水利工程設計要點探索

摘 要: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。與一般的土木工程相比，具有工作條件復雜、效益顯著、施工建造艱難、失事后果嚴重等特點。相對于其他工程而言規模都較大，牽涉因素較多，因此工程建設從設計之初便必須嚴謹、規范。

關鍵詞:水利工程 設計 要點

中圖分類號:TV1 文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0114-01

工程設計是水利工程建設過程中一項非常重要的工作，設計工作應遵循分階段循序漸進、逐步深入的原則進行。我國以往大中型水利樞紐工程常按4個階段進行，即可行性研究、初步設計、招標設計和施工詳圖設計。20世紀80年代后，我國水利水電建設體制開始發生變化，為與國際接軌，適應招投標合同管理體制的需要，并與國家基本建設項目審批程序相協調，縮短設計周期，加快水利水電事業發展，對水利工程設計階段的劃分調整為:預可行性研究、可行性研究、招標設計、施工詳圖設計(水利工程為項目建議書、可行性研究、初步設計、施工詳圖設計)。

1 詳細收集資料，注重科學論證

在進行設計之前，我們必須有與設計精度相適應的勘測調查資料，資料越詳細設計中出現的誤差會越小，因此一定要提高對勘測調查資料收集的重視。大致主要有以下資料:

1.1 杜會、經濟、環境資料

樞紐建成后對環境生態的影響、庫區的淹沒范圍及移民、房屋拆遷等;樞紐上下游的工業、農業、交通運輸等方面的社會經濟情況;供電對象的分布及用電要求;灌區分布及用水要求;通航、過水、過魚等方面的要求;施工過程中的交通運輸、勞動力、施工機械、動力等方面的供應情況。

1.2 勘測資料

水庫和壩區地形圖、水庫范圍內的河道縱斷面圖、擬建建筑物地段的橫斷面圖等，河道的水位、流量、洪水、泥沙等水文資料;庫區及壩區的氣溫、降雨、蒸發、風向、風速等氣象資料;巖層分布、地質構造、巖石及土壤性質、地震、天然建筑材料等的工程地質資料;地基透水層與不透水層的分布情況、地下水情況、地基的滲透系數等水文地質資料。

1.3 科學論證

科學研究往往是大中型水利樞紐設計的重要組成部分。樞紐中有許多重大技術問題常需通過現場或室內試驗以及數值模擬和分析提出論證，如對樞紐布置方案、壩下消能方式以及施工導流方法等往往要進行水工水力學模型試驗;多沙河流上的庫區淤積和河床演變也要借助試驗分析研究;建筑物地基的巖體或土壤的物理力學性質，如抗剪強度、滲透特性、彈性模量、巖體彈性抗力、地基應力、岸坡穩定性等要由現場勘探和室內試驗配合提供設計數據;大壩、水電站廠房、地下洞室等主要建筑物的結構強度和穩定性有時也要由靜、動態的結構模型試驗和數值計算來加以分析論證。

2 水利工程設計的幾個注意事項

2.1 總平面設計

水利建筑總平面設計一般包括水利工程主體建筑物和其他配套設施的總平面布局，主體建筑物一般包括閘、壩、泵站等，配套設施包括管理用房、生活用房、綠化、活動場地等。水利建筑的總平面設計不僅要滿足基本的使用要求，做到功能分區布局合理，內部交通流線簡潔、順暢、有序，建筑物之間聯系方便，減少不同使用功能之間的交叉干擾，而且應注重環境設計，考慮設計綠化、休息空間、職工體育運動場地等，豐富整體空間造型。同時各個建筑物也有集中和分散兩種布置方式，各有其優點，具體采用哪一種布置方式，則應因地制宜，根據具體環境而定，或突出建筑，或強調環境。

2.2 建筑平面設計

同總平面設計類似，一般水工建筑物的設計程序首先是由水工專業、水機專業、電氣專業等提出專業設備布置要求，然后由水工專業和建筑專業共同確定水工建筑物的平面布置形式，建筑專業主要把握建筑在總圖布置中與交通的關系，建筑物本身在建筑防火、使用尺度、安全性、內部交通關系等方面是否滿足規范以及使用需要。

3 設計階段的詳細步驟

3.1 預可行性研究

預可行性研究是在江河流域綜合利用規劃或河流(河段)水電規劃以及電網電源規劃基礎上進行的設計階段。其任務是論證擬建工程在國民經濟發展中的必要性、技術可行性和經濟合理性。本階段的主要內容包括:河流概況及水文氣象等基本資料的分析;工程地質與建筑材料的評價，工程規模、綜合利用及環境影響的論證;初擬壩址、廠址和引水系統線路;初步選擇壩型、電站、泄洪、通航等主要建筑物的基本形式與樞紐布置方案;初擬主體工程的施工方法，進行施工總體布置、估算工程總投資，工程效益的分析和經濟評價等。

3.2 可行性研究

可行性研究階段的設計任務在于進一步論證擬建工程在技術上的可行性和經濟上的合理性，并要解決工程建設中重要的技術經濟問題。主要設計內容包括:對水文、氣象、工程地質以及天然建筑材料等基本資料作進一步分析與評價;論證本工程及主要建筑物的等級;通過水文水利計算，確定水庫的各種特征水位及流量，選擇電站的裝機容量、機組機型和電氣主接線以及主要機電設備;論證并選定壩址、壩軸線、壩型、樞紐總體布置及其他主要建筑物的型式和控制性尺寸;選擇施工導流方案，進行施工方法、施工進度和總體布置的設計，提出主要建筑材料、施工機械設備、勞動力、供水、供電的數量和供應計劃;提出水庫移民安置規劃及環境評價;提出工程總預算，進行技術經濟分析，闡明工程效益。最后提交可行性研究報告文件，包括文字說明和設計圖紙及有關附件。

3.3 招標設計

招標設計是在批準的可行性研究報告的基礎上，將確定的工程設計方案進一步具體化，詳細定出總體布置和各建筑物的輪廓尺寸、材料類型、工藝要求和技術要求等。根據招標設計圖所確定的各類工程量和技術要求，以及施工進度計劃，可以進行施工規劃并編制出工程概算，作為編制標底的依據。編標單位則可以據此編制招標文件，包括合同的一般條款、特殊條款、技術規程和各項工程的工程量表，滿足以固定單位合同形式進行招標的需要。施工投標單位，也可據此進行投標報價和編制施工方案及技術保證措施。

4 施工詳圖設計

施工詳圖設計是在招標設計的基礎上，對各建筑物(含機電、金屬結構)進行結構和細部構造設計，最后確定地基處理方案，進行處理措施設計;確定施工總體布置及施工方法，編制施工進度計劃和施工預算等;提出整個工程分項分部的施工、制造、安裝詳圖。施工詳圖是工程施工的依據，也是工程承包或工程結算的依據。

5 結語

水利工程緊緊依托大自然，許多工程甚至就修建于自然的山水之間。而且，水利工程一般不需全年運行，每年運行時間長的幾個月，短的甚至只有汛期的幾天，有諸多有利條件結合水利工程進行建筑藝術化創作設計。我們應充分利用水利工程依托自然山水的自身優勢和秀美的水體環境，通過建筑藝術化創作設計等手段，將單一功能的工程水利設計向多功能的環境景觀化水利工程設計轉化，形成集水利工程與觀光、游覽于一體的水利觀光景區。

參考文獻

[1]劉建軍.水利水電工程環境保護設計，2008.

[2]顧輝.水利水電工程設計，2003.

[3]顧輝.水利水電工程技術，2003.