ICS27.140

P59

中國電力企業聯合會標準

T/CECXXXX-XXXX

抽水蓄能電站豎井式泄洪洞設計導則

DesignGuideforshaftspillwaytunnel

ofPumpedstoragepowerstation

征求意見稿

2020年2月28日

2020-XX-XX發布2020-XX-XX實施

中國電力企業聯合會發布

1

目次

前言..............................................................................................................錯誤！未定義書簽。

1總則.................................................................................................................................................1

2術語和符號....................................................................................................................................2

3基本規定.........................................................................................................................................4

4布置.................................................................................................................................................5

5水力設計.........................................................................................................................................8

6結構設計......................................................................................................................................12

7監測設計......................................................................................................................................16

附錄A豎井式泄洪洞基本型式及附圖

附錄B水力設計計算方法及公式..............................................................................................17

本導則用詞說明..............................................................................................................................26

引用標準名錄..................................................................................................................................27

條文說明...........................................................................................................................................28

抽水蓄能電站豎井式泄洪洞設計導則

1總則

1.0.1為規范抽水蓄能電站豎井泄洪洞的設計，統一設計標準和技術要求，做到安全可靠、

技術先進、經濟合理，制定本標準。

1.0.2本標準適用于抽水蓄能電站自由溢流的豎井式泄洪洞設計，包括豎井旋流式和豎井跌

流式泄洪洞兩種型式。

1.0.3抽水蓄能電站豎井泄洪洞設計，除應符合本標準外，尚應符合國家現行有關標準的規

定。

1

2術語和符號

2.1術語

2.1.1抽水蓄能電站Pumpedstoragepowerstation

能向上水庫抽水蓄能的水電站，一般用于電網的調峰、調頻、調相及事故備用。

2.1.2自由溢流Freeoverflow

水流沿堰頂自由下泄，不受閘門控制的泄流方式。

2.1.3豎井旋流式泄洪洞Shaftswirlspillway

水流經起旋（墩）設施的引導，在進口環形堰和豎井中產生帶有空腔的旋轉流運動，經

豎井和退水隧洞泄入下游的泄洪洞。

2.1.4豎井跌流式泄洪洞Shaftdownflowspillway

水流從環形堰溢流跌入豎井底部消能，再經退水隧洞泄入下游的泄洪洞。

2.1.5環型溢流堰Ringoverflowweir

布置在豎井井口溢流并控制泄洪洞泄量的環形堰。

2.1.6起旋墩Startingpier

布置于豎井旋流式泄洪洞環形溢流堰四周，引導水流產生旋流流動的墩體結構。

2.1.7導流消渦墩Diversionandvortexeliminationpier

布置于豎井跌流式泄洪洞環形溢流堰四周，引導水流平順下泄并避免進口水流產生旋渦

的墩體結構。

2.1.8消能井Energydissipationwell

位于豎井底部，通過井內水墊水體的摻混、翻滾及相互剪切以消耗水流動能的消能設施。

2.1.9消力墩Stillingpier

布置在豎井與退水隧洞連接段起輔助消能作用的墩。

2.1.10頂壓板Toppressureplate

豎井旋流式泄洪洞內布置在豎井與退水隧洞連接段之間頂部，與消力墩組合構成洞內水

墊塘消能型式和起引導水流作用的壓板。

2.1.11壓坡段Slopesection

豎井跌流式泄洪洞內布置置在豎井與退水隧洞連接部位頂部的收縮式壓坡結構，使其下

游水流脫離洞頂而保持退水隧洞為明流形態。

2

2.1.12盲洞Blindhole

與導流洞結合的豎井旋流式泄洪洞，導流洞堵頭下游至豎井之間的導流洞洞段。

2.1.13退水隧洞Waterreturntunnel

連接豎井和下游河道（或沖溝）之間，用來泄水或退水的隧洞。

2.1.14臺階消能Stepenergydissipation

利用水流流經泄槽臺階時形成的水平軸游滾、碰撞和摻氣等而逐步消耗、分散能量的一

種沿程消能方式。

2.1.15消能率Efficiencyrate

消能設施損耗的能量與水流初始斷面能量的比值。

2.2主要符號

2.2.1幾何特征

RL——堰頂半徑；

P——堰高；

D——豎井直徑。

2.2.2水力計算參數

H——環形堰堰頂水頭；

Q——流量；

v——流速；

Hd——定型設計水頭；

h——水深；

——上、下游水位落差。

2.2.3?水?力計算系數

m——環形溢流堰的流量系數

Fr——弗勞德數：

——水流空化數

?——消能率

n?——糙率

3

3基本規定

3.0.1豎井式泄洪洞設計需根據樞紐布置收集水文、氣象、地形、地質、地震、施工條件、

環境與水土保持要求等資料。

3.0.2抽水蓄能電站上水庫根據工程條件可單獨設置豎井式泄洪洞作為泄洪設施，下水庫僅

設置自由溢流的豎井泄洪洞時，須設置有泄放水庫多余水量的放水孔或放水洞。與常規水庫

結合布置的抽水蓄能電站單獨設置豎井式泄洪洞作為唯一泄洪設施時須進行論證。

3.0.3抽水蓄能電站上、下水庫布置有導流洞時，豎井式泄洪洞宜結合導流洞布置。豎井泄

洪洞與導流洞結合部分除滿足本標準規定外，還應滿足《水電工程施工導流規范》NB/T35041

的相關的要求。

3.0.4豎井泄洪洞的地質勘察工作應按照《水力發電工程地質勘察規范》GB50287的相關規

定執行，豎井位置應進行地質鉆孔勘探。

3.0.5豎井式泄洪洞的工程建筑物級別和洪水標準按《防洪標準》GB50201的有關規定執行，

消能防沖的洪水標準按《溢洪道設計規范》DL/T5166的有關規定執行。

3.0.6豎井式泄洪洞混凝土抗沖耐磨設計按《水工建筑物抗沖磨防空蝕混凝土技術規范》

DL5207的相關規定執行。

