水電站設(shè)計方案的比選與優(yōu)化淺析

【摘要】近些年以來，城鄉(xiāng)各地都在著手構(gòu)建較大規(guī)模的水電站，而與之相應(yīng)的設(shè)計模式也在獲得顯著改進(jìn)。實(shí)質(zhì)上，水電站本身包含了復(fù)雜度較高的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此在客觀上增大了方案設(shè)計時的難度。在優(yōu)化設(shè)計方案的全過程中，作為設(shè)計人員通常需要兼顧多樣化的要素，其中包含壩址選擇、整體性的工程布置以及其他要素。因此可見，針對各種類型的水電站建設(shè)而言，與之有關(guān)的方案模式都應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)為顯著差異。通過運(yùn)用全方位的優(yōu)化對比，就能為其提供可行性更強(qiáng)的優(yōu)化設(shè)計措施。

【關(guān)鍵詞】水電站設(shè)計方案；比選；優(yōu)化

從基本特征來講，建設(shè)水電站的關(guān)鍵應(yīng)當(dāng)落實(shí)于先期性的水電站設(shè)計。這是由于，水電站設(shè)計是否符合了最根本的設(shè)計指標(biāo)，較大程度決定著整個水電站具備的穩(wěn)定性以及運(yùn)行實(shí)效性。在選擇不同類型的設(shè)計方案時，通常都要兼顧多層次的要素，運(yùn)用綜合對比的手段與措施來提供全方位的設(shè)計參考。設(shè)計人員如果能選擇與之相適應(yīng)的水電站壩址，并且優(yōu)化整個流程的水電站設(shè)計，那么將會有助于突顯更高層次的運(yùn)行效益，同時也有助于減少綜合成本。

一、選擇合適的壩址

通常情況下，選擇壩址的全過程都會涉及到相對復(fù)雜的各類要素，其中典型為當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的環(huán)境要素、施工流程的便利性、壩體類型以及地質(zhì)條件等。這是因為，選擇不同壩址也就意味著施工流程具備的差異性。因此可見，設(shè)計人員針對壩址選擇通常都要兼顧如下的關(guān)鍵性要素：

首先是基礎(chǔ)地質(zhì)要素。具體來講，建造水電站的現(xiàn)場地形應(yīng)當(dāng)具備優(yōu)良的特性，最好將其建立于峽谷或者丘陵等特殊地勢之上。在必要的時候，針對當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的某些特殊地質(zhì)還能夠加以有序利用，以便于節(jié)省更多的建設(shè)資金，對于綜合性的工程量也能予以適度降低。

其次是壩體形狀的要素。在選擇不同類型的壩體形狀時，根本宗旨在于保證其應(yīng)當(dāng)具備的庫容總量，最好將其限制于集水盆地的范圍內(nèi)。這是因為，集水盆地本身具備相對顯著的地勢落差，因而蘊(yùn)含了更大的水能總量。如果選擇在此處建設(shè)壩體，則能夠擁有更高層次的綜合性建設(shè)效益。

第三是潛在性的地質(zhì)災(zāi)害。在比對不同種類的建設(shè)方案時，應(yīng)當(dāng)兼顧地質(zhì)災(zāi)害被誘發(fā)的潛在可能性。具體來講，設(shè)計人員有必要避開滑坡或者坍塌可能性較大的地帶。如果將其設(shè)計在平原或者丘陵地帶，則要密切關(guān)注浸沒庫區(qū)的隱患與威脅，同時也應(yīng)當(dāng)杜絕居民區(qū)或者農(nóng)田受到過多的淹沒。只有在全面考慮各項要素的前提下，才能在根本上優(yōu)化建設(shè)方案。

二、優(yōu)化布置整體性的施工方案

水電站施工包含了多層次的復(fù)雜流程與環(huán)節(jié)，因此在初期設(shè)計時，設(shè)計人員就要把關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向施工方案上，對其提供綜合性的優(yōu)化方案。在建設(shè)整體水電站的過程中，應(yīng)當(dāng)關(guān)注特定建筑物的相互位置，因地制宜確定其適當(dāng)?shù)囊?guī)模。這是因為，項目建設(shè)成本以及施工進(jìn)度都有可能決定于整體性的工程布置。在優(yōu)選各種類型的設(shè)計方案時，應(yīng)當(dāng)將其限制于最低限度的財力與物力消耗，杜絕過于強(qiáng)烈的生態(tài)干擾。

