水工建筑物--第二章水利水电枢纽工程设计方法

1、水水 工工 建建 筑筑 物物 2021年年12月月18日日赖赖 国国 伟伟由于大由于大 中中 型水利工程规模大，工期长，技术复杂，型水利工程规模大，工期长，技术复杂，从大的方面讲，水利工程建设的程序有从大的方面讲，水利工程建设的程序有：l工程建设的工程建设的流域规划流域规划：l设计阶段设计阶段：l建设实施阶段建设实施阶段：l竣工验收阶段竣工验收阶段：在该：在该 阶阶 段段 编制竣工决算，如实体现建设项目的实际造价编制竣工决算，如实体现建设项目的实际造价，并总结经验，积累资料，不断提高工程造价管理的水平。，并总结经验，积累资料，不断提高工程造价管理的水平。l项目后评价阶段项目后评价阶段：项项 目

2、后目后 评评 价阶段是建设项目竣工投产后，经过价阶段是建设项目竣工投产后，经过1-2年的生产年的生产运营后，要进行一次系统的项目后评价。其主要内容包括影响评价，即项目投产后运营后，要进行一次系统的项目后评价。其主要内容包括影响评价，即项目投产后对各方面的影响进行评价对各方面的影响进行评价;其次是经济效益评价，对项目投资、国民经济效益，财务其次是经济效益评价，对项目投资、国民经济效益，财务效益、技术进步和规模效益、可行性研究深度等进行评价，对项目的建成投产后的效益、技术进步和规模效益、可行性研究深度等进行评价，对项目的建成投产后的整个经济进行评价，以便总结经验，以便在以后相似项目的建设中总结经验

3、，找到整个经济进行评价，以便总结经验，以便在以后相似项目的建设中总结经验，找到更为合理的技术和经济的组织方案，不断提高项目的决策水平和投资效果的目的。更为合理的技术和经济的组织方案，不断提高项目的决策水平和投资效果的目的。第一节第一节 河流开发规划河流开发规划一、河流开发规划的任务和要求一、河流开发规划的任务和要求 l河流开发规划河流开发规划: :根据江河流域根据江河流域的自然、地理、资源、社会、经济和的自然、地理、资源、社会、经济和环境环境条件条件及其特征规律，按照国家或地区近、远期及其特征规律，按照国家或地区近、远期国民经济发展规划国民经济发展规划，研究和确定其治理与开发的主题方针、战略部

4、署、工程方案以及实施研究和确定其治理与开发的主题方针、战略部署、工程方案以及实施程序等，从而有效地开发资源，除害兴利，促进和振兴流域地区社会程序等，从而有效地开发资源，除害兴利，促进和振兴流域地区社会经济事业的发展。经济事业的发展。l水资源规划分为水资源规划分为流域规划和区域规划流域规划和区域规划。流域规划流域规划：流域综合规划流域综合规划和和流域专业规划流域专业规划；区域规划区域规划：区域综合规划区域综合规划和和区域专业规划区域专业规划。l流域综合规划和区域综合规划流域综合规划和区域综合规划：根据该地区国民经济和社会发展根据该地区国民经济和社会发展的总体要求，同时还必须与土地利用规划、环境保

5、护规划相协调，兼的总体要求，同时还必须与土地利用规划、环境保护规划相协调，兼顾各流域、各地区和各行业的需要和发展。顾各流域、各地区和各行业的需要和发展。l专业规划专业规划：流域或区域的流域或区域的水文测验规划、防洪规划、水电开发规水文测验规划、防洪规划、水电开发规划、治涝规划、灌溉规划、航运规划、渔业规划、水土保持规划、水划、治涝规划、灌溉规划、航运规划、渔业规划、水土保持规划、水资源保护规划、环境保护规划等资源保护规划、环境保护规划等。l区域规划应当服从流域规划，专业规划服从综合规划区域规划应当服从流域规划，专业规划服从综合规划。二、河流水电规划的基本原则二、河流水电规划的基本原则l高瞻远瞩

6、高瞻远瞩超前规划，适时修订与时俱进超前规划，适时修订与时俱进。l以控制性工程为骨干，构成梯级开发的以控制性工程为骨干，构成梯级开发的合理布局合理布局。l贯彻水资源的贯彻水资源的综合利用原则综合利用原则，要使水电开发与环境，要使水电开发与环境保护相互促进、协调发展。保护相互促进、协调发展。l慎重对待和处理土地淹没与水库移民问题慎重对待和处理土地淹没与水库移民问题。 目前已经编制完成主要河流（河段）梯级水电开目前已经编制完成主要河流（河段）梯级水电开发或流域综合规划报告。发或流域综合规划报告。金安桥金安桥 水电站水电站第二节第二节 环境影响评价环境影响评价一、水利水电工程的环境问题一、水利水电工程