3.0.7豎井式泄洪洞布置及水力設計應通過水工模型試驗驗證。

3.0.8豎井式泄洪洞宜進行原型放水監測工作。

4

4布置

4.1一般原則

4.1.1通過水力學條件、結構受力條件等綜合比較，可選擇采用豎井旋流式或豎井跌流式泄

洪洞型式。豎井旋流式和跌流式泄洪洞基本布置型式參見附錄A。

4.1.2豎井式泄洪洞的布置應根據自然條件、樞紐布置及綜合利用要求等因素確定。

4.1.3豎井式泄洪洞應包括環形溢流堰進水口、豎井、豎井與退水隧洞連接段、退水隧洞及

出口消能防沖段等建筑物。

4.1.4豎井式泄洪洞的泄量、環型溢流堰直徑及豎井直徑等應根據下列因素通過技術經濟比

較選定：

1）水庫樞紐特性及洪水調度；

2）地形、地質條件，下游河床及兩岸的抗沖刷能力；

3）運用條件；

4）造價及維護費用等。

4.1.5豎井式泄洪洞進口應布置在穩定的地基上，并應考慮巖體結構特征和地質構造以及建

庫后水文地質條件的變化對建筑物的不利影響。

4.1.6當下泄消能防沖標準洪水時，豎井式泄洪洞出口水流的流態及對河道的沖刷不應影響

其他建筑物的安全與正常運行。

4.1.7退水隧洞軸線宜采用直線布置。當需要設置彎段時，應符合《水工隧洞設計規范》

DL/T5195的相關要求。

4.1.8當豎井泄洪洞與導流洞結合時，應根據泄量要求，對導流建筑物的平面布置、斷面體

型和堵頭布置等提出相應要求。

4.1.9上水庫豎井式泄洪洞出口水流宜匯入地質情況較好的主要沖溝。

4.2進口段

4.2.1應選擇有利地形地質條件，盡量減少對天然山坡的開挖擾動，保證進口段岸坡施工期

及運行期的穩定，對于進口段外側邊坡應進行穩定分析及必要的加固處理。

4.2.2在土石壩樞紐中，當進口段位于上游壩坡或靠近壩肩時，進口段水流不應影響壩坡及

壩肩穩定。

4.2.3豎井跌流式及旋流式泄洪洞進水口均宜采用環形溢流堰控制泄量，環型溢流堰堰頂高

5

程與正常蓄水位齊平。

4.2.4采用豎井跌流式泄洪洞時，進口宜避免產生漩渦及回流，進口周邊可設置必要的導流

防渦措施，并采用合適的開挖輪廓，引導水流平順入井。

4.2.5旋流式豎井泄洪洞應在環形溢流堰前設置起旋（墩）設施，起旋墩的體型布置可按附

錄B規定初擬，最終應根據水工模型試驗確定。

4.2.6豎井式泄洪洞應根據庫區漂浮物來源情況及運行管理方式等因素，對進口設置攔污設

施的必要性進行論證。

4.3豎井段

4.3.1豎井段的布置型式宜結合地形、地質及退水隧洞布置等因素綜合確定。

4.3.2豎井段宜采用埋藏式，當地形條件不滿足要求時，豎井段頂部可采用岸塔式。

4.3.3豎井中心線應布置在退水隧洞軸線處。

4.3.4豎井泄洪洞豎井內徑宜與進水口環型溢流堰末端直徑相同，經論證，可采用變徑型式。

4.3.5當泄洪洞豎井需布置摻氣設施時，宜在環型溢流堰與豎井連接段設置摻氣坎與通氣孔。

4.4豎井與退水隧洞連接段

4.4.1豎井旋流式泄洪洞

旋流式泄洪洞豎井與退水隧洞連接段應設置消能設施，宜采用盲洞、消力墩和頂壓板構

成洞內水墊塘消能方式，也可采用消能井的消能方式。

4.4.2豎井跌流式泄洪洞

1）豎井跌流式泄洪洞豎井與退水隧洞連接段應設置消能井，消能井截面形狀可根據地

質條件及水力學條件采用圓形、矩形或其他形狀。消能井的深度宜取1～2D。

2）豎井與退水隧洞宜以壓坡段進行銜接，其頂部坡度宜取1：6~1：8，壓坡段末端設

置通氣設施。

3）當下泄流量和水流落差較小時，可對連接段退水隧洞頂部進行局部加高，不設壓坡

段和通氣設施。

4.5退水隧洞段

4.5.1退水隧洞軸線宜采用直線，當流速小于15m/s時可采用曲線布置，但應符合下列要求：

1）彎道宜設置在流速較小、水流平穩，底坡較緩且無變化的地段；

6

2）彎曲半徑不宜小于5倍的洞徑或洞寬，轉角不宜大于60°；

3）彎道收尾應設置長度不小于5倍洞徑或洞寬的直線段。

4.5.2退水隧洞應采用無壓隧洞型式，其底坡應結合水力條件和施工條件確定。

4.5.3退水隧洞斷面宜采用圓拱直墻式，當地質條件較差時，也可采用圓形斷面或馬蹄形斷

面。

4.5.4退水隧洞段上覆巖體厚度要求按《水工隧洞設計規范》DL/T5195要求執行。

4.6出口段

4.6.1出口段宜避開滑坡等不利的地質條件。

4.6.2當下泄水流不能直接進入河道時，應設置出水渠，當隧洞出口與河道高差較大時，出

水渠宜采用臺階消能方式銜接河道。

4.6.3出水渠軸線宜與下游河道中心線保持較小的夾角，下游防護措施應根據河道抗沖刷能

