FCD 11060 FCD
水利水电工程 初步设计阶段
冰工程设计大纲范本
水利水电勘测设计标准化信息网
1996年3月
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水电站初步设计阶段 冰 工 程 设 计 大 纲
主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员:
勘测设计研究院
年 月
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目 次
1. 引 言 ..................................................... 4 2. 设计依据文件和规范 ......................................... 4 3. 基本资料 ................................................... 4 4. 设计原则 .................................................... 7 5. 设计工作内容与方法 ........................................... 7 6. 应提供的设计成果 ............................................. 9
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1 引言
工程概况
(1)工程所在河流名称、河道地形特点等;
(2)工程的地理位置、上、下游工程位置及其与本工程的关系; (3)工程布置(附上、下游立视图)。
2 设计依据
2.1 有关本工程的文件 (1)可行性研究报告;
(2)可行性研究报告审查文件; (3)初步设计任务书。2.2 设计规范
(1) DL 5021-93 水利水电工程初步设计编制规程；
(2) SDJ 12-78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部份）（试行）
及补充规定；
(3) SL 59-93 河流冰情观测规范；
(4) SD 303-88 水电站进水口设计规范（试行）； (5) SDJ 214-83 水利水电工程水文计算规范（试行）； (6) SL 74-95 水利水电工程钢闸门设计规范。 2.3 参考规范
(1)水工建筑物抗冰冻设计规范(报批稿)待正式发布后,本规范应移入2.1条； (2)地面气象观测规范,中央气象局,1979年12月； (3)水文测验试行规范,水利电力部,1974。2.4 主要参考资料
(1) 工程手册，冰工程（EM1110-2-1612），美国陆军工程兵团； (2) 水工设计手册，第二卷，1984年，第一版。
3 基本资料
3.1 库区范围及上、下游河道地形图：
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库区范围及上、下游河道地形图；
河道横剖面图,纵比尺 ,横比尺 。
河道纵剖面图,纵比尺 ,横比尺 。3.2 气象资料
选择 代表站为进行水库的水体热量平衡计算及有关冰情设计的代表站，并需收集下列基本资料：
(1) 多年冰情各月平均气温；
凡进行冰情分析计算，必须提供选定计算系列的多年各月平均气温值，见表1。
表1 多年月平均气温 单位:℃
月 份 平均气温 10 11 12 1 2 3 4
(2) 冰情绝对最低气温： ℃； (3) 气温转负日期： 月 日； (4) 气温转正日期： 月 日； (5) 冰期为 月～ 月，长达 d；
凡进行热量平衡计算，除必须提供多年各月平均气温外，尚需包括：
(6) 降水； (7) 日平均气压； (8) 太阳总辐射(d)； (9) 日平均风速、风向； (10)日平均云量 (11)日照时数。
3.3 水温
(1)代表站多年冰期各月平均水温，见表2；
表2 多年月平均水温 单位:℃
月 份 平均气温 10 11 12 1 2 3 4 (2)进、出库历年冰期各月平均水温，见表3、表4； 表3 进库站冰期各月平均水温 单位: ℃ 月 份 平均水温 10 11 12 1 2 3 4 进库站冰期月最高水温: ℃。
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进库站冰期月最低水温: ℃。
表4 出库站冰期各月平均水温 单位：℃
月 份 平均水温 10 11 12 1 2 3 4 出库站冰期月最高水温: ℃ 出库站冰期月最低水温: ℃ (3)水库冰期各月各断面表面水温。3.4 代表站历年冰期各月、日平均流量 (1) 月平均流量，见表5；
表5 代表站历年冰期各月平均流量 单位:m3/s
月 份 平均流量 10 11 3
12 1 2 3 4 (2)实测最大流量: m/s; (3)实测最小流量: m/s;
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(4)历年各日平均流量见附表: (注：范本未列,由设计人员另建附表。)3.5 冰期各月水库坝前平均水位（设计或实测） (1) 月平均水位，见表6；
表6 冰期各月水库坝前平均水位 单位：m 月 份 平均水位 10 11 12 1 2 3 4 (2)月最高水位： m； (3)月最低水位： m； (4)最高水位： m； (5)最低水位： m。
3.6 工程修建前的冰期观测及调研资料 (1)本河段岸冰出现日期为 月 旬；
(2)流凌开始日期为 月 旬； 流凌天数 d；
(3)本河段封冻日期为 月 旬；稳定封冻天数 d；(或本河段历年不封冻)； (4)封冻方式(平封、立封)； (5)封冻期最大冰厚 m； (6)开河日期为 月 旬；
