关于水利工程设计重点探析

摘要:水利工程关系到国计民生,设计工作更是水利工程其中至关重要的一个环节。文章叙述了水利工程修建在河流、湖泊、海岸等水域中,既控制水又承受水的作用。与一般的土木工程相比,具有工作条件复杂、效益显著、施工建造艰难、失事后果严重等特点。相对于其他工程而言规模都较大,牵涉因素较多,因此工程建设从设计之初便必须严谨、规范，可供同行借鉴参考。

关键词:水利工程;设计

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：

水利工程建设规模宏大,牵涉因素较多,水利工程设计是水利工程建设过程中一项非常重要的工作,设计工作应遵循分阶段循序渐进、逐步深入的原则进行。我国以往大中型水利枢纽工程常按4个阶段进行,即可行性研究、初步设计、招标设计和施工详图设计。20世纪80年代后,我国水利水电建设体制开始发生变化,为与国际接轨,适应招投标合同管理体制的需要,并与国家基本建设项目审批程序相协调,缩短设计周期,加快水利水电事业发展,对水利工程设计阶段的划分调整为:预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图设计(水利工程为项目建议书、可行性研究、初步设计、施工详图设计)。

1收集资料,重视论证

水利工程项目的设计工作是建设水利工程的灵魂，在进行设计之前,我们必须有与设计深度相适应的勘测调查资料,资料越详细设计中出现的误差会越小,因此一定要提高对勘测调查资料收集的重视。大致主要有以下资料:

1.1社会、经济、环境资料

枢纽建成后对环境生态的影响、库区的淹没范围及移民、房屋拆迁等;枢纽上下游的工业、农业、交通运输等方面的社会经济情况;供电对象的分布及用电要求;灌区分布及用水要求;通航、过水、过鱼等方面的要求;施工过程中的交通运输、劳动力、施工机械、动力等方面的供应情况。

1.2勘测资料

建设工程地形图、河流范围内的河道纵断面图、拟建建筑物地段的横断面图等,河道的水位、流量、洪水、泥沙等水文资料;水利工程地区的气温、降雨、蒸发、风向、风速等气象资料;岩层分布、地质构造、岩石及土壤性质、地震、天然建筑材料等的工程地质资料;地基透水层与不透水层的分布情况、地下水情况、地基的渗透系数等水文地质资料。

1.3科学论证

科学研究往往是大中型水利枢纽设计的重要组成部分。枢纽中有许多重大技术问题常需通过现场或室内试验以及数值模拟和分析提出论证,如对枢纽布置方案、坝下消能方式以及施工导流方法等往往要进行水工水力学模型试验;多沙河流上的沙土淤积和河床演变也要借助试验分析研究;建筑物地基的岩体或土壤的物理力学性质,如抗剪强度、渗透特性、弹性模量、岩体弹性抗力、地基应力、岸坡稳定性等要由现场勘探和室内试验配合提供设计数据;大坝、水电站厂房、地下洞室等主要建筑物的结构强度和稳定性有时也要由静、动态的结构模型试验和数值计算来加以分析论证。

2水利工程设计的几个注意事项

2.1总平面设计

水利建筑总平面设计一般包括水利工程主体建筑物和其他配套设施的总平面布局,主体建筑物一般包括闸、坝、泵站等,配套设施包括管理用房、生活用房、绿化、活动场地等。水利建筑的总平面设计不仅要满足基本的使用要求,做到功能分区布局合理,内部交通流线简洁、顺畅、有序,建筑物之间联系方便,减少不同使用功能之间的交叉干扰,而且应注重环境设计,考虑设计绿化、休息空间、职工体育运动场地等,丰富整体空间造型。同时各个建筑物也有集中和分散两种布置方式,各有其优点,具体采用哪一种布置方式,则应因地制宜,根据具体环境而定,或突出建筑,或强调环境。

2.2建筑平面设计

同总平面设计类似,一般水工建筑物的设计程序首先是由水工专业、水机专业、电气专业等提出专业设备布置要求,然后由水工专业和建筑专业共同确定水工建筑物的平面布置形式,建筑专业主要把握建筑在总图布置中与交通的关系,建筑物本身在建筑防火、使用尺度、安全性、内部交通关系等方面是否满足规范以及使用需要。

3设计阶段的详细步骤

3.1预可行性研究

预可行性研究是在江河流域综合利用规划或河流(河段)水电规划以及电网电源规划基础上进行的设计阶段。其任务是论证拟建工程在国民经济发展中的必要性、技术可行性和经济合理性。本阶段的主要内容包括:河流概况及水文气象等基本资料的分析;工程地质与建筑材料的评价,工程规模、综合利用及环境影响的论证;初拟坝址、厂址和引水系统线路;初步选择坝型、电站、泄洪、通航等主要建筑物的基本形式与枢纽布置方案;初拟主体工程的施工方法,进行施工总体布置、估算工程总投资,工程效益的分析和经济评价等。

3.2可行性研究

可行性研究阶段的设计任务在于进一步论证拟建工程在技术上的可行性和经济上的合理性,并要解决工程建设中重要的技术经济问题。主要设计内容包括:对水文、气象、工程地质以及天然建筑材料等基本资料作进一步分析与评价;论证本工程及主要建筑物的等级;通过水文水利计算,确定水利工程的各种特征水位及流量,选择电站的装机容量、机组机型和电气主接线以及主要机电设备;论证并选定坝址、坝轴线、坝型、枢纽总体布置及其他主要建筑物的型式和控制性尺寸;选择施工导流方案,进行施工方法、施工进度和总体布置的设计,提出主要建筑材料、施工机械设备、劳动力、供水、供电的数量和供应计划;提出水库移民安置规划及环境评价;提出工程总预算,进行技术经济分析,阐明工程效益。最后提交可行性研究报告文件,包括文字说明和设计图纸及有关附件。

3.3招标设计

招标设计是在批准的可行性研究报告的基础上,将确定的工程设计方案进一步具体化,详细定出总体布置和各建筑物的轮廓尺寸、材料类型、工艺要求和技术要求等。根据招标设计图所确定的各类工程量和技术要求,以及施工进度计划,可以进行施工规划并编制出工程概算,作为编制标底的依据。编标单位则可以据此编制招标文件,包括合同的一般条款、特殊条款、技术规程和各项工程的工程量表,满足以固定单位合同形式进行招标的需要。施工投标单位,也可据此进行投标报价和编制施工方案及技术保证措施。

4施工详图设计

施工详图设计是在招标设计的基础上,对各建筑物(含机电、金属结构)进行结构和细部构造设计,最后确定地基处理方案,进行处理措施设计;确定施工总体布置及施工方法,编制施工进度计划和施工预算等;提出整个工程分项分部的施工、制造、安装详图。施工详图是工程施工的依据,也是工程承包或工程结算的依据。

5结束语

总之,水利工程紧紧依托大自然,创造条件进行全面规划、合理布局、统筹兼顾、综合治理,实现“以人为本,工程建设与生态环境协调发展”的新发展战略,以适应当今社会对水利发展的要求。而且,水利工程一般不需全年运行,每年运行时间长的几个月,短的甚至只有汛期的几天,因而有诸多有利条件结合水利工程进行建筑艺术化创作设计。我们应充分利用水利工程依托自然山水的自身优势和秀美的水体环境,通过建筑艺术化创作设计等手段,将单一功能的工程水利设计向多功能的环境景观化水利工程设计转化,形成集水利工程与观光、游览于一体的水利观光景区。