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序论:在您撰写水利水电工程设计论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
1、深覆盖层地基
深覆盖层地基是我们在河流流域进行水利水电工程设计中最常见的一种地基,其主要是因为河流的冲击使得各种碎石、砂石或者是泥石等长时间的堆积,进而造成该地域堆积厚度过大,影响了地基的稳定性和防渗性,并且也不容易进行后期的处理,置换或者是填充的难度都较大,需要我们格外关注。
2、饱和松散砂土
饱和松散砂土的承载力强度和稳定性都是很差的,一旦受到外力的作用就很可能产生错位或者是变形,严重的影响地基的稳定性和安全性,必须采取必要的地基处理技术进行加固处理。
二、水利水电工程施工中地基处理注意事项
针对水利水电工程建设中常见的一些较难处理的地基类型,在地基处理技术设计过程中我们应该注意的事项主要有以下几点:
1、准备工作一定要到位
在准备工作中对于工程地质的勘探是最为重要的,我们首先要充分的了解工程所处的具体地质状况才能够选择最佳的地基处理技术进行设计,如果对于当地地质勘探不明的话就会严重的影响设计方案和工程质量及工程建设进度。
2、合理选择处理方案
针对工程的地基具体状况选择出最佳的地基处理方案,尤其是在地基处理机械、材料和成本等方面进行合理的控制,综合各个方面的状况选择出最佳的设计方案,确保地基处理的效果和质量达到规范设计标准。
3、注重后期的检测
在具体施工完毕后还需要根据我们的设计要求,对地基处理部位进行评估和检测,确保施工的质量。
三、水利水电工程设计中地基处理技术
在水利水电工程地基处理设计中,常用到的地基处理技术主要由以下几种:预压技术、强透水层防渗处理技术、可液化土层处理技术、深覆盖层处理技术、置换技术、灌浆技术和振动水冲技术。
1、强透水层防渗处理技术
强透水层防渗处理技术主要就是在强透水层清除完成后,采用混凝土或者是粘土回填,然后利用混凝土和水泥在地基四周构建建筑防渗墙和建筑截水墙等设施来达到防渗目的。工程案例:新疆英吉沙县青年水库是一座以灌溉为主的平原丘陵区水库,除险加固后设计库容145.23万m3,由坝体、放水涵洞和放水闸等建筑物组成。水库桩号0-400~0-300段坝基存在粉细砂层透水层,形成坝基渗漏通道。本次设计将粉砂层透水层挖断截渗,将上游坝坡土工膜防渗斜墙延伸至粉砂层以下1.0m,伸入相对不透水层1.0m,与坝体防渗土工膜紧密结合,形成完整闭合防渗体,开挖槽底宽0.5m,边坡1:1,开挖面采用原状土回填夯实。坝基经过防渗处理后,现状坝体运行良好,坝后未有渗水现象。
2、置换技术
置换技术主要包括以下三种具体的操作方法:
(1)振冲置换技术,主要就是采用振冲机来打孔,然后注入粗粒材料,最后使其凝聚成基桩增强稳定性;
(2)换填技术,即通过清理劣质土质,然后填充优质稳定土壤来增强承载力。工程案例:新疆呼图壁县红山下水库为一座拦河式水库,由大坝、放水涵洞,导流冲沙涵洞、溢洪道等建筑物组成。导流冲沙涵洞布置在坝体桩号0+000处,全长184m,由进口段、有压洞身段、闸井段、无压洞身段、陡坡段、消力池段组成,洞身为一孔城门洞型,净宽2.5m,高2.8m。最大泄流量70m3/s。根据地质勘探,导流冲砂涵洞地层岩性为第四系全新统冲洪积(Q4al+pl)卵石混合土层,承载力特征值fak>250kpa,地基承载力比较差,设计时考虑将导流冲砂涵洞下卵石混合土层换填成2~6m厚C15素砼,承载力特征值fak<300kpa,换填后满足涵洞承载力设计要求。
(3)挤(夯)置换技术。
3、预压技术
预压技术是我们在水利水电工程地基处理过程中最常用到的一种地基处理技术,具体来说,预压技术主要包括三种:
(1)真空预压技术,这种处理技术主要就是通过在需要我们进行处理的地基表面铺设塑料薄膜的方法来隔绝处理地基和外界的联系,然后采用真空泵针对隔绝起来的处理地基进行操作以抽取出地基内的空气和水分,进而可以达到提高处理地基的稳定性和承载力的目的,一般说来,在处理过程中,为了更好地达到处理效果,我们还可以采取添加塑料排水板的方法来更快的实现效果,如果是针对面积较大的地基进行处理的话我们可以采取分区的方法逐一进行处理;
(2)堆载预压技术,这种预压技术主要是在需要处理的地基之上堆积一定量的预压物,使得地基能够在预压物的作用下提高自身的承载力和稳定性,在预压物量的计算时我们应该尽可能的使得其重量稍大一些,进而使得我们的预压效果更好一些,在堆积的过程中尤其是要注意如果是碰到超软土基时,需要我们采用一些轻型的机械进行处理,避免大型机械的使用造成软土地基的破坏甚至是导致安全事故的发生;
(3)降水技术,这里的降水主要是降的地下水,地下水位的降低就能够在一定程度上对地基的预压产生较大的效果,并且这种方法还可以和其他一些处理技术结合在一起使用。
4、可液化土层处理技术
可液化土层处理技术就是首先清除可液化土层,然后在回填的一些承载力强的材料上设置反滤层,通过添加一定的砂桩之后就可以进行压实操作,主要的压实方法就是我们最常见的分层振动技术。
5、深覆盖层处理技术
深覆盖层处理技术主要的处理方法有以下几种:
(1)灌浆施工;
