水利規劃設計技術與創新

汪超 張文波 張維濤

摘要：水利工程是國家基礎建設工程之中的核心，它關系到人民生活與國家發展，是未來發展中的重中之重。在最近幾年，我國相關部門投入了越來越多的資源進入到水里工程規劃與設計之中，其中的科研人員對水利工程之中所能夠利用到的技術以及方法進行了深刻的分析與研究，以圖對現有技術進行創新，并且創造更加具有先進性的建設方法。目前很多水利工程計劃與規劃在應用之中存在很多問題，這就是理論與實踐上的區別，因此研究人員必須要將實踐與理論相結合，從而保證水利工程的技術創新與規劃能夠發揮出積極的影響作用。本文就水利工程之中的技術設計與創新進行了一定的闡述，并且對當前水利工程中存在的主要問題進行了分析，旨在推動我國水利工程建設的大跨步發展，為相關行業人員提供理論參考。

關鍵詞：水利;規劃;設計;技術

一、水利規劃設計步驟分析

水利工程的規劃是進行水利工程施工的前提條件，具體的水利工程實際情況，是進行水利工程規劃的依據和來源，在進行規劃時，必須要建立一定的目標，從而保證工程具有著針對性。（1）施工企業在進行施工之前，必須要確定水利工程的施工類型，從而更加科學、合理的進行布置，水利工程不同于其他建設工程，它更容易受到外界因素的影響，不同的地質以及水文條件，會影響水利工程的施工技術應用。在這種情況下，進行水利規劃設計之前，必須要對水利工程周邊的情況進行嚴格的調查，尤其是對水文情況和地質情況，要得到充分的信息，保證水利工程后續能夠順利的開戰施工。（2）水利工程規劃與設計具有著非常重要的特性，那就是靈活性。很多水利工程在進行施工過程中，會遇到很多不確定因素，為了更好的保證方案的科學性以及合理性，就必須要在施工時，及時對施工方案進行修改和調整，從而保證水利工程后期能夠順利進行。（3）在水利工程完成施工之后，必須要進行嚴格的竣工檢查，對于不符合要求和規定的，一律不能通過驗收，從而確保水利工程的安全性和穩定性。

二、傳統水利規劃設計中存在的問題

2.1水資源緊缺方面

傳統的水利工程規劃，只是注重對自然水資源的管理要求，水利工程達到一定的標準，進而實現經濟利益。但是卻忽視了水的承受能力，造成的后果就是對水資源進行過度開發，進而引起生態環境的惡化，出現供水緊張或者是水資源嚴重缺失的現象。這是對水利工程規劃的失誤。對于水利工程來說，進行水資源的優化和利用是至關重要的。但是有些地區，在進行水利規劃設計的過程中，往往會忽視這一點，一味地加強水資源的需求。這樣就會產生水資源嚴重匱乏的現象。

2.2國民經濟不協調發展方面

水利工程是國民經濟的重要組成部分，但是在水利事業發展的過程中，過分強調水利工程建設的標準，最大限度地保證其質量。就會導致資源的浪費、資金的投入量較大。不僅提高了經濟成本，同時也給施工人員增加了工作量。因此，進行水利工程的建設，必須要與當地的經濟發展狀況相符合，做到協調有序。

2.3水環境惡化方面

水環境也是水利工程規劃設計需要考慮的相關問題，水環境的惡化現象較為明顯。對地表水進行過度的開發和利用，會對河道、湖泊等產生嚴重的影響;如果對地下水位進行過度地開采，會使得地表塌陷或者是受到海洋水體的侵害。在城市的發展中，產生的工業污水和生活用水沒經過嚴格的處理就排入到江河中，不僅造成了水體的污染，同時對于生態環境也會造成不利的影響，更重要的是對人的身體健康也會造成嚴重的威脅。

三、水利規劃工程的重要技術

3.1除險加固性設計

除險加固設計在水利工程中是十分重要的，該技術對水利工程的安全性和穩定性有著十分重要的作用。若是想有效提高水利工程的設計效果，進而實現水利工程的應用價值，就應該在進行工程規劃設計的時候，對除險加固的內容進行仔細的研究。本文以某水利工程為例：水壩右壩壩基厚度為5～20m，實際施工采用的帷幕方式進行灌漿。在施工過程中對主壩進行加固，則需要建設總長為360m的混凝土防滲墻，高約71m，主河床墻底高程為33.2m。其除險加固設計如下：

（1）防滲墻結構的計算。在防滲墻結構計算的過程中，出于對載荷作用的考慮，防滲墻要直接支撐壩體。因此，需要對防滲墻和壩體土間的變位進行協調處理，反力系數壩體土會隨著深度的變化而改變。取相同厚度的墻作為例子對簡圖進行計算，并將其頂端作為自由端，將其底部看做是鉸接，在實際施工過程中，采用有限差分法進行計算。

