水利水電工程首部樞紐壅水建筑分類及設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

摘 要：在水利水電工程首部樞紐設(shè)計(jì)過程中，壅水建筑設(shè)計(jì)的開展占據(jù)著較為重要的位置。為了提高壅水建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，我們結(jié)合壅水建筑主要分類，以實(shí)際設(shè)計(jì)工作為重點(diǎn)開展了壅水建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)研究。此項(xiàng)工作的開展，以期為提升水利首部樞紐整體設(shè)計(jì)質(zhì)量提供理論和實(shí)踐上的支持。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；首部樞紐；壅水建筑；分類；設(shè)計(jì)特點(diǎn)

隨著我國能源形勢的日益嚴(yán)峻，做好水利水電工程建設(shè)工作，促進(jìn)我國綠色能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成為水利建設(shè)研究者的重要工作。在研究過程中，水利工程首部樞紐中壅水建筑的技術(shù)研究，如何為水利水電工程建設(shè)發(fā)展提供支持成為我們研究的重要內(nèi)容。在技術(shù)研究中我們發(fā)現(xiàn)，在壅水設(shè)備技術(shù)實(shí)踐性，合理的設(shè)計(jì)工作可以為其質(zhì)量的提升提供有力保證。因此，我們根據(jù)首部樞紐壅水建筑的分類，以及其在設(shè)計(jì)中的主要特點(diǎn)，開展了技術(shù)實(shí)踐性研究。

1 壅水建筑主要分類

在水利水電工程建設(shè)中，壅水建筑物是首部樞紐中擋水建筑的一個(gè)組成部分。在工程建設(shè)過程中，我們一般將僅用以抬高水位的、高度不大的閘、壩等擋水建筑成為壅水建筑物。在實(shí)際的水利水電工程中，水利壅水建筑主要分為壅水閘、壅水壩，以及臨時(shí)的壅水圍堰三種建筑。在此處研究中我們主要以前兩種壅水建筑為研究內(nèi)容。

在水利水電建設(shè)過程中，我們在設(shè)計(jì)中可選用的壅水建筑包括了溢流壩、翻板閘和橡膠壩三類建筑類型進(jìn)行選擇。在實(shí)際的水利設(shè)施應(yīng)用中，這三類建筑具有以下特點(diǎn)：首先，溢流壩在實(shí)際的使用中堰頂高程較高，但是在壅水過程中，遇到大型洪澇災(zāi)害時(shí)因溢流壩缺乏閘門調(diào)節(jié)，容易造成首部樞紐上游水位過高，引發(fā)事故的出現(xiàn)。其次，是在水利河道中修建翻板閘，進(jìn)行水利工程的水位控制以及泄流工作。其在泄洪過程中較為方便，但是由于其控制閘門較多其控制過程較為復(fù)雜。最后，在當(dāng)前的壅水建筑設(shè)計(jì)過程中，橡膠壩建筑的使用是我們經(jīng)常采用的一種建筑類型。使用過程較為靈活，操作方便，同時(shí)建筑較美觀，是較為先進(jìn)的壅水建筑類型。

2 壅水建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)研究

在實(shí)際的壅水建筑工程施工過程中，提高建設(shè)設(shè)計(jì)質(zhì)量是我們技術(shù)工作的重要組成部分。在實(shí)際研究中，其建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括了以下四點(diǎn)。

2.1 結(jié)合自然環(huán)境與應(yīng)力計(jì)算結(jié)果做好建筑體型設(shè)計(jì)

