水壩設計中的安全問題分析

黃耀乾

【摘要】水壩設計是一項復雜且系統的工作，設計水平的高低，直接關系到水壩投入使用后的安全性與穩定性。因此，有必要針對水壩設計中的安全問題進行深入分析，提升這一領域的技術水平。本文闡述了水壩設計的具體內容，并對設計中的安全問題及其應對措施進行了系統分析，希望對我國水利工程事業的健康發展有所貢獻。【關鍵詞】水壩設計；安全問題；分析在水利工程中，水壩發揮著控制水流、防止洪災、灌溉農田以及水利發電等一系列重要作用，是水利工程中不可替代的重要設施。因此，務必要做好水壩設計工作，針對如何減少其安全問題進行系統研究，為整個工程的順利施工及使用性能打下良好的基礎。1、水壩設計1.1水壩結構及尺寸設計1.1.1壩頂高程壩頂高程有兩種計算公式：①按設計洪水位進計算。計算公式為：設計洪水位+△h設=壩頂高程；②按校核洪水位計算。計算公式為：校核洪水位+△h校=壩頂高程。為確保壩頂高程的科學合理性，應同時使用兩種公式進行計算，取較大值做為最終的計算結果。1.1.2壩頂寬度為滿足交通等方面的實際需求，水壩壩頂要具備一定的寬度。通常情況下，取壩高的8%-10%做為壩頂寬度，但最窄不得低于2米。1.1.3壩面坡度不論哪種水壩，為了防水壓、防滲漏和防滑動，都要設計成上窄下寬的樣式，并具有一定的坡度值，坡度值的大小視工程的具體要求而定；另外，無論是上游壩坡，還是下游壩坡都要采用折線面。起坡點的計算方法為：（1/3-2/3）H1（H1為壩前設計水深）。1.1.4壩底寬度壩底寬度是在穩定性的基礎上，通過受力分析計算得出的。根據以往的設計經驗，可用坡度值計算出壩底寬度，必須確保寬度符合建設要求。1.2水壩的防滲漏設計1.2.1混凝土防滲墻混凝土防滲墻具有很強的適用性及實用性，對施工條件沒有過多要求，且具有較好的耐久性和防滲漏性，能夠發揮出非常好的防滲作用。因此，在目前的水壩防滲加固設計當中，混凝土防滲墻得到了非常廣泛的應用。但是，在施工的過程中，必須確保相鄰墻段之間或樁柱之間的連接質量。一旦存在連接不良的現象，則會給壩基帶來安全隱患，降低水壩的安全系數。1.2.2高噴灌漿技術高噴灌漿是一種效率高、成本低、技術穩定可靠的防滲工藝，從根本上攻克了小顆粒熟土不易注漿加固的難題；另外，這種工藝對于施工場地的要求不高，在我國的水壩防滲加固設計中得到廣泛應用，尤其適用于砂性土、黃土和淤泥質土等情況。1.2.3劈裂灌漿技術這項技術是先沿著壩軸線進行豎向鉆孔，再通過適當的壓力灌漿，將壩體沿著壩軸線的方向劈開，隨著泥漿的灌注，逐漸形成連續的豎直漿體防滲墻。其缺點是局限性過大，通常情況下，只適用于壩高在50米以下的寬心墻壩或均質墻壩，施工環節只能在低水位時進行，灌漿過程一旦控制不好，還容易造成壩體失穩、滑坡等后果；但也憑借效率高、成本低、易施工等優質，在水壩防滲加固中得到一些應用。1.3抗震設計砂土填筑的水壩在遇到地震時，極易遭到液化破壞。因此，有必要對水壩進行抗震加固設計。主要有以下幾種設計方法：①拋石壓重。通過給砂土表面加壓，增強砂土密度及有效應力；②置換。具體的說，先將液化區的砂土挖除，再用抗液化性能好的塊石石渣進行填充；③人工加密。通過振沖、強夯等方式，提高水壩的砂土密度及液化能力；④通過排水減壓井，提高水壩砂土的抗液化能力。2、水壩設計中的安全問題及應對措施2.1水壩風險評估對安全的影響及應對措施導致水壩事故的因素很多，例如質量、管理方面的失誤等等。因此，在水壩設計環節必須做好風險評估工作，對輸泄水設施及機電設備進行風險識別，找出問題的根源，有針對性的采取解決措施，控制風險帶來的影響程度及范圍，最大限度的抑制或轉移風險。例如某工程的水文、洪水情況較為復雜，就應在設計環節對其關鍵點進行詳細說明，以便于及時采取相應的工程措施；另外，在抗震工作方面，要對其中的風險性展開認真細致的分析，確定相關信息數據的真實性與準確性，第一時間發夙潛在危險，做到防患于未燃；當確認危險來源于閘門時，例如閘門啟閉不及時這一類問題，應強化電源的可靠性；如果是地基存在問題，則會影響水壩的正常運行，必須采用合理措施對其進行加固。2.2水壩設計對安全的影響及應對措施目前，很多水壩工程在勘測設計環節存在問題，例如勘測設計院投入的力量不足、勘測深度不夠、設計標準偏低、相關參數缺乏準確性等等，這一系列問題給水壩工程留下了巨大的安全隱患，甚至引發水壩事故。因此，工程管理部門應嚴格把關水壩設計這一重要環節，要求勘察設計單位必須按照國家相關規范要求，開展勘測、設計以及相關調研工作，凡事做到精益求精，確保勘測結果的真實性與準確性。推動水壩工程事業朝著規范、標準、安全的方向發展。2.3水壩運行管理對安全的影響及應對措施我國雖然已經成立了專門的水壩管理機構，其運行機制與制度體系也較為完善與規范。但是，仍有一些中小型水壩，尚未建立起專門的運行管理機構，其運行管理機制還存在著諸多管理漏洞，使得這些水壩要么存在基礎設施不足或者嚴重損壞的現象，要么出現設備老化，嚴重銹蝕的問題，還有一些水壩相繼出現了筑壩材料老化、劣化的跡象，使得水壩的運行管理狀況危危可及，極易發生水壩事故。要想改善這一局面，提高水壩的安全水平，應徹底摒棄以前那種“重建輕管”的做法，對各項設備進行定期檢查，精心管理，第一時間排除風險隱患。結束語：隨著我國水利工程的日漸增多，水壩的安全運行，直接關系到人民群眾的生命財產安全與社會經濟的可持續發展。水壩工程設計人員，要清醒的認識到自身工作的重要性，本著認真負責的態度，做好每一項工作。在提升設計方案合理性的同時，針對各類安全問題采用有效措施進行積極應對，從源頭上確保水壩土程的建設質量。從而更好的服務于社會經濟發展，為人民群眾創造福祉。參考文獻：[1]叢真，趙占富.水利工程中設計風險對水壩安全的影響分析[J].科技創新與應用，2013.[2]呂建輝，呂建賓.水壩施工設計探討[J].水利專論，2012.[3]梁小勃GPS系統在水利工程測量中的應用[J].內蒙古水利，2011（03）：135-136