探究水利水電勘測及規劃設計核心要點構架

文／姚樹紅 聊城市水利工程總公司 山東聊城 252000

引言：

水利水電工程是具備發電、防洪蓄水以及為周邊地區的農業生產、經濟建設和社會生活供水的綜合性工程項目，不僅工程量比較大，而且涉及面也比較廣，對前期的勘測工作以及規劃設計均提出了很高的要求。一旦未能在勘測過程中充分了解工程區域的實際情況，或者規劃設計方案不合理，既會影響水利水電工程各項功能的正常發揮，給水利水電工程帶來風險隱患，同時也會對其周邊地區的自然環境以及水生生態環境造成嚴重的破壞，因此要高度重視水利水電工程的勘測以及規劃設計工作。水電水利工程的勘測人員應嚴格遵守各項技術規范，并根據水利水電工程區域的具體情況合理應用先進的勘測技術方法，確保勘測數據準確詳盡，為規劃設計提供可靠的參考依據。而在規劃設計工作中，設計人員應充分考慮各項影響因素，科學確定各項設計參數，確保規劃設計方案具有較高的可行性以及經濟性，從而為水利水電工程的施工建設奠定良好的基礎。

1、勘測工作在水利水電工程中的要點分析

1.1 勘測在水利水電工程中的工作內容及要點

在水利水電項目中，勘測工作需要對工程區域的地質水文條件、地形地貌特征以及周邊地區的社會經濟情況進行全面的調查了解，并繪制相關的地形圖，以便為后續的規劃設計以及施工建設提供可靠的參考依據。

1.1.1 準確測量水利水電工程區域地形地貌

在水利水電工程的勘測工作中，勘測人員應對工程流域的地形條件、庫區和壩址區的地形地貌特征以及電站廠房和料場等配套工程區域的地形情況進行全面的勘測，并要繪制相關的地形圖以及橫縱斷面圖等。在地形圖繪制時，勘測人員應根據地形圖的不同類型和用途，合理確定地形圖的比例，為后續規劃設計中水量計算、庫容確定、壩址選擇、樞紐布局等工作的提供參考依據。

1.1.2 準確掌握水利水電工程區域地質特征

在水利水電工程的勘測工作中，勘測人員應對工程地質特征以及水文地質情況進行詳細的勘察測量。在工程地質勘測中，勘測人員應重點勘察工程區域的地質條件，并通過各項勘測技術的綜合應用準確測定工程區域巖土體的物理力學指標參數。而在水文地質勘測工作中，則應準確掌握工程區域的地下水水位變化以及其運動規律等。在水利水電工程的地質勘測工作中，勘測人員還應對水利水電項目建設以及投產運營后可能引發的地質變化以及地質災害等進行科學的預測分析，且應提出防治建議。此外，在地質勘測工作中，還應對項目建設中可能設計的水工建筑材料來源、運輸條件以及存儲地點等情況進行詳細的了解。特別是在大型水利水電工程中，必須高度重視工程地質勘測以及水文地質勘測工作，準確掌握各項數據信息，才能為項目的規劃設計提供全面、準確、客觀的參考依據。

1.1.3 詳細勘測水利水電工程區域水文條件

水文調查是水利水電工程勘測工作中的核心環節。勘測人員應詳細勘測工程區域的徑流、泥沙以及歷史洪水數據等，以便為水利水電工程的庫容計算、水庫調節能力設計、死庫容預測以及泄洪建筑設計等提供參考數據。

1.1.4 詳細調查水利水電工程區域的社會經濟情況

對水利水電工程周邊地區的社會經濟情況進行調查也是勘測工作中的重要內容之一。勘測人員應對工程輻射地區目前的工農業生產情況、國民經濟建設情況以及各地區的近、遠期發展規劃、遠景目標等進行詳細的了解。勘測人員還應全面收集周邊地區歷史水旱災害數據，準確掌握災害原因、頻率、持續時間、影響范圍以及災害程度等數據信息，并要充分了解當地灌區的具體分布情況以及實際用水需求。在勘測調查工作中還應對工程周邊區域供電對象分布、用戶類型及用電量需求以及現有的相鄰電網建設情況等進行全面的調查。勘測人員還應加強與當地水產養殖行業、航運部門等利益相關方的溝通協調，以掌握且對水資源的綜合利用需求。同時，在水利水電工程的勘測工作中，還應對擬建區域的交通條件、通信條件以及電力保障情況等進行了解。此外，勘測人員還應全面調查工程淹沒范圍內的文物古跡、森林資源、水生生態環境、工礦企業以及人口聚集區等各項情況，為水利水電工程的規劃設計以及施工建設提供可靠的數據信息基礎。