在水利壅水建筑的設(shè)計(jì)過程中，建筑的體型設(shè)計(jì)是我們設(shè)計(jì)中首先需要考慮的因素。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要注意的兩個(gè)主要問題是工程所在地區(qū)的主要自然環(huán)境以及建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)力計(jì)算的結(jié)果兩個(gè)主要的因素。首先是工程所屬的自然環(huán)境因素。在壅水建筑的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，自然環(huán)境對于建筑體型設(shè)計(jì)的影響有著重要影響。這里所屬的自然環(huán)境包括了氣候條件、建筑的地基特點(diǎn)等多種因素。這些自然因素的影響，對于壅水建設(shè)的體型有著重要影響。如在水流沖擊較大的壅水建筑設(shè)計(jì)中，就需要選擇流線型的建筑體型避免水流沖擊對于建筑物穩(wěn)定性的影響。其次是建筑物應(yīng)力的影響。在壅水建筑物設(shè)計(jì)過程中，利用應(yīng)力計(jì)算的結(jié)果做好建筑體型設(shè)計(jì)的參考是我們在建筑設(shè)計(jì)中必須注意的另一項(xiàng)重要工作。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)力的計(jì)算我們可以通過相應(yīng)的計(jì)算公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。如在翻板閘的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，我們以《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（NB/T35023-2014）中的計(jì)算公式開展設(shè)計(jì)計(jì)算工作，為壅水工程設(shè)計(jì)的開展提供設(shè)計(jì)支持，是較為重要的設(shè)計(jì)工作方法。在建筑設(shè)計(jì)中，影響建筑應(yīng)力的主要因素包括了建筑地基地質(zhì)特點(diǎn)、壅水建筑與其他建筑布局等部分問題，這些問題都是我們在計(jì)算過程中必須考慮的主要因素。

2.2 以建筑物作用與實(shí)踐使用情況做好擋水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在壅水建筑的設(shè)計(jì)中，其擋水作用的實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)中較為重要的設(shè)計(jì)因素，所以做好建筑擋水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是我們壅水建筑設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，我們需要考慮的主要因素包括建筑的作用以及實(shí)踐的使用情況兩項(xiàng)內(nèi)容。在水利水電工作的壅水建筑應(yīng)用中，其作用包括了升高水位、控制水位等不同的作用，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要采用不同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。而在使用情況的要求下，我們應(yīng)根據(jù)壅水建筑遇到的使用清理，如自然情況、電力發(fā)電要求等，進(jìn)行實(shí)踐分析選用擋水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如在某水電站首部樞紐設(shè)計(jì)中，因其位于南方地區(qū)雨季洪澇災(zāi)害較為嚴(yán)重。因而在壅水建筑的設(shè)計(jì)中，我們既要抬高水位進(jìn)行發(fā)電工作，又要避免因夏季汛期洪澇災(zāi)害造成的影響。所以在設(shè)計(jì)過程中我們避免采用溢流壩結(jié)構(gòu)建設(shè)壅水建筑，而采用了橡膠壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，降低洪澇災(zāi)害對水利工程安全的影響。同時(shí)在建筑設(shè)計(jì)過程中，我們還需要考慮較為特殊的設(shè)計(jì)因素。如在設(shè)計(jì)中我們需要考慮水利設(shè)施的環(huán)保問題，避免因?yàn)檑账ㄖ倪M(jìn)行，對水利設(shè)施下游自然環(huán)境與生態(tài)問題造成嚴(yán)重的影響。這種環(huán)保因素的考慮，是我們水利設(shè)施建設(shè)中可發(fā)展戰(zhàn)略提出的新型影響因素。

2.3 為確保擋水建筑整體質(zhì)量，做好建筑控溫設(shè)計(jì)