7、的环境问题l跨流域调水、修建大坝导致跨流域调水、修建大坝导致河流水沙情势和生态环河流水沙情势和生态环境的变化。境的变化。l水库淹没、移民安置水库淹没、移民安置和工程施工，对人群健康、自和工程施工，对人群健康、自然与生态环境产生不同程度的影响。然与生态环境产生不同程度的影响。l在流域综合规划或专业规划中，均应充分考虑在流域综合规划或专业规划中，均应充分考虑生态生态平衡与环境保护的问题平衡与环境保护的问题，力求水电工程建设与区域经，力求水电工程建设与区域经济、社会的可持续发展以及生态环境良性循环相协调、济、社会的可持续发展以及生态环境良性循环相协调、相互促进。相互促进。第三节第三节 工程水文研究工

8、程水文研究一、工程水文研究的意义一、工程水文研究的意义l水文科学水文科学是研究是研究水水的起源、存在、分布、循环、运的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的学科体系。动等变化规律和运用这些规律为人类服务的学科体系。l工程水文工程水文是以是以地表水和地下水地表水和地下水的分布、运动和变化的分布、运动和变化规律以及水与环境的相互作用和影响为研究内容，通规律以及水与环境的相互作用和影响为研究内容，通过测验、计算和模型试验等，预测河流水量、水质的过测验、计算和模型试验等，预测河流水量、水质的变化，并能为开发利用水资源，控制洪水和保护水环变化，并能为开发利用水资源，控制洪水和保

9、护水环境等提供基本依据的学科。境等提供基本依据的学科。l工程水文工程水文是流域防洪规划、水资源利用规划以及水是流域防洪规划、水资源利用规划以及水能开发规划中最重要的基础性工作，水文资料、水文能开发规划中最重要的基础性工作，水文资料、水文信息及其分析计算成果也是水利水电工程建设和运行信息及其分析计算成果也是水利水电工程建设和运行管理的重要依据。管理的重要依据。 第四节第四节 工程地质研究工程地质研究一、基本概念一、基本概念 水利水电工程地质水利水电工程地质是工程地质中专门研究与水利水是工程地质中专门研究与水利水电工程建设有关地质问题的学科，研究电工程建设有关地质问题的学科，研究工程区域工程区域的

10、地的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象、岩土物理力学参数，研究工程地质条件与地质现象、岩土物理力学参数，研究工程地质条件与建设工程及各建筑物的相互作用和影响。建设工程及各建筑物的相互作用和影响。 向家坝水电站向家坝水电站挡河大坝采用挡河大坝采用混凝土重力坝混凝土重力坝，坝顶高程坝顶高程383.00m，最大坝，最大坝高高161.00m，坝顶长度，坝顶长度909.26m。t32-3t32-5jc2-7jc2-8层理层理jc2-6第五节第五节 建筑材料研究建筑材料研究一、基本概念一、基本概念l建筑材料是指水利水电工程各建筑物施工所需

11、要的材料。建筑材料通常分为三大类： 第一类为矿物质材料:包括天然土料、天然石料、烧土制品、无机胶凝材料、混凝土以及水泥砂浆等。 第二类为有机质材料:包括木材、竹材、沥青、土工合成材料等。 第三类为金属材料:包括钢筋、钢板及各种有色金属材料。 在水利水电工程建设中，应用较多的是天然建筑材料、水泥、混凝土、钢材、木材、沥青以及土工合成材料等。第六节第六节 经济评价分析经济评价分析一、经济评价的要求一、经济评价的要求 经济评价是经济评价是对建设项目的投入与产出进行分析对建设项目的投入与产出进行分析，评价其社，评价其社会效益和经济效益以及适应市场需要和抵御各种风险的能力，会效益和经济效益以及适应市场需

12、要和抵御各种风险的能力，为建设项目的方案比选和决策提供科学依据。为建设项目的方案比选和决策提供科学依据。 二、经济评价内容二、经济评价内容 水电建设项目经济评价的主要内容分为水电建设项目经济评价的主要内容分为国民经济评价国民经济评价和和财财务评价务评价两大部分。两大部分。 三、国民经济评价方法三、国民经济评价方法 国民经济评价是在合理配置国家资源的前提下，国民经济评价是在合理配置国家资源的前提下，从国家全从国家全局角度，局角度，分析计算水电建设项目对国民经济的净贡献，据以判分析计算水电建设项目对国民经济的净贡献，据以判断建设项目的经济合理性。国民经济评价的一般方法断建设项目的经济合理性。国民经

