我國水工技術研究與展望

平遠縣水利水電勘測設計室

摘要：我國的水工技術具有悠久的發展歷史，在發展的過程中我國已經形成了比較完善的水工技術體系，建成了一大批在國際上獲得廣泛好評的泄洪工程、水電站、石壩和拱壩。文章主要回顧了我國水工技術的發展情況，并分析了關鍵的水工技術及其發展，對我國水工技術未來的發展方向進行了展望，希望能夠推動我國水工技術的繼續發展和完善。

關鍵詞：水工技術；泄洪消能技術；

我國的水工技術經過多年的發展，已經取得了長足的進步，躋身于國際先進水平的行列。在關鍵水工技術方面取得了驕人的成果，例如復雜地基處理、大流量泄洪、超高筑壩等等。在我國社會經濟發展的過程中，水資源的開發與利用、水災防治都是重要的研究課題，生態環境惡化、城鎮供水緊張、水資源不足的問題亟待解決。因此必須不斷提高我國的水工技術，推動水資源利用開發水平的不斷提高。

1.我國水工技術的發展概況

兩千多年前的春秋中期（3598年至公元前591年），我國已經開始了筑壩，并在今天的安徽壽縣修筑了一座灌溉水庫，被稱為芍陂灌溉水庫[1]。這也是我國歷史上一座著名的陂塘蓄水工程。1910年我國建成的第一座水電站，1963年我國建成的第一座抽水蓄能電站。截至今天，我國用于開發利用水資源和防治水災的石壩已經有八萬多座，其數量占世界大壩總數的一半左右。我國的水工技術歷史悠久，經歷了長期的發展過程。當前我國的水工技術已經達到國際先進水平，正朝著標準化、專業化和規模化的方向發展。

2.我國關鍵水工技術的發展概況

本文就我國幾種關鍵的水工技術的發展概況進行了分析，包括水利施工技術、碼頭施工技術、防波堤施工技術。

2.1水利施工技術

2.1.1超高壩筑壩技術

我國主要的超高壩有混凝土面板堆石壩、土心墻堆石壩、重力壩和混凝土拱壩。每一種形式的超高壩都具有各自的技術難點和優勢。其中以混凝土拱壩的抗震性能最好，而且具有優美的體型和合理的結構，壩身還可以進行防洪。在狹長的河谷中也可以設置混凝土拱壩，具有良好的適應性、安全性和經濟性，因此被廣泛的使用。

2.1.2復雜地基處理技術

復雜地基會對石壩造成一定的威脅，包括滲透、裂縫和變形。為了消除安全隱患，對風險防控目標進行落實，要對能夠與大壩防滲體聯合的防滲結構形式以及能夠適用于較高水頭作用、裂縫和變形的防滲墻研制出來。特別是要積極促進機械施工工藝的發展，從而促進超深防滲墻的發展，以應對復雜地基。

2.1.2泄洪消能技術

高壩大庫工程在復雜地質條件、大單寬流量、大泄洪功率、大流量和高水頭的情況下需要進行泄洪消能。泄洪消能能夠防止泄洪建筑物受到沖刷和破壞、沖蝕，從而起到一定的風險防控作用。在這種情況下問題解決的切入口就在分局消能和分散泄洪。泄洪重消能建筑物進行合理的布置，對不同高壩工程的特點進行綜合考慮，可以選用的消能方式有寬尾墩臺階溢流聯合、庫流、底流、挑流，要因地適宜的消能方式，促進泄洪消能的順利進行[2]。

2.2碼頭施工技術

常用的碼頭類型有高樁式、板狀式、重力式，其中最常見的是重力式碼頭。所謂的重力式碼頭指的是通過填料以及自身結構的重力來對穩定進行維持的碼頭，其主要組成部分有填后回墻、拋石基床、墻身和胸墻。碼頭施工技術的具體方法為先打設鋼板樁，填筑圍堰，進而開挖基槽，并進行基床拋石，最后將基床夯實。在這個過程中，對重力式碼頭結構的穩定性造成直接影響的就是基床夯實的效果。在重力式碼頭的基床夯實工作中，主要的施工方法有兩種：水下爆破夯實法、重錘夯實法。比較傳統的方法是重錘夯實法，先將重錘用起重設備吊起，在按照一定的指標要求和規則進行夯實，其主要目的在于對碼頭基礎進行夯實。近年來出現的新技術是水下爆破法，施工方法為將水中間隔懸浮炸藥包設置在與拋石頂面有一定間隔的位置，通過炸藥包產生的震動力和爆破沖擊力，達到夯實的目的。