（2）防滲墻的設計。在防滲墻的建設過程中，需要進行造孔。造孔主要采用的是膨潤土漿液固壁法和兩鉆法，并用混凝土泵送澆注。其中，護壁泥漿不僅影響槽壁穩定和施工進度，還在施工過程中起到冷卻、懸浮巖屑、防止塌孔和潤滑鉆具的作用，因此，制漿材料的選取就較為重要了。其制漿材料包括膨潤土、水、分散劑和絮凝劑，其中，膨潤土需要達到石油部頒布的《鉆井液用膨潤土》規定的二級膨潤土指標，水要求是潔凈的淡水，使用前需要化驗水質，分散劑可用工業純堿，絮凝劑選用聚丙烯酰胺。

在槽段兩端利用沖擊鉆打出主孔，當沖擊鉆進入巖層達到0.5～1m時，槽內的漿液面需要保持在導向槽頂面的下面30～50cm。若發現有漿液泄露，則需補漿和堵漏。該過程是為了將墻段連接，加快施工進度，減少損耗。其具體步驟是在槽孔兩端設直徑略小的鋼制接頭管，孔口固定后進行澆注，澆注過程中及時松動接頭管，待砼初凝，拔起接頭管，形成接頭孔。

（3）帷幕灌漿的施工設計。當右壩段的防滲墻底部為風化巖石時，就需要應用帷幕灌漿法進行施工。帷幕灌漿法的帷幕灌漿和灌漿上部的混凝土不分叉，需要連接成為一個整體，同時對混凝土防滲墻中的鋼管進行處理時，要對預埋鋼管底部進行灌漿處理。對整個工程的項目來說，當10cm預埋鋼管的管徑在防滲墻中時，間距和孔距都應為2cm。鋼管預埋需要在清孔和造孔完成、混凝土澆筑之前進行，可以采用定位安裝架的方式來進行固定。直徑20cm的定位架主要是由鋼筋構成的，定位架的垂直間距應保持在10cm左右。

3.2基坑降水設計方案

在水利工程規劃設計中，提高工程師對基坑降水設計的認知和了解是非常重要的，在基坑降水的方案設計過程中，將會涉及到很多方面的內容，最重要的是降深的要求和深基坑排水。

（1）對于地下水降深的要求。在基坑開挖過程中，注重基層開挖和填土層的挖穿工作，這一過程中需要挖穿填土層，然后進入砂層，砂層的透水性強、涌水量大，坑壁的結構要很穩定，才能避免流砂、涌水現象的發生。在設計的過程中，要把基坑降水和維護施工這兩項工作作為一個整體進行考慮，通過嚴謹的安排和考量，確定降深位置、深度，設立中心線，確保地下水位能有效降至基礎樁承臺的0.5m以下，基坑的中心線位置降深要低于開挖基底的0.5m以上。

（2）對于深基坑排水方案的設計。在深基坑排水方案的設計方面，需要施工團隊在基坑挖掘之前，對基坑周邊環境狀況進行較為全面的勘察，尤其是在降水和止水方面。在降水和止水的過程中，需要相關施工人員對坑內的降水和帷幕止水的效果進行檢測和對比，為后面基坑挖掘工作的開展奠定一個良好的基礎，進而提高水利規劃設計的質量和效率。除此之外，工程隊還需對坑內井點降水的方案進行合理規劃和設計，在保證準確性的同時，還要降低不良因素對水利規劃設計建設的影響。

3.3生態化護坡設計

在水利工程的施工和規劃過程中，除了要注重水利工程本身的質量和效率，還要注意護坡的生態化設計。護坡的生態化設計可以優先采用喬、灌木結合草、花、藤的方式，堅持生物多樣性、近自然性、可持續性。為了提高植物的成活率，可以采用各種農業技術來促進植物生長、發育。

在設計護坡方案時，要考慮到當地的水質和土質，結合氣候、植物種類和地質等方面的影響因素，在以當地主要植被為主體的情況下，引進抗逆性較強的植物，確保護坡植被多樣化。除此之外，還可以用綠色罩面網配合攀援植物的方法，構建出垂直的綠化系統，進而給高陡巖質邊坡提供較為可靠的防護。

四、水利工程設計技術問題的相關解決對策

4.1廠址的選擇問題

選擇是一個適合的施工地點，是進行科學并且合理的水利工程設計規劃的重點，設計人員必須要對施工地點周邊的環境情況進行充分的了解，并且切勿忽視氣候方面的影響，在施工之中，不同地區的環境會對施工造成不同的影響，并且在施工之中，也存在著工程風格以及特點上的差異，因此選擇適合的施工技術和施工規劃就顯得尤為重要。對于距離較遠的水利工程進行施工規劃，必須要將水利工程項目之中的基礎功能和要求進行充分的了解，并且采用加固技術對水利工程進行加固，尤其是重視水土流失的情況，避免發生嚴重的環境破壞問題。在進行規劃和設計的階段中，必須要確保設計工作具有靈活性，根據實際情況來進行科學的分析與研究。在完成選址和施工設計之后，要對各類設計圖紙和設計計劃進行嚴格的后期評估工作，最后還要確?？⒐ぶ竽軌蚨ㄆ谶M行養護，為水利工程的順利完成打下基礎。