1.2 水利水電工程中的常用勘測技術分析

水利工程的勘測技術對勘測數據的準確性、全面性以及時效性等均具有重要的影響。勘測人員應嚴格遵守各項技術規范，準確掌握勘測技術要點和操作規程，根據水利水電工程勘測工作的實際情況積極應用先進的勘測技術，以提高勘測工作的質量和效率。

1.2.1 水利水電工程勘測中3S技術的應用分析

3S技術包括GPS全球定位技術、GIS地理信息技術以及RS遙感技術。3S技術具有較高的信息化和自動化水平，能夠有效提高勘測工作的效率和質量。隨著3S技術的逐步發展成熟，其在水利水電工程勘測中得到了越來越廣泛的應用。其中應用GPS技術對水利水電工程區域進行勘察測量時，由于該技術對通視條件要求相對較低，能夠更好地適應水利水電工程區域地形條件往往較為復雜的實際情況，確保勘測數據全面準確。勘測人員應首先在測區布設高程控制網以及平面控制網，再以此為基礎開展測量工作。而GIS系統能夠自動完成對水利水電工程區域地理信息的采集、處理分析等工作，不僅有效地提高了數據采集的全面性和時效性，而且還能夠自動完成各類等值線圖以及柱狀圖等各種工程地質圖件的繪制工作，極大地提高了水利水電工程勘測的效率。在基本的GIS系統基礎上，近年來還發展出了Web GIS技術以及GIMS技術。Web GIS技術也就是網絡GIS，其是在GIS基礎上開發出的新型勘測技術，通過GIS技術與互聯網技術的有機融合進一步拓展了GIS系統功能。在應用Web GIS技術進行水利水電工程勘測時，勘測人員可以對Web GIS平臺上的各項空間數據進行瀏覽查詢，以便開展空間分析以及空間檢索工作，并可以進行專題圖的制作。Web GIS技術能夠在網絡平臺上處理矢量數據，且能夠對平臺上的圖形圖像等各類型數據進行遠程調用以及發布，為外業勘測工作創造了有利條件。而GIMS系統也是以GIS技術為基礎發展出來的 空間分析模型技術，目前該技術在中小流域的水文分布式測報工作中已經取得了一定的應用經驗。水利水電工程勘測單位應積極加強專業GIS數據庫的建設，全面收集水情數據、雨情數據、洪澇災害數據以及社會經濟數據等，充分發揮GIS的技術優勢和各項功能。

RS遙感技術也就是利用遙感設備對測區目標的輻射信號以及電磁波反射信號等進行采集、處理分析的新型勘測技術方法。在根據不同的遙感平臺，RS技術可以分成地面遙感技術、航天遙感技術以及航空遙感技術等類型。在水利水電工程勘測工作中應用RS技術時，由于其具有較為廣闊的視域范圍，且能夠快速準確的獲取目標區域地貌形態的三維遙感影像資料，為判斷其地質特征以及地質災害預測提供參考資料。在遙感影像中包含了目標地區的各種線性結構數據，能夠對測區范圍的地形地貌條件、地質特性以及水系分布情況進行準確真實的反應，對于準確判斷工程區域內是否存在斷裂體系活動具有重要的參考價值，同時也是對工程項目周緣區域地質結構格架特征以及結構穩定性進行研究分析的關鍵性基礎信息。遙感影像資料還能夠為外業實地勘察、內業地質解譯等各項工作的開展提供便利。應用RS技術所提供的紅外影像資料還能夠對工程區域的巖溶情況進行準確的勘測。通過對紅外遙感影像相片解譯可以對巖溶地貌線性加以準確地判讀，且根據不同介質在紅外光譜方向的差異性還可以對測區范圍內泉水以及地下水的分布情況進行準確地判斷，目前該技術已經在很多水利水電工程的巖溶滲漏勘測研究工作中取得了較好的應用效果。此外，在水利水電工程的勘測工作中應積極利用遙感技術開展地質測繪工作，根據遙感成圖進行中小比例尺的地質測繪填圖，這也是水利水電工程勘測技術發展的主要目標之一。

