水利工程設(shè)計需注意的問題探討

龔娟

摘要：水利工程建設(shè)在當(dāng)今社會占有相當(dāng)重要的地位，水利工程設(shè)計是一項關(guān)鍵、復(fù)雜、繁瑣的工作，因此設(shè)計要做到統(tǒng)籌安排。在設(shè)計階段應(yīng)及時與外部系統(tǒng)及相關(guān)環(huán)節(jié)溝通反饋，通過工期安排、安全度分析，設(shè)計工作人員要站在工程建設(shè)全局的高度上，綜合各階段反映的問題，逐個提出方案進(jìn)行解決。同時在工程管理、調(diào)度及日后工程運轉(zhuǎn)產(chǎn)生效益等方面提出周到的安排。文章對水工建筑物的設(shè)計中步驟、安全、美觀等問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水利工程建設(shè)；施工狀況；外觀設(shè)計；工程管理；工程調(diào)度 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV222 文章編號：1009-2374（2015）06-0034-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0444

水利工程總體來說是在掌握現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，通過修建相應(yīng)水利工程達(dá)到除水害，防災(zāi)減災(zāi)目的而興建的工程。水利工程在我國乃至全世界都占有非常重要的地位，只有消除了水害，社會民生才得以安定，經(jīng)濟(jì)才得以提升。現(xiàn)代水利工程具有以下特點：一是受自然條件制約，工作條件復(fù)雜多變；二是施工難度大，對環(huán)境和自然的影響也大；三是社會、經(jīng)濟(jì)效益高，與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)聯(lián)系密切；四是工程失事的后果嚴(yán)重等。這就要求水利工程技術(shù)人員必須廣泛、深入、系統(tǒng)地掌握科學(xué)技術(shù)知識，在設(shè)計和建設(shè)水利工程中要和生態(tài)、環(huán)境、航運、旅游、文物等部門協(xié)調(diào)，要在工程設(shè)計中以高度的責(zé)任心，深入實際，多方借鑒，反復(fù)比較，全面論證，才能圓滿地做好設(shè)計工作。

1 水工建筑物設(shè)計的步驟

在水利工程建設(shè)過程中，水工建筑物設(shè)計是其中的一個環(huán)節(jié)，一個子系統(tǒng)活動。進(jìn)行水工建筑物設(shè)計時，在考慮建筑物穩(wěn)定安全等基礎(chǔ)上，還應(yīng)從工程的施工方法和施工步驟方面加以分析，并對工程方案的優(yōu)劣進(jìn)行方案比選，從而決定工程設(shè)計方案。建筑物設(shè)計階段的主要工作步驟為：一是收集基礎(chǔ)資料，掌握信息來源；二是明確工程總體規(guī)劃及其對樞紐和建筑的功能要求。這是設(shè)計工作的目標(biāo)，只有明確了設(shè)計目標(biāo)，才能為下一步工作的展開提供支撐；三是提出方案比選，確定設(shè)計方案。以初擬的建筑物型式為基礎(chǔ)，從工程建設(shè)條件、淹沒指標(biāo)、施工條件、工程投資等方面對方案進(jìn)行分析、比較、評價，篩選出可行的推薦方案；四是對建筑物的細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，使其方案在工程占地、投資等方面更經(jīng)濟(jì)、更人性化；五是初步確定建筑物的施工組織方案，完善工程主要工序質(zhì)量控制措施、方法、指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)；六是對方案進(jìn)行評價及驗證。只有全面地掌握了設(shè)計步驟，才能條理分明進(jìn)行設(shè)計，就具備了設(shè)計的前提條件。

2 水工建筑物設(shè)計的安全性

設(shè)計方案的基本要求是實用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀。實用、經(jīng)濟(jì)這兩個問題主要是面對工程的直接有關(guān)方面（如使用者、受益者、投資者等），安全問題事關(guān)全社會，容不得半點馬虎，須從已制定的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范來保證。從全局上做到設(shè)計工作與社會要求相協(xié)調(diào)，使水工建筑物設(shè)計符合安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、持久耐用、技術(shù)先進(jìn)、外觀新穎的要求。水工建筑物，尤其是壩，是水利工程的核心，關(guān)系人民群眾生命財產(chǎn)安全。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)精心設(shè)計，業(yè)主、監(jiān)理、施工、設(shè)計方更應(yīng)精心施工，做到安全第一。

為了保證建筑物安全，必須在規(guī)劃、科研、初設(shè)階段加以分析，提供技術(shù)說服力，保證其在主體功能區(qū)蓄水及泄水能力、結(jié)構(gòu)強度及穩(wěn)定性等方面均有一定的安全系數(shù)儲備。地基、基礎(chǔ)是工程的主要組成部分，其強度及穩(wěn)定性亦應(yīng)予以同等重視。同時我國受環(huán)太平洋地震帶及歐亞地震帶的影響，地震活動頻繁，歷史上多次發(fā)生災(zāi)害性大地震，全國大部分地區(qū)為抗震設(shè)防區(qū)，地震烈度在6度以上的地震區(qū)面積占全國國土面積的60%，其中的18%為8度、9度強震區(qū)，而近期又處于地震活動上升期。又由于水庫蓄水而引起庫區(qū)及庫水影響所及的鄰近地區(qū)出現(xiàn)新的水庫誘發(fā)地震，因此，需要重視對水工建筑物的抗震分析。水工建筑物類別很多，結(jié)構(gòu)型式、邊界條件和荷載復(fù)雜，地震作用時的動態(tài)反應(yīng)各異，需結(jié)合具體情況進(jìn)行實際抗震分析。