(2)高压喷射构建防渗墙;
(3)构建混凝土截水墙;
(4)强夯法;
(5)摩擦桩和沉重桩。
6、灌浆技术
灌浆技术即采用灌浆机将一些浆类化学材料注入到地基内,使其更为稳定。
7、振动水冲技术
振动水冲技术主要就是利用振冲器来夯实地基土壤,以增强其稳定性的方法。
四、结束语
在水利水电工程设计中,需要进行应用的三维设计软件是一种集成化的系统。对于三维设计软件的科学评测,应从这么几个方面分析:第一,系统综合:主要是指设备驱动、图形显示、图形管理、绘画等功能。第二,二维图形功能:主要是指必要的绘图、编辑、标准、辅助功能等。第三,三维造型、零件设计功能:主要是指线框、曲面、实体等多方面的造型功能。第四,装配功能:主要是指基本规模、约束、干涉检查等功能。第五,二维及三维模型的关联功能:主要是指运用三维模型的建立进一步生成相应的二维图形。
2.水利水电工程中三维设计方法的应用
2.1CATIA的应用
2.1.1CATIA的应用功能CATIA三维设计平台所包含的主要内容为曲面设计、内部结构设计、施工工程设计、知识工程四大工程包。第一,曲面设计包。此工程包在水利工程设计中的应用主要为:对工程设计所涉及到的不同地形、地质的建模问题进行科学妥善的解决。主要包括的内容为对复杂型曲面、曲面变形、逆向工程等进行设计。同时在应用中还可对地面建模相关数据信息进行较为完整的导入及处理,从而预测生成地质建模数据。通过相关的地质模型进行数据的科学计算,确保整个工程设计中地质、水工、施工等多方面的信息数据得以结合,其应用价值极佳。第二,内部结构设计包。此工程包在工程设计中的应用主要针对问题为坝工部件的合理设计,能够完成较为复杂的曲面设计工作。同时还可实现参数及模板化设计,为坝体的建模创设一个较为直观且高效的环境。对于设计的整个过程及方法能够进行捕捉及重用操作,进一步提升整个水利水电工程的设计速率及整体质量。第三,施工工程包。此工程包在应用中主要针对的问题为工程施工中存在的整体布置问题,能够提供曲面、地质设计的布尔运算功能,对水利工程的建筑物进行全面设计,并对其相互之间存在的影响关系充分考量。第四,知识工程包。此工程包的主要应用价值为对模板化的设计问题进行全面科学的解决,而且能够应用重用特征设计功能。在CATIA中加入部分设计经验及规则制度,为后续设计提供帮助。从而进一步将工程设计的盲目抓瞎化成功转化为规范科学化。与此同时,还可将整个工程设计的速度进一步提升。
2.1.2CATIA的水利工程设计(1)零部件设计。水工的零部件设计主要是指对工程内部的各部分进行实体型的造型设计,主要分为三步。第一步,对工程模板进行初稿绘制,在对工程设计要求充分全面分析的基础上对各个部分模板进行二维图的绘制。第二,运用软件中已具备的零件设计模块对各个工厂模块进行造型。与此同时依照零件外形之间存在的拓扑关系进一步明确其相应的特征,完成模型制作。第三,依照水工设计要求对模块自身的辅助特征进行科学合理的加工操作,进而完成相应的造型工作。(2)装配设计。装配设计同样也是分为三大步。第一,将工程设计中所需运用的零件进行模块导入。在整个导入过程中,可以运用相关的对称工具完成对零件的复制工作,以此加强零件模型的导入速度。第二,在对装配关系充分掌握明确的基础上对工程设计中的零部件进行一定程度上的约束,如角度、间距、同轴等。此工作进行中需对各零部件的具置认真校对检查,以此确保其约束具有极强的准确性。第三,对零部件存在的组装缺陷问题进行认真检验,确认零件装配中是否存在不必要的冲突性问题。如发现冲突问题,则应及时对其进行科学调整,对工程设计细节进行补缺完善。
2.2ANSYS为基础的三维有限元应用
在水工设计中应用ANSYS具有极为重要的意义,其应用价值极为优良。而且ANSYS得应用发展具有与时俱进性,能够随着时代科技的逐步发展而发生变化发展,进一步提升整个水工设计整体效率及质量,帮助工程企业获取到最大化的合理经济收入,其应用发展潜力极大。此设计方式的应用步骤为:将小特征层上存在的面、线关键点一一去除,之后再寻找出具有此特性的相关边界线,促使其成为一整条线,形成一个较大面积的曲面。运用相关工具自身所具备的打断功能进行与曲面相连线的制作。运用制图工具将所有的线进行结合,进而形成一个较小面积的曲面。此种类型的图形制作能够促使各个面之间都存在所需的公共线及点[3]。完成模型导入操作后,其所显示出的图形影响较为模糊,在相关制作工具中完成实体命令的输入后,便可看到细致化的工程设计模型。在ANSYS中导入零件设计模型,对其进行合理的调整修改及网格剖分,便完成了大致的三维建模设计。
2.3三维设计方法在水工设计中的应用
实例某个水电站其自身的进水口组成部分为进水引渠及塔。进水塔所采用的取水方式为双层取水,长宽值分别为226m及31.48m。塔顶高度值为821.8m,建基面的高度值为735.2m。此水工所在地域的地基岩体主要为微风化的花岗岩、沉积角砾岩,具有较为良好的完整性。相关设计人员对此工程运用CATIA三维技术进行了零件及装配设计。与此同时还运用其内部所具备的模块帮助设计人员进行了载荷的添加及约束操作。如此一来,便能够帮助设计人员进行有限元初步分析,对整个工程设计进行了验证。另外,工程设计人员运用三维设计技术ANSYS进行了设计模型的数据调整修正。最终获取到了极为科学合理的水利工程设计建模,为其实际设计提供了参考帮助。
