第2卷《规划、水文、地质》编写说明

梅锦山　侯传河　司富安

1　本卷的主要内容及编辑意图

本卷是《水工设计手册》(第2版)的第2卷，共分为7章，与第1版《手册》相比，第1章、第2章、第7章为新增内容，第3～6章是在原有内容的基础上进行了丰富和完善。

第1章“流域规划”，该章是水利水电工设计的基础，旨在让《手册》使用者了解流域规划的主要内容和编制流域规划应遵循的主要原则、思路，通过流域规划，确定工程的总体布局，明确工程的定位和主要任务，为本卷中的水文、水利计算和其他卷章中的工程设计提供铺垫。第2章“工程等级划分、枢纽布置和设计阶段划分”，系统介绍了水工建筑物的分类、工程等级划分及洪水标准、枢纽布置、工程设计阶段划分及报告编制要求等内容，对全书而言具有提纲挈领作用。第3章“工程地质与水文地质”，以水利水电工程勘测设计中遇到的各种主要地质问题的分析和评价为主线，涵盖水利水电工程中所有常见的水工建筑物，以及基础理论知识和有关的水利水电勘测专业知识，侧重于地质条件和影响因素分析，岩土体分类与分级，工程地质评价方法等。第4章“水文分析与计算”，与水利水电工程规划设计的有关规程规范相适应，内容涵盖了规划设计对水文分析与计算的主要任务和内容。第5章“水利计算”，从流域规划和工程规划设计的角度，介绍了防洪、治涝、供水、灌溉、水力发电、航运、综合利用水库、跨流域调水等工程水利计算的主要内容和方法，为选择河流治理和开发方案，确定工程规模及特征值等提供依据。第6章“泥沙”，在系统介绍了泥沙的基本概念和基本理论、水沙特性及设计水沙条件的基础上，对水库枢纽、引水及河防等工程设计中涉及的泥沙分析计算方法与参数进行了全面梳理。第7章“技术经济论证”，介绍了进行水利水电工程项目技术经济论证的技术和方法，为工程方案的技术经济比选提供指导。

本卷从宏观上把握了全书整体框架，内容基本涵盖了水文、地质、规划的主要内容，以第1章流域规划开篇，引出各类工程在流域规划布局中的定位，通过第2章水工建筑物的分类、工程等级及洪水标准引领全书，第3章地质和第4章水文分析与计算作为水工建筑物的设计条件，通过第5章水利计算确定规划设计方案和工程规模，以第6章解决泥沙设计和计算问题，通过第7章进行工程方案的技术经济论证比选，章节内容连贯，内容充实实用，同时妥善处理了卷章之间的关系，体现了整体构架的合理性。

2　修编的原则和思路

(1)科学性。修订过程中，系统、科学地总结并吸收了近30年来相关领域的新理论、新方法、新成果和新经验，基本反映了当前学科和技术发展水平。考虑到工具书的特点，对未经工程应用或实践检验的研究成果，不宜编入手册。

(2)实用性。充分考虑《手册》与相关规程规范相协调和配套使用，以及实用性和可操作性，内容选择主要适用于从事水利水电工程规划设计和运用研究的人员，也可供水利水电工程建设管理和科研人员、高等院校师生参考，适当增加工程实例、关键参数，表达方式上多采用公式、图表，文字叙述力求精练。

(3)协调性。考虑了水利水电工程设计标准之间、本卷与其他卷章之间和本卷内各章节之间内容的协调，避免相互重复和矛盾。

(4)完整性。力求全面反映水利水电工程规划设计中涉及的技术问题，以及解决这些问题的思路、方法和需要注意的事项，做到既内容全面，又重点突出。

(5)延续性。以第1版《手册》框架为基础，修订、补充有关章节内容，保持水利水电工程设计工作的延续性，便于查阅和使用。

(6)前瞻性。反映科学技术发展的应用前景，考虑计算机的广泛应用对计算速度和精度提高的作用，对相关分析计算方法提出推荐应用意见。

3　各章内容取舍及变化情况

3.1　第1章流域规划

本章为新编章节，共分18节。主要介绍了流域规划的内容，经济社会发展预测及需求分析，总体规划，水资源供需平衡分析与配置，防洪、治涝、河道整治、城乡生活及工业供水、灌溉、水力发电、航运、跨流域调水、水土保持、水资源保护等专业规划，河流梯级开发规划，流域管理规划，环境影响评价和规划实施效果分析与评价等规划工作的主要内容和原则与方法。其中，1.1～1.3节主要阐述流域规划的基本内容，对流域治理、开发、利用和保护的要求及总体规划方案;1.4～1.16节为专业规划;1.17节及1.18节主要阐述规划的社会、经济、生态与环境的效益及影响。本章在内容上呈现了流域规划的全貌，逻辑清晰且结构完整;体系上基本与规划报告编写体例一致，可供流域规划人员、大专院校师生和水管理人员参考。

