水利工程土石壩樞紐設計的要點

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【摘要】當前形勢下，水利工程建設對防洪泄洪和人民財產(chǎn)安全有重要作用，根據(jù)水利工程建設需要，要科學合理設計水利工程土石壩樞紐。水利工程建設要結(jié)合地區(qū)氣候和地形地貌以及水文環(huán)境等綜合因素進行。各項因素都對土石壩樞紐設計建設有重要影響，如何結(jié)合多種因素進行水利工程土石壩樞紐設計是值得重視的問題，基于此，本文展開了研究。

【關(guān)鍵詞】水利工程；土石壩樞紐；設計；要點；防洪泄洪

1水利工程中土石壩的概念及工程優(yōu)勢

1.1土石壩

水利工程建設過程中，土石壩是較為常見的一種壩體形式，這種壩體建設應用到的原材料較為簡單，在長期的工程建設過程中得到較為廣泛的應用，水利工程建設過程中，土石壩樞紐成為水利工程建設過程匯總擋水壩體的主要形式，也為水利工程的效用發(fā)揮產(chǎn)生了重要作用。一般來說，土石壩的壩體原材料主要包括有土粒和砂石，我國幅員遼闊，所包含的資源比較豐富。水利工程建設中，通過拋填、重型機器碾壓和灌注等一系列作業(yè)后，將土料和砂石進行混合和壓實，然后共同構(gòu)成擋水壩的最佳形狀，從而有效發(fā)揮出土石壩的壩體擋水作用。水利工程建設經(jīng)過長時間的發(fā)展和應用實踐，整個水利工程土石壩的施工技術(shù)和設計方案得到不斷進步和創(chuàng)新，根據(jù)不同的地區(qū)氣候和環(huán)境，要結(jié)合不同的工程需要選擇更加科學合理的施工技術(shù)和方案進行建設[1]。

1.2土石壩壩體在水利工程建設中的優(yōu)勢

水利工程建設過程中，土石壩體所發(fā)揮出的優(yōu)勢很多。首先，土石壩的壩體原材料較為簡單，主要包括有土料和石，所以這種簡單的原材料會大大方便工程建設，部分水利工程建設往往可以采用就地取材的方式進行土石壩壩體建設，大大降低了工程運輸?shù)某杀?，另外一方面由于土石料的價格成本也比較低，能夠?qū)崿F(xiàn)滿足壩體建設需要的效果，壩體建設成本也會大大降低。另外一方面，土石壩的壩體使用時間較長，經(jīng)過長時間的水利工程建設和經(jīng)驗總結(jié)，土石壩的工程建設已經(jīng)越來越成熟，壩體建設過程中應用到的施工技術(shù)也越來越成熟，不同的施工環(huán)境能夠有效制定出更加具體合理的建設方案，更好的促進水利工程建設，有效提高工程建設質(zhì)量。當前形勢下，信息技術(shù)和科學技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在進行水利工程建設過程中，大量運用新型信息技術(shù)和科技化的設備機械，促進水利工程土石壩施工技術(shù)的革新，可以有效保證工程建設質(zhì)量提高，從而讓土石壩樞紐建設更好的適應我國水利工程的現(xiàn)代需求[2]。

2水利工程土石壩樞紐設計前的基礎工作

2.1土石壩基本施工環(huán)境的調(diào)研

水利工程建設過程中，土石壩壩體建設涉及到諸多問題，所要求的工程設計專業(yè)性也較強，所以就要加強對項目工程各方面的調(diào)研，針對地區(qū)土質(zhì)環(huán)境和水文環(huán)境以及天氣環(huán)境等方面的調(diào)研，在實際的調(diào)研過程中，要借助科學專業(yè)的技術(shù)進行輔助操作，保證土石壩建設前期的調(diào)研更加準確具體，對后續(xù)工程的建設和水利工程的成本預算編制都有重要影響。針對水利工程的實際建設過程中，水利工程建設人員要針對施工地點進行細致的測繪工作，結(jié)合水利工程建設過程中的土石壩壩體所在位置進行實地勘察，并根據(jù)工程建設需要進行比例設置，然后繪制。結(jié)合歷來的工程建設經(jīng)驗，一般土石壩壩體的建設地形圖比例要選在1：500或1：1000，當然在實際地形圖的繪制過程中要結(jié)合不同的地區(qū)環(huán)境和水利工程建設要求來進行確定。水利工程土石壩建設的地形圖一般沒有特定要求，小型水庫一般為1∶1000或1∶2000，中型水庫的地圖比例一般為1∶5000或1∶10000。針對水利工程建設區(qū)域的土壤和巖層覆蓋情況和地形地勢進行工程描述和繪制，從而有效把握水利工程土石壩的巖層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，有效把握土壤疏松程度，更好進行土石壩建設。眾所周知，水利工程建設中水文環(huán)境信息的搜集工作往往需要較高的專業(yè)性，所以需要水文環(huán)境的專業(yè)技術(shù)人員進行實地勘察，針對水利工程建設范圍內(nèi)的水流速度和水體溫度以及深度和下層泥漿的厚度進行精準分析，有效把握工程建設范圍內(nèi)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。同時要對水域內(nèi)的生物種類和生物分布以及生長環(huán)境等進行記錄分析，更好的把握水利工程建設環(huán)境，有利于保護水利工程建設區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。當然，水利工程建設還要根據(jù)施工范圍內(nèi)的天氣變化以及空氣濕度和降水情況以及原材料供給等因素進分析，有效把握工程建設的各個因素，為后期工程建設提供更加充足的數(shù)據(jù)支持。

