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NB/T 10392-2020
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水电工程泄水建筑物消能防冲设计导则
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| 标准编号 | NB/T 10392-2020 (NB/T10392-2020) | | 中文名称 | 水电工程泄水建筑物消能防冲设计导则 | | 英文名称 | (Design Guidelines for Energy Dissipation and Erosion Prevention of Water Discharge Structures) | | 行业 | 能源行业标准 (推荐) | | 中标分类 | P59 | | 国际标准分类 | 27.140 | | 字数估计 | 139,126 | | 发布日期 | 2020-10-23 | | 实施日期 | 2021-02-01 | | 标准依据 | 国家能源局公告2020年第5号 | | 发布机构 | 国家能源局 | NB/T 10392-2020: 水电工程泄水建筑物消能防冲设计导则
NB/T 10392-2020 英文名称: (Design Guidelines for Energy Dissipation and Erosion Prevention of Water Discharge Structures)
中华人民共和国能源行业标准
水电工程泄水建筑物消能防冲设计导则
国家能源局 发布
中华人民共和国能源行业标准
水电工程泄水建筑物消能防冲设计导则
主编部门：水电水利规划设计总院
批准部门：国 家 能 源 局
中国水利水电出版社
1 总 则
1.0.1 为统一水电工程泄水建筑物的消能防冲工程布置、体型设计、水力设计、结构设
计和运行管理，做到运行安全、技术先进、经济合理，制定本导则。
1.0.2 本导则适用于水电工程的泄水建筑物消能防冲设计。
1.0.3 小型水电工程的泄水建筑物消能防冲设计可按本导则简化执行。
1.0.4 平原区水电工程的泄水建筑物消能防冲设计可按现行行业标准《水闸设计规范》
SL265 有关规定执行。
1.0.5 水电工程泄水建筑物消能防冲设计，除应符合本导则外，尚应符合国家现行有关
标准的规定。
3 基本规定
3.0.1 水电工程泄水建筑物消能防冲设计应包括消能防冲建筑物、下游河道及岸坡防护
工程的布置、体型设计、水力设计、结构设计、安全监测设计。
3.0.2 水电工程泄水建筑物消能防冲设计应收集并分析下列资料：
1 气象、水文、泥沙、地形、地质等自然条件。
2 水库运行、社会和生态环境、防洪及航运等要求。
3.0.3 消能防冲建筑物的建筑物级别和洪水标准应符合现行行业标准《水电枢纽工程等
级划分及设计安全标准》DL 5180 的有关规定。
3.0.4 消能防冲建筑物的水力设计应符合下列要求：
1 设计洪水运行时应有稳定的消能流态和良好的消能效果，常遇洪水运行时还应
有良好的水动力学特性。
2 出流应与相邻枢纽建筑物和下游防护、通航等要求相协调，不得影响其他枢纽
建筑物和下游重要设施的正常运行。
3 宜考虑运行期检修条件。
4 水力条件复杂或采用新型消能工的，可根据水力学数值计算分析成果进行初步
水力设计。
3.0.5 消能防冲建筑物的结构设计应符合下列要求：
1 应根据水力特性和抗浮、抗滑稳定要求，对结构体型、材料性能、基础锚固、基
础处理等进行设计。
2 对混凝土结构宜增大结构缝分缝间距。结构缝缝面应设置可靠的封闭止水，底
板结构缝宜设置键槽。对施工缝的接缝处理应提出明确的技术要求。
3 对混凝土结构宜进行温度控制和防裂设计。
4 应根据工程地质、水文地质条件和运行检修要求，采用防渗、排水措施。坝后消
力池或水垫塘宜设置封闭抽排水系统。
5 基础锚杆的锚固力标准值应按现行行业标准《溢洪道设计规范》DL/T 5166 中锚
固地基有效重的有关规定计算，并应按现行国家标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程
技术规范》GB 50086 的有关规定对锚杆杆体截面积和锚固段长度进行验算。
6 对地基岩体应提出基础处理措施。
3.0.6 消能防冲建筑物的抗冲磨、防空蚀设计应综合考虑工程泥沙特性、水力特性，建