在内容安排上，一是考虑了《江河流域规划编制规范》(SL201)的要求;二是考虑了近年流域规划编制工作中主管部门对流域规划的要求;三是考虑了读者对象的使用要求;四是考虑了要兼顾大江大河规划和中小河流规划的实际工作需要;五是考虑了与全书的协调。

3.2　第2章工程等级划分、枢纽布置和设计阶段划分

本章为新编章节，共分4节。从内容上看，“2.1水工建筑物的分类”，旨在给非水利水电工程专业或社会人士对水利水电工程中水工建筑物类型有一个较为全面的认识和了解，便于查阅其他卷、章，对全书有统领作用。“2.2工程等级划分及洪水标准”，则是各种水工建筑物设计时都需要用到的一些“标准”或“规范”，集中于此一并介绍，以免各卷、章重复阐述，亦起到“工具书”的作用。“2.3枢纽布置”，较系统地介绍了水利水电工程枢纽布置的主要影响因素，同时也列出了我国几十年来在水利水电工程建设中积累起来的典型枢纽布置的特点及经验。“2.4工程设计阶段划分及报告编制要求”，分别按水利水电工程和水电工程介绍设计阶段划分及报告编制要求;根据《编委会审稿定稿会会议纪要》(编〔2011〕07号)，增加“水利水电工程中有关专项设计报告的编制要求”相关内容，介绍节能减排、消防、劳动安全与工业卫生、水利水电工程运行管理等专项设计报告的编制要求，使内容更为全面。

3.3　第3章工程地质与水文地质

本章共分11节，以第1版《手册》框架为基础，以水利水电工程勘测设计中遇到的各种主要问题的分析和评价为主线，保留第1版第6章编写特色，对部分内容进行了调整、补充和修订;适当增加了工程实例、已建及在建工程采用的岩土力学参数;增加应用新技术、新方法的内容，尽量吸收较成熟的科研成果。

与第1版的差别如下:

3.1节改为“工程地质基础”，将原岩石、构造地质、地史、地貌合并为“基础地质”，增加了岩层产状表示方法、节理调查方法、活断层、地震等内容;补充了岩溶地貌、冰川地貌的相关内容;增加了物理地质现象、岩(土)体分类、岩体结构及其类型、岩土物理力学性质、岩土渗透性分级、软弱夹层等相关内容。

“3.2水文地质”中，补充了相关水文地质试验方法、地下水动态观测相关方法。对农田灌溉用水水质标准和生活饮用水卫生标准采用了最新的评价标准。新增了“岩溶水文地质、灌区水文地质”。

增加了“3.3区域构造稳定性”、“3.10若干工程地质问题”，取消了第1版中的“第7节水下岩塞爆破、定向爆破筑坝工程地质”。

“3.4水库区工程地质”新增了泥石流、水库诱发地震案例等内容。浸没评价按现行规范予以修订。

“3.5坝(闸)、堤防工程地质”中，增加了土的抗剪参数和岩体(石)抗剪参数的相关内容。新增了水闸、泵站工程地质，堤防工程地质。

“3.6边坡工程地质”中，将原“岩质边坡工程地质”改为“边坡工程地质”，增加了土质边坡相关内容。

“3.7地下洞室工程地质”中，新增了地下洞室的围岩稳定、大跨度地下洞室及洞室群工程地质、深埋长隧洞工程地质等内容;补充了大跨度地下洞室及洞室群的主要工程地质问题，取消了高边墙稳定分析和抗剪强度指标确定的内容。

“3.9渠道及渠系建筑物工程地质”中，增加了渠道工程地质问题、渠道水文地质条件及评价、对渠道边坡稳定问题进行了补充。

“3.11天然建筑材料工程地质评价”中，对储量计算精度按现行规范要求进行了调整，对各类材料的质量技术要求根据现行规范进行了修改。增加了接触黏土料、槽孔固壁土料、碎(砾)石土料、人工轧制混凝土用细骨料、人工轧制混凝土用粗骨料、沥青混凝土骨料技术要求、骨料碱活性判定等内容。