2.2土石壩軸線是土石壩樞紐設計中的重點

所謂土石壩軸線值得是壩頂上游面的垂直投影，也就是繪圖中的俯視圖壩線。土石壩軸線的對后續(xù)工程建設方案制定和工程具體的施工建設有重要影響，同時也對后期土石壩壩體的穩(wěn)定性和效用發(fā)揮有重要作用，水利工程土石壩軸線的確立要結(jié)合多種因素，一般與水利工程的兩側(cè)的山體厚度和合谷的寬度以及工程所處的土質(zhì)結(jié)構(gòu)以及水域的深淺有緊密關(guān)系。所以在土石壩軸線確立中要結(jié)合工程施工要求，盡量選在河谷較窄和利于建設泄水建筑物的地方，然后要保證土石壩兩段的厚度能夠滿足工程建設安全性。另外針對地質(zhì)條件選擇，要選擇透水性較小的地基位置，可以選擇整塊巖石和堅實的地層，有效保證土石壩的建設質(zhì)量。針對土石壩的軸線選擇要確保土石壩樞紐施工過程中能夠提供充足的建筑材料，保證施工有序進行。值得注意的是，水利工程土石壩樞紐所需的泄洪洞和發(fā)電站等分工程也要同步進行建設，確保工程建設進度和建設質(zhì)量[3]。

3水利工程土石壩樞紐設計要點

一般來說，水利工程的土石壩樞紐一般包括土石壩主體，同時還包括有泄洪建筑物以及水電廠房和發(fā)電引水建筑物排沙建筑物以及施工導流建筑物，所以在針對土石壩樞紐設計過程中，要結(jié)合土石壩壩體建設需要，科學合理布置土石壩樞紐，選擇合理的土石壩剖面和建筑物構(gòu)造。

3.1對水利工程中土石壩樞紐進行合理的布置

針對水利工程樞紐中的水電廠房和泄洪廠房以及開關(guān)廠房的建筑，要積極跟進地區(qū)地形地貌進行科學規(guī)劃，各個建筑物之間都有緊密聯(lián)系，同時也發(fā)揮著重要效用，為了更好發(fā)揮出水利工程樞紐的效用，做好合理的建筑物規(guī)劃極為重要。針對水利工程規(guī)劃不僅要確保水利工程的經(jīng)濟效益，同時要確保水利工程的建設質(zhì)量，對各個建筑物的成本投入進行科學預算，然后選擇最優(yōu)方案，在保證工程建設成本控制的基礎上，確保工程的實用性得以提高，還要做好工程建設安全管理工作[4]。

3.2泄洪建筑物和排砂建筑物的設計

水利工程最大的效用就是防洪泄水，所以為了提高工程建設的質(zhì)量，保護人民財產(chǎn)安全，要針對水利工程的泄洪建筑和排砂建筑進行科學設計和管理，首先要結(jié)合泄洪建筑物所處的地區(qū)水文環(huán)境進行科學分析和合理設計，然后結(jié)合地區(qū)的水流流向進行利用建設，保證泄洪建筑物的穩(wěn)固性。針對地區(qū)水域泥沙較多的情況，要積極做好泄洪建筑與排砂建筑的綜合利用，尤其要做好排沙，防止泥土砂石堵住泄洪建筑物和排沙建筑物，有效提高泄洪建筑物和排沙建筑物的效用。

3.3土石壩剖面和構(gòu)造的設計

水利工程建設過程中，針對土石壩壩坡的尺寸要綜合結(jié)合壩體壩型和壩高以及壩基材料等因素進行設計。結(jié)合歷史水利工程建筑經(jīng)驗，壩坡需要設置在1∶2~1∶4之間。土石壩的上下游邊坡要結(jié)合壩面的排水和后續(xù)檢修以及邊坡道路和穩(wěn)定性設置馬道，壩頂?shù)母叨纫Y(jié)合正常靜水位和超高位進行予以確定。一般來說，壩頂?shù)母叱桃哂陟o水位，壩頂?shù)膶挾纫Y(jié)合壩體構(gòu)造和實際壩體施工以及后續(xù)使用和抗震等因素進行設定，一般要保證壩頂寬度在10~15m左右。

4結(jié)語

總體來說，經(jīng)過長時間的水利工程建設和經(jīng)驗總結(jié)，土石壩工程建設已經(jīng)越來越成熟，壩體建設過程中應用的施工技術(shù)也越來越成熟，為了更好提高工程建設質(zhì)量，促進水利工程建設發(fā)展，在把握水利工程土石壩的概念及工程優(yōu)勢基礎上，做好土石壩基本施工環(huán)境的調(diào)研，把握土石壩樞紐土石壩軸線設計重點，同時要科學合理布置土石壩樞紐，做好泄洪建筑物和排砂建筑物以及土石壩剖面和構(gòu)造的設計，更好提高水利工程社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]王震宇.水利工程土石壩樞紐設計中的要點分析[J].工程建設與設計，2018（20）：165-166.

[2]溫鎖利.水利工程土石壩樞紐設計中的要點分析[J].農(nóng)民致富之友，2016（23）：138.

[3]孫習業(yè).試析水利工程土石壩樞紐設計要點分析[J].內(nèi)蒙古水利，2016（11）：18-19.

[4]李洪明.水利工程土石壩樞紐設計中的要點分析[J].民營科技，2016（05）：115.

作者：劉士群 單位:文山壯族苗族自治州水利電力勘察設計院