3 水工建筑物施工過程的狀況

至此可根據(jù)建筑物設(shè)計圖紙組織施工，但是對一個成功的設(shè)計而言，道路才走了一半。更重要的是應(yīng)當(dāng)繼續(xù)關(guān)注工程的施工、管理、運用及原型監(jiān)測的情況；通過實踐檢驗設(shè)計工作的得失，及時總結(jié)，必要時加以糾正，如此不懈地努力才能高水平地建成水利工程。而當(dāng)今存在一部分水利工程師，對其設(shè)計成果后續(xù)建設(shè)有很好跟進(jìn)，對設(shè)計中存在的問題沒有進(jìn)行反復(fù)檢驗。好的開始是成功的一半，在建筑設(shè)計階段就應(yīng)當(dāng)認(rèn)真分析比較施工方案，施工方法和進(jìn)度必須與水利樞紐施工導(dǎo)游協(xié)調(diào)一致，全面統(tǒng)籌安排。對建筑物在施工期的工作狀況應(yīng)當(dāng)仔細(xì)、全面地分析研究，不容忽視，因為水工建筑物施工期限較長，有的長達(dá)10年以上，建筑物的抗力在施工期較差，而某些作用的最大值是在施工期出現(xiàn)的。例如：（1）壩在施工期洪水調(diào)蓄比最小，有的壩在重現(xiàn)期較短的洪水通過時，下泄比正常運用期還大的洪峰流量；（2）施工期由于水庫還沒有完全形成，上下游水頭差小，下游消能設(shè)施效率低，河道中的水流流態(tài)更為惡劣，沖刷嚴(yán)重；（3）建造中的水閘閘室的重量，由于基坑不充水，沒有水的浮托作用，將全部作用在地基上；（4）混凝土澆筑后，因水泥水化熱溫度升高，與外界產(chǎn)生較大溫差等。不難看出，精心安排的設(shè)計，常可做到施工期中提前蓄水，興利發(fā)電。如三峽工程，施工期定為18年，經(jīng)安排，在壩身施工第9年即可蓄水，低水頭發(fā)電，預(yù)計在開工后第12年即可做到利用提前發(fā)電收入補償當(dāng)年的投資，經(jīng)濟(jì)效益顯著。按時逐步地對施工過程中水工建筑物的狀況進(jìn)行分析，可以保持各階段建筑物的安全，這是每一個水利工程設(shè)計者需注意的方面。

4 水利工程建筑物外觀新穎設(shè)計

水利工程建筑物作為一門專業(yè)的學(xué)科，設(shè)計人員往往只注重滿足工程功能需求而很少去涉足工程藝術(shù)角度，水利工程藝術(shù)觀、山水環(huán)境景觀化的設(shè)計顯得捉襟見肘。湖南地區(qū)有許多20世紀(jì)六七十年代興建的水利工程，由于受施工條件等方面的限制，工程設(shè)計等方面基本上沒有考慮建設(shè)非工程的措施和可持續(xù)發(fā)展的資源配置，更談不上考慮建筑藝術(shù)、生態(tài)環(huán)境等問題，隨著社會的發(fā)展，水利事業(yè)的不斷進(jìn)步，工程與環(huán)境之間的矛盾日漸顯現(xiàn)。近幾年來，“和諧”已融入水利工程建設(shè)中，工程要“和諧”、環(huán)境要“和諧”，社會的發(fā)展要“和諧”，這讓設(shè)計人員意識到，水工建筑物的結(jié)構(gòu)與藝術(shù)的配合，是為了更好地營造新型的景觀水利、城市化水利。同樣水利工程與建筑設(shè)計兩個專業(yè)的巧妙整合，可以達(dá)到減少投資、優(yōu)化外觀、美化環(huán)境等多重目的。如：對于像管理站房，應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)孛褡逄厣紤]周邊山體環(huán)境，對其房屋頂、梁、壁、窗進(jìn)行造型，達(dá)到令人過目不忘的效果。同時應(yīng)充分結(jié)合建筑物的抗風(fēng)性和耐臟性問題。選擇承受超常的風(fēng)荷載、耐臟性、耐水沖刷的材料。再次需體現(xiàn)出水利工程建筑固有的特點，在色彩搭配上應(yīng)從冷色系或暖色系等方面進(jìn)行綜合考慮，讓水利建筑物在外觀上取得較好的視覺沖擊效果。

5 結(jié)語

水利設(shè)計者在進(jìn)行樞紐規(guī)劃時，應(yīng)當(dāng)在流域規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)樞紐所在地區(qū)的自然條件、社會經(jīng)濟(jì)特點以及近期與遠(yuǎn)期國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要等，統(tǒng)籌安排，合理地開發(fā)利用水資源。同時作為蓄水工程主體的壩或江河的堤防，一旦失事或決口，將會給下游人民的生命財產(chǎn)和國家建設(shè)帶來重大的損失。所以在充分利用水利工程自身的優(yōu)勢和山水合一自然環(huán)境的前提下，系統(tǒng)掌握水工建筑物設(shè)計步驟、安全、施工等環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題并結(jié)合水工建筑物藝術(shù)化，加以進(jìn)行創(chuàng)作設(shè)計，將功能單一的工程水利設(shè)計向多功能的景觀化水利工程設(shè)計轉(zhuǎn)化，形成集觀光、游覽相結(jié)合的水利工程景觀區(qū)。從而吸引社會消費，帶動周邊社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，形成水利工程結(jié)合景觀建設(shè)，促進(jìn)水利的良性循環(huán)，推動水利事業(yè)健康發(fā)展。

（責(zé)任編輯：周 瓊）