3.4　第4章水文分析与计算

本章共分10节，与第1版相比，本次修编在节次上由原来的8节增为10节，在内容上进行了调整和增减。原“第3节相关分析与频率分析”本次修编未予专列，相关分析的有关内容安排在基本资料、径流分析计算等有关内容之中;而频率分析则安排在“4.4根据流量资料计算设计洪水”中。原“第5节根据流量资料推求设计洪水”中的设计洪水的地区组成和入库设计洪水，本次补充内容后作为2节编写，即本章的4.5节和4.6节。此外，在设计洪水计算部分，与SL44《水利水电工程设计洪水计算规范》相一致，新增加汛期分期设计洪水计算的内容。原“第6节设计暴雨和可能最大暴雨”与“第7节由设计暴雨和由经验公式推求设计洪水”合为4.7节。原“第8节其他水文分析计算”中的厂坝区水位流量关系，本次修编专设为“4.8水位流量关系和设计水位”;本次“第9节其他水文分析计算”中，潮汐的有关内容纳入“4.8设计水位”中，新增“上游水库溃坝对设计洪水的影响”和“水利和水土保持措施对设计洪水的影响”等内容;新增“4.10水情自动测报系统规划设计”。

3.5　第5章水利计算

本章共分11节，以第1版内容为基础，介绍了水利水电工程水利计算的内容、方法和公式，考虑水利水电工程技术的发展和计算机技术的广泛应用，吸纳了近年来水利计算的新方法、新成果，对相关内容进行了调整、修改和补充，由第1版的8节调整为11节。主要有如下调整。

第1版重在介绍水库工程不同功能的水利计算，本次修编在此基础上扩充为不同兴利功能的水利水电工程水利计算;新增4节内容，包括“5.3治涝工程”、“5.4供水工程”、“5.7航运工程”、“5.11河道水力学”;对第1版“第1节概述”、“第2节防洪”、“第3节发电”、“第4节灌溉”、“第5节综合利用水库”、“第6节水库群”等节的序号进行调整，并对内容进行了补充;第1版中“第7节水库回水”和“第8节若干专门问题”整合修订为“5.10水库水力学”。

3.6　第6章泥沙

本章共分8节，以第1版《手册》框架为基础，系统、科学地总结了近30年来国内外泥沙设计的新理论、新技术、新方法，考虑目前水利水电工程建设的需要，由第1版的4节扩充调整为8节，调整后内容更丰富、更实用，比较系统地反映了当前技术水平和时代特色。

“6.1泥沙的基本特征和运动特性”为基本概念、基本理论的介绍，整合修订了第1版的“第1节泥沙的性质”、“第2节推移质运动”、“第3节悬移质运动”的内容，补充了不平衡输沙理论等近年来新的研究成果。

增加“6.2基本资料及分析”，介绍了泥沙设计要收集分析的基本资料内容和要求。

增加了“6.3水沙特性及设计水沙条件”，介绍了水沙特性及设计水沙条件分析的内容和方法。

第1版“第4节水库泥沙问题”修订为“6.4水库泥沙设计”，补充了近年来水库泥沙研究、设计和实践中的最新成果。

增加了“6.5枢纽防沙设计”，介绍了泄水建筑物防淤堵、电站防沙、通航建筑物防沙设计的内容和方法。

增加了“6.6引水及河防工程泥沙设计”，介绍了引水工程、引洪放淤工程、堤防工程、河道整治工程泥沙设计的内容和方法。

增加“6.7水库运用对下游河道影响分析”，介绍了水库下游河道河床演变过程、水库不同运用方式对下游河道影响分析、水库下游河道冲刷估算方法等内容。

增加了“6.8泥沙数学模型和物理模型”，介绍了目前用于河床演变预测分析计算的泥沙数学模型和物理模型研究方法，泥沙数学模型重点介绍了河流动力学法和水文水动力学法模型，物理模型则重点介绍了水库和河道动床物理模型。

3.7　第7章技术经济论证

本章为新编内容，共分9节，包括技术经济论证的要求与基础、资金筹措方案分析、费用分摊、国民经济评价、财务评价、供水项目水价测算、水力发电项目电价测算、不确定性分析与风险分析、方案经济比较等内容。

本章所选内容紧密围绕工程项目论证的需要，与工程实践和现行有关规范和政策相一致。对于与技术经济论证有密切关系的建设项目投资计算和需求预测分析等内容，考虑到有一定独立性且需要的篇幅较多，没有纳入;对于建设项目的区域经济和宏观经济影响分析等，考虑到只有少数特别重大项目才需要而且其方法、具体内容和经验尚不成熟，暂时也不纳入;对于工程经济学中的一些基础知识和计算方法，在建设项目技术论证中应用不多的，考虑到不少专著已有介绍，为节省篇幅，也没有纳入。

4　卷章之间的关系及处理

(1)本卷各章之间的关系及处理。

第1章“流域规划”主要侧重于流域规划的构成、规划思路、规划原则和规划布局论证等方面的内容，规划中涉及的水文分析、水利计算、泥沙计算和经济分析评价等具体的计算内容主要在本卷其他章节体现。