力、運行管理要求等綜合確定。

7

5水力設計

5.1一般規定

5.1.1水力設計應包括以下內容：

1）泄流能力計算；

2）進水口水力設計；

3）豎井水力設計；

4）豎井與退水隧洞連接消能段水力設計；

5）退水隧洞水力設計；

6）出口消能防沖水力設計；

7）高速水流防空蝕設計。

5.1.2各項水力設計內容，均應經水工模型試驗驗證。

5.1.3豎井式泄洪洞水力設計應滿足下列要求：

1）泄流能力須滿足設計洪水及校核洪水下的泄量要求。

2）體型邊界合理，豎井及退水隧洞水流流態穩定，豎井旋流或跌流消能良好，出流與

下游河床或沖溝水流銜接平順。

3）避免洞內發生空蝕。

5.1.4泄洪洞沿程水頭損失計算的糙率系數，可按《溢洪道設計規范》DL/T5166附錄中的

常用糙率建議值選取。

5.2進水口

5.2.1進口環形溢流堰宜采用實用堰型，堰面曲線按附錄A1.1計算。

5.2.1豎井旋流式泄洪洞進水口水力設計應滿足以下要求：

1）堰頂上游堰頭可采用圓弧、橢圓或冪曲線，堰頂下游堰面宜采用橢圓曲線或冪曲線。

2）環形溢流堰的堰面應盡量避免出現負壓。當堰面采用冪曲線時，宜選用使堰面負壓

較小的堰面體型；當采用1/4橢圓型曲線時，設計洪水條件下堰面負壓應小于30kPa，非常

運行工況下堰面容許出現的負壓值應不大于60kPa。

3）堰前起旋墩宜根據運行水位設計為潛水型式，潛水起旋墩的數量、墩與堰的夾角及

墩體高度，應滿足產生穩定旋流及泄流能力的要求。

4）起旋墩宜采用流線體型與環形堰連接，起旋墩和環形堰外緣切線的角度宜取，

θ≤15°

8

起旋墩布置按附錄B1.2設計。

5）起旋墩+環形溢流堰的泄流能力，根據附錄B2.1計算。

5.2.2豎井跌流式泄洪洞進水口水力設計應滿足以下要求：

1）進口環形溢流堰面曲線宜按5.2.1第1）、第2）條設計。

2）當環形溢流堰P/RL<1(P為堰高,RL為堰頂半徑)，或者豎井周圍來流流速v>0.3m/s時，

進口處易產生旋流及漩渦，應設置導流防渦措施，保證和提高泄流能力。導流防渦措施可按

附錄B1.3確定。

3）環形溢流堰的泄流能力，應根據附錄B2.2計算。

5.3豎井段

5.3.1豎井旋流式泄洪洞豎井段水力設計應滿足以下要求：

1）旋流式豎井直徑應滿足設計泄流量要求，應保證形成穩定的旋流空腔，避免發生嗆

水或壅水而降低泄流能力。

2）豎井直徑D可按附錄B3.1計算

5.3.2豎井跌流式泄洪洞豎井段水力設計應滿足以下要求：

1）跌流式豎井直徑應滿足設計泄流量要求，應保證進口為自由堰流，避免進口發生嗆

水或淹沒流等影響泄流能力。

2豎井直徑D應根據附錄B3.2計算。

3豎井突擴摻氣段應設置通氣設施，通氣孔（管）的風速宜小于60m/s。

5.4豎井與退水隧洞連接段

5.4.1豎井旋流式泄洪洞采用盲洞、消力墩及洞頂壓板構成的水墊塘消能方式時，應滿足：

1）盲洞、消力墩及洞頂壓板的組合體型，應保證形成良好的水墊塘消能效果，并使壓

板下游退水隧洞內為穩定的明流形態。

2）消力墩體可采用三角形斷面型式，墩體頂部宜采用1200頂角，避免產生負壓。

3）洞頂壓板宜采用倒三角型式，壓板及下游洞頂應設通氣管（井），防止出現不穩定

的負壓渦。

5.4.2豎井跌流式泄洪洞豎井與退水隧洞連接段水力設計應滿足以下要求：

1）豎井底部消能井的面積及深度應滿足消能充分、水流穩定的要求，井深一般可取豎

井直徑的1.0~2.0倍。

9

2）豎井與退水隧洞連接段頂部壓板體型應光滑平順，使壓板下游水流脫離洞頂，應保

持退水隧洞內為明流流態。

3）壓板后宜設置通氣及補氣孔，保證洞頂后有足夠的通氣量。當退水隧洞較短或洞頂

余幅很大時，壓板后可不設通氣孔。

5.4.3泄洪洞旋流或跌流內消能工的消能率按附錄B.4中的公式計算。

5.5退水隧洞段

5.5.1退水隧洞應設計為無壓隧洞型式，無壓隧洞水面線以上的洞頂余幅，宜為斷面面積的

15%~25%以上。當采用圓拱直墻式斷面時，水面線不宜超過直墻范圍。

5.5.2退水隧洞的水面線，應根據能量方程采用分段求和法或其他方法計算。

5.6出口消能防沖

5.6.1出口消能防沖的水力設計按《溢洪道設計規范》DL/T5166規定執行。

5.6.2豎井式泄洪洞出口水流匯入其它不常過流的沖溝時，應確保不產生危害性沖刷。

5.7防空蝕設計

5.7.1豎井式泄洪洞的防空蝕設計應包括下列部位和區域：