筑物结构，混凝土原材料和温度控制及防裂要求、施工工艺等因素，并应符合下列规定：
1 应合理确定建筑物体型，并设置掺气减蚀设施。
2 过流面不平整度应符合现行行业标准《溢洪道设计规范》DL/T 5166 的有关规定。
3 抗冲磨、防空蚀混凝土的强度等级应根据水流流速确定，不应低于 C30，但不宜
高于 C50。
4 消能工底板混凝土宜连续浇筑。当底板表层设置抗冲磨混凝土时，应与其下部
混凝土不分层、连续浇筑。
5 采用新型消能工宜进行减压模型试验。
4 消能防冲型式及布置
4.1 一般规定
4.1.1 泄水建筑物消能防冲的总体布置应根据工程开发任务、水库运行、环境条件等要
求，综合考虑地形地质条件、枢纽布置、出口水流衔接、下游抗冲刷能力、岸坡稳定、
施工条件、运行维修、工程投资等因素，经技术经济综合比较确定。
4.1.2 水力条件复杂的大中型水电工程、采用联合消能或新型消能工的泄水建筑物，其
消能防冲布置应进行水工模型试验。
4.2 消能型式选择
4.2.1 按泄水建筑物类型和消能工布设位置的不同，消能型式可采用出口消能或洞内消
能。
4.2.2 出口消能可采用底流、挑流、跌流、面流、戽流等消能方式，具体选择时宜符合
下列要求：
1 当下游有通航要求、不良地质体或存在雾化敏感因素时，宜采用底流消能。
2 高水头、中水头且出口消能区冲坑不影响建筑物和岸坡安全时，宜采用挑流消
能。
3 当下游尾水较深且水位变幅较小时，可采用面流或戽流消能。
4.2.3 消能方式采用底流消能应符合下列规定：
1 重力坝坝高大于 100 m 时，宜研究设置宽尾墩、台阶溢流面、跌坎等辅助消能
工。
2 当坝高超过 150 m 或入池流速大于 40 m/s 时，采用底流消能应进行专题论证。
4.2.4 消能方式采用挑流消能应符合下列要求：
1 应根据下游河谷地形、地质条件和适应性确定挑坎的布置型式和体型参数，分
散水舌落点，不得淘刷建筑物基础和岸坡坡脚。
2 当冲坑影响建筑物和岸坡安全时，应研究采用水垫塘、二道坝、护岸、护底等工
程措施。
4.2.5 洞内消能可采用旋流、孔板、洞塞等消能型式，具体选择时应符合下列要求：
1 旋流消能下游洞段宜采用明流衔接。
2 孔板、洞塞内消能工应布置在隧洞的有压流段。
4.2.6 当下泄流量较大、水头较高或河谷狭窄，单一消能型式布置困难或消能效果不理
想时，可采用联合消能布置型式，并应符合下列要求：
1 对同一泄水建筑物可增设辅助消能工提高消能率，或采用两种或两种以上消能
方式相结合的型式。
2 对不同泄水建筑物可使出流相互碰撞、冲击、剪切而增加消能率。
3 可采用分散布置、分区消能。
4 溢流坝采用底流、戽流消能时，可在闸墩上布置宽尾墩、溢流面上布置台阶。
5 拱坝溢流表孔采用挑流、跌流消能时可与中孔、底孔挑流联合运行，形成左右对
冲、上下碰撞的联合消能型式，但应充分考虑泄洪雾化对其他建筑物的影响。当下游有
雾化控制因素时，可采用侧收缩、无碰撞型式。
4.3 下游防护
4.3.1 消能工出口下游河床、岸坡的保护范围及型式，应根据地形地质条件、消能方式、
河道水力条件或下游受影响对象的保护要求等分析确定。
4.3.2 采用挑流消能时，应分析评价泄洪雾化对周边环境、岸坡稳定、交通条件、其他
建筑物运行的不利影响，并采取防护措施。
5 底流消能防冲设计
5.1 一般规定
5.1.1 底流消能防冲设计应包括下列内容：
1 消力池和辅助消能工的体型设计。
2 对消力池的水跃形态、水面、流速、动水压力等进行水力设计。
3 消能工的结构设计，包括混凝土材料性能和温度控制、结构分缝及止水、底板抗
浮稳定、边墙整体稳定、基础锚固、结构配筋、基础处理、防渗排水等。
5.1.2 宽尾墩、台阶溢流面、跌坎、小挑坎等辅助消能工的型式，应根据泄洪水头、单
宽流量、下游水深以及抗冲磨、防空蚀等因素综合分析确定。
5.2 体型设计
5.2.1 消力池体型设计宜符合下列要求：
1 消力池平面宜对称、顺直、等宽。当入池单宽流量较大、基岩抗冲刷能力较差或
下游水深较浅时，也可采用渐扩设计。
2 矩形消力池的纵剖面可根据底流消能水力计算结果确定，底流消能水力计算宜
符合本导则附录 A 的有关规定。当下游水深不足时，可采用下挖、设置尾坎等措施增加
池内水深。
3 消力池的横剖面宜结合岸坡开挖和边墙结构体型要求，宜采用矩形或梯形断面。
5.2.2 宽尾墩体型设计应符合下列要求：
