論水利工程涵洞的設計

梁建涌

摘 要：我國作為農業(yè)大國，在農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中，不斷加大投入與開發(fā)，全面推動農業(yè)經(jīng)濟向現(xiàn)代化方向發(fā)展。隨著各項水利工程的建設，全面改善了農業(yè)生產環(huán)境，使農業(yè)階段進程得到良好控制，農業(yè)生產中對各類水利工程的需求越來越大，水利建設過程中，必不可少的是涵洞建設。好的設計才能建設出好的工程，涵洞設計符合通過需要，才能更好地展現(xiàn)出水利工程的效能，使水利通過能力得以提升。對于涵洞的設計，在不同水利工程中，有不同的概念與設計思路，只有全面把握好當?shù)刈匀画h(huán)境特征，才能設計出高品質的涵洞，符合實際應用，符合自然規(guī)律。文章主要通過對我國當前水利工程涵洞設計重點問題進行系統(tǒng)的分析，進一步提出較為優(yōu)化的設計施工方案，以此，推動涵洞設計能力，提高水利應用水平。

關鍵詞：水利工程；涵洞；設計要點

中圖分類號：U449.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0098-02

引言

農業(yè)生產對水利的依賴程度越來越高，良好的水利能夠保證科學生產，實現(xiàn)農業(yè)豐產增效，可以說，一個區(qū)域水利工程的好壞，決定了地方農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展情況，水利工程能進一步提高興水利除水害的能力，通過水利工程建設，全面減少水災水害，當前，我國治理水害的重要措施就是興修水利。一個水利工程并不是隨意建設的，需要根據(jù)當?shù)刈匀粭l件、地質環(huán)境等進行規(guī)劃與統(tǒng)籌，保證發(fā)揮水利最大功能作用。設計的科學、合理，能夠確保當?shù)剞r業(yè)生產安全，避免出現(xiàn)不良的生態(tài)破壞。水利工程的長期運行，決定了其工程設計的重要性，要從源頭設計把好關口，設計出標準規(guī)范的圖紙，形成科學的模擬量，保證涵洞通水暢通。涵洞與水利工程緊密相關，不是獨立結構，也就是說，在進行設計時，需要合理把握好結構和尺寸，通過實地考察調研、科學構思設計，使涵洞在平面設計中得以全面展現(xiàn)。根據(jù)不同的水利功能作用差異性，需要在設計時全面綜合的進行考量，實現(xiàn)整體規(guī)劃。

1 水利工程涵洞基本情況

水利工程中的涵洞是重要的建筑物，任何一項水利工程均離不開涵洞的科學設計。涵洞是水利工程關鍵部分，其環(huán)境不穩(wěn)定、長時間暴露在大自然中，很容易受到自然界風、霜、雪、雨及河流沖擊，如果質量不合格，則很容易損毀，導致更大的災害，特別是當前，大型農機具的普遍使用，也對涵洞形成一定的威脅，所以說，在涵洞設計中，必須要全面考慮到整體構造和耐久性能的問題，只有這樣，才能有效提高涵洞質量，保證過水能力。

涵洞的結構非常重要，可以說，不管面臨何種環(huán)境，均要堅固耐用，保持自身性能不變，要合理計算出涵洞的安全系數(shù)，使涵洞形成更大的安全性，設計過程中，安全系數(shù)和性能結構是密切關聯(lián)的整體，結構合理，則系數(shù)越高，安全性能越強。設計人員只有全面負責，認真進行調研，才能把握好結構系數(shù)要求，確保涵洞堅固耐用，能夠抵抗水流巨大壓力沖擊和沖刷。涵洞設計是一方面，但是在施工過程中，還需要根據(jù)當?shù)鼐唧w情況，對設計進行微調，保證與當?shù)刈匀画h(huán)境相協(xié)調一致，符合技術施工要點要求，對涵洞高度、厚度、強度的調整，能夠全面確保涵洞作用的良好發(fā)揮。

2 涵洞的設計

水利工程中，對涵洞的質量要求非常嚴格，涵洞在建設之前，需要嚴格設計，做好科學統(tǒng)籌與規(guī)劃，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，考慮到整個水利工程特征，在建筑技術視角下，合理設計施工，使各個環(huán)節(jié)得到良好控制，使涵洞設計施工環(huán)環(huán)相扣。

2.1 涵洞設計考慮因素

涵洞設計之前，不能盲目進行，需要到現(xiàn)場進行實地考察，只有全面掌握了現(xiàn)場情況，才能設計出合理的工程。通過對現(xiàn)場調研，把握好工程用料、地質、施工各個方面的基本要素，使各個方面都得到良好控制。同時，根據(jù)當?shù)厍闆r，對涵洞類型做出正確的選擇，不能盲目套用，否則會導致后期的安全隱患，只有全面滿足了施工要求，才能進行設計，保證最終的效果。設計時，不能過于理想化，需要對各個季節(jié)、時間段的泄洪和過水要求進行分析。科學設計出涵洞結構形式和斷面形式，只有這樣，才能保證工程建設質量，滿足施工技術標準，在設計過程中，對施工工藝、使用材料、技術選擇做好認定，因為這些因素是工程建設質量好壞的最關鍵要素，只有全面發(fā)揮優(yōu)勢，避開不足，才具有可操作性，確保涵洞設計合理、施工規(guī)范。

2.2 套用標準圖把握要點

在施工過程中，對普遍存在的水利工程，是有一套標準規(guī)范的，也就是說，涵洞設計有一整套設計原理與標準，這些標準是在大量實踐過程中總結出來的，一般工程施工，往往會套用這些標準圖，或者進行有效的參考。標準的設計，能夠節(jié)省時間，數(shù)據(jù)與參數(shù)是在大量實踐中檢驗并得到認證的，是合理化、實用化、規(guī)范化、標準化的設計。但是，面對這些標準的設計圖，我們需要謹慎對待，不能千篇一律，一定要根據(jù)當?shù)刈匀粭l件進行調整把握，合理利用好標準設計圖，打破陳舊的模式，結合好施工現(xiàn)場，對設計進行有效的改進。