1）溢流堰面、豎井、豎井與退水隧洞連接段等水流邊界突變處。

2）消能井、消力墩、洞頂壓板處。

3）水流空化數較小的部位。

5.7.2豎井式泄洪洞各部位的水流空化數應大于該處體型的初生空化數。水流空化數、

初生空化數及是否發生空蝕的判別標準σ，可按《溢洪道設計規范》DLσ/Ti5166的附錄計σ算

選取及判別，σi初生空化數還可通過減壓模型試驗以及參照已建工程經驗確定。

5.7.3對于容易發生空蝕的σ部i位和區域，可采用以下防空蝕措施：

1）選取合理的體型。

2）控制水流邊界壁面的局部不平整度，控制標準應按《溢洪道設計規范》DL/T5166

相關規定執行。

3）豎井內的水流流速超過35m/s時，應設置摻氣減蝕設施；正常運行工況下豎井過流

斷面不宜出現負壓或負壓在不引起水流空化的范圍，否則須修改體型或采取摻氣減蝕等措施。

4）采用抗蝕性能良好的材料。

10

5.8水工模型試驗技術要求

5.8.1豎井泄洪洞的水工模型試驗須遵循《水利水電工程水工（常規）模型試驗規程》DL/T

5244的規定。對于設置摻氣設施的情況，還須同時遵循《水電水利工程摻氣減蝕模型試驗

規程》DL/T5245的規定；采用減壓模型研究泄洪洞空化空蝕問題時，須同時遵循《水電水

利工程水流空化模型試驗規程》DL/T5359的規定。

5.8.2豎井泄洪洞的體型設計應通過整體水工模型試驗論證，水工模型試驗研究的主要內容

及要求有：

1）驗證豎井泄洪洞的泄流能力。

2）驗證環形堰進口及豎井體型合理性。進口段來流須保證流態平順穩定且不產生明顯

漩渦；豎井旋流泄洪洞的環形堰頂水流在起旋設施作用下能有效起旋，且豎井中央能形成穩

定的空腔；豎井跌流泄洪洞環形堰應為自由堰流。

3）論證豎井與退水隧洞連接段消能或消能設施體型的合理性。洞內消能設施應起到較

好的消能率效果及調整流態的作用，同時避免發生空化空蝕及保證退水隧洞為平順的明流。

4）驗證流速、壓力及摻氣減蝕等其他水力學指標。

5）驗證泄洪洞出口水流銜接及消能防沖效果。

6）跌流式豎井泄洪洞采用突擴等摻氣措施時，豎井摻氣及通氣設施體型尺寸應根據水

工模型試驗確定。

7）豎井底部消能井的面積、深度等體型參數，旋流式豎井泄洪洞的消力墩+頂壓板組

合消能體型，均應經水工模型試驗優化確定。

11

6結構設計

6.1一般規定

6.1.1豎井式泄洪洞的結構設計，應根據布置、水力設計、地基及運用條件，結合防滲、排

水、止水及錨固等工程措施，在保證工程運行安全的的前提下，選用經濟合理的結構形式及

尺寸。

6.1.2豎井式泄洪洞結構設計，應根據水工建筑物級別，采用相應的水工建筑物結構安全級

別，見表6.1.3。

表6.1.3水工建筑物級別與結構安全級別對照表

水工建筑物級別水工建筑物的結構安全級別

1Ⅰ

2,3Ⅱ

4,5Ⅲ

6.1.3建筑物的混凝土強度等級、抗滲等級、抗凍等級及抗沖磨要求，應按照DL5057《水工

混凝土結構設計規范》及DL/T5207《水工建筑物抗沖磨防空蝕混凝土技術規范》執行，寒

冷地區的混凝土抗凍等級應符合《水工建筑物抗冰凍設計規范》DL5082的規定。豎井式泄

洪洞豎井及連接段混凝土強度等級不宜低于C35，退水隧洞混凝土強度等級不宜低于C30。

6.1.4豎井式泄洪洞的支護設計應根據圍巖的地質條件、洞徑、施工程序及方法，通過工程

類比、結合圍巖穩定與結構分析成果，選擇合適的支護型式與支護參數。

6.2結構計算

6.2.1豎井式泄洪洞的結構設計采用《水利水電工程結構可靠性設計統一標準》GB50199的

概率極限狀態設計原則，按分項系數極限狀態設計表達式進行結構計算，具體按照《水工建

筑物荷載設計規范》DL5077、《水工混凝土結構設計規范》DL/T5057執行。

6.2.2豎井段結構應分別按承載能力極限狀態及正常使用極限狀態進行計算和驗算下列內容：

1）承載能力極限狀態：井壁強度、豎井及消能井洞室圍巖穩定計算，結構構件局部應力驗

算。豎井地面以上結構，應按《水電工程水工建筑物抗震設計規范》NB35047的有關規定

進行驗算。

2）正常使用極限狀態：井壁裂縫寬度、豎井地面以上結構變形計算。

6.2.3豎井結構按承載能力極限狀態設計時，應考慮以下兩種作用效應組合：

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1）基本組合—持久設計狀況或短暫設計狀況下，永久作用與可變作用的效應組合；