13、济评价的一般方法指国民经指国民经济盈利能力分析，以经济内部收益率为主要评价指标济盈利能力分析，以经济内部收益率为主要评价指标。 四、财务评价方法四、财务评价方法 财务评价是根据国家现行财税制度、价格体系和建设机制，财务评价是根据国家现行财税制度、价格体系和建设机制，分析计算分析计算建设项目直接发生的费用和产出效益建设项目直接发生的费用和产出效益，据以判别项目，据以判别项目的财务可行性。财务评价方法以动态分析为主、静态分析为辅，的财务可行性。财务评价方法以动态分析为主、静态分析为辅，财务评价的主要参数为行业的财务基准收益率、基准投资回收财务评价的主要参数为行业的财务基准收益率、基准投资回收期等。

14、期等。 五、经济评价的发展趋势五、经济评价的发展趋势 经济评价的依据：原国家计委和建设部于经济评价的依据：原国家计委和建设部于1993年年4月发布了月发布了建设项目经济评价方法与参数（第二版）建设项目经济评价方法与参数（第二版）、建设项目经建设项目经济评价方法济评价方法、建设项目经济评价参数建设项目经济评价参数、中外合资经营中外合资经营项目经济评价方法项目经济评价方法等有关规定。等有关规定。 中国水利水电项目财务评价的中国水利水电项目财务评价的发展趋势是：保持与经济体发展趋势是：保持与经济体制改革同步。制改革同步。第七节第七节 设计阶段划分设计阶段划分 目前，中国存在目前，中国存在水利工程勘察

15、设计阶段划分水利工程勘察设计阶段划分和和水电站工程水电站工程勘察设计阶段划分勘察设计阶段划分两种提法两种提法。一、水利工程设计阶段划分一、水利工程设计阶段划分 水利工程勘察设计的全过程可分为五个阶段：水利工程勘察设计的全过程可分为五个阶段：l项目建议书：项目建议书：l可行性研究报告：可行性研究报告：l初步设计：初步设计：l招标设计：招标设计：l施工图设计：施工图设计：二、水电站工程设计阶段划分二、水电站工程设计阶段划分 对大中型水电站前期设计阶段划分调整为四个设计阶段。对大中型水电站前期设计阶段划分调整为四个设计阶段。l预可行性报告研究：预可行性报告研究：预可行性研究经主管部门审批后，即可编报

16、项目建议预可行性研究经主管部门审批后，即可编报项目建议书。书。l可行性研究报告：可行性研究报告：是将原可行性研究与初步设计两阶段合并。是将原可行性研究与初步设计两阶段合并。l招标设计：招标设计：l施工图设计：施工图设计： 第七节第七节 设计阶段划分设计阶段划分 目前，中国存在目前，中国存在水利工程勘察设计阶段划分水利工程勘察设计阶段划分和和水电站工程水电站工程勘察设计阶段划分勘察设计阶段划分两种提法两种提法。一、水利工程设计阶段划分一、水利工程设计阶段划分 水利工程勘察设计的全过程可分为五个阶段：水利工程勘察设计的全过程可分为五个阶段：1 1、项目建议书：、项目建议书：（1）概述项目建设的依据

17、，提出开发目标和任务。）概述项目建设的依据，提出开发目标和任务。（2）调查项目所在地区的自然经济条件，收集水文、地质等勘测资料，论）调查项目所在地区的自然经济条件，收集水文、地质等勘测资料，论证工程项目建设的必要性。证工程项目建设的必要性。（3）初选建设项目的建设规模、建设方案、建设地点、建设时间和主要建）初选建设项目的建设规模、建设方案、建设地点、建设时间和主要建筑物布置，初步估算项目的总投资额。筑物布置，初步估算项目的总投资额。 2 2、可行性研究报告、可行性研究报告（1）明确拟建项目的任务和主要效益。）明确拟建项目的任务和主要效益。（2）确定主要水文参数，查清主要地质问题，选定工程场址；

18、确定工程等）确定主要水文参数，查清主要地质问题，选定工程场址；确定工程等级，初选工程布置方案。提出主要工程量、施工工期。级，初选工程布置方案。提出主要工程量、施工工期。（3）初步确定淹没、用地范围和补偿措施。对环境影响进行评价。）初步确定淹没、用地范围和补偿措施。对环境影响进行评价。（4）估算工程投资，进行经济、财务分析评价等。）估算工程投资，进行经济、财务分析评价等。 在此基础上在此基础上提出项目是提出项目是否可行的结论性意见。否可行的结论性意见。 3 3、初步设计：、初步设计：可行性研究论证了水利工程的可行性，而初步设计要具体地落实可行性研究论证了水利工程的可行性，而初步设计要具体地落实水

