水利工程设计需注意的问题探讨

龚娟

摘要：水利工程建设在当今社会占有相当重要的地位，水利工程设计是一项关键、复杂、繁琐的工作，因此设计要做到统筹安排。在设计阶段应及时与外部系统及相关环节沟通反馈，通过工期安排、安全度分析，设计工作人员要站在工程建设全局的高度上，综合各阶段反映的问题，逐个提出方案进行解决。同时在工程管理、调度及日后工程运转产生效益等方面提出周到的安排。文章对水工建筑物的设计中步骤、安全、美观等问题进行了探讨。

关键词：水利工程建设；施工状况；外观设计；工程管理；工程调度 文献标识码：A

中图分类号：TV222 文章编号：1009-2374（2015）06-0034-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0444

水利工程总体来说是在掌握现代科学和技术手段的基础上，通过修建相应水利工程达到除水害，防灾减灾目的而兴建的工程。水利工程在我国乃至全世界都占有非常重要的地位，只有消除了水害，社会民生才得以安定，经济才得以提升。现代水利工程具有以下特点：一是受自然条件制约，工作条件复杂多变；二是施工难度大，对环境和自然的影响也大；三是社会、经济效益高，与经济系统联系密切；四是工程失事的后果严重等。这就要求水利工程技术人员必须广泛、深入、系统地掌握科学技术知识，在设计和建设水利工程中要和生态、环境、航运、旅游、文物等部门协调，要在工程设计中以高度的责任心，深入实际，多方借鉴，反复比较，全面论证，才能圆满地做好设计工作。

1 水工建筑物设计的步骤

在水利工程建设过程中，水工建筑物设计是其中的一个环节，一个子系统活动。进行水工建筑物设计时，在考虑建筑物稳定安全等基础上，还应从工程的施工方法和施工步骤方面加以分析，并对工程方案的优劣进行方案比选，从而决定工程设计方案。建筑物设计阶段的主要工作步骤为：一是收集基础资料，掌握信息来源；二是明确工程总体规划及其对枢纽和建筑的功能要求。这是设计工作的目标，只有明确了设计目标，才能为下一步工作的展开提供支撑；三是提出方案比选，确定设计方案。以初拟的建筑物型式为基础，从工程建设条件、淹没指标、施工条件、工程投资等方面对方案进行分析、比较、评价，筛选出可行的推荐方案；四是对建筑物的细部结构进一步优化，使其方案在工程占地、投资等方面更经济、更人性化；五是初步确定建筑物的施工组织方案，完善工程主要工序质量控制措施、方法、指标及标准；六是对方案进行评价及验证。只有全面地掌握了设计步骤，才能条理分明进行设计，就具备了设计的前提条件。

2 水工建筑物设计的安全性

设计方案的基本要求是实用、经济、安全和美观。实用、经济这两个问题主要是面对工程的直接有关方面（如使用者、受益者、投资者等），安全问题事关全社会，容不得半点马虎，须从已制定的有关规程、规范来保证。从全局上做到设计工作与社会要求相协调，使水工建筑物设计符合安全可靠、经济合理、持久耐用、技术先进、外观新颖的要求。水工建筑物，尤其是坝，是水利工程的核心，关系人民群众生命财产安全。设计人员应当精心设计，业主、监理、施工、设计方更应精心施工，做到安全第一。

为了保证建筑物安全，必须在规划、科研、初设阶段加以分析，提供技术说服力，保证其在主体功能区蓄水及泄水能力、结构强度及稳定性等方面均有一定的安全系数储备。地基、基础是工程的主要组成部分，其强度及稳定性亦应予以同等重视。同时我国受环太平洋地震带及欧亚地震带的影响，地震活动频繁，历史上多次发生灾害性大地震，全国大部分地区为抗震设防区，地震烈度在6度以上的地震区面积占全国国土面积的60%，其中的18%为8度、9度强震区，而近期又处于地震活动上升期。又由于水库蓄水而引起库区及库水影响所及的邻近地区出现新的水库诱发地震，因此，需要重视对水工建筑物的抗震分析。水工建筑物类别很多，结构型式、边界条件和荷载复杂，地震作用时的动态反应各异，需结合具体情况进行实际抗震分析。