2）偶然組合—偶然設計狀況下，永久作用、可變作用與一種偶然作用的效應組合。

6.2.4豎井結構按正常使用極限狀態設計時，應考慮作用的標準組合。

標準組合—持久設計狀況下，永久作用、可變作用均采用標準值為作用代表值的組合。

6.2.5基本組合與標準組合由下列1）~4）款的永久和可變作用產的效應組合，偶然組合應

在基本組合下計入下列5）~7）款的一個偶然作用。

1）結構自重；

2）水庫上游正常蓄水位、設計洪水位及防滲排水設施正常工作時的外水壓力；

3）圍巖壓力；

4）施工工況下的灌漿壓力；

5）水庫上游校核洪水位時的外水壓力；

6）地震作用；

7）其他出現機會很少的作用。

豎井結構承載能力極限狀態作用的荷載組合按表6.2.4考慮。

表6.2.4豎井結構極限狀態設計作用組合表

效應計算襯砌圍巖內水外水灌漿地震

設計狀況

組合工況自重壓力壓力壓力壓力作用

持久狀況正常運行工況√√√√

基本

施工工況√√√√

組合短暫狀況

檢修工況√√√

校核洪水位

偶然√√√√

偶然狀況運行工況

組合

地震工況√√√√√

標準

持久狀況正常運行工況√√√√

組合

注：1應根據各種作用同時發生的概率，選擇計算中最不利的組合；

2地震工況下的水壓力按正常蓄水位計算，有論證時可另作規定。

6.2.6豎井鋼筋混凝土結構可采用結構力學或彈性力學方法計算，對于地質條件、結構復雜

或伸出地面高度較大的豎井結構，其結構內力及變形宜采用有限元法進行分析計算。

6.2.7當豎井周圍地質條件較差，且周圍存在明顯的不對稱土荷載或圍巖壓力時，宜按偏壓

荷載進行結構計算與穩定分析，并采取相應的結構措施。

13

6.2.8進水口底板及沿巖石開挖邊坡襯護而成的貼坡式邊墻等，可按彈性地基上的板或梁進

行內力計算，根據《水工混凝土結構設計規范》DL/T5057并參照類似工程經驗配筋。

6.2.9退水隧洞的結構及配筋計算參照《水工隧洞設計規范》DL/T5195執行。

6.3進口段襯護

6.3.1進口外側底板高程應低于堰頂高程不小于1m~2m。

6.3.2進口段外側底板可采用現澆混凝土護面，厚度可采用0.5m左右，當地質條件較好時，

可不進行襯護。

6.3.3進口段外側底板結構分縫可采用平縫，有防滲要求時，縫中應設止水；底板襯砌與環

型溢流堰間應設置結構縫。

6.3.4進口外側邊坡應根據地形地質條件、地下水位及水庫運行等因素進行設計，按照《水

電水利工程邊坡設計規范》DL/T5353進行穩定分析，對嚴寒地區應按《水工建筑物抗冰凍

設計規范》DL/T5082考慮水庫凍融作用的影響。

6.4環形溢流堰

6.4.1環形溢流堰的結構型式應采用整體式，環向不設結構縫。

6.4.2環型溢流堰堰口直徑與豎井內徑之比小于2時，溢流堰外側邊壁可采用直立式結構；

當環型溢流堰堰口直徑與豎井內徑之比大于2時，溢流堰外側邊壁可采用倒懸式結構。

6.4.3起旋墩采用與環型溢流堰分離的結構；導流消渦墩宜用與環型溢流堰整澆的結構。

6.5豎井段

6.5.1豎井應采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度不宜小于1m，襯砌配筋應采用雙層配筋。