3.结语
关键词:基本建设项目勘测设计水利水电工程设计监理咨询
1概述
我国的基本建设项目,从20世纪80年代开始实行改革,从计划经济逐步向市场经济体制过渡。基本建设项目推行了项目法人(业主)负责制、招标投标制、建设项目监理制和合同管理制。发展到现在,我国的水利、能源、交通、建工、铁路等基本建设行业的建筑安装工程、设备制造采购工程的合同实施均采用了“四制”。实践证明,采用“四制”可以在市场体制条件下更好地保证工程质量、工程进度、控制工程项目投资。
然而,基本建设工程的勘察设计项目实行上述“四制”比起工程建设项目工程来还滞后很多。特别是勘察设计项目的招标投标制和项目监理制在许多行业还未真正实行。究其原因,我认为有以下几点:
(1)我国勘测设计单位原来是按行业分属各部门,条块分割管理的。计划经济时期,其勘测设计任务由上级主管部门下达。目前,勘测设计单位正在由事业单位向企业单位转化,但还没有真正脱离部门领导,推向社会。近年来,各个行业的勘测设计企业化的改革力度很大,但发展很不均衡。
(2)我国基本建设项目大多是由国家投资兴建的公共工程项目,许多项目是项目的可行性研究完成报国家批准后才组建项目业主,由项目业主代表国家管理该项目。许多大型工程项目,勘测设计单位比业主先介入项目,仅由设计单位与业主签订“勘测设计合同”,谈不上业主对设计项目进行招标。
(3)我国规范勘测设计市场的法律、法规和相应的勘测设计市场管理制度还不健全。尽管我国在1983年颁布了《勘察设计合同管理条例》,但我国勘测设计市场发育不完善,相应的设计规程规范、勘察设计收费办法、勘测设计资质管理等文件和条例等有很多部分不适宜市场管理体制的需要。所以我国基本建设项目,特别是大型工程项目的勘测设计招标还有很长的一段路要走。
2我国水利水电工程设计市场概况
2.1水利水电工程的特点
水利水电工程属关系国计民生的公共工程项目,多由国家投资。一般工程规模大,工期较长,投资大。工程的设计方案受诸如水文、地质、气象、地貌自然条件,移民等社会条件影响比较大。
2.2历史背景
我国水利水电工程的勘测设计、工程建设及运行管理都隶属于水利部和原能源部。我国水利水电项目的勘测设计由六大流域管理机构(水利委员会)和水电工程勘测设计院分区域和条块分割进行。同时,各省区有省属水利水电勘测设计院,从事本省的水利水电工程的规划、勘测、设计工作。这样从历史上就形成了我国水利、水电工程勘测设计条块分割的格局。
水电工程要从事长时期的水文、水能资料的收集,并由所在区域的勘测设计院进行规划,而这些资料长期由该流域管理机构或勘测设计院掌握,造成了勘测设计单位对该工程项目的勘测设计垄断地位。
我国水电工程的业主有流域滚动开发的,也有单个水电工程的开发公司。他们一般都是滞后于勘测设计单位介入工程,由于勘测设计单位预先掌握了工程的基础资料,因而也不可能能进行勘测设计招标,仅能依靠原规划设计单位进行设计工程,只补充签订勘测设计合同并进行合同管理。3水利水电工程需要进行设计监理
设计是工程建设的灵魂,设计方案的优劣,直接关系到工程的功能、投资效益以及安全运行,对勘测设计加强管理,是完善工程项目法人负责制的一项有效措施,因而对设计进行有效的管理和监督是必要的。
3.1什么是设计监理
在计划经济时期,勘测设计院设计的的水利水电工程设计方案(可行性研究报告、初步设计报告)要经过水利水电规划设计总院进行审查。这就是行业主管部门对下属设计单位的设计进行管理和监督,而且其设计费计划有时也由规划设计总院下达。现在推行水电项目项目法人(业主)负责制,由项目法人全权负责水利水电工程项目的资金筹措,征地移民,工程建设管理,协调社会各方关系等方面的工作。因而项目法人也理所当然要管理勘测设计工作,保证前期勘测设计工作按时提供优质勘测设计成果,以满足工程建设的招标投标和工程施工的需要。目前多数水利水电工程的开发公司人员较少,有些公司内部有一些水利水电设计方面的行家,但远不能满足对勘测设计成果进行审查、管理的需求。因而项目法人须借助外界的力量对工程的设计进行监督、控制和管理,以使工程的设计方案满足功能要求,安全、可靠,技术经济指标优化。设计监理就是监理单位受项目法人单位委托对设计单位进行的勘测设计工作过程及勘测设计成果进行质量、进度以及工作费用实行控制和管理,以使设计单位提交满足勘测设计合同需要的、技术经济指标较优的勘测设计成果,并提供满意的技术服务。
在工程项目批准立项的前提下,设计监理有以下几项工作内容:
(1)根据工程立项的预可行性研究报告和有关批文,审查勘测设计单位的“设计大纲”;
(2)组织工程设计方案投标和评定设计方案;
(3)协助项目法人选择勘测设计单位,委托勘测设计任务,帮助签订(下一阶段)勘测设计合同;
(4)督促、检查勘测设计合同的执行,进行设计质量、进度和费用控制;
(5)进行勘测设计预可研阶段以后各阶段的设计成果审查,使勘测设计单位提交可行性研究成果,招标设计成果和施工详图;
(6)过程中进行必要的设计方案的研究、核算。在现阶段,我国的水电工程设计监理可作(3)、(4)、(5)、(6)项工作。
3.2我国现阶段对勘测设计控制的几种模式
近几年来,我国的水利水电项目的项目法人也是借助外界的专家或单位对设计单位的勘测工作进行控制,主要有以下模式:
(1)业主白行管理型:有些工程初步设计已经国家审查批准,其后的勘测设计管理工作由业主自行与设计单位签订合同,进行质量、进度和费用管理。并从社会聘请专家对设计成果进行审查,保证勘测设计成果的质量。三峡工程等都采用厂这种模式。设计审查的责任由业主承担。
(2)前期设计监理型:在设计之初,就聘请有资质的咨询机构对设计合同进行管理,控制设计质量、进度和费用。咨询机构有大量的技术专家,也负有设计成果的审查责任,监理从一开始介入了设计方案,对方案有较深的理解。清江水布垭、雅砻江二滩等工程就是这种模式。
3.3设计监理和施工监理
设计监理是业主依据监理合同和勘测设计合同委托的设计监理对设计单位的勘测设计进行监督、控制管理,协调业主与设计单位的关系与并与双方一起把勘测设计成果做好。
施工监理则是业主依据监理合同和工程施工承包合同委托施工监理单位对工程建设质量、进度和合同费进行控制。
后者主要代表业主管理工程建设,协调业主与承包商之间的关系,一般不与设计单位发生直接的关系。对业主转发的施工图进行审核以检查施工图与施工合同的偏差及施工图的正确性。
两者的工作对象,依据的合同和工作内容、工作方式等均不相同,相同方面是都对业主负责。对业主而言如果监理单位有合格的设计咨询和工程监理资质,设计监理和工程监理选一个监理单位,从勘测设计到工程建设进行全工程监理则最好;它对工程特点比较熟悉,能更好把握设计、施工质量和进度,也可减少业主的协调工作量。
4结论
(1)在水电工程界开展设计监理是必要的,它能帮助业主更好地控制工程勘测设计质量、设计进度和设计费用。从而更好地贯彻项目法人(业主)负责制,对设计质量进行评估和把关。
(2)推行设计监理象推行工程建设监理一样,有许多管理方面的工作要做。
①国家主管部门要出台相应的设计市场管理文件,健全设计监理行业指导文件,规范设计监理的工作内容和行为,规范设计监理行业的收费标准。以方便勘测设计工作的管理。主要要搞好设计资质管理和咨询资质管理,建立设计和监理单位的资质认证和信誉管理制度,资质认证和市场准人和清出、处罚等要结合起来,以便在设计、咨询领域扶优扶强,优胜汰劣。要求设计监理具备高水平的专家,并且有独立、公正的立场。
1、评价的主要对象
1.1资料的可靠性
基础资料的可靠性,是指设计中所引用的基本资料、数据、时期等,都要满足两条要求:一是十分可靠;二是适应研究对象精度要求。
基础资料未经过严格复核、审查,就会给工作带来很多麻烦。例如:台勒外丘克河拜城站2002年7月23日0时的流量数据,数据库中显示其值为8.59m3/s,而原始资料记载该值为204m3/s。该错误不仅影响了瞬时流量甚至洪峰流量,而且使时段洪量相差甚大。
由此可见:基础资料必需具有足够的可靠性,才能保证成果的合理性。
1.1.1“规范”的基本要求
我国现行各种水文计算规范中都规定,在水利水电工程规划设计中,首先要对水文基本资料进行严格审查、复核,这就是要求首先要对资料的可靠性负责。
⑴中华人民共和国水利行业标准《水利水电工程水文计算规范》SL278—2002(以下简称“水文计算规范”)中,多条、反复强调了基础资料的重要性,并用黑体印刷其意为强制执行,因为水文设计成果的精度主要取决于基本资料的可靠程度,故必须予以重视。
⑵中华人民共和国水利行业标准《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44—93(以下简称“洪水计算规范”)中,对基础资料,要求:“应重点复核,必要时进行现场调查和比测试验”。因为设计洪水计算所依据的各种洪水资料,一般为不同历史时期所积累,精度各异,复核审查相当必要。
⑶其它规范中凡涉及水文资料者,均强调了“资料复核和审查”,可见,基础资料的可靠性非常关键。
1.1.2审查的重点内容
总结多年来的经验,对基础资料的复核、审查应重点放在如下几个方面:
⑴资料的极值年群,即大水年和小水年的资料。
⑵设计对象所应用的主要资料。如:
水位:水尺位置、高程系统、水尺零点、水位衔接、观测次数等。
断面:测量方法、断面形状、滩槽边界、断面冲淤变化等。
流量:测量方法、测点布设、比降、糙率、借用断面、浮标系数等。
降雨:观测场址、仪器类型、观测时段等。
1.2系列的一致性
一致性,是指所用的资料系列必须是在同一自然条件下产生的或是同一种类型的水文因素,不能混合统计不同性质的、各种条件下产生的资料系列。
影响系列一致性主要有两类现象。一是人类活动的影响;二是气象成因的不同。
人类活动影响,主要表现在各种工程建设,改变了水文系列的天然状态;人类活动改变,了流域上游的天然地貌与环境。图1所示,额尔齐斯河上游水文站与下游水文站洪峰流量关系在整个系,上游站迁移使关系线下部点据贴近线两侧,而两站间引水工程的修建,人为地改变了水文要素形成条件,使其上部点据偏离并平行向左侧排列,可见不考证水文条件而合为一个系列是不恰当的。
气象成因的不同对系列一致性影响的典型事件可以用叶尔羌河冰川湖溃决洪水说明。
图2为叶尔羌河卡群站洪峰流量频率曲线。从图可见:Qm(洪峰流量,下同)≤2500m3/s的融水型洪水点群非常密集在下部,并基本成一字排列,中部仅有6270>Qm>2500m3/s的几个洪水点;依中小量级点据拟合整个曲线,显然曲线上部的任意性很大。