3 水工建筑物施工过程的状况

至此可根据建筑物设计图纸组织施工，但是对一个成功的设计而言，道路才走了一半。更重要的是应当继续关注工程的施工、管理、运用及原型监测的情况；通过实践检验设计工作的得失，及时总结，必要时加以纠正，如此不懈地努力才能高水平地建成水利工程。而当今存在一部分水利工程师，对其设计成果后续建设有很好跟进，对设计中存在的问题没有进行反复检验。好的开始是成功的一半，在建筑设计阶段就应当认真分析比较施工方案，施工方法和进度必须与水利枢纽施工导游协调一致，全面统筹安排。对建筑物在施工期的工作状况应当仔细、全面地分析研究，不容忽视，因为水工建筑物施工期限较长，有的长达10年以上，建筑物的抗力在施工期较差，而某些作用的最大值是在施工期出现的。例如：（1）坝在施工期洪水调蓄比最小，有的坝在重现期较短的洪水通过时，下泄比正常运用期还大的洪峰流量；（2）施工期由于水库还没有完全形成，上下游水头差小，下游消能设施效率低，河道中的水流流态更为恶劣，冲刷严重；（3）建造中的水闸闸室的重量，由于基坑不充水，没有水的浮托作用，将全部作用在地基上；（4）混凝土浇筑后，因水泥水化热温度升高，与外界产生较大温差等。不难看出，精心安排的设计，常可做到施工期中提前蓄水，兴利发电。如三峡工程，施工期定为18年，经安排，在坝身施工第9年即可蓄水，低水头发电，预计在开工后第12年即可做到利用提前发电收入补偿当年的投资，经济效益显著。按时逐步地对施工过程中水工建筑物的状况进行分析，可以保持各阶段建筑物的安全，这是每一个水利工程设计者需注意的方面。

4 水利工程建筑物外观新颖设计

水利工程建筑物作为一门专业的学科，设计人员往往只注重满足工程功能需求而很少去涉足工程艺术角度，水利工程艺术观、山水环境景观化的设计显得捉襟见肘。湖南地区有许多20世纪六七十年代兴建的水利工程，由于受施工条件等方面的限制，工程设计等方面基本上没有考虑建设非工程的措施和可持续发展的资源配置，更谈不上考虑建筑艺术、生态环境等问题，随着社会的发展，水利事业的不断进步，工程与环境之间的矛盾日渐显现。近几年来，“和谐”已融入水利工程建设中，工程要“和谐”、环境要“和谐”，社会的发展要“和谐”，这让设计人员意识到，水工建筑物的结构与艺术的配合，是为了更好地营造新型的景观水利、城市化水利。同样水利工程与建筑设计两个专业的巧妙整合，可以达到减少投资、优化外观、美化环境等多重目的。如：对于像管理站房，应充分结合当地民族特色，考虑周边山体环境，对其房屋顶、梁、壁、窗进行造型，达到令人过目不忘的效果。同时应充分结合建筑物的抗风性和耐脏性问题。选择承受超常的风荷载、耐脏性、耐水冲刷的材料。再次需体现出水利工程建筑固有的特点，在色彩搭配上应从冷色系或暖色系等方面进行综合考虑，让水利建筑物在外观上取得较好的视觉冲击效果。

5 结语

水利设计者在进行枢纽规划时，应当在流域规划的基础上，根据枢纽所在地区的自然条件、社会经济特点以及近期与远期国民经济发展的需要等，统筹安排，合理地开发利用水资源。同时作为蓄水工程主体的坝或江河的堤防，一旦失事或决口，将会给下游人民的生命财产和国家建设带来重大的损失。所以在充分利用水利工程自身的优势和山水合一自然环境的前提下，系统掌握水工建筑物设计步骤、安全、施工等环节出现的问题并结合水工建筑物艺术化，加以进行创作设计，将功能单一的工程水利设计向多功能的景观化水利工程设计转化，形成集观光、游览相结合的水利工程景观区。从而吸引社会消费，带动周边社会经济发展，形成水利工程结合景观建设，促进水利的良性循环，推动水利事业健康发展。

（责任编辑：周 琼）