水利水電工程首部樞紐壅水建筑分類及設計特點分析

摘 要：在水利水電工程首部樞紐設計過程中，壅水建筑設計的開展占據著較為重要的位置。為了提高壅水建筑設計質量，我們結合壅水建筑主要分類，以實際設計工作為重點開展了壅水建筑設計特點研究。此項工作的開展，以期為提升水利首部樞紐整體設計質量提供理論和實踐上的支持。

關鍵詞：水利水電工程；首部樞紐；壅水建筑；分類；設計特點

隨著我國能源形勢的日益嚴峻，做好水利水電工程建設工作，促進我國綠色能源產業的發展成為水利建設研究者的重要工作。在研究過程中，水利工程首部樞紐中壅水建筑的技術研究，如何為水利水電工程建設發展提供支持成為我們研究的重要內容。在技術研究中我們發現，在壅水設備技術實踐性，合理的設計工作可以為其質量的提升提供有力保證。因此，我們根據首部樞紐壅水建筑的分類，以及其在設計中的主要特點，開展了技術實踐性研究。

1 壅水建筑主要分類

在水利水電工程建設中，壅水建筑物是首部樞紐中擋水建筑的一個組成部分。在工程建設過程中，我們一般將僅用以抬高水位的、高度不大的閘、壩等擋水建筑成為壅水建筑物。在實際的水利水電工程中，水利壅水建筑主要分為壅水閘、壅水壩，以及臨時的壅水圍堰三種建筑。在此處研究中我們主要以前兩種壅水建筑為研究內容。

在水利水電建設過程中，我們在設計中可選用的壅水建筑包括了溢流壩、翻板閘和橡膠壩三類建筑類型進行選擇。在實際的水利設施應用中，這三類建筑具有以下特點：首先，溢流壩在實際的使用中堰頂高程較高，但是在壅水過程中，遇到大型洪澇災害時因溢流壩缺乏閘門調節，容易造成首部樞紐上游水位過高，引發事故的出現。其次，是在水利河道中修建翻板閘，進行水利工程的水位控制以及泄流工作。其在泄洪過程中較為方便，但是由于其控制閘門較多其控制過程較為復雜。最后，在當前的壅水建筑設計過程中，橡膠壩建筑的使用是我們經常采用的一種建筑類型。使用過程較為靈活，操作方便，同時建筑較美觀，是較為先進的壅水建筑類型。

2 壅水建筑設計特點研究

在實際的壅水建筑工程施工過程中，提高建設設計質量是我們技術工作的重要組成部分。在實際研究中，其建筑設計要點包括了以下四點。

2.1 結合自然環境與應力計算結果做好建筑體型設計

在水利壅水建筑的設計過程中，建筑的體型設計是我們設計中首先需要考慮的因素。在設計過程中，我們需要注意的兩個主要問題是工程所在地區的主要自然環境以及建筑設計中應力計算的結果兩個主要的因素。首先是工程所屬的自然環境因素。在壅水建筑的實際設計過程中，自然環境對于建筑體型設計的影響有著重要影響。這里所屬的自然環境包括了氣候條件、建筑的地基特點等多種因素。這些自然因素的影響，對于壅水建設的體型有著重要影響。如在水流沖擊較大的壅水建筑設計中，就需要選擇流線型的建筑體型避免水流沖擊對于建筑物穩定性的影響。其次是建筑物應力的影響。在壅水建筑物設計過程中，利用應力計算的結果做好建筑體型設計的參考是我們在建筑設計中必須注意的另一項重要工作。在設計過程中，應力的計算我們可以通過相應的計算公式進行數據計算。如在翻板閘的設計計算過程中，我們以《水閘設計規范》（NB/T35023-2014）中的計算公式開展設計計算工作，為壅水工程設計的開展提供設計支持，是較為重要的設計工作方法。在建筑設計中，影響建筑應力的主要因素包括了建筑地基地質特點、壅水建筑與其他建筑布局等部分問題，這些問題都是我們在計算過程中必須考慮的主要因素。