图2叶尔羌河卡群站洪峰流量频率曲线
1.3样本的代表性
代表性,对不同的设计对象,有不同的含义。对水文频率计算来讲,系列的代表性,是该样本对系列所在接近程度,如越接近程度越高,代表性越好,频率分析成果精度高,反之则低。对设计暴雨来讲,其所选用的雨量站位置,是相对流域面雨量的代表性。对水力发电站、灌溉引水工程、分期设计洪水等来说,则枯水时段、分段最小流量的代表性,是决定设计精度的关键。等等……。
水文系列代表性的优劣,反映了系列代表总体统计特征的程度,所以系列代表性是水文设计成果质量保证的前提。《“水文计算规范”》及《“设计洪水计算规范”》等中都明确规定:“应在可靠性和一致性分析的基础上,进行代表性分析”。上述规定同时说明了分析步骤及顺序,即:首先进行资料可靠性和系列一致性分析,然后进行样本的代表性分析。
目前在很多水文设计中普遍存在以下三方面问题:
(1)只注意代表性分析,而忽视可靠性与一致性,这样就失去了牢固的基础。
(2)水文系列代表性分析后所确定最短系列长度,与频率计算时采用的系列长度不一致。因为我们的目的是判断该系列是否处于系列偏大或偏小时期;是否能比较均匀地包含各种量级水文信息。但关键在于,水文系列代表性分析确定的最短系列长度,与计算采用系列长短无关。
(3)过分强调模比系数累积平均值趋近于1的效果,而忽略了整个过程的收敛程度。
1.4成果的合理性
成果的合理性,主要是包含两方面:一方面是单项设计计算的平衡;另一方面是上、下、相邻、区域的各项参数的规律性。
主要评价内容应从资料、思路、方法、参数、图表、结论等方面进行综合审查。
2判断标准
水文设计的不确定因素太多,加之资料信息不够充分,设计中肯定会存在一定的风险,所以对设计成果取值,一般都是在合理的基础上,按偏于安全的原则考虑。这样做也符合规范要求。留有一定余地是十分必要的,既要使风险有合理性,又要使安全有科学性,投入产出不失衡。
笔者认为,合理性的判断标准,概括起来只有两条:
⑴符合规范要求,规范是行业的统一技术标准;
⑵适当留有余地,接受合理风险。
3评价的思路和方法
3.1相关检查
相关检查分析水文要素的合理性,其前提是相关变量之间应有因果关系,并结合当时当地的真实情况,具体分析、真实应用。近年来,只要是计算暴雨洪水,不论是山地局地暴雨还是大面积降雨,也不论是山前麓还是山后麓,凡雨量站,资料全用,也有专选雨量量级大的站,不普查、不分析、不筛选,这就叫不作成因研究的偶合相关,偶合相关会导致不良结果。
国际水文科学协会副主席陈家琦教授认为:用太阳黑子与黄河陕县洪水相关,按此推理,世界上就一个太阳,太阳黑子与地球上所有河流洪水都有关系,这个问题很难解释。笔者的观点:不能用宇宙因子与地方因子简单相关,否则会形成假相关或伪相关。
3.2频率曲线的检查
频率曲线的检查,应注意以下几点:
⑴在资料可靠性、一致性、代表性合理评价的基础上进行。
⑵严格执行规范规定的各种频率曲线适线原则。区分各种频率曲线适线的侧重点。
⑶历史洪水的考证期,对三参数影响极大,要多方考证确认,否则,宁短勿长。
⑷新疆最长水文系列不足70年,历史洪水考证期,一般在百年左右,若求小频率设计值,以作者经验最好以P=0.33%作上限,不然风险太大。图3是库车河兰干站洪峰流量实例。从图中可见:①排位第一的值是排位第二的值的3倍,流量1940~619m3/s之间,没有点据,适线难度大;②曲线通过老大点据的上部(最安全)和通过老大点据的下部(较安全)其稀遇频率的设计值相差甚大。
图3库车河台兰站洪峰流量频率曲线
图4
⑸综合频率检查是验证设计成果的最好、最方便、最直观的方法之一。图4是托什干河沙里桂兰克站一、三、五、七、十日洪量频率曲线综合图,由图可见,各条频率曲线分布趋势近于一致,相互协调,证明成果合理。
3.3其它方法检查
3.3.1差积曲线与滑动平均曲线
差积曲线和滑动平均曲线都是反映水文要素丰、枯变化的分析手段。曲线形状不同,反映出的水文要素周期不同。其目的都是判断系列是否包含丰、平、枯的完整过程,如果计算系列反映出的水文要素过程处于总体的丰水阶段或枯水阶段,则系列的代表性就差,若系列覆盖了丰、平、枯和另一个丰或枯,即使系列增长,其系列均值偏大或偏小,代表性也不好,也要外延,系列才能有好的代表性。
图5是塔里木河阿拉尔站根据树木年轮延长的220年径流量模比系数差积曲线。由资料统计知,1784~2003年多年平均年径流量53.55×108m3,1964~2003年多年平均年径流量50.60×108m3,1954~2003年多年平均年径流量53.39×108m3,1934~2003年多年平均年径流量56.07×108m3,1924~2003年多年平均年径流量58.15×108m3。
由后向前推,40年平均比220年平均小;50年平均与220年平均相近;增长到70年或更长,反而与220年平均值相差越来越大。这说明用差积曲线分析系列代表性,除应达到规范要求的基本系列长度外,主要取决于系列是否是丰、平、枯的完整过程。
3.3.2累积曲线与双累积曲线
模比系数是表现短系列各值对长系列平均值的偏离程度,模比系数累积平均值随着系列变化逐步趋近于1,这是基本要求。若只强调这一点,而忽视若短系列的模比系数平均值大于或者小于1,短系列均值都偏大或偏小,短系列最终虽然趋近于1,但仍缺乏代表性。