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(7)开河期流冰天数 d；
(8)流冰特性: 冰块厚 m; 面积 m；流速 m/s； (9)开河形势(文、武、半武)； 武开河发生的机率 ； (10)流凌期及开河期冰流量及流冰总量 m；
(11)本河段历史上曾发生过 次冰塞、冰坝等灾害性冰情, 其发生日期一般在 月～ 月, 持续时间为 d； 壅水高约 m；造成上下游 km范围内人民生命财产的损失, 据调查, 最大损失情况是 (或本河段历史上从未发生过冰塞或冰坝等危害性冰情)。 3.7 水库淤积及回水计算成果
水库淤积和回水计算成果见表7。
表7 水库淤积及回水计算成果
水库淤积平衡后河断面名称 编号 距坝里程 km 床高程(淤积 年后) p=50% (Q=m/s) 32
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水库回水位,m p=20% (Q=m/s) 3p= 5% (Q= m/s) 3 3.8 施工导流建筑物平面布置图及工程进度安排
4 设计原则
4.1 应根据冰情问题严重程度及工程等级确定设计内容及深度。 4.2 重视基本资料的收集。
4.3 重视工程所在河段冰情调查研究工作；了解历史上曾经发生过的冰情，并作为设计分析的参考数据。
4.4 结合工程布置特点, 进行冰工程的设计与研究。
4.5 施工期的冰情预报，要结合由于施工进展而改变了河流特性的特点，进行分析。 4.6 要根据国内、外已建成工程的设计经验进行类比分析。4.7 对设计成果要进行合理性分析。
5 设计方法与内容
5.1 水体热量平衡计算
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提示：(1)水体热量平衡计算可采用常规计算方法； (2)在选用热量平衡计算各分量计算中有关参数时，应结合工程所在地的经纬度、地形特点、高程、水温、气温、风、湿度、云量等基本就资料，查《气象常用表》予以确定； (3)热量平衡计算中主要的分量是太阳总辐射值。由于太阳辐射控制范围较大，该值可在各大城市气象台站实测资料中获得。 5.2 冰流量计算
提示:(1)可直接用附近水文站实测资料。由于冰流量的大小与上游封冻情况密切有关，因此引用时需调查各年上游是否有冰塞、冰堆等特殊冰情产生等问题;(2)采用经验关系法, 利用冰流量与气温、流量关系间接推求;(3)热量平衡方法计算。 5.3 冰厚计算
提示：冰厚计算方法可参见SDJ214-83附录第四章第三节。 5.4 冰压力计算
提示: 冰压力计算方法可参照在编的《水工建筑物荷载设计规范》。 5.5 冰塞、冰坝壅水计算
提示：(1)并岁壅水位计算方法可参照SDJ214-83附录六第五章进行计算； (2)冰坝壅水计算方法可通过调查历史情况确定, 也可结合槽蓄量与最高洪水位的经验关系确定。 5.6 电站下游零温断面位置计算
提示：计算方法可参照SDJ124-83附录六第六章第一节，零温断面位置L0的计算进行。 5.7 电站下游封冻冰边缘位置计算
提示:计算方法可参照SDJ 214-83附录六第六章第二节封冰边缘位置Lf的计算进行。5.8 施工期冰情预报
提示：施工期要进行以下冰情预报项目： (1)流冰、封冻、解冻日期的预报； (2)流冰期冰花对导流建筑物可能产生影响的预报； (3)稳定封冻期冰塞壅水对导流建筑物的影响，特别是对上、下游围堰的影响； (4)春季开江（河）期冰坝的形成、溃决对导流建筑物的影响及冰块的排泄； (5)静、动冰压力对导流建筑物及过河建筑物的影响； (6)梳齿或其他型式导流建筑物封孔时，可能产生的冰情危害的预报。 5.9 防冰措施(工程)设计
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提示:防冰措施包括以下几方面:(1)拦(蓄)冰措施: 1)拦冰排、拦冰绳索、拦冰栅的布置设计。达到结冰盖及蓄冰的目的； 2)施工期围堰加高; 3)其他水工建筑物，如丁坝、堰等； (2)排冰措施： 1)利用导流建筑物或底孔排冰； 2)利用上游已成水库在凌汛期调节下泄流量防凌；或拦、排结合的方式； (3)机械措施： 应用捞冰机械或清污机清除流 (4)破坏措施： 1)应用炸药人工爆破冰盖； 2)破冰船； 3)飞机炸冰； 4)在冰面撒砂格破冰。 (5)水电站金属结构防冰措施： 1) 设备表面涂保护层以防止结冰； 2) 防止闸门及拦污栅冻结的压缩空气装置系统； 3) 拦污栅电热系统加热除冰； 4) 在进水口前方拦冰。
6 专题研究(必要时)
提示:本大纲所列以下专题研究项目, 应根据各电站的特点(包括电站型式,本工程与河流上、下游工程的关系,建库前河道冰情特点) 及工程等级等因素进行分析后,选择重点进行研究。 6.1 冰花堵塞电站进水口拦污栅可能性的研究
提示：本项专题研究对于引水式电站或水深较小水电站的进水口被冰花堵塞的可能性较大，为了确定金属结构设计是否采取防冰措施，有必要进行拦污栅是否可能被冰花（块）堵塞的研究。 6.2 冰压力对水工建筑物的影响
6.3 水库末端冰塞对库区淹没、浸没的影响
提示：根据冰坝、冰寒壅水计算结果，当冰塞（坝）壅水位高于汛期p=20%的洪水回水高程的情况下，应进行本项分析研究。 6.4 电站下游冰塞、冰坝壅水对电站尾水的影响 6.5 特殊冰情对工程施工的影响
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提示：严寒地区冰凌对施工影响较大的工程，应进行施工期冰情的专题研究，提出相应的防冰措施。以保证施工的正常进行。
7 应提供的设计成果
7.1 初步设计报告（有关章节）
7.2 各设计内容的有关计算书及其附图、附表7.3 专题报告
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