1 宽尾墩体型参数可按本导则附录 B 的有关规定和工程经验初拟，最终应通过水
工模型试验确定。
2 宽尾墩体型应与溢流坝闸室段布置相协调，不应影响泄流能力和妨碍弧形闸门
铰支座的布置。
3 边孔宽尾墩体型宜采用不对称型式，收缩水舌不得冲出下游边墙。
5.2.3 台阶溢流面与宽尾墩联合运用时，应符合下列规定：
1 宽尾墩底部出流水舌应形成掺气空腔，台阶溢流面的第一级台阶前可设置小挑
坎，前部几级台阶高度宜采用 1.5 m～2.0 m。
2 台阶溢流面下部宜采用圆弧或小挑角与消力池底板连接。
5.2.4 当入池流速大于 30 m/s 时，宜在消力池入口设置跌坎降低临底流速，跌坎体型设
计宜符合下列要求：
1 坎顶入池角度和跌坎高度可根据上下游水力条件和类似工程经验初拟，最终宜
通过水工模型试验确定。
2 入池角度宜采用水平或小俯角，上游与坝坡、泄槽通过反弧段过渡连接，反弧段
末端至坎顶应设置一定长度的直线段。
3 跌坎高度应结合入池角度和尾坎高度，根据坎顶入池流速、单宽流量、下游水深
等因素，考虑流态、临底流速、脉动压强等水力学指标的控制要求综合确定。
4 跌坎两侧边墙宜同时突扩，但不得对下游边墙产生空蚀破坏。
5.3 水力设计
5.3.1 消力池的水力设计应符合下列规定：
1 确定的消力池体型应保证各级设计泄量下均能形成稳定的淹没水跃形态。水跃
淹没度宜取 1.05～1.10。
2 消力池两侧边墙墙顶高程，应根据设计洪水时跃后池内水深并考虑适当超高确
定。
3 消力池临底流速大于 15m/s 的底板区域不宜设置消力墩等辅助消能工，以避免
发生空蚀破坏。
4 消力池上游接陡坡泄槽时，可按本导则第 A.0.5 条共轭水深比的方法估算下游共
轭水深，进而判别水跃形态。
5 消力池尾坎下游不宜产生二次水跃。出池流速、水面波动及冲淤形态应满足发
电、航运及岸坡稳定等的要求。
5.3.2 宽尾墩底流消力池的水力设计应符合下列规定：
1 消力池长度可按常规平底二元水跃消力池长度的 2/3 初拟。
2 各级设计流量下，消力池内均应形成稳定的三元水跃流态。
3 水舌冲击区应有足够的动水垫深度。
4 墩后收缩水舌不应冲砸溢流坝面或消力池边墙。
5 采用台阶溢流面的，应保证掺气充分。
6 溢流坝面和消力池的流态、消能效果、掺气减蚀性能、动水压力特性宜通过水工
模型试验验证。
5.3.3 跌坎底流消力池的水力设计应符合下列要求：
1 池底高程和纵剖面体型可根据常规平底消力池水力计算公式或水力学数值计算
分析拟定。
2 各级设计流量下，消力池内均应形成稳定的淹没水跃流态。
3 入池主流应有足够的射流长度，保证充分扩散和剪切。
4 跌坎消力池的流态、流速、动水压力和消能效果宜通过水工模型试验验证。对跌
坎及其下游消力池底板、边墙的空化空蚀特性，宜进行减压模型试验。
5.4 结构设计
5.4.1 消力池的抗冲磨、防空蚀设计，应符合本导则第 3.0.6 条的规定。
5.4.2 结构设计时应根据气候特点、施工条件、结构特点及材料性能等对消力池混凝土
温度控制提出要求。
5.4.3 消力池结构稳定验算应符合下列要求：
1 消力池底板应进行稳定验算。消能工底板稳定验算应符合本导则附录 C 的有关
规定。
2 消力池两侧边墙的稳定性、基底应力和截面应力应进行验算。
3 水力特性复杂或采用新体型的消力池，宜开展流激振动模型试验。
5.4.4 水跃区消力池底板、边墙混凝土结构分缝宜符合下列规定：
1 平行水流向的结构缝间距可采用 15 m～20 m。
2 宜减少垂直水流向的结构缝数量，可根据施工、温度控制需要设置施工缝。
3 相邻结构缝可相互错开。
4 结构缝宜设置键槽，缝面不宜设置弹性材料。
5.4.5 消力池结构缝止水应符合下列规定：
1 结构缝铜止水不宜少于 2 道。
2 施工缝宜设置 1 道铜止水。
3 对止水材料性能、连接质量、止水部位混凝土振捣等应提出施工技术要求。
5.4.6 消力池底板基础锚杆的设计应符合本导则第 3.0.5 条的规定。基础锚杆的外露端
应锚固于结构混凝土中，宜与底板表层钢筋网连接。
5.4.7 消力池底板和边墙基础宜为弱风化基岩。结构设计时应根据基岩完整性和结构面
发育情况，采用固结灌浆、挖除置换等基础处理措施。
5.4.8 消力池底板宜设置排水系统。当采用封闭抽排水系统时，其周边宜设帷幕封闭。
6 挑流消能防冲设计
......
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