双累积曲线,最早是美国水文学者用于检查雨量资料一致性的分析技术,现在被广泛使用。对于水文要素双累积的结果,是连续完整的曲线,证明被检查对象是在原来同一条件下和同一的取值;否则应予以修正。
3.3.3抽样误差
抽样误差是由随机样本估计总体参数而产生的误差。这里作者仅根据频率计算中统计参数均方误公式计算(取CS=2CV)列下表,可见均值及CV的误差较小,CS误差较大,若系列长度不足,则计算的CV误差较大。
样本参数均方误(%)
均值
Cv
Cs
60
30
60
30
60
30
0.1
1
2
11
15
168
240
0.5
7
9
14
20
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本文是根据近几年各类分析计算成果存在问题的汇总,意在提高成果质量,在实际工作中应视不同对象,结合实际应用。
参考文献
1水利水电科学研究院水资源研究所.水文计算经验汇编(第四集).北京:水利水电出版社,1984
2王国安,李文家,水文设计成果合理性评价.郑州:黄河水利出版社,2002
3水利部长江水利委员会水文局等.水利水电工程设计洪水计算手册.北京:水利水电出版社,1995
4李江风,袁玉江,由希尧等,树木年轮水文学研究与应用.北京:科学出版社,2000
就目前情况来看,在社会利益的驱动下,虽然设计人员的工作效率不断提高,但水利水电工程质量问题易被忽视。如果在设计的过程中没有经过深思熟虑就将设计的方案付诸于实践,不但容易产生质量问题,还会导致实施过程中人力、物力资源的浪费。为了有效提升水利水电工程设计质量,工作人员应该在保证效率的同时,增强责任意识和设计的质量安全意识,加强对设计方案的核查工作,对于图纸设计中存在的问题和不足,应在施工前核对纠正,这样可以减少因错误的施工而导致的浪费,而且科学合理的设计提高了资源的利用率,进而达到理想的建设效果。
2有效提升水利水电工程设计质量时应遵循的原则
提升水利水电工程设计质量是水利水电工程发展的重要目标,但与此同时,也应符合国家的规范要求,需要遵循以下的原则。首先,建设工程的设计过程应该符合国家的法律法规,运用有效的、法律范围内的手段进行设计和工程的实施。其次,应该满足水利水电工程建设的行业要求,对于人才的分配、材料的配置、机器的使用都应进行科学有效的管理,以不断优化水利水电工程的各个环节,在遵循设计原则基础上,有效提升工程的设计质量。
3有效提升水利水电工程设计质量时应注意的问题
3.1加大监督力度,规范工作流程
目前,在市场体制经济化和利益化的驱动下,很多并不具有该专业设计资质的公司也加入到了工程的设计行业中,极易导致工程设计不专业,出现质量问题。因此,政府监督部门应加强管理,加大市场的监督力度,整顿水利水电工程内部结构中不合理的地方,严格审查与处理并不具有设计资质能力且非法垄断的公司,改变设计行业中鱼龙混杂的情况,从而促进市场的自由公平竞争,让公司在合作中成长,在竞争中提高。
3.2提高水利水电工程设计人员的专业素质水平和设计创新意识
水利水电工程的质量是否过关,设计人员的工作水平起到至关重要的作用。设计人员作为水利工程设计的主体,应不断提高专业素质水平与设计创新能力。因此水利水电建设工程在选拔设计人才时,应全面考核,考验面试人员的综合素质水平。其次,对于公司的设计人员应采取定期培训考核的方式,不断激发设计人员的内在潜质。
3.3有效提升水利水电工程设计质量应增强服务意识
在水利水电工程实施过程中,为了使施工单位与业主达成共识,有效提高工程的质量,水利水电工程的施工单位应增强服务意识,加强与业主的合作交流。在工程施工的过程中,如果施工单位与业主的观点态度不同,双方利益发生冲突,施工单位应该积极主动地与业主进行沟通,了解业主对工程的要求,从而改进工程中的不足,并使业主进一步了解本工程的设计,最终双方达成共识,共同获益,同时保证水利水电工程的质量。
4结语
混凝土面板堆石坝是由振动碾与装运工具结合发展的产物,它最早出现在上世纪60年代,不仅技术较为成熟,还具有良好的经济性,因此,在我国的水利水电建设中应用较为广泛。为了使寒冷地区的水利水电工程建设更为成熟,经过长时间的应用实践研究,推出了一种新型的寒冷地区的面板堆石坝技术,包括防冻止水技术、防裂混凝土技术及坝坡垫层施工技术等,这些技术的应用不仅具有良好的经济效益,还对寒冷地区的水利水电工程起着巨大的推动作用。
1.1面板抗冻配套施工技术
由于受冬季气候条件的影响,寒冷地区的面板坝在施工过程中会出现橡胶板与混凝土不能紧密结合的现象,使止水结构不能发挥其作用,其主要表现为两个方面。一是当角钢与橡胶板、橡胶板与混凝土的结合处遇到水后,会产生冷冻膨胀,增大拉拔力,对止水结构发挥作用产生很大的干扰;二是角钢与橡胶板止水盖受冰面沉降的影响,使止水结构的冻部在拉力及剪力的影响下对自身产生破坏。要对止水结构的材料及止水结构进行优选与优化,还要注意对橡胶盖板端头进行处理,同时还要拓展橡胶板的功能使用范围。这些技术的优化,不仅降低了来自寒区冰面的膨胀力与拉拔力,提升止水结构的抗渗性及防冻能力,还能延长止水结构的使用期限,对寒区坝体的长久运行提供了重要保障。