4.2基坑降水方案的規劃

在確定基坑的降水方案時，首先要確定的就是降深要求，因此必須要確保集成在進行施工的過程中，能夠將填土層挖穿，當挖掘的過程中，一旦遇到透水性搶的砂層，將會出現涌水的情況，為了更好的應對涌水情況的發生，從而保證水利工程的施工安全性與穩定性，設計人員就必須要對基坑降水問題進行全面并且科學的考慮，保證地下水位不會超過規定的位置。在此之外，在對基坑進行挖掘工作之前，必要對基坑周邊的地質水文情況進行詳細勘察，從而為基坑降水方案的設計規劃提供數據支持。基坑降水方案的規劃，其目的就在于保證水利工程施工的安全性以及穩定性。因此，可以采用懸掛的帷幕以及經典降水聯合使用的方式，這種技術方案能夠最大程度上確保水利工程的安全進行，避免施工周期延長，減少后續施工問題的發生。

五、水利規劃設計的創新發展

5.1優化水資源配置

若想將創新元素融入水利設計工程當中，那么改善水資源環境優化，水資源配置是主要措施之一。在進行城市供水規劃設計時，城市水利資源管理局可以將相應區域的可用水資源，利用地表水地下水等進行統一規劃及配置，從而提高城市水資源的利用率。在進行水利工程項目施工的過程當中，需要將眼光放長遠，不能貪圖一時利益而不顧環境的長遠發展，因此可持續發展理念是水利工程，規劃設計的主要創新理念同時也是優化水資源配置的必要環節。優化水資源配置及對周圍水環境的強化保護，不僅可以提升水資源的利用效率，還能在一定程度上減少自然災害對水利工程項目產生的消極影響。

5.2加強對水資源分類的重視

通過綜合各類資源進行水利工程項目建設，可整體提高項目的質量。但要想將各類資源融入水利工程的規劃及設計中，那么工程團隊就需提前對水資源的類型進行簡單劃分，并且根據不同類型的水資源進行針對性的開發利用。大部分水利企業，在進行水資源開發時，都是將水資源分成地表水和地下水兩種類型，并且結合不同的地質條件和人文條件，對其進行開發和利用。地質水文條件的分析，工程人員可根據地質勘查分析表進行明確。在明確地質水文條件后，水資源的高效利用和開發可以有效實現，同時水利工程的規劃管理工作也能得到完善。因此在進行水利規劃設計時，必須重視水資源分類的內容。

5.3實現經濟協同發展

實現經濟協同發展，要求相關部門在進行水利規劃設計的過程當中，了解當地國民經濟以及當地經濟現狀，將三者進行有效結合協調發展，只有這樣才能有效突出水利工程工在當代利在千秋的特點。在生產水利產品時，相關部門需要進行不斷創新和完善，將水利產品的優勢和作用充分發揮出來?？偠灾雽⑺こ痰囊巹澰O計與國民經濟相互協調共同發展，那么水利產品的使用方式和使用需求是相關單位需高度重視的問題。在進行實際產品生產時，結合國民經濟發展水平及消費者的各項需求，以實際出發合理利用水力產品，推動國民經濟的健康發展。

5.4強調可持續發展戰略

可持續發展戰略是一直以來我國經濟發展的重要戰略，在水利工程的創新設計中除采取有效措施外，進一步完善和創新水質的檢查標準，提高水利工程的建設質量，不僅可以整體提升水利企業的經濟效益，還可以為水資源可持續利用工作的開展奠定堅實基礎。但是在我國經濟水平快速提升及城市化進程逐漸加快的背景之下，我國水資源緊缺及水污染問題越來越嚴重，這導致水利工程在實際運行的過程當中存在各種各樣的阻礙和風險。這時只有注重水資源的可持續發展戰略，并且以此作為原則，展開日常工作才可以將水利工程的質量進行嚴格把控。除此之外，水利工程團隊還需重點關注水資源的污染防控和治理工作，注重生態環境的保護。

六、結束語

中國是一個農業大國，農業經濟在國家經濟發展中占據很重要的地位，水利工程能夠促進我國農業經濟的發展對其能夠產生直接影響作用，水利工程建設成功并投入使用之后能夠加大對水資源的利用效率，將農業長遠發展目標實現。只有這樣才能進一步加大對水資源的利用率，促進我國農業的可持續性發展，所以相關企業必須重視水利規劃設計技術的創新。本文對水利規劃設計研究實際情況及應用進行了深入研究，創新技術能夠將我國水利規劃技術進行一定的提升，將水利工程各行建設施工質量進一步提升。

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