6.5.2當考慮地震設防，且豎井周邊地質條件較差或豎井伸出地面高度較大時，應進行抗震

計算，且需采取加強其整體性和剛度等抗震措施。

6.5.3作用在豎井襯砌上的最大外水壓力，宜采用水庫運行的最高水位，一般不考慮折減。

6.5.4豎井段水平施工縫應設鍵槽和止水。

6.5.5豎井與圍巖的相互連接應設置錨筋，并將錨筋與豎井襯砌中的內側鋼筋焊接。

6.6豎井與退水隧洞連接段

6.6.1豎井與退水隧洞連接段受力條件復雜，其結構設計中應考慮水流脈動荷載的振動作用，

宜采用有限元法或邊值法計算。在地質條件較差的情況下宜對其進行動力分析驗算。

14

6.6.2消能井深度在保證消能效率的同時，宜深入弱風化及以下巖石3m～5m。

6.6.3消能井斷面面積不應小于豎井斷面面積，其底板厚度不宜小于2m，襯砌厚度宜取

1m~2m，具體襯砌厚度依據水力條件、圍巖地質參數及結構條件經計算后確定。

6.6.4消能墩和頂壓板與混凝土襯砌應可靠連接。

6.6.5豎井與退水隧洞連接處上、下洞口宜設置圓形倒角，倒角半徑可取1.5m～2m。

6.6.6連接段宜設置錨筋，并將錨筋與連接段襯砌中的內側鋼筋焊接。

6.7退水隧洞

6.7.1退水隧洞的結構及配筋計算按照《水工隧洞設計規范》DL/T5195要求執行。

6.7.2退水隧洞宜采用圓拱直墻式斷面，圓拱中心角90°～180°，當地質條件較差時或洞軸線

與巖層夾角較小時，也可采用圓形或馬蹄形斷面。

6.7.3地質條件較差時，帷幕前退水隧洞外水壓力應采用水庫運行水位計算，一般不考慮折

減系數。

6.8出口段

6.8.1設置有臺階消能段時，根據地形地質條件，可采用分離式結構或整體式結構。

6.8.2應根據出口段地質條件結合水工模型試驗成果，在出口段設置必要的海漫消能措施和

防掏墻等下游河岸防護設施。

6.9灌漿和防滲

6.9.1豎井段、連接段及帷幕前的退水隧洞段的圍巖應進行固結灌漿處理，帷幕后的退水隧

洞段可根據地質條件研究確定。固結灌漿的參數，可按工程類比或現場試驗確定。

6.9.2連接段、退水隧洞段襯砌頂拱與圍巖之間應進行回填灌漿，回填灌漿壓力可采用

0.2~0.3Mpa。

6.9.3退水隧洞與防滲帷幕立面相交處，應設置固結灌漿加強段與防滲帷幕可靠搭接。

15

7監測設計

7.1一般規定

7.1.1泄洪建筑物應根據其級別、水頭、泄量、結構型式及地質條件，設置必要的監測項目。

7.1.2監測設計布置遵循以下原則：

1）以監測結構的安全狀態為主，驗證設計和科學研究為輔。

2）監測測點宜設置在地質和結構復雜的特殊部位，水力學專項監測應結合水工模型試

驗確定部位。

3）監測項目宜少而精，能全面反映建筑物運行工況的基礎上，有針對性的突出重點，

做到各監測項目相互協調和資料分析相互驗證。

4）數據采集宜采用自動化系統，符合精度要求，方便、直觀，各監測數據能相互對比、

校核。

7.2監測項目

7.2.1原型監測包括安全監測和水力學專項監測。

7.2.2安全監測項目應根據建筑物級別、水頭、泄量、結構型式及地質條件，選設圍巖變形、

錨桿應力、鋼筋應力等監測。

7.2.3水力學專項監測包括水位、流態、流速、壓力、消能、空化空蝕、通氣及摻氣、振動

等監測。水力學監測設計應符合《水利水電工程水力學原型觀測規范》SL616的有關規定。

7.2.4導流洞封堵體，宜進行接縫位移和滲透壓力等監測。

16

附錄A豎井式泄洪洞基本型式及附圖

A．1自由溢流的豎井泄洪洞主要分為豎井跌流和旋流式泄洪洞兩種型式。

A．2豎井旋流式泄洪洞基本型式及附圖

豎井旋流式泄洪洞一般由起旋墩+環形溢流堰進口段、旋流豎井段、盲洞+消力墩+洞頂

壓板的水墊塘消能段、退水隧洞段及出口段組成（見圖A.2-1）。

A潛水起旋墩A

潛水起旋墩潛水起旋墩

環形溢流堰

環形溢流堰

旋流豎井

AA

出口

頂壓板

盲洞

消力墩退水隧洞

縱剖面圖

出口

盲洞消力墩頂壓板退水隧洞

平面圖

圖A.2-1豎井旋流式泄洪洞的基本布置型式

A．3豎井跌流式泄洪洞基本型式及附圖

豎井跌流式泄洪洞一般由井口導流防渦設施、環形溢流堰、跌流豎井段、消能井段、退

水隧洞段及出口段組成（見圖A.3-1）。

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AA

環形溢流堰

環形溢流堰

豎井

AA

頂壓板通氣孔出口

退水隧洞

消能井

圖A.3-1豎井跌流式泄洪洞的基本布置型式

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附錄B水力設計計算方法及公式

B．1環形堰面曲線

B.1.1豎井旋流式泄洪洞堰面曲線

（1）環形堰頂下游曲線采用橢圓曲線（參見圖例B.1.1-1）時，即按下式計算：

22(B.1.1-1)

??

