水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析

龙杰

摘  要：土石坝是水利工程枢纽中的主要坝体形式之一，由于其较广泛的应用和技术经验的健全性，使得水利工程事业不断的稳步向前发展。水利工程对于我国的水域养殖、田地灌溉和防洪泄水都有着重要的意义，保证我国经济稳定的同时，也保证了社会和人民的生产生活的安全。土石坝在水利工程中具有较大的优势，文章从水利工程坝体枢纽的基本工作内容和设计要点进行分析，并总结了土石坝对于水利工程建设的重要意义。

关键词：水利枢纽;土石坝;意义;设计要点

我国的水利工程一直以来都在不断的建设和发展中，三峡大坝和葛洲坝等水利石坝枢纽的工程建设，给国家和人民带来了经济的增长和生活环境的稳定，水利工程土石坝枢纽不仅能够实现农业的灌溉，还能够防洪御水保证人民的生命财产安全，在水利工程发电中也是有效的利用了自然资源，可见水利工程土石坝枢纽的重要意义。在水利土石坝枢纽的工程设计中，对具体的环境因素，土石坝的剖面和轴线等都要进行具体的研究，下面对其设计中的要点进行了具体的分析。

1 水利工程中土石坝的概念及工程优势

土石坝是水利工程建设中较常用的一种坝体形式，由于其应用的原材料比较简单，在我国的早期就已经进行了工程的运用，经过几十年的实践与总结，土石坝枢纽已经成为了我国水利工程中的主要挡水坝体之一，在我国的水利工程建设中有着重要的应用价值。土石坝的原材料主要是土粒和砂石，在我国广袤的土地中，可謂是资源极其丰富，工程中经过抛填、重型机器碾压和灌注等一系列作业后，将土料和石料进行均匀的混合和压实，再筑成挡水的最佳形状，来实现水利坝体挡水的工程应用。土石坝经过多年来的工程实践后，其施工技术和设计方案不断的创新，面对不同的地理和水域环境，能够很好的运用经验和技术进行科学的施工建设。

土石坝坝体在水利工程的建设中有着较多的优势。首先，土石坝的原材料比较简单，主要是土料和石料，在工程的采取中比较方便，甚至是在某些工程环境中可以就地取材，减少工程运输的成本，并且土石料的成本较低，及时进行工程运输，其坝体的建设成本也较低。其次，土石坝的应用时间比较长，经过多年来的工程实践和总结教训，土石坝的工程建设已经形成了一套较完整的体系，面对不同的施工环境能够分析出工程的重点和注意事项，能够科学的进行方案设计，对于施工人员，由于多年来的工作经验较丰富，专业知识和技能掌握运用的较多，也保证了工程质量。最后，经过近年来我国经济技术的不断发展，信息化技术、大型设备机器的更新和科学技术的不断突破，也在较大程度上影响了土石坝技术的革新，使得土石坝枢纽建设能够更好的适应我国水利工程的现代需求。

2 水利工程土石坝枢纽设计前的基础工作

2.1 土石坝基本施工环境的调研

水利工程中土石坝的基本调研工作内容较多，设计的专业性较强，包括土质环境、水文环境和天气环境的调研工作等，在具体信息采集中必须要进行科学、专业的技术操作，保证土石坝前期准备工作的可靠性，这对于后期方案的建立和预算管理等工程内容有着重要的作用。在附近的地理环境中，有关工作人员要对施工地点进行细致的测绘工作。在绘制地形图的时候一定要对土石坝所在位置的地形进行实地勘察，然后采用最合理的比例进行绘制。一般土石坝址的地形图比例在1∶500或者1∶1000，具体选择什么样的地形图比例要根据实际的要求来定。一般土石坝库区的地形图没有特定要求的比例，小型水库一般以1∶1000或1∶2000居多，中型水库一般以1∶5000或1∶10000居多。将工程区域的土壤、岩层的覆盖范围与地势进行工程描述和绘制，分析坝体施工处的岩层地质结构，土壤的疏松程度。水文环境信息的搜集工作专业性较强，需要水文环境的专业人员进行实地的考察，不仅要对水域中水的流速、温度、深度和下层泥浆的厚度进行精准的分析，还要对水域环境中栖息物种的种类、分布，物种的适宜生活环境进行调研，以便后期建设中保证生态环境的稳定。另外，还要对施工环境的大气变化，空气湿度，降雨量，原材料在附近的供给情况，附近田地和村庄的分布等进行信息采集工作，为后期的方案设立提供充足的依据。

