我國水工技術(shù)研究與展望

平遠縣水利水電勘測設(shè)計室

摘要：我國的水工技術(shù)具有悠久的發(fā)展歷史，在發(fā)展的過程中我國已經(jīng)形成了比較完善的水工技術(shù)體系，建成了一大批在國際上獲得廣泛好評的泄洪工程、水電站、石壩和拱壩。文章主要回顧了我國水工技術(shù)的發(fā)展情況，并分析了關(guān)鍵的水工技術(shù)及其發(fā)展，對我國水工技術(shù)未來的發(fā)展方向進行了展望，希望能夠推動我國水工技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展和完善。

關(guān)鍵詞：水工技術(shù)；泄洪消能技術(shù)；

我國的水工技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了長足的進步，躋身于國際先進水平的行列。在關(guān)鍵水工技術(shù)方面取得了驕人的成果，例如復(fù)雜地基處理、大流量泄洪、超高筑壩等等。在我國社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中，水資源的開發(fā)與利用、水災(zāi)防治都是重要的研究課題，生態(tài)環(huán)境惡化、城鎮(zhèn)供水緊張、水資源不足的問題亟待解決。因此必須不斷提高我國的水工技術(shù)，推動水資源利用開發(fā)水平的不斷提高。

1.我國水工技術(shù)的發(fā)展概況

兩千多年前的春秋中期（3598年至公元前591年），我國已經(jīng)開始了筑壩，并在今天的安徽壽縣修筑了一座灌溉水庫，被稱為芍陂灌溉水庫[1]。這也是我國歷史上一座著名的陂塘蓄水工程。1910年我國建成的第一座水電站，1963年我國建成的第一座抽水蓄能電站。截至今天，我國用于開發(fā)利用水資源和防治水災(zāi)的石壩已經(jīng)有八萬多座，其數(shù)量占世界大壩總數(shù)的一半左右。我國的水工技術(shù)歷史悠久，經(jīng)歷了長期的發(fā)展過程。當(dāng)前我國的水工技術(shù)已經(jīng)達到國際先進水平，正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化和規(guī)模化的方向發(fā)展。

2.我國關(guān)鍵水工技術(shù)的發(fā)展概況

本文就我國幾種關(guān)鍵的水工技術(shù)的發(fā)展概況進行了分析，包括水利施工技術(shù)、碼頭施工技術(shù)、防波堤施工技術(shù)。

2.1水利施工技術(shù)

2.1.1超高壩筑壩技術(shù)

我國主要的超高壩有混凝土面板堆石壩、土心墻堆石壩、重力壩和混凝土拱壩。每一種形式的超高壩都具有各自的技術(shù)難點和優(yōu)勢。其中以混凝土拱壩的抗震性能最好，而且具有優(yōu)美的體型和合理的結(jié)構(gòu)，壩身還可以進行防洪。在狹長的河谷中也可以設(shè)置混凝土拱壩，具有良好的適應(yīng)性、安全性和經(jīng)濟性，因此被廣泛的使用。

2.1.2復(fù)雜地基處理技術(shù)

復(fù)雜地基會對石壩造成一定的威脅，包括滲透、裂縫和變形。為了消除安全隱患，對風(fēng)險防控目標(biāo)進行落實，要對能夠與大壩防滲體聯(lián)合的防滲結(jié)構(gòu)形式以及能夠適用于較高水頭作用、裂縫和變形的防滲墻研制出來。特別是要積極促進機械施工工藝的發(fā)展，從而促進超深防滲墻的發(fā)展，以應(yīng)對復(fù)雜地基。

2.1.2泄洪消能技術(shù)

高壩大庫工程在復(fù)雜地質(zhì)條件、大單寬流量、大泄洪功率、大流量和高水頭的情況下需要進行泄洪消能。泄洪消能能夠防止泄洪建筑物受到?jīng)_刷和破壞、沖蝕，從而起到一定的風(fēng)險防控作用。在這種情況下問題解決的切入口就在分局消能和分散泄洪。泄洪重消能建筑物進行合理的布置，對不同高壩工程的特點進行綜合考慮，可以選用的消能方式有寬尾墩臺階溢流聯(lián)合、庫流、底流、挑流，要因地適宜的消能方式，促進泄洪消能的順利進行[2]。

2.2碼頭施工技術(shù)

常用的碼頭類型有高樁式、板狀式、重力式，其中最常見的是重力式碼頭。所謂的重力式碼頭指的是通過填料以及自身結(jié)構(gòu)的重力來對穩(wěn)定進行維持的碼頭，其主要組成部分有填后回墻、拋石基床、墻身和胸墻。碼頭施工技術(shù)的具體方法為先打設(shè)鋼板樁，填筑圍堰，進而開挖基槽，并進行基床拋石，最后將基床夯實。在這個過程中，對重力式碼頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成直接影響的就是基床夯實的效果。在重力式碼頭的基床夯實工作中，主要的施工方法有兩種：水下爆破夯實法、重錘夯實法。比較傳統(tǒng)的方法是重錘夯實法，先將重錘用起重設(shè)備吊起，在按照一定的指標(biāo)要求和規(guī)則進行夯實，其主要目的在于對碼頭基礎(chǔ)進行夯實。近年來出現(xiàn)的新技術(shù)是水下爆破法，施工方法為將水中間隔懸浮炸藥包設(shè)置在與拋石頂面有一定間隔的位置，通過炸藥包產(chǎn)生的震動力和爆破沖擊力，達到夯實的目的。