1.2.2 水利水電工程勘測中物探技術的應用分析

物探技術也是水利水電工程勘測工作中的重要勘測技術，目前在勘測實踐中比較常用的物探技術除了傳統的鉆探技術等，新型的CT技術以及淺層地質反射等技術也得到了廣泛的應用。其中CT層析成像技術主要是通過鉆孔或者利用既有平洞發射透射波，并利用接收設備對反射信號進行采集以及處理分析，據此對孔洞間巖體實際波速值加以反演計算，從而判斷目標區域內巖體情況的勘測技術。在水利水電工程中應用該項技術能夠有效提高勘測質量和效率，從而更加準確地判斷測區內巖土體的物理力學性質特征。淺層地質反射技術在水利水電工程勘測中已經取得了較為成熟的應用經驗，但近年來我國在增強信號躁比以及完善數據采集處理技術等方面取得了較大的進步，極大地提高了該技術的數據處理能力，為該技術的進一步推廣應用創造了有利條件。

2、水利水電工程規劃設計核心要點

2.1 概述水利水電規劃設計工作

在開展水利水電項目的規劃設計工作時，其核心是根據工程所在地區的地質特征、地形地貌條件、自然環境以及當地的社會經濟發展目標等合理選擇工程基址以及工程結構形式，科學確定工程規模，并要充分考慮水利水電工程的經濟性以及移民安排等各方面的問題，以確保工程規劃設計方案具有較高的可行性，能夠為后續的施工建設提供科學的指導。與其他工程項目的規劃設計相比，水利水電工程由于工程規模相對較大，且會涉及多方面的問題，是一項復雜的系統性工程，因此在其規劃設計中必須對水利、電力、交通、地質、氣象以及環保等各種影響要素進行全面的分析研究，同時，在水利水電工程項目的規劃設計中，必須根據不同地區的實際情況合理確定規劃設計方案，確保項目規劃設計能夠與當地的社會經濟發展目標以及具體的用水、用電、灌溉以及防洪需求等相適應，從而充分發揮水利水電工程應有的作用。

2.2 規劃設計水利水電工程項目要點分析

2.2.1 水利水電工程壩址壩型規劃設計要點

在水利水電工程的規劃設計工作中，首先應進行流域規劃。規劃設計人員應以綜合利用開發為目標，根據河道以及沿岸地區的地質特征以及地形條件對具有工程建設基本條件的壩段進行初步的篩選，之后還應對初篩的各壩段以及壩軸線方案進行綜合性的對比分析，確定最有利壩段1個以及壩軸線中的1-2個較好方案，以便進行樞紐布置的初步規劃設計。而在進入初步規劃設計環節后，規劃設計人員應對各初選方案進行比選，以確定壩軸線的最有利方案，且應以此為基礎進行壩型結構選擇，并確定相關水工建筑和配套建筑的結構型式，完成工程樞紐的布置設計。進入工程項目的技術設計環節后，規劃設計人員應根據更新完善的地質勘測數據以及相關試驗分析數據等對壩址、壩軸線以及壩型的規劃設計方案進行相應的調整和完善，并要進一步優化樞紐布置，以便形成最后的規劃設計方案。規劃設計人員在壩址以及壩型的選擇時應充分考慮各區段的地質條件因素，如果在擬建區域范圍內均無完整堅硬巖基或者無明顯破碎斷裂帶的理想地質條件存在時，規劃設計人員應對目標區域各地段的地質數據以及地形條件進行綜合性的分析，并結合相應的技術處理工藝等合理確定工程基址以及壩型。當壩基地址條件較好時可以采用拱壩或連拱壩等壩型，而土石壩則能夠適應基址條件相對較差地區的工程建設要求。同時，在水利水電工程的壩址以及壩型選擇中還應考慮周邊區域是否具備建筑材料供應條件等因素，以提高項目規劃設計的經濟性。此外，規劃設計人員還應對備選壩址是否具備較好的導流施工條件等因素進行全面的考慮，盡量選擇地形較為開闊、利于施工布局以及大型機械設備進場作業，且與交通干線相距較近的地點作為壩址。此外，規劃設計人員還應在考慮水利水電工程在發電、防洪、水上航運以及灌溉等多方面的要求，并要科學估算不同壩址方案所帶來的淹沒損失等經濟性因素，從而全面提高水利水電工程規劃設計方案的可行性。

