关于水利水电工程的水工设计方案对比分析

王春梅

引言

水利水电工程虽然处在复杂的使用环境下，但其建设质量效果仍可通过科学合理性的水工设计方案来达到工程项目的建设预期目标。具体来说，就是对根据工程项目实际情况确定的若干设计方案进行分析对比，即在遵循真实性与可比性的原则情况下，使水工设计方案的运用降低所处环境对工程建设使用过程带来的负面影响。如此，水利水电工程的建设使用，就能为所处地区的现代化经济发展提供安全保证，进而实现发展建设的快速稳定目标。

1 研究水利水电工程水工设计方案对比的现实意义

对比水利水电工程的水工设计方案内容主要包含：拟定、设计、比较以及确定。方案拟定的对比，主要针对水利水电工程开发建设本身的规模、目标、施工环境以及施工条件等，进而为对比人员提供两个或两个以上的方案，来提高方案最终选取的科学合理性。设计方案的设计对比是指，对参与选取方案的实际施工情况、造价成本以及使用有效性进行分析对比，以强化水利水电工程水工设计方案运用的可行性。设计比较工作是指，与方案选取的设定因素进行分析，以全面系统且多角度的分析拟定的若干方案，进而确定最具效用的水工设计方案。水利水电工程施工方案的选取是指，从诸多设计方案中准确且快速的选择与工程建设情况相适用的设计方案，进而提高工程建设使用的质量效果。如此，水利水电工程的设计工作就能为后续的施工、运行以及管理工作展开，提供保障与质量效果控制的依据，进而满足所处地区经济发展对工程提出的安全可靠需求[1]。

2 水利水电工程水工设计方案的对比原则

2.1 真实性

水利水电工程具有施工技术应用难度大的问题，因此，对工程建设使用安全可靠性的需求就越高。如何在现有的资金资源下，在满足设计控制要求的基础上，提升工程建设的经济效益，是水工设计方案对比工作开展的关键。而此设计对比工作开展目标的实现，需将真实性作为方案对比原则，以使参选方案的利弊能够在科学且客观的前提下，为水利水电工程项目的建设提供保障。而不是仅根据设计建设单位自身的主观意见，来进行水工设计方案的确定。具体来说，就是根据水工设计方案所处的地质地形条件、施工条件、周边建筑物布置以及环境影响因素等，来对参选方案进行分析对比，进而使选取的水利水电工程水工设计方案更趋实效性[2]。

2.2 可比性

水利水电工程水工设计方案对比的可比性原则，就是将参选的水工设计方案处在相同的指标条件下，以提高方案对比工作开展的质量。①设计方案对比人员应在满足相同规划指标的情况下，对满足的程度进行对比分析。②将不同水工设计方案的运用优势进行比较，还要将方案本身的劣势与水利水电工程的建造要求进行对比。如设计方案的劣势无法满足工程建设使用的基本要求，则将其作为优先淘汰对象。③参与的对比方案，其设计深度应在同一水平上，或是采用其他措施方法来使其设计深度水平一直。对于参选方案设计深度差异较大情况，就会使人员无法考量设计程度较浅的具体情况，进而导致判断不合理问题的出现[3]。

3 水利水电工程水工设计方案对比的实践分析

以某水库枢纽工程项目为例，其是由大坝与泄水闸组成，且设计采用明渠导流与立堵法截流进行施工操作。此工程情况下，施工单位建设人员根据具体的设计要求，确定了料场，即其料场土料的黏粒含量较高且能够满足结构施工的含水量需求。但在施工建设过程中，料场土料的含水量受气候条件变化以及其他诸多因素的影响，高于水利水电工程施工所提出的含水量要求。为此，工程建设单位采用了一系列的措施方法对水工设计方案进行调整，以满足工程上坝结构的施工建造要求。

具体来说，对于工程建设使用的机械设备，主要运用于大坝的压实填筑作业，经水工方案设计人员综合经济性因素与作用环境因素，从参选的设计方案中选取了以下设备，作为大坝压实填筑作业的机械设备，即包含：气胎碾、夯板以及羊角碾。

对于压实设计的对比分析，由于该水库大坝工程的压实标准采用干容重作为质量效果控制的衡量标准，因此，土料填筑压实的参数主要有含水量、碾压机具重量、铺土厚度以及碾压遍数等。此压实设计参数要求下，水工设计人员可按照以下步骤对设计方案的运行使用情况进行分析对比，以提高设计控制的科学有效性[4]。

（1）在确定土料的压实参数前，方案设计对比人员需对土料的性能质量进行调查，即在掌握与土料物理力学指标全面数据信息的情况下，选用具有代表性的料场，并进行碾压试验，来将压实填筑作业的施工进场控制在工程建造目标范围以内。值得注意的是，由于碾压试验无法与水利水电工程项目所处的施工条件进行吻合，因此，在确定土料压实标准合格率时，应将其设置在设计标准以上。

（2）选择具有代表性料场的过程中，应通过理论计算并参照已建类似的工程设计经验，初步选取集中碾压机械与拟定几组碾压参数进行试验；黏性土料压实含水量可取：w1=wp+2%；w2=wp；w3=wp-2%，三种试验。这里的wp表示为土料的塑限。选取试验铺土厚度和碾压遍数，并测定相应的含水量和干密度，作出对应的关系曲线。

（3）水工设计人员在确定铺土厚度、最优含水量、压实遍数以及最大干密度后，还应着手进行整理工作，并绘制相应的曲线。如此，就能根据设计干容重rd，在曲线上分别找出不同铺土厚度所对应的压实遍数和对应的最优含水量。

（4）再分别计算单位压实遍数的压实厚度进行比较，以单位压实遍数的压实厚度最大者具备设计控制的经济性与科学合理性。对于料场施工材料含水量偏高的问题，应加大改进料场排水条件的工作力度，即采用防雨措施、将含水量偏高的土料进行翻晒处理，或是采用轮换掌子面的作业方式，来进行优化控制。此外，实际施工控制，还可将土料的含水量降低至既定的规范标准范围内，再进行开挖作业，继而提高工程项目建设的安全可靠性。如采用上述方法均无法使土料的含水量控制在规范标准范围内，则可采用机械烘干，来进行解决处理[5]。

4 结束语

综上所述，水利水电工程水工设计方案的对比分析工作，需与工程项目所处的施工环境、材料设备环境以及工程建设预期要求进行结合，以使设计方案的运行实践，能够不受外界环境以及人为因素的影响，来提高水利水电工程建设使用的安全可靠性。事实证明，只有这样，才能将最具效用的水利水电工程以可持续性的状态作用于地区经济建设，进而提高所处地区的城市化发展进程。