在進行夯實的過程中要注意以下幾點：①在每一遍的夯實中都要遵循先中間后兩邊的順序，這是為了避免將邊坡夯塌或者產生“倒錘”現象。②為了滿足施工的規范，重量為47千牛頓的重錘保持3米以上的落距，這是由于排除浮阻力等影響，只有保持3米以上的落距才能達到規定的單位夯擊能力。③為了避免基床局部出現漏夯或隆起的現象，夯實方法應該是先縱橫向鄰接壓半夯，再進行一遍初夯和一遍復夯，要再次夯實檢測不合格的部位。④如果夯實后補拋塊石的面積超過了構件底面積的三分之一，則要進行重夯[3]。

2.3防波堤施工技術

為了保護港口，維持水面平穩、維護港池、對波浪的沖擊力進行阻斷、保障船舶的安全停泊，必須修建防波堤。防波堤作為一項系統化的工程項目，需要進行科學的設計。在這些防波堤的設計是要將最短堤線掩護需要的水域面積計算出來，一般用直線段組成平面輪廓，這是為了防止局部波能集中的不良現象的出現。在進行平面布置時要防止港口共振現象的出現，也就是口門侵入了港外長周期波，造成長周期駐波在港內水域形成，引起強迫振動。

在這些防波堤的正式施工前首先要尋找合適的預制構件加工場地。先將扭王字預制場地選擇出來，該場地的必須能夠滿足500塊扭王字預制施工，并且具有便捷的交通能力。再將，沉箱預制場地布置出來，可以選擇面積范圍廣、與項目距離近的沙灘。第三選擇堆放亂石的場地，可以在靠近堤心石回填沿線上進行選擇。最后還要選擇鋼結構加工場地和卸荷板場地，鋼結構加工場地要能夠一次加工兩個鋼引橋。防波堤施工的具體方法為開挖基槽、基床拋石、夯實基床、整平基床，安裝卸荷板預制，現澆管溝碼頭和胸墻。施工的過程中要注意基床拋石這個環節，要使用GPS來做好定位工作，確定準確的拋尸地點，做好水深的勘探，對拋填厚度和高程進行控制。

主要的防波堤結構類型有寬肩臺斜坡式、直立式結構和傳統結構。對直立式結構防波堤的發展造成制約的有三方面的問題：堤身受力條件的改善、堤頂越浪量的減少和波浪反射的減少。

3.我國水工技術的展望

隨著我國南水北調工程的開展和深化，一批大型、巨型的工程也將相繼竣工核發電，包括向家壩、溪洛渡等，雙江口、兩河口、白鶴灘、烏東德等大型水電站還將發揮更大的作用，我國已經完成了對雅魯藏布江下游、瀾滄江上游、金沙江上游、怒江上游的水電規劃工作，并將逐漸向深山峽谷、偏遠、高寒地區轉移。我國的水工技術將受到惡劣的地質條件和高地震烈度、高陡邊坡的因素挑戰。這就需要不斷地對水工技術進行創新和研究，促進高土心墻堆石壩、300米級高拱壩的發展，積極發展15米0級高碾壓混凝土拱壩、25米級高土石壩、250米級高碾壓混凝土重力壩和300米級高面板堆石壩的筑壩技術，特別是對300米級壩的風險防控和泄洪效能技術進行研究，使我國的水工技術能夠應對更加惡劣的自然環境和更加復雜的地質條件。

4.結語

我國的水工歷史悠久，經歷了長足的發展，在發展的過程中也積累了很多寶貴的經驗，取得了很多技術成果。當前我國已經具有了較高的水工技術水平，為了進一步提高我國的水工技術水平，解決水資源的高效利用問題，今后還應該加大科研力度和科研投入，促進我國的水工技術向規范化和專業化發展。

參考文獻：

[1]杜效鵠，周建平.水利水電工程風險及其應對思路的探討[J].水力發電.2010（08）

[2]賈金生，袁玉蘭，鄭璀瑩，馬忠麗.中國水庫大壩統計和技術進展及關注的問題簡論[J].水力發電.2010（01）

[3]周建平，楊澤艷，陳觀福.我國高壩建設的現狀和面臨的挑戰[J].水利學報.2011（12）