2.2 以建筑物作用與實踐使用情況做好擋水結構設計

在壅水建筑的設計中，其擋水作用的實現是設計中較為重要的設計因素，所以做好建筑擋水結構的設計，是我們壅水建筑設計的主要內容。在實際的設計過程中，我們需要考慮的主要因素包括建筑的作用以及實踐的使用情況兩項內容。在水利水電工作的壅水建筑應用中，其作用包括了升高水位、控制水位等不同的作用，所以在結構設計中需要采用不同的設計結構。而在使用情況的要求下，我們應根據壅水建筑遇到的使用清理，如自然情況、電力發電要求等，進行實踐分析選用擋水結構設計。如在某水電站首部樞紐設計中，因其位于南方地區雨季洪澇災害較為嚴重。因而在壅水建筑的設計中，我們既要抬高水位進行發電工作，又要避免因夏季汛期洪澇災害造成的影響。所以在設計過程中我們避免采用溢流壩結構建設壅水建筑，而采用了橡膠壩結構進行設計，降低洪澇災害對水利工程安全的影響。同時在建筑設計過程中，我們還需要考慮較為特殊的設計因素。如在設計中我們需要考慮水利設施的環保問題，避免因為壅水建筑的進行，對水利設施下游自然環境與生態問題造成嚴重的影響。這種環保因素的考慮，是我們水利設施建設中可發展戰略提出的新型影響因素。

2.3 為確保擋水建筑整體質量，做好建筑控溫設計

在水利水電工程的建設過程中，建筑溫度控制的影響對于建筑制度有著重要的作用。特別是在我國的北方地區，因為全年氣候溫差較大，所以其溫縮現象對于對壅水建筑的整體質量有著重要影響。如在水利工程應用中冬季溫度較低就容易造成建筑溫度載荷應力的增加，進而影響水利工程質量。所以在壅水建筑的設計中，做好建筑溫度控制的設計降低溫度對于建筑質量影響，是我們設計工作中注意的主要問題。在設計中，為了降低溫度變化對壅水建筑質量影響，我們需要做好以下設計工作。一是在設計中做好保溫設計。在壅水建筑設計中，為了降低溫度因素對于建設質量影響，我們需要在建筑設計中對于重點部位（縮漲應力點、結構支撐點等）進行保溫設計，避免因溫度影響造成的應力問題出現。二是利用補充機制降低溫度應力影響。在壅水建筑設計中，為了避免應力問題影響建筑質量，我們在設計中需要進行補償設計工作，降低溫度應力的影響。如在建筑設計中，對于溫度應力較為集中的結構點，我們采用振動結構模式消除應力，就是很好的設計方法。

2.4 按照標準要求，做好建筑物防滲設計

在水利水電工程首部樞紐的建設過程中，降低壅水建筑的滲漏性，是我們建筑設計中重要的技術因素。在建筑設計過程中，我們為了提高水利的質量需要按照建筑設計標準做好建筑物的防滲設計工作。這里所指的設計標準包括兩方面內容：一是規范標準。在壅水建筑設計過程中，針對不同的建筑類型國家有著不同要求的建筑規范，如《橡膠壩建設規范》、《混凝土重力壩設計規范》等規范要求。這些規范要求中對于建筑的防滲設計都有著較為明晰的規范內容。在建筑設計中按照規范要求做好設計工作，是我們做好防滲設計的重要保證方式。二是按照設計方案標準開展防滲設計。在壅水建筑設計過程中我們為確實按照施工實際情況執行建筑設計規范，就需要在地質勘測、實驗等技術手段的支持下制定設計方案，指導具體設計工作。其中對于建筑防滲數據，設計方案通過數據計算的方式，會得出詳細的設計數據，對設計工作進行標準化的指導。在壅水建筑的設計中，我們必須嚴格按照設計方案要求進行設計，保證防滲要求的實現。

3 結束語

隨著我國水利發電的進一步發展，人們對電力和水資源的需求量不斷增加。水利水電工程在我們生活中的地位更是不可或缺，我們必須更加重視水利水電工程建設。在水利水電首部樞紐建設過程中，水利壅水建筑的設計工作是確保水利工程質量的重要保證。在設計技術研究中，我們通過對壅水建筑類型進行分析和探討，結合壅水建筑使用實際情況開展了壅水建筑設計特點研究。此項研究的開展，對于壅水建設設計質量與水利水電設施整體建筑質量的提高，對現實的實踐工作提供一定的理論支持。

參考文獻

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作者簡介：盧培燦（1981-），男，福建永定人，四川省清源工程咨詢有限公司水工設計部，工程師，本科學歷，研究方向：水電站設計。