在水利水電工程的建設(shè)過程中，建筑溫度控制的影響對于建筑制度有著重要的作用。特別是在我國的北方地區(qū)，因?yàn)槿隁夂驕夭钶^大，所以其溫縮現(xiàn)象對于對壅水建筑的整體質(zhì)量有著重要影響。如在水利工程應(yīng)用中冬季溫度較低就容易造成建筑溫度載荷應(yīng)力的增加，進(jìn)而影響水利工程質(zhì)量。所以在壅水建筑的設(shè)計(jì)中，做好建筑溫度控制的設(shè)計(jì)降低溫度對于建筑質(zhì)量影響，是我們設(shè)計(jì)工作中注意的主要問題。在設(shè)計(jì)中，為了降低溫度變化對壅水建筑質(zhì)量影響，我們需要做好以下設(shè)計(jì)工作。一是在設(shè)計(jì)中做好保溫設(shè)計(jì)。在壅水建筑設(shè)計(jì)中，為了降低溫度因素對于建設(shè)質(zhì)量影響，我們需要在建筑設(shè)計(jì)中對于重點(diǎn)部位（縮漲應(yīng)力點(diǎn)、結(jié)構(gòu)支撐點(diǎn)等）進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)，避免因溫度影響造成的應(yīng)力問題出現(xiàn)。二是利用補(bǔ)充機(jī)制降低溫度應(yīng)力影響。在壅水建筑設(shè)計(jì)中，為了避免應(yīng)力問題影響建筑質(zhì)量，我們在設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)工作，降低溫度應(yīng)力的影響。如在建筑設(shè)計(jì)中，對于溫度應(yīng)力較為集中的結(jié)構(gòu)點(diǎn)，我們采用振動結(jié)構(gòu)模式消除應(yīng)力，就是很好的設(shè)計(jì)方法。

2.4 按照標(biāo)準(zhǔn)要求，做好建筑物防滲設(shè)計(jì)

在水利水電工程首部樞紐的建設(shè)過程中，降低壅水建筑的滲漏性，是我們建筑設(shè)計(jì)中重要的技術(shù)因素。在建筑設(shè)計(jì)過程中，我們?yōu)榱颂岣咚馁|(zhì)量需要按照建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)做好建筑物的防滲設(shè)計(jì)工作。這里所指的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括兩方面內(nèi)容：一是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在壅水建筑設(shè)計(jì)過程中，針對不同的建筑類型國家有著不同要求的建筑規(guī)范，如《橡膠壩建設(shè)規(guī)范》、《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)范要求。這些規(guī)范要求中對于建筑的防滲設(shè)計(jì)都有著較為明晰的規(guī)范內(nèi)容。在建筑設(shè)計(jì)中按照規(guī)范要求做好設(shè)計(jì)工作，是我們做好防滲設(shè)計(jì)的重要保證方式。二是按照設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)開展防滲設(shè)計(jì)。在壅水建筑設(shè)計(jì)過程中我們?yōu)榇_實(shí)按照施工實(shí)際情況執(zhí)行建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，就需要在地質(zhì)勘測、實(shí)驗(yàn)等技術(shù)手段的支持下制定設(shè)計(jì)方案，指導(dǎo)具體設(shè)計(jì)工作。其中對于建筑防滲數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)方案通過數(shù)據(jù)計(jì)算的方式，會得出詳細(xì)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，對設(shè)計(jì)工作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的指導(dǎo)。在壅水建筑的設(shè)計(jì)中，我們必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證防滲要求的實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語

隨著我國水利發(fā)電的進(jìn)一步發(fā)展，人們對電力和水資源的需求量不斷增加。水利水電工程在我們生活中的地位更是不可或缺，我們必須更加重視水利水電工程建設(shè)。在水利水電首部樞紐建設(shè)過程中，水利壅水建筑的設(shè)計(jì)工作是確保水利工程質(zhì)量的重要保證。在設(shè)計(jì)技術(shù)研究中，我們通過對壅水建筑類型進(jìn)行分析和探討，結(jié)合壅水建筑使用實(shí)際情況開展了壅水建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)研究。此項(xiàng)研究的開展，對于壅水建設(shè)設(shè)計(jì)質(zhì)量與水利水電設(shè)施整體建筑質(zhì)量的提高，對現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐工作提供一定的理論支持。

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作者簡介：盧培燦（1981-），男，福建永定人，四川省清源工程咨詢有限公司水工設(shè)計(jì)部，工程師，本科學(xué)歷，研究方向：水電站設(shè)計(jì)。