施工導(dǎo)流在各個時間段體現(xiàn)為顯著差異性，對此應(yīng)當(dāng)兼顧施工導(dǎo)流本身具備的周期特性，保證其符合最優(yōu)的導(dǎo)流性能。此外，具備消能防沖特征的泄流壩段應(yīng)當(dāng)設(shè)計成較短的，此種措施能夠為后期導(dǎo)流提供更多便利性。在布置電站內(nèi)部的廠房時，最好將其設(shè)計成壩體后側(cè)的廠房，同時也要結(jié)合其自身具備的經(jīng)濟(jì)性以及綜合實(shí)效性。在優(yōu)化水電站整體性布局的同時，同樣也要關(guān)注最根本的質(zhì)量、施工進(jìn)度、安全性以及施工成本，上述要素很可能都將影響到持久性的水電站運(yùn)行。近些年以來，設(shè)計人員更多關(guān)注了水電站方案具備的環(huán)保特征，避免傷害到周邊環(huán)境。

三、優(yōu)化壩體類型的選擇

在確定壩址的前提下，就要因地制宜選出合適的壩體類型，也就是壩體的形態(tài)特征。在此過程中，針對施工要求、技術(shù)條件以及經(jīng)濟(jì)狀況都應(yīng)當(dāng)予以全面考量。不同類型的壩址具備各異的地質(zhì)狀況以及自然條件，而與之密切相關(guān)的經(jīng)濟(jì)性能也是帶有差異性的。結(jié)合上述的差異性，對于混凝土面板、混凝土構(gòu)成的重力壩、拱壩以及心墻堆石壩等關(guān)鍵性的構(gòu)件都要給予慎重選擇。相比來看，混凝土制作而成的重力壩更加能夠適應(yīng)多樣化的地形與地質(zhì)，同時也適合建造在地基不均勻的特殊環(huán)境中。

設(shè)計壩體可能會涉及到泄水孔口，對此應(yīng)當(dāng)兼顧導(dǎo)流性能與泄洪性能。堆石壩具備優(yōu)良的綜合性能，其中典型應(yīng)當(dāng)包含混凝土鋼筋的斜墻以及心墻堆石壩等。相比來看，堆石壩可以適應(yīng)多樣化的現(xiàn)場地質(zhì)，借助天然材料就能進(jìn)行相應(yīng)的施工，因此體現(xiàn)為簡易的施工流程。此外，如果選擇了拱壩作為水電站施工的根基，則有必要保持其應(yīng)有的均勻度，確保各個位置都能承受特定限度的應(yīng)力作用。

拱壩結(jié)構(gòu)具備輕質(zhì)與抗震性的良好性能，壩體重量相對較輕，因此構(gòu)成了超靜定的典型結(jié)構(gòu)。然而在施工時，針對拱壩施工也要設(shè)計相對較高的各項施工性能指標(biāo)。在某些情況下，施工方單純關(guān)注了拱壩具備的抗震特性，因此傾向于選擇質(zhì)地堅硬的材質(zhì)用來完成施工流程。然而實(shí)際上，如果能夠?qū)⑵涮鎿Q為輕質(zhì)的堅韌材料，那么有助于獲得更高層次的實(shí)效性。

結(jié)束語：

在水電站建設(shè)的整個過程中，設(shè)計方案應(yīng)當(dāng)構(gòu)成其中關(guān)鍵性的要素。這是因為，針對水電站建設(shè)如果沒有設(shè)置可行性較強(qiáng)的整體方案，那么將會減損后期相應(yīng)的建設(shè)效果。因此可以得知，對比與選擇設(shè)計方案應(yīng)當(dāng)被置于首要性的位置，依照統(tǒng)籌兼顧的根本思路來實(shí)現(xiàn)全方位的設(shè)計模式優(yōu)化。未來在實(shí)踐中，設(shè)計人員還需不斷的探究，密切關(guān)注項目建設(shè)的周期、水電站建設(shè)質(zhì)量以及多層次的技術(shù)要素，確保從源頭入手來優(yōu)化其經(jīng)濟(jì)性并且提升實(shí)效性。

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