2.2.2 水利水電工程項目樞紐規劃設計要點

在水利水電工程規劃設計中應科學布置樞紐。規劃設計人員應確保樞紐中所有構筑物之間不會相互影響，均能夠在各種條件下實現正常運行。同時，規劃設計人員還應充分考慮水利水電工程建設周期、導流施工以及相關技術工藝要求等因素，優化樞紐布置方案，既要保證各種建筑結構的穩定性和安全性，又要合理控制工程造價以及后期的運維成本。在樞紐布置中應盡量將同一工種類型的建筑物布置在相鄰區域，盡可能減少建筑物之間的連接設置。此外，在規劃設計中應根據工程周邊環境特點布設各建筑物，且建筑外觀應大方美觀，使其能夠環境有機融合。

在布置樞紐內的擋水類建筑物時，規劃設計人員應根據壩型結構特點合理確定軸線線形以及距離，盡量縮短壩軸線，減小壩身工程量，一般在除拱壩以外的壩型中均應采用直線的軸線布設方式。在對泄水類建筑物進行規劃設計時，應合理確定其走向和中線位置，以避免破壞河道的原始生態環境，且應確保泄流能力能夠滿足實際需要。同時，泄水建筑的設置不得對航運、發電和水產養殖等產生不利的影響。在進行水電站建筑物的布置時，規劃設計人員應根據電站的不同型式特點確定其廠房位置等設計參數，以確保水電站功能的正常運轉。在水利水電工程樞紐的規劃設計方案中，應在與用水以及灌溉地區同側位置設置取水口，且應根據水力計算結果確定取水口高程。在布置取水口時應盡量避免該點位有較多的漂浮物或淤塞泥沙。通航建筑、過魚以及過木建筑也是現代水利水電工程樞紐中的重要組成部分，規劃設計人員應根據實際通航、過木需求以及水生生物生長繁殖規律合理確定建筑物位置，且應避免與其他類型建筑物之間存在相互干擾等問題。

2.2.3 水利水電工程項目預算規劃設計要點

在水利水電工程的規劃設計階段就應充分考慮工程造價控制問題。由于水利水電工程的工程量一般比較大，且需要大量的資金投入，一旦水利水電工程預算規劃不合理，就有可能造成嚴重的資金浪費情況。同時，水利水電工程建設周期相對較長，在施工過程中的施工材料設備價格、人力資源成倍以及其他水電等相關施工保障方面的價格都有可能出現不同程度的波動，給工程預算規劃帶來了一定的困難。規劃設計人員應增強經濟意識，科學分析項目投入與經濟收益之間的關系，并要在保證水利水電工程質量以及實現其各項設計功能的基礎上充分考慮建筑市場的價格變化趨勢，合理確定工程預算，且應確保工程預算規劃方案的科學性和可行性，為工程造價的有效控制奠定良好的基礎，從而全面提高項目規劃設計的經濟性，為水利水電工程創造更大的經濟效益和社會效益。

2.2.4 水利水電工程項目移民規劃設計要點

移民安置是很多水利水電工程在選址規劃設計中需要面對的問題，規劃設計人員在項目選址中應盡量選擇對原居民生活工作影響較小的區域作為工程基址。如受客觀條件限制必須進行移民搬遷工作的，在工程的規劃設計階段即應充分考慮移民遷出安置地點的選擇以及相關的賠償補助方案等內容，并要在規劃設計方案中對移民群眾的宣傳方法、搬遷后的生活、就業保障等均進行全面的規劃設計，必須確保移民安置方案具有較高的可行性，能夠切實解決移民搬遷群眾的實際困難，從而為水利水電工程的順利實施創造良好的前提條件。

結語：

水利水電項目是復雜的系統性工程，涉及面廣，且存在較多的不確定性因素，因此在水利水電工程的勘測工作中應全面詳細的了解工程區域的各項數據信息，為提高項目規劃設計的合理性和可行性奠定良好的基礎。同時，在工程規劃設計工作中應嚴格遵守各項設計規范要求，確定壩址壩型選址科學合理，各項設計參數計算準確無誤，且應將項目移民以及工程預算等內容都納入規劃設計工作中，以進一步優化水利水電工程的規劃設計方案，為項目施工建設的順利實施以及工程的安全運營創造良好的前提條件，從而推動我國水利水電事業的現代化發展。