1.2混凝土面板石坝固坡技术
在传统的垫层料坡的施工过程中,通常用超填、削坡及碾压等方式完成对料坡的处理。具体操作为在垫层料坡超出设计线30厘米的时候进行碾压处理。在垫层料坡填土15米左右时进行削坡与碾压处理。但由于采用这样的方式不仅施工工期较长,操作工序繁琐,而且对料坡的坡面也无防护设施处理,在受到雨水冲击的情况下,容易对料坡的垫层密度造成影响,从而不能保证寒区面板的稳定性。因此,为了更好地解决这一问题,可将固坡砂浆与垫层料施工紧密结合,使面板形成一个均匀稳定且高强度的工作面,这种工作基面的形成不仅能缓解汛期压力,发挥挡水的性能,还能提高寒区面板混凝提的抗裂、抗渗性能,增强设备的实用性。通过这项技术的实施,不仅能缩减施工工期、简化施工工序,还能降低施工成本,提高施工过程的灵活性。
1.3可控补偿防裂技术
由于混凝土堆石坝技术不仅具有取材简易、操作方便等特点,还能简化工期,降低施工成本,对寒区面板的稳定性有着重要的保障,因此,在国内外应用较为广泛。但在实际施工过程中,仍存在一些因素对寒区面板的防裂、防渗性能造成影响,这主要是由于堆石坝的面板是一种通过混凝土浇筑形成的薄板,由于在施工期间内受环境的温度、湿度及自身密度不均匀的影响,会使面板的混凝土产生干缩变形,对面板密度较小的部位产生较大的拉力应变,从而导致裂缝的产生,对面板的防渗效果造成严重的影响。通过采用膨胀剂及减缩剂的制配,实现对混凝土收缩的补偿,从而提升混凝土石坝的抗渗与抗裂心性能。
2寒区土石坝防渗心墙施工技术
2.1冬季低温施工技术
新型的冬季低温施工技术主要是指通过对铺布碾压及对金属罩的覆盖利用等措施,实现对冬季施工的保温。碾压式沥青混凝土技术打破了施工规范对环境温度的要求,使其最低施工温度达到-17℃。而沥青混凝土防渗心墙的碾压施工能使芯样的孔隙率小于3%,且满足抗渗试验无渗漏的要求。该项技术通过提模施工工艺的使用,采用土工无纺布对混凝土砌块副墙的代替,不仅能解决寒区冬季低温施工造成的困难,降低施工成本,还对提高防渗心墙整体的防渗性及变形稳定性有很大的帮助作用。
2.2振捣式防渗心墙的施工技术
振捣式防渗心墙技术最早应用在尼尔基水利枢纽工程中。由于传统的防渗心墙技术主要采用沥青混凝土碾压式及浇筑式,虽然具有一定的施工效果,但操作工序较为复杂,且施工成本较高,因此应用并不广泛。但振捣式防渗心墙的出现不仅填补了国内外防渗心墙技术的空白,还具有很好的施工效果。它与其他产品不同,不受沥青材料产品的制约,且具有设备简便,造价低廉的特点,在国内外防渗心墙技术施工中得到了广泛的应用。
3结语
1.1存在的问题
1.1.1前期规划的资料准备不充分
中小型水利水电站大多建设于特殊地质环境、距离城市较远的地区。在中小型水利水电站建设前,必须要对水电站所在位置的地理环境、水文资料、地下资源、生态环境等各个方面进行详细的实地调研,为水电站工程的设计提供第一手详细的资料。然而,很多水电站项目的工程设计单位为了节省开支、节省人力、物力的支出,或者是某种不敬业因素的存在,他们会借用其他相似工程的前期规划资料,或者借用工程所在地区其他工程的地质数据。借用其他工程的资料,通过公式计算下来,工程设计上就会产生较大的偏差,最终的偏差就会影响到坝址的选定、电站结构形式的确定、发电机组装机容量的确定以及输水建筑物的地理位置选择等。
1.1.2前期勘测结果不准确
在实际的工程设计中,由于很多设计单位的人员数量不足,设计任务繁重,并且时间较紧张,还有的设计单位从资金方面考虑,简化了工程前勘测流程,并没有亲自到实地进行勘探。因此,布点数量与最初的工程预想产生偏差,钻探的深度也不达标,只是单一的采取钻探的方式,并没有采取其他先进的勘测手段,勘测结果不够准确。有些工程设计甚至会简化勘测这个环节,根本不对工程的实际地质环境进行勘测,直接利用已有的地形图、地质资料进行工程设计。无论是勘测结果不准确,还是无实际勘测,都会影响到工程设计方案。例如方案中的坝址确定、施工导流方案的设计,工程重要的构件布局的合理性也会受到影响。
1.2解决对策
严格按照国家的相关规定进行工程前期规划的准备工作,笔者认为,无论是前期资料准备不充分,还是前期的地质勘测资料不准确,其主要原因无外乎存在于以下3个方面:
1.2.1思想态度不端正
思想态度不端正是导致工程前期规划中存在问题的根本。一些承接工程设计的单位或部门,存在侥幸心理,为了节省资金,减少人力与物力的投入,或是简化设计步骤,都是思想认识不到位,不能认识到切实的、可靠的前期规划准备资料和真实、准确的地质勘测资料都会对实际工程产生很大的影响。小的方面可能会导致机组的选择不准确,而大的方面则有可能导致重大安全事故的发生。
1.2.2责任追究制度实施不到位
工程责任追究制度的设立主要是针对工程在投入使用后,由于工程设计不合理导致安全事故的发生,那么,就要对事故出现的原因进行深入的调查,追究相关责任人的制度。工程建设中的责任追究制度都是存在的,但是大多有名无实。即责任追究制度存在,但是投入使用后,小的安全事故不就追究相关的责任人,只有少数的大的安全事故发生,则会启用责任追究制度。很多工程设计人员存在侥幸心理,挺而走险,不重视前期规划资料的准备。
1.2.3监管力度不够
