现代水利工程设计的要点探讨

李海洋 王兴才 2孙悦

摘要：在现代水利工程设计中，必须充分考虑节能和环保要求，只有这样，才能使设计出来的工程项目功在当代利在千秋。鉴于此，现代水利工程设计应当围绕节能设计与生态设计展开。本文笔者对现代水利工程设计的要点进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：现代水利工程，设计，要点

前言：水利工程的建设和应用对于我国社会的发展至关重要，但是在现阶段水利工程使用中，逐渐发现了在传统建设工艺中存在的一些问题，以致工程的饮用不能够适应社会和自然环境，造成了一定的社会损失。保证水利工程设计的科学性，在设计环节中充分考虑到可能对其产生影响的因素，并进行合理协调，是保证水利工程科学建设和应用的关键。在设计环节中，应将工程的实用性和美观性进行结合，增加其旅游等附加价值。

一、现代水利工程设计的主要特征分析

1.复杂性

对于现代水利工程设计而言，复杂性是其最为显著的特征之一，具体是指设计过程中包含的内容复杂，不但需要掌握工程所在地的水文、地质、生态环境等条件，而且整个工程中，还涵盖了诸多领域，如电力、环保、工业等等，一旦某个环节或是细节性问题处理不好，都会对设计质量造成一定程度的影响。

2.差异性

我国拥有着 960 万平方公里的国土面积，在如此辽阔的土地上，各个地区的地理环境差异较大，同时，经济的快速发展，导致了各个省市、地区的经济和基础设施建设存在很大的差异。而水利工程设计需要依托当地的实际情况，正因如此，使得其设计具有了差异性的特点。换言之，水利工程设计不可千篇一律，必须对工程所在地的实际情况予以综合考虑，这样才能使设计更加贴合实际，工程的作用也才能获得充分发挥。

3.安全性

水利工程本身具有防洪、排涝等基本功能，这些功能全部需要相应的建筑结构予以实现，这使得建筑结构的稳定性、可靠性、耐久性尤为重要。所以在水利工程设计过程中，必须确保建筑结构的安全和质量，只有这样，才能保证其各方面功能的实现，也才能使水利工程的价值获得最大程度地体现。

二、 现代水利工程设计原则

水利工程建设的科学性，对其实际的使用效果和效益的发挥存在着巨大的影响，更是关系着社会发展和人们生产生活需求。工程建设能否充分地满足社会发展的需求，以及能否充分地促进其效益的提高，工程建设的设计是非常重要的影响因素。因此，在水利工程的设计环节中，应遵循以下几点原则，以保证工程设计和建設的科学性。

1. 安全第一，经济合理的原则。

水利工程的实际功能正在不断地进行着创新，从原有功能和作用的基础上，有发展出许多附加的功能，从总体上说，现代水利工程是一项较为复杂的工程项目，与社会的许多方面都存在着较为直接的联系。现代水利工程的设计应满足相关的规范要求，确保水利工程设施的安全性、稳定性和耐久性。现代水利工程设计应遵循风险最小和效益最大原则，做到经济合理。例如现代城市环境水利工程的设计，除应满足一般的防洪要求外，还是城市的重要景观，工程建成后将会有大量的游人进入，因此，在工程设计中既要满足人们亲水、嬉水的要求，同时还要确保人们的生命安全。

2.合理利用水资源的原则。

水利工程应用的主要对象时水资源，在现阶段社会能源和资源匮乏的情况下，保证水利功能对水资源的合理利用是非常必要的，也是保证社会可持续发展的重要措施。水利工程对水资源进行控制的常见方式是蓄水，而这只是现代水利工程建设和应用时其中一项功能，除此之外，在其它方面都需要避免水资源的浪费。因此，在设计时应充分考虑水资源的合理利用，从而减少水资源的浪费。

三、现代水利工程的设计要点研究

通过对我国早期设计的水利工程进行分析后发现，很多工程不但整体能耗较高，而且还对周围的自然生态环境造成了严重的破坏。可以说，传统的水利工程是在高能耗和破坏环境的基础之上设计出来的，这与我国当前所提倡的节能环保理念相违背。