3 水利工程中涵洞設計分析

水利工程中的涵洞工程，具有重要的作用，其最主要的功能是引水或排洪。在實際設計過程中，對引水涵洞設計較容易把握，主要通過對相關的水力參數(shù)進行了解，使數(shù)據(jù)清晰明確，就可以設計出滿足荷載需要的涵洞工程，設計過程中，很容易掌握這些要件要求。

3.1 箱涵設計

箱涵是使用廣泛的涵洞，在公路和水利工程中較為多見，箱涵是重要的引水建筑物，從技術層面看，這種建筑結構較為簡單，整體上并沒有復雜的分區(qū)，相對結構簡單、施工便利，在不同的地質條件下，均能夠建設，對地區(qū)的適應性較強，能夠滿足多數(shù)地區(qū)水利需要。箱涵的功能決定了其是無壓引水建筑物，只要根據(jù)當?shù)嘏潘┧闆r，合理掌握水量體積，就能設計出符合工程整體要求的箱涵平面布置和斷面尺寸圖。設計過程中，需要全面對現(xiàn)場進行調查，使底坡和建筑物連接更加緊密，保證水面轉角的合理性，進行設計前，要全面對各部分的計算進行嚴格的檢驗，保證結構受力計算在允許誤差范圍，實現(xiàn)高品質的建筑質量。endprint

3.2 圓管涵設計

圓管涵在工程中也是普遍使用的一種方式，其設計思路是全面提升當?shù)嘏藕樾顾芰Α＿@種涵洞主要對水力荷載有一定的要求，也就是說，面臨不同的洪水流量則出現(xiàn)不同的壓力，對管道質量提出嚴格要求，往往壓力大小受不確定因素影響較多。工程設計過程中，需要嚴格進行計算，科學做好測算，使各部位的參數(shù)滿足壓力荷載需要，避免出現(xiàn)安全隱患。根據(jù)圓管涵功能作用看，當前有壓力過水涵、半壓力過水涵和無壓力過水涵三種形式，設計時，根據(jù)自然情況合理選擇標準和形式，確保涵洞結構尺寸合理。圓管涵對地基穩(wěn)定性有一定的要求，需要綜合考慮來自各個方向的壓力，不能只考慮單向壓力，否則會導致安全事故。

3.3 蓋板涵設計

蓋板涵是最為多見的一種形式，是水利工程中應用較廣泛、使用最頻繁的涵洞。設計時，需要考慮到技術標準和施工工藝要求，特別是鋼筋混凝土預應力情況，一定要嚴格計算，確保蓋板涵承載能力和應用效果。蓋板涵豎向壓力需要計算出擴散面積，涵臺內力通過涵洞和涵底重心落點得出，上下簡支豎梁承受上部簡支壓力和水平方向作用力得出，對整個周圍的壓力全面考慮，保證設計符合安全標準要求。

3.4 拱涵設計要點

拱涵也有較為廣泛的使用，設計時需要嚴格把握好要點，計算出拱涵涵頂填土對涵洞豎向壓力大小，按土柱壓力進行科學合理的計算。拱圈截面拱數(shù)值的計算要把握好精準度，拱涵外型決定了其最后的拱頂壓力，只有充分考慮到內力問題就能全面得到解決，設計過程中，需要把握好大的方向，對曲率、剪切變形、彈性壓縮和溫度變形等可以在后期考慮。

4 涵洞設計注意事項

涵洞工程關系到水利工程的效果，所以說，在進行水利工程涵洞設計時，嚴格把握好幾個方面要點，只有這樣，才能杜絕安全隱患，保證涵洞使用安全。

4.1 洞口設計注意事項

洞口是涵洞最主要的結構，其形狀與結構對排水有一定的調節(jié)作用。結合水利工程施工建設涵洞洞口不同類型，合理進行選擇，保證涵洞洞口設計符合水利工程整體要求。涵洞洞口類型包括急流坡、跌水井及倒虹吸等，需要合理選擇類型，才能發(fā)揮出洞口的作用。

4.2 長度設計注意事項

洞身是整個涵洞孔道主體，涵洞洞身設計最重要的就是對水流流量與涵洞洞身孔徑大小的計算，良好的洞身孔徑能夠保證滿足水流流量通過需要。涵洞洞身堅固性及穩(wěn)定性需要全面把握好，設計時，要滿足水利工程涵洞結構需求，同時，也能夠滿足涵洞自身荷載壓力。長度對整體造價也有影響，需要根據(jù)內容，合理確定好洞身斷面、長度。

5 結束語

水利工程關系到我國的農業(yè)產業(yè)發(fā)展，只有全面設計好涵洞工程，才能發(fā)揮涵洞引水和泄水作用，確保工程穩(wěn)定耐用，滿足水利建設要求，推動我國農業(yè)經(jīng)濟快速穩(wěn)步發(fā)展。

參考文獻：

[1]覃大龐.長洲水利樞紐龍華下防護片加固工程充水涵洞設計[J].廣西水利水電，2014（2）.

[2]許曉蓉，劉德富，汪紅波，等.涵洞式魚道設計現(xiàn)狀與展望[J].長江科學院院報，2014（4）.

[3]張孟玫，施法中，許文耀.南水北調中線工程北京段涵洞CAD的研究[J].計算機工程與應用，2015（22）.

[4]周欣.水利工程涵洞設計探析[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（22）：226.endprint