2.2 土石坝轴线是土石坝枢纽设计中的重点

土石坝轴线是坝顶上游面的垂直投影，也就是绘图中的俯视图坝线，土石坝轴线的确立能够影响工程建设中方案的建立和具体施工情况，对于后期水利工程坝体的稳定性也有着重要的作用。在土石坝轴线的确立中要考虑到较多的因素，两岸的山体厚度、河谷宽窄、土质结构和水域等相关情况。首先土石坝轴线的选择要在满足施工要求、施工操作的前提下，尽可能选择在河谷较窄、方便建造泄水建筑物的地方，土石坝岸两端的厚度要能够保证施工的安全性。其次在地质条件上，要选择透水性较小的地基位置，例如整块岩石、坚实的地层等。再次，土石坝轴线的选择要保证水利工程土石坝枢纽施工的时候有足够的建筑材料。此外，水利工程土石坝枢纽所需的泄洪洞、发电站等也要和土石坝施工同时进行而互不干扰。

3 水利工程土石坝枢纽设计要点

水利工程土石坝枢纽以土石坝为主体，并包括泄洪建筑物、水电厂房、发电引水建筑物、排砂建筑物施工导流建筑物等。在设计水利工程土石坝枢纽的时候要合理布置土石坝枢纽，选择好土石坝剖面和构造。

3.1 对水利工程中土石坝枢纽进行合理的布置

在水利工程枢纽中有水电厂房、泄洪厂房和开关厂房等建筑群，在建筑布局上要结合当地的地理形势进行科学的规划，由于每个厂房都有各自的功能，相互之间也有紧密的联系，要想发挥出整个水利工程枢纽的最大潜力，合理的建筑物规划至关重要。在规划中不仅要将水利工程的经济效益进行最大化设计，还要保持工程的持久运行，将每个建筑的预算进行分析，将多种方案进行优化对比，不仅要有较高的实用价值，还要有较低的工程预算，更要保证施工过程的安全性。

3.2 泄洪建筑物和排砂建筑物的设计

水利工程建设中，较大的一项用途就是防洪泄水，以保证人们的生命财产安全。在防洪泄水中，泄洪建筑物和排砂建筑物是土石坝枢纽中的主要泄洪渠道，在泄洪建筑物的设计中要针对环境的水文情况进行合理设计，既要利用当地的水流走向，又要保证建筑物的稳固性，对于水域下方泥沙较多的地势，要进行泄洪建筑与排砂建筑物的综合利用，防止泥土砂石堵塞建筑物，造成泄洪困难和建筑物稳定性的损害。

3.3 土石坝剖面和构造的设计

水利工程土石坝坡的尺寸要综合考虑坝型、坝高、坝基材料的性质等因素来确定。一般来说，常用的土石坝坡在1∶2-1∶4之间。土石坝上下游边坡应根据坝面排水、检修、道路、稳定性等设置马道。土石坝顶的高程要根据正常运用的静水位与相应的超高位给以确定。正常运用下，坝顶的高程应不低于静水位。土石坝顶的宽度要综合考虑构造、施工、运行、抗震等因素，一般最小土石坝顶宽度在10m-15m之间。

4 结束语

水利工程土石坝枢纽的建设工作涉及到较多的影响因素，相关工作人员要运用专业知识进行水文、地理和天气等环境的信息采集工作，对土石坝前期的准备工作进行彻底落实，保证工程设计和安全施工的顺利实施。在土石坝的轴线和相关建筑群要进行合理的安排，用最少的工程预算设计最优的方案，并对土石坝剖面和构造进行专业的计算，进而从多方面把握工程要点，保证水利工程土石坝枢纽的科学建设。

参考文献

[1]王明，叶孝民.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].江西建材，2015（4）.

[2]张朝印.探讨水利工程土石坝施工的技术与优势[J].江西建材，2015（5）.