19、利工程的工程方案和技术措施。水利工程的工程方案和技术措施。 （1）取得气象、水文、地形、地质建筑材料、经济、综合利用要求等更多、更详实）取得气象、水文、地形、地质建筑材料、经济、综合利用要求等更多、更详实的基本资料，进行更为详细的调查、勘测和实验研究工作。的基本资料，进行更为详细的调查、勘测和实验研究工作。（2）确定或选定拟建项目的综合开发目标、工程及主要建筑物等级、总体布置、主）确定或选定拟建项目的综合开发目标、工程及主要建筑物等级、总体布置、主要建筑物型式和轮廊尺寸、主要机电设备形式和布置等。要建筑物型式和轮廊尺寸、主要机电设备形式和布置等。（3）确定总工程量、施工方法、施工总进度和总概算

20、，论证在指定地点和规定期限）确定总工程量、施工方法、施工总进度和总概算，论证在指定地点和规定期限内进行建设的可行性和合理性。内进行建设的可行性和合理性。 4 4、招标设计：、招标设计： 是制定编制施工招标文件和施工规划的基础，根据上述规定，其工作内容暂按原是制定编制施工招标文件和施工规划的基础，根据上述规定，其工作内容暂按原技术设计要求进行设计工作，即在初步设计的基础上，进一步完善设计，确定或优化技术设计要求进行设计工作，即在初步设计的基础上，进一步完善设计，确定或优化设计方案，并据此对概算进行修正，满足施工招标工作的需要。设计方案，并据此对概算进行修正，满足施工招标工作的需要。（注（注 技术

21、设计阶段技术设计阶段：对于工程规模大，技术上复杂而又缺乏设计经验的工程，经主：对于工程规模大，技术上复杂而又缺乏设计经验的工程，经主管部门指定，可在初步设计和施工详图设计之间，增加技术设计阶段。）管部门指定，可在初步设计和施工详图设计之间，增加技术设计阶段。）5 5、施工图设计：、施工图设计：施工详图设计是根据初步设计或技术设计成果，设计和绘制施施工详图设计是根据初步设计或技术设计成果，设计和绘制施工详图，供施工使用。工详图，供施工使用。 （1）完成建筑物地基开挖图、地基处理图、建筑物体形图、钢筋图，金属结构的结）完成建筑物地基开挖图、地基处理图、建筑物体形图、钢筋图，金属结构的结构图和大样图

22、，机电设备、埋件、管道、线路的布置安装图等工程图纸的绘制。构图和大样图，机电设备、埋件、管道、线路的布置安装图等工程图纸的绘制。（2）施工图中应说明选用材料的型号规格、施工方法或加工工艺、质量要求和其他）施工图中应说明选用材料的型号规格、施工方法或加工工艺、质量要求和其他注意事项。施工图是现场建筑物施工、设备制作、选用、埋设和安装的依据。注意事项。施工图是现场建筑物施工、设备制作、选用、埋设和安装的依据。 二、水电站工程设计阶段划分二、水电站工程设计阶段划分 对大中型水电站前期设计阶段划分调整为四个设计阶段。对大中型水电站前期设计阶段划分调整为四个设计阶段。1 1、预可行性报告研究：、预可行性

23、报告研究：（增加预可行性研究报告阶段增加预可行性研究报告阶段 。）（1）根据河流规划的审批意见，对拟开发的工程着重研究工程建设的必要性、在电）根据河流规划的审批意见，对拟开发的工程着重研究工程建设的必要性、在电力系统中的任务、作用、主要特征水位和工程规模、综合利用要求。力系统中的任务、作用、主要特征水位和工程规模、综合利用要求。（2）提出初步的水文计算资料，枢纽区和库区工程地质条件初步评价。）提出初步的水文计算资料，枢纽区和库区工程地质条件初步评价。（3）提出水库淹没实物指标、从环境角度初步分析工程建设的可行性。）提出水库淹没实物指标、从环境角度初步分析工程建设的可行性。（4）初拟坝址、坝型和

24、枢纽布置方案、估算土建工程量。）初拟坝址、坝型和枢纽布置方案、估算土建工程量。（5）初拟单机容量、送出工程、电气主接线及主要设备（含金属结构）。）初拟单机容量、送出工程、电气主接线及主要设备（含金属结构）。（6）初拟主体工程施工方法、导流方案、及施工总进度。）初拟主体工程施工方法、导流方案、及施工总进度。（7）估算工程投资，提出资金筹措设想；进行初步的国民经济评价及财务评价，测）估算工程投资，提出资金筹措设想；进行初步的国民经济评价及财务评价，测算上网电价等。其勘测设计工作深度低于原可行性研究报告要求。算上网电价等。其勘测设计工作深度低于原可行性研究报告要求。 预可行性研究经主管部门审批后，即可编报项目建议书。预可行性研究经主管部门审批后，即可编报项目建议书。2