關于水利水電工程的水工設計方案對比分析

王春梅

引言

水利水電工程雖然處在復雜的使用環境下，但其建設質量效果仍可通過科學合理性的水工設計方案來達到工程項目的建設預期目標。具體來說，就是對根據工程項目實際情況確定的若干設計方案進行分析對比，即在遵循真實性與可比性的原則情況下，使水工設計方案的運用降低所處環境對工程建設使用過程帶來的負面影響。如此，水利水電工程的建設使用，就能為所處地區的現代化經濟發展提供安全保證，進而實現發展建設的快速穩定目標。

1 研究水利水電工程水工設計方案對比的現實意義

對比水利水電工程的水工設計方案內容主要包含：擬定、設計、比較以及確定。方案擬定的對比，主要針對水利水電工程開發建設本身的規模、目標、施工環境以及施工條件等，進而為對比人員提供兩個或兩個以上的方案，來提高方案最終選取的科學合理性。設計方案的設計對比是指，對參與選取方案的實際施工情況、造價成本以及使用有效性進行分析對比，以強化水利水電工程水工設計方案運用的可行性。設計比較工作是指，與方案選取的設定因素進行分析，以全面系統且多角度的分析擬定的若干方案，進而確定最具效用的水工設計方案。水利水電工程施工方案的選取是指，從諸多設計方案中準確且快速的選擇與工程建設情況相適用的設計方案，進而提高工程建設使用的質量效果。如此，水利水電工程的設計工作就能為后續的施工、運行以及管理工作展開，提供保障與質量效果控制的依據，進而滿足所處地區經濟發展對工程提出的安全可靠需求[1]。

2 水利水電工程水工設計方案的對比原則

2.1 真實性

水利水電工程具有施工技術應用難度大的問題，因此，對工程建設使用安全可靠性的需求就越高。如何在現有的資金資源下，在滿足設計控制要求的基礎上，提升工程建設的經濟效益，是水工設計方案對比工作開展的關鍵。而此設計對比工作開展目標的實現，需將真實性作為方案對比原則，以使參選方案的利弊能夠在科學且客觀的前提下，為水利水電工程項目的建設提供保障。而不是僅根據設計建設單位自身的主觀意見，來進行水工設計方案的確定。具體來說，就是根據水工設計方案所處的地質地形條件、施工條件、周邊建筑物布置以及環境影響因素等，來對參選方案進行分析對比，進而使選取的水利水電工程水工設計方案更趨實效性[2]。

2.2 可比性

水利水電工程水工設計方案對比的可比性原則，就是將參選的水工設計方案處在相同的指標條件下，以提高方案對比工作開展的質量。①設計方案對比人員應在滿足相同規劃指標的情況下，對滿足的程度進行對比分析。②將不同水工設計方案的運用優勢進行比較，還要將方案本身的劣勢與水利水電工程的建造要求進行對比。如設計方案的劣勢無法滿足工程建設使用的基本要求，則將其作為優先淘汰對象。③參與的對比方案，其設計深度應在同一水平上，或是采用其他措施方法來使其設計深度水平一直。對于參選方案設計深度差異較大情況，就會使人員無法考量設計程度較淺的具體情況，進而導致判斷不合理問題的出現[3]。

3 水利水電工程水工設計方案對比的實踐分析

以某水庫樞紐工程項目為例，其是由大壩與泄水閘組成，且設計采用明渠導流與立堵法截流進行施工操作。此工程情況下，施工單位建設人員根據具體的設計要求，確定了料場，即其料場土料的黏粒含量較高且能夠滿足結構施工的含水量需求。但在施工建設過程中，料場土料的含水量受氣候條件變化以及其他諸多因素的影響，高于水利水電工程施工所提出的含水量要求。為此，工程建設單位采用了一系列的措施方法對水工設計方案進行調整，以滿足工程上壩結構的施工建造要求。

具體來說，對于工程建設使用的機械設備，主要運用于大壩的壓實填筑作業，經水工方案設計人員綜合經濟性因素與作用環境因素，從參選的設計方案中選取了以下設備，作為大壩壓實填筑作業的機械設備，即包含：氣胎碾、夯板以及羊角碾。

對于壓實設計的對比分析，由于該水庫大壩工程的壓實標準采用干容重作為質量效果控制的衡量標準，因此，土料填筑壓實的參數主要有含水量、碾壓機具重量、鋪土厚度以及碾壓遍數等。此壓實設計參數要求下，水工設計人員可按照以下步驟對設計方案的運行使用情況進行分析對比，以提高設計控制的科學有效性[4]。

（1）在確定土料的壓實參數前，方案設計對比人員需對土料的性能質量進行調查，即在掌握與土料物理力學指標全面數據信息的情況下，選用具有代表性的料場，并進行碾壓試驗，來將壓實填筑作業的施工進場控制在工程建造目標范圍以內。值得注意的是，由于碾壓試驗無法與水利水電工程項目所處的施工條件進行吻合，因此，在確定土料壓實標準合格率時，應將其設置在設計標準以上。

（2）選擇具有代表性料場的過程中，應通過理論計算并參照已建類似的工程設計經驗，初步選取集中碾壓機械與擬定幾組碾壓參數進行試驗；黏性土料壓實含水量可取：w1=wp+2%；w2=wp；w3=wp-2%，三種試驗。這里的wp表示為土料的塑限。選取試驗鋪土厚度和碾壓遍數，并測定相應的含水量和干密度，作出對應的關系曲線。

（3）水工設計人員在確定鋪土厚度、最優含水量、壓實遍數以及最大干密度后，還應著手進行整理工作，并繪制相應的曲線。如此，就能根據設計干容重rd，在曲線上分別找出不同鋪土厚度所對應的壓實遍數和對應的最優含水量。

（4）再分別計算單位壓實遍數的壓實厚度進行比較，以單位壓實遍數的壓實厚度最大者具備設計控制的經濟性與科學合理性。對于料場施工材料含水量偏高的問題，應加大改進料場排水條件的工作力度，即采用防雨措施、將含水量偏高的土料進行翻曬處理，或是采用輪換掌子面的作業方式，來進行優化控制。此外，實際施工控制，還可將土料的含水量降低至既定的規范標準范圍內，再進行開挖作業，繼而提高工程項目建設的安全可靠性。如采用上述方法均無法使土料的含水量控制在規范標準范圍內，則可采用機械烘干，來進行解決處理[5]。

4 結束語

綜上所述，水利水電工程水工設計方案的對比分析工作，需與工程項目所處的施工環境、材料設備環境以及工程建設預期要求進行結合，以使設計方案的運行實踐，能夠不受外界環境以及人為因素的影響，來提高水利水電工程建設使用的安全可靠性。事實證明，只有這樣，才能將最具效用的水利水電工程以可持續性的狀態作用于地區經濟建設，進而提高所處地區的城市化發展進程。