1.现代水利工程节能设计要点

从现代水利工程的总体使用情况上看，防洪、排涝仍然是工程最为重要的功能。所以，水利工程设计必须以此作为前提和基础，除了应当在汛期内可以快速将河道中的积水排除之外，还应当能够起到改善河道水资源质量的作用。实现这一目标较为常用的方法为自排和强排。所谓的自排具体是指不借助任何外力，仅凭借工程设计时形成的水位差自行将多余的水排除。但是在某些水利工程中，由于地貌特征的限制，无法采用自排的设计方法。此时，则需要采用强排的方法。在强排的过程中，由于需要使用水泵等设备进行抽水，从而会消耗一定的动力和能源，为了减少强排中的能源消耗，可以在水利工程设计中，采用如下节能设计措施：

1.1增强自排能力。

通过对大量的水利工程进行研究后发现，其自排能力的大小，主要与水系统的布设以及河道本身的结构特性有关。为此，在实际设计中，可以对水系进行优化布置，并选择合理的河道断面和节制闸孔宽，这样便可达到少建泵站的目的，仅利用闸前和闸后形成的水位差，就能够完成自排，由此可大幅度节省水泵能耗。

1.2 确保闸与泵布置的匹配性。

在某些水利工程中，仅仅凭借自排的方法无法满足排涝要求时，则必须修建泵站。为了实现节能的目标，可在设计过程中，采用泵闸相结合的布设方式，具体做法是在距离泵站较近的位置处修建节制闸，并以节制闸自排为主，当出现较大的水位差时，则开启水泵进行强排，这样能够显著降低强排的时间和次数，有助于节能降耗。

1.3 提高河道本身的蓄洪能力。

在传统的水利工程设计中，提高河道的蓄能能力是较为常用的一种设计措施，普遍的做法是采用防汛墙。为了进一步减少防汛墙的占地面积，通常都是将之设计成直立式结构。对于现代水利工程而言，可以考虑在河道两侧设置绿化带，借此来提高河道的蓄洪能力，进而达到减少强排时间的目的，这样不但能够降低能耗，而且还符合生态景观的建设要求。

2.水利工程生态化设计措施

为了实现人与环境的和谐发展，在进行现代水利工程设计中，必须采取合理可行的生态化设计措施，具体可从以下几个方面着手：

2.1 结合生态环境进行设计。

由于现代水利工程中的水量相对较小，并且工程本身具有非常明显的季节性变化特征，这给水利工程的设计增大了难度。为了实现水质与水量的合理化配置，可在设计中充分运用工程学的理论与方法，并与环境科学相结合，借此来实现水利与自然生态环境的有机结合。例如，在水资源较为缺乏的地区建设水利工程时，应当在设计时以水量的高效利用和水质净化为目的，这样不但能够发挥出工程的作用，而且还能对自然生态环境起到一定程度的改善。

2.2 设计规划应当满足水体生态系统恢复要求。

在现代水利工程设计中，应当遵循因地制宜的原则，并在认真调查水文条件和环境分析的基础上对工程进行优化设计，尽可能使工程设计符合自然生态平衡规律的要求。同时要确保规划设计满足水体的生态系统循环，降低工程建设对水生态系统的破坏和影响，为生态水利的建设实施打好基础。

结论

总而言之，现代水利工程设计不但是一项较为复杂且系统的工作，同时它与传统的水利工程设计存在很大区别。为此，工程设计人员必须摒弃传统的设计理念，并在实际设计中合理运用节能和生态设计措施，只有这样，才能在体现现代水利工程作用和价值的同时，达到节约能源、保护自然生态环境的目标，这有助于促进人与环境的协调发展。

参考文献

[1]霍风双，王鸿飞.生态水利工程设计中亟待解决的问题和应对措施[J].黑龙江水利科技.2011（2）.