）式中：TR基础计算截面形心轴至下游面的距离。8.5.3 按正常使用极限状态计算时，作用（荷载）分项系数取1.0。8.6 结构设计8.6.1 大中型分层取水结构一般为高大塔式（独立塔式、岸塔式）结构，应满足各运行工况及荷载组合下的安全与稳定。8.6.2 叠梁门分层取水进水口结构一般主要由墩体与联系梁构成。应合理设置墩体及联系梁，墩体结构应有足够的刚度和整体稳定性，联系梁结构应起到有效的加强作用，并减免对水流流态造成不利影响。8.6.3 多层取水口分层取水应合理设计各层取水口的空间位置，满足混凝土结构受力条件。8.6.4 分层取水进水口一般规模较大

42、，重要性高，结构计算应采用有限元进行整体分析，除按静力法计算外，还宜进行动力分析。8.6.5 进水口混凝土结构构件设计应按规范DL/T5057进行。8.6.6 分层取水进水口抗震计算，应参照DL5073的规定执行。大中型规模分层取水进水口宜采用拟静力法和动力法两种方法分析。8.6.7 分层取水进水口内因水击波反射产生的脉动压力，宜进行动力时程分析，研究脉动压力对结构的影响。8.6.8 拦污栅结构应进行抗振分析，栅条和栅叶自振频率应高于水流脉动频率，其频率比值不宜小于2.5。8.6.9 进水口边坡应根据地形地质条件、地下水位、水库运行、分层取水口结构布置等因素进行设计，边坡处理参照DL/T535

43、3的规定执行。8.6.10 进水口结构设计其它要求参照DL/T5398的规定执行。8.7 地基处理8.7.1 分层取水建筑物的岩石地基应具有足够的承载力、整体稳定性、渗透稳定性和良好的变形特性。8.7.2 岩石地基中存在局部断裂发育、软弱夹层、岩溶及不稳定块体时，应进行挖除、回填置换、锚固（锚杆、锚桩、锚索）、基础灌浆等综合处理，以满足承载力、抗滑稳定及沉降变形等方面的要求。9 金属结构9.1 一般规定9.1.1 分层取水金属结构的布置和设计应满足枢纽工程的要求，宜考虑与其它设备的协调及配合。贯彻执行国家的技术经济政策，确保质量，做到技术先进、经济合理、运行安全。9.1.2 金属结构的布置、设计、制造、安装、验收应符合现行的国家和行业标准。9.1.3 引水发电系统分层取水闸门一般布置在进水口拦污栅之后，引水发电系统进水口事故闸门之前。特殊条件下，也可布置在拦污栅之前。9.1.4 布置多层取水闸门还是叠梁分