在進行夯實的過程中要注意以下幾點：①在每一遍的夯實中都要遵循先中間后兩邊的順序，這是為了避免將邊坡夯塌或者產(chǎn)生“倒錘”現(xiàn)象。②為了滿足施工的規(guī)范，重量為47千牛頓的重錘保持3米以上的落距，這是由于排除浮阻力等影響，只有保持3米以上的落距才能達到規(guī)定的單位夯擊能力。③為了避免基床局部出現(xiàn)漏夯或隆起的現(xiàn)象，夯實方法應(yīng)該是先縱橫向鄰接壓半夯，再進行一遍初夯和一遍復(fù)夯，要再次夯實檢測不合格的部位。④如果夯實后補拋塊石的面積超過了構(gòu)件底面積的三分之一，則要進行重夯[3]。

2.3防波堤施工技術(shù)

為了保護港口，維持水面平穩(wěn)、維護港池、對波浪的沖擊力進行阻斷、保障船舶的安全停泊，必須修建防波堤。防波堤作為一項系統(tǒng)化的工程項目，需要進行科學(xué)的設(shè)計。在這些防波堤的設(shè)計是要將最短堤線掩護需要的水域面積計算出來，一般用直線段組成平面輪廓，這是為了防止局部波能集中的不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。在進行平面布置時要防止港口共振現(xiàn)象的出現(xiàn)，也就是口門侵入了港外長周期波，造成長周期駐波在港內(nèi)水域形成，引起強迫振動。

在這些防波堤的正式施工前首先要尋找合適的預(yù)制構(gòu)件加工場地。先將扭王字預(yù)制場地選擇出來，該場地的必須能夠滿足500塊扭王字預(yù)制施工，并且具有便捷的交通能力。再將，沉箱預(yù)制場地布置出來，可以選擇面積范圍廣、與項目距離近的沙灘。第三選擇堆放亂石的場地，可以在靠近堤心石回填沿線上進行選擇。最后還要選擇鋼結(jié)構(gòu)加工場地和卸荷板場地，鋼結(jié)構(gòu)加工場地要能夠一次加工兩個鋼引橋。防波堤施工的具體方法為開挖基槽、基床拋石、夯實基床、整平基床，安裝卸荷板預(yù)制，現(xiàn)澆管溝碼頭和胸墻。施工的過程中要注意基床拋石這個環(huán)節(jié)，要使用GPS來做好定位工作，確定準(zhǔn)確的拋尸地點，做好水深的勘探，對拋填厚度和高程進行控制。

主要的防波堤結(jié)構(gòu)類型有寬肩臺斜坡式、直立式結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。對直立式結(jié)構(gòu)防波堤的發(fā)展造成制約的有三方面的問題：堤身受力條件的改善、堤頂越浪量的減少和波浪反射的減少。

3.我國水工技術(shù)的展望

隨著我國南水北調(diào)工程的開展和深化，一批大型、巨型的工程也將相繼竣工核發(fā)電，包括向家壩、溪洛渡等，雙江口、兩河口、白鶴灘、烏東德等大型水電站還將發(fā)揮更大的作用，我國已經(jīng)完成了對雅魯藏布江下游、瀾滄江上游、金沙江上游、怒江上游的水電規(guī)劃工作，并將逐漸向深山峽谷、偏遠、高寒地區(qū)轉(zhuǎn)移。我國的水工技術(shù)將受到惡劣的地質(zhì)條件和高地震烈度、高陡邊坡的因素挑戰(zhàn)。這就需要不斷地對水工技術(shù)進行創(chuàng)新和研究，促進高土心墻堆石壩、300米級高拱壩的發(fā)展，積極發(fā)展15米0級高碾壓混凝土拱壩、25米級高土石壩、250米級高碾壓混凝土重力壩和300米級高面板堆石壩的筑壩技術(shù)，特別是對300米級壩的風(fēng)險防控和泄洪效能技術(shù)進行研究，使我國的水工技術(shù)能夠應(yīng)對更加惡劣的自然環(huán)境和更加復(fù)雜的地質(zhì)條件。

4.結(jié)語

我國的水工歷史悠久，經(jīng)歷了長足的發(fā)展，在發(fā)展的過程中也積累了很多寶貴的經(jīng)驗，取得了很多技術(shù)成果。當(dāng)前我國已經(jīng)具有了較高的水工技術(shù)水平，為了進一步提高我國的水工技術(shù)水平，解決水資源的高效利用問題，今后還應(yīng)該加大科研力度和科研投入，促進我國的水工技術(shù)向規(guī)范化和專業(yè)化發(fā)展。

參考文獻：

[1]杜效鵠，周建平.水利水電工程風(fēng)險及其應(yīng)對思路的探討[J].水力發(fā)電.2010（08）

[2]賈金生，袁玉蘭，鄭璀瑩，馬忠麗.中國水庫大壩統(tǒng)計和技術(shù)進展及關(guān)注的問題簡論[J].水力發(fā)電.2010（01）

[3]周建平，楊澤艷，陳觀福.我國高壩建設(shè)的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)[J].水利學(xué)報.2011（12）