中小型水利水电站工程虽然规模较小,投资相对较少,但是依然是关系到国计民生的水利项目,对此项目的监管不仅要定位于施工质量的保证、施工进度的监督以及施工成本的控制,还要将其拓展到工程设计。工程设计流程应符合国家工程设计规范要求,工程设计的资金要使用合理,工程设计需要承担的工程建设责任要明确。
2工程设计人员自身存在的问题及对策
2.1工程设计人员自身存在的问题
工程设计人员是进行工程设计的主体,如果工程设计人员本身存在问题,将无可避免的为工程设计带来问题。工程设计人员存在的问题主要体现在以下两个方面:
2.1.1工程设计人员之间的沟通不足
整个水利水电站工程是一个主体,它的整个工程设计也是不可分割的。完整、科学的工程设计包括多个方面共同的努力,例如水利设计、电力设计、金属结构设计、电气设备的安装等。这些方案的设计必须都是相互沟通,相互协调的,既要保证每个单一方案的科学性,也以保证整体方案的科学合理性。例如,如果水利工程中各个专业的设计存在问题,就会出现很多重复的工序,既浪费人力,也浪费财力。一些预埋件、预留孔、预留线路没有预留,后期的施工就会破坏前期施工的混凝土,影响工程进度与质量,并且还会埋下安全隐患。
2.1.2工程设计人员的团队意识淡薄
工程设计工作是一个整体,作为工程设计中的一员,应具有这种团队意识,重视团队合作,才能设计出考虑周全、各个专业方案都做到最科学合理的整体方案。然而,很多工程设计人员没有团队合作意识,只做自己“份内”的事情,不帮助其他人,也不协助其他人。各个单位工程、分部工程以及单元工程之间的衔接不顺畅,前期项目的结构形式与后期施工之间出现了严重的矛盾。
2.2工程设计人员存在问题的对策
2.2.1提高工程设计人员的专业素质
工程设计人员的专业素质是决定工程设计质量的重要因素。工程设计人员能力的高低将决定工程设计水平。企业可以通过定期培训来提高设计人员的专业素质,或者在雇佣工程设计人员时,选择资历较高,工程设计经验丰富的人员进行工程设计。
2.2.2加强思想教育
工程设计人员之间的合作与沟通交流有利于科学工程建设方案的设计。应向工程设计人员强调,工程设计应以大局为重,顾全大局,在进行分部工程设计时,一定要考虑到前续与后续工程的实施,每位设计者在进行信息的搜集时,不仅要考虑到自己负责部分的信息收集,还要注意其他部分设计信息的收集,从整体上来考虑工程建设的需求,拿出具有针对性与创新性的设计方案。同时,还要制定出相应的施工方案与运行管理方案,切实为水电站建设单位提供可以加强技术管理的文件资料。
3工程具体设计阶段存在的问题及对策
3.1工程具体设计阶段存在的问题
3.1.1设计方案不科学
具体设计方案不够科学,施工图纸不能跟上施工进度要求,滞后于施工进度,设计图纸的细节不够细化,很多重要的特征点缺少必要的剖面图,图纸上相应尺寸的标注不明确,有的甚至出现错误的标注。对于水利水电工程而言,电站厂房机组的位置,溢洪道启闭设备、拦污栅等,都要根据详细科学的图纸做出安排。有些设计报告提供的施工方案过于简易,对很多重要的工程设计缺少必要的说明。例如,对钢筋混凝土的性能要求,对设备安装技术指标的要求,对工程各项检验检测的要求等。
3.1.2设计方案可执行性差
近些年,中小型水利水电工程的数量急剧增加,涌现出了大量的新型材料、创新工艺,这些创新的因素被应用于水利水电工程建设中,可以节约工程投入成本,节省人力与物力,缩短了工程工期。但是,在新材料的使用与新工艺的运用上,存在很多差强人意的地方。一些工程设计者过分推崇这些新技术,提倡在工程中牵强使用这些新技术,使工程建设变得十分复杂,脱离了工程项目实际,最终适得其反,没有达预期的设计目标。除此之外,很多先进的技术应用于中小型水利水电站中,后期投入运行后,设备的运行维护费用较高,使水电站的资金运转增加了压力。因此,在进行工程设计时,不应只考虑工程中技术含量的多少,应考虑到工程的实际情况,因地制宜的进行工程方案的设计,提高工程方案的可实施性。
3.2工程具体设计阶段存在的问题的对策
工程具体设计阶段与前期规划中材料的准备是息息相关的,具体设计应通过对前期规划材料的认真总结与归纳,通过认真研讨,确定初步工程设计方案。加大对工程设计施工图纸等具体材料的监督与审查,加强对工程可执行性的研究。可以从下两个方面入手:
3.2.1发挥质量保证体系的作用
中小型水电水电工程设计应严格按照ISO9001质量体系的文件严格的实施,真正的树立质量为工程建设的基石思想观念,在工程设计过程中,采用必要的有效控制措施,严格按照工程设计程序进行工程设计管理,记录工程设计过程,按工程设计流程来进行完善,以严谨的科学态度,实事求是的工作作风,确保整个工程设计的科学合理性。
3.2.2各级监督部门要加大对设计方案析审查
工程设计方案是保证工程质量的第一道屏障,因此,各级监督部门应将对工程监督的重点也向工程设计方面倾斜一下,关注工程设计方案的科学可行性,关注工程方案的设计质量,对工程设计是否符合国家相关规定的要求进行细致的审查。各级部门发挥对设计方案的审查功能,从各个专业的角度来进行工程项目实施进行后续的配套安装,设备的更新等,都要列为工程设计的内容。督促设计单位的各个工作人员认真完成自己的设计任务,每一个设计细节都要细化、完善,最终保证工程设计方案是最科学、最适宜、最合理的。
4结语