第4章“水文分析与计算”侧重于径流和洪水等方面的分析计算，为第5章“水利计算”提供基础和支撑，其中溃坝洪水计算有关内容并入第5章，但仍保留了“溃坝洪水对设计洪水影响分析”标题，相关内容做了简化;第5章“水利计算”侧重于各类工程规划设计工作中的水利计算，不包含水文和泥沙方面的分析计算;第6章“泥沙”仅涉及与泥沙有关工程的泥沙设计和分析计算。因此，上述3章之间计算的内容和侧重点不同，不存在重复问题。

第7章“技术经济论证”主要侧重于工程方案的国民经济评价和财务分析评价等方面的内容，与其他章节的内容不重复。

(2)本卷与其他卷章之间的关系及处理。

第1章“流域规划”中水土保持规划、水资源保护规划、生态需水配置等内容与第3卷的相关内容进行了协调。

第2章“工程等级划分、枢纽布置和设计阶段划分”“2.1水工建筑物的分类”中，对建筑物的分类方法及名称与其他卷章进行了协调;“2.3枢纽布置”中，为了处理好与其他卷章中的枢纽布置问题，经讨论斟酌认为，尽管其他卷章中不同的坝型都有枢纽布置问题，但都是从各自坝型的特点出发的，本卷中综合考虑地形、地质、气候、建筑材料、环境、移民等因素，从更宏观角度论述枢纽布置，与其他卷章的工程布置侧重点不同;同时也列出了我国几十年来在水利水电工程建设中积累起来的典型枢纽布置的特点及经验。

第3章“工程地质与水文地质”中的“3.6边坡工程地质”和“3.11天然建筑材料工程地质评价”内容与其他卷章相关内容进行了协调，本卷中该部分内容主要侧重于工程地质勘察、试验及评价与分析，其他卷章中主要侧重于设计标准、分析计算和工程处理措施。

第5章“水利计算”和第6章“泥沙”章节中涉及的相关工程与其他卷章的相关工程侧重点不同，本卷中侧重水利计算和泥沙设计，其他卷章侧重于建筑物本身的稳定计算和结构设计。

5　技术发展方向及使用中应注意的问题

本卷所列内容包含了现行技术规程规范中要求采用的相对成熟的技术和方法，也反映了当前的一些研究成果和技术发展方向。鉴于水利水电工程技术的不断发展和理念创新，在实践中需要不断总结新的经验，创新理论认识水平，不断提高水利水电工程规划设计技术水平。同时，由于篇幅所限和全书分工等原因，本卷所列内容偏重于方法介绍和对重点问题的引导，实例有限，具体使用时还需参阅其他文献资料，完善设计成果。编者建议在使用中应注意以下问题:

(1)要重视基本资料的收集及整理。基本资料是分析计算的基础，只有基本资料可靠，才能提出科学合理的设计成果，因此应加强基本资料的收集和整理，根据资料来源和实践经验，分析资料的可靠性，合理确定计算参数。

(2)要重视流域基本特性的分析评价。我国河流众多，不同地区的河流特性差异较大，在规划设计工作中，应加强河流特性的分析论证，将水利分析计算的基本理论和河流的具体特点紧密结合，合理概化和率定计算模型，开展有针对性的规划设计工作。

(3)要注意采用公式的使用条件。水文分析、水利计算和泥沙设计中，既有很强的理论性，同时也需要工程设计人员具有丰富的处理问题的经验，同一个问题可能有多种计算方法和计算公式，具体使用时，应根据问题的性质，河流特点，正确判断公式使用的条件，切忌拿来就用，必要时，可多用几种公式进行计算分析，合理选取计算结果。

(4)要重视分析计算成果的合理性检查。水文分析、水利计算和泥沙设计成果精度受多种因素的制约，在工程设计过程中，一定要遵循“多种方法、综合分析、合理选用”的方针，相互验证，合理选定最终成果，并全面分析成果的合理性，以确保成果质量。

6　编写感想

本次对第2卷《规划、水文、地质》的修编工作历时两年多，从接受任务到提出送审稿供大会审查，期间得到了全国水利水电行业多家勘测设计单位、科研院校、出版单位及众多老专家和领导的无私帮助和热心指导，在此表示感谢!

第1版《手册》出版已近30年，在水利水电工程勘察设计、施工、管理等工作中起到了重要的作用。本次修编，虽然对第1版在技术内容和章节安排上都做了些调整，并试图总结《手册》出版以来“规划、水文、地质”方面的技术进步和工程经验，但限于水平和客观条件，仍可能存在不足甚至欠妥之处，希望在今后的使用过程中不断积累经验，逐步完善。