22

式中：a——橢圓曲線?+長?半=軸1，可取a=；

b——橢圓曲線短半軸，可取(2.2~2.5)?。

?

?2

x、y——堰面曲線縱、橫坐標?。=??

圖B.1.1-1旋流豎井泄洪洞進口堰面及起旋墩

（2）環形堰頂下游堰面采用冪曲線（圖B.1.1-2）時，宜采用加大堰口半徑的方法形

'

成堰面負壓較小的堰面體型，其值可由圖B.1.1-3按查取。確定后R，L環形實用

''

堰的堰面形狀可按表B1.1中所列堰面曲線方程選取計H0算/R，L且取?表?/中??。??

'

??=?

19

圖例B.1.1-2環形實用堰冪曲線

圖B.1.1-3與H0/RL關系曲線

'

??/??

表B.1.1環形實用堰堰面曲線方程

堰頂上游曲線堰頂下游曲線

Hxy

Psee

H

RRdHd

方程x限界值方程x限界值

HdHd

0.4101.85

xyyy

0.2-0.2370.10350.635-0.1900.6103.20

HdHdHdHd

0.3971.8513.6

xyyxx

2.00.3-0.2090.08930.568-0.1660.6850.0000092.25

HdHdHdHdHd

0.4241.8512.8

xyyxx

0.4-0.1740.07640.538-0.1450.8300.0351.45

HdHdHdHdHd

0.4191.734.99

xyyxx

0.6220.5900.00735

0.2-0.2190.0972HH-0.1553.50

ddHdHdHd

0.4511.738.83

xyyxx

3.00.3-0.1890.08170.637-0.140.6500.001742.15

HdHdHdHdHd

0.4401.736.98

xyyxx

0.4-0.1560.06550.556-0.120.7250.1401.35

HHH

HdHdddd

0.4301.734.77

xyyxx

0.2-0.1920.07240.625-0.1600.6000.007353.45

HH

ddHdHdHd

0.4761.7313.8

xyyxx

0.150.3-0.1640.06270.665-0.1250.6600.00082.15

HdHd

HdHdHd

0.4531.736.67

xyyxx

0.4-0.1320.5040.540-0.1050.7600.1551.35

HHH

HdHdddd

20

B.1.2豎井旋流式泄洪洞進口起旋墩設計

1、起旋墩墩體數量不宜過多或過少，以6~8個為宜；

2、墩體沿環形堰對稱布置，墩體形狀宜采用流線型。

圖例B.1.2-1豎井泄洪洞進口起旋墩（桐城抽水蓄能電站上水庫）

B.1.3跌流豎井泄洪洞進口的導流防渦型式

井口的導流防渦型式，可參考圖例B.1.3-1和圖例B.1.3-2.

圖例B.1.3-1井口導流防渦型式（水工設計手冊）

21

圖例B.1.3-2瓊中抽水蓄能電站上水庫豎井泄洪洞進口導流墩

B．2泄流能力計算公式

B.2.1豎井旋流式泄洪洞中，起旋墩+環形實用堰的泄流能力按下列公式計算：

(B.2.1-1)

1.5

式中：Q——流?量=，?m23/?s?；?2??

RL——堰口半徑，m;

H——環形堰堰頂水頭，m;

g——重力加速度，m/s2；

m——環形溢流堰流量系數，對于起旋墩+環形溢流堰面采用橢圓曲線的型式，，

流量系數可按下式計算：

(B.2.1-2)

?1.5?1.5?/??

上式的適用條件?范=圍0為.19：+0.035(?/??)?，當泄洪洞設計流量較大時，可選取

較小值（小流量時選取較0大.2值2≤）。?/??≤0.7?/??

B.2.2跌流式豎井泄?洪/?洞?的環形實用堰采用冪曲線時，其泄流能力同樣按公式（B.2.1-1）計

算，環形堰的流量系數m則按下式推求：

(B.2.2-1)

?????

式中：——堰上?水頭=等?于?定?型?水?頭時的流量系數，可按以下公式計算：

?

?(B.2.2-2)

??

?