浅谈现代化灌区中水工建筑物的规划设计与改造

李淑婷

摘要：为稳步发挥水工建筑物服务效能，推动灌区水资源科学化与高效化调配。文章从实践角度出发，立足于现代化灌区功能定位、运转实际，总结梳理水工建筑物现状，探讨规划设计与改造方法，旨在通过技术要素、管理要素有效整合，有效延长水工建筑物的使用寿命，减少病害发生概率。

关键词：现代化灌区；水工建筑物；规划设计；改造策略

近些年来，各地区加大灌区开发建设力度，有序扩大灌区面积，完善配套设施，提升水资源利用效能。根据水利部公布的数据，2021年，全国建成万亩以上大中型灌区7330处，持续提升水资源时空调节水平，满足经济发展使用需求。着眼现代化灌区功能定位，项目团队在项目开发周期内，着眼规划设计、施工及管理等经验，总结问题不足，定向优化水工建筑物规划设计思路和布局，科学调整改造施工方法，优化灌区管理模式，旨在为后续开发建设工作稳步推进奠定坚实基础。

1 现代化灌区水工建筑物运行现状

水工建筑物作为现代化灌区有机组成，在调节、控制水流，防治水害等方面发挥着关键性作用，为进一步凸显水工建筑物的实用属性，项目团队在整个结构规划设计与改造施工环节，需要准确调整思路，认真总结其运行现状，明确质量隐患，总结重点环节，推动水工建筑物开发建设活动高质量开展。

1.1 现代化灌区水工建筑物基本特点

水工建筑物通过其合理布局，调控灌区水资源，满足区域经济发展过程中对于水资源的使用需求。随着水工建筑物开发建设体系日益成熟，项目团队充分利用理论分析、试验研究、原型观测、工程类比等手段，规划设计挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、渠系建筑物等，优化水工建筑物的布局，稳步增强水工建筑物适应能力，减少结构病害发生，确保水工建筑物平稳运转。与传统建筑物相比，水工建筑物受到自然条件的约束性较大，整个规划设计过程中，受到地形、地质、水文、气象，对于工程选址、结构选型等产生深远影响，工作人员需要調整布局，综合考量各类因素，精准调整思路，根据外部自然环境的差异性，定向优化水工建筑物的类型，避免水工建筑物选择不当，影响最终工程效果，诱发质量问题。水环境产生的复杂施工条件，无形之中，提高了规划设计与改造难度。例如现代化灌区在调配水资源过程中，需要在相应区域设置挡水水工建筑物，以持续增强结构稳定性，应对渗流产生的渗透压力。现代化灌区水工建筑物改造窗口期较短，总体施工难度较大，在项目规划设计与改造施工中，需要着重解决施工导流、截流等突发情况，着力营造平稳高效施工环境，在保障水工建筑物施工质量的前提下，有效缩短施工周期，降低成本投入。

1.2 现代化灌区水工建筑运行现状

在各类因素叠加影响下，现代化灌区水工建筑物发生裂缝、冲刷磨蚀、不均匀沉降以及建筑物配套不足等问题，影响水工建筑物服务能力。具体来看，裂缝为现代化灌区水工建筑物常见质量问题，裂缝问题如果得到妥善处理，将会导致渗透区域面积持续扩大，严重影响水工建筑物总体稳定性。例如裂缝出现后，空气中二氧化碳进入到混凝土内部，与水泥中有关成分发生化学反应，产生碳酸钙，降低水工结构抗腐蚀能力。根据以往经验，水工建筑物裂缝大致可以划分为水平裂缝、垂直裂缝、斜向裂缝、放射型裂缝，不同类型的裂缝要求设计与施工团队快速转换认知，采取针对性方法举措，有效预防和处置裂缝质量风险，保证水工建筑物总体完整性。水闸等水工建筑物在使用过程中，受到水体冲刷，导致结构强度下降，无形之中，增加了水工建筑物运维成本，妨碍灌区调控作用发挥。例如现代化灌区水工建筑物中的渡槽、隧洞、倒虹吸等结构，在水体冲刷作用下，导致水工建筑物表面出现破损，粗糙率增加，降低过流能力。同时，渡槽、隧道、倒虹吸等水工建筑物，发生不均匀沉降概率较高，沉降问题发生，使得灌区内水流连接不通畅，影响水资源区域调配能力。以渡槽为例，在出现不均匀沉降问题后，使得渠道、渡槽贯通性下降，甚至部分区域出现止水断裂，诱发集中渗漏，不仅影响了渡槽结构稳定性，还诱发安全问题。基于现代化灌区水工建筑物运行现状，项目团队在项目开发规划改造周期内，应当及时调整技术布局，采取针对性方法举措，科学应对裂缝、不均匀沉降等问题，保证水工建筑物环境适应能力，推动现代化灌区服务效能的提升。

2 现代化灌区水工建筑物规划设计基本思路

现代化灌区水工建筑物规划设计环节，为保证规划设计有效性，实现水工建筑物总体化、科学化布局，逐步厘清水工建设规划设计要点，引导工作人员正确认知水工建筑物设计要点，针对性完成水工建筑物设计任务。

2.1 水工建筑物规划设计基本原则

2.1.1 水工建筑物工程规划设计的科学性

水工建筑物工程规划设计过程中，为确保设计效果，立足规划设计目标、设计标准，多角度出发，在水工设计理论框架下，考量到实际规划设计效果，设计人员要准确把握工程场地地质情况、工程总体布局等，引入数学模型，通过数学计算，掌握相关参数，吸收借鉴以往经验，制定相应规划设计方案，进行结构布局的规则，实现增强水工建筑物结构整体性与完整性，实现水工建筑物强度、刚度、延性、整体性稳步提升，满足现代化灌区水工建筑物使用需求，保证结构环境适应能力。

2.1.2 水工建筑物工程规划设计的实用性

水工建筑物在规划设计环节，应当将规划设计有效性与施工质量、造价控制有机结合起来，确保设计方案实用性，通过各类设计需求的综合把控，提升规划。具体来看，设计人员要根据《水利工程建设标准强制性条文》（2020版）等技术标准，分析项目使用情况，进行规划设计方案比选，实现结构强度、刚度、延性与整体性全方位提升，提高水工建筑物施工质量，防范潜在结构裂缝、渗漏风险。在确保规划设计有效性的前提下，设计人员还需要从建设单位、施工企业角度出发，对规划设计方案的经济属性开展论证，对水工建筑物材料、施工设备、入场人员等进行全方位管控调整，通过系列要素整合，提升水工建筑物工程施工质量与施工效率，逐步压缩施工周期，将成本造价规模控制在合理区间范围内，规避额外费用产生，确保工程经济效益。

2.2 强化水工建筑设计效果

在构思过程中，将节能、环保作为重要标准，确保结构整体设计以及水工建筑细节处理达到预期要求。方案设定环节，设计团队加强资源整合力度，对内部结构等进行系统布局，并进行量化表现，实现节能技术的可行性验证。为保证水工建筑设计方案科学性，设计团队需要积极进行沟通，与专家团队、施工企业联合进行水工建筑方案评估，论证水工建筑设计方案有效性，根据相关主体反馈的信息，设计团队定向进行方案修改与完善，确保水工建筑设计方案达到预期，全面增强水工建筑设计方案的环保能力。达到这一目标，设计团队需要持续加强理论学习，通过开展专题培训、经验交流等活动，在设计团队内部形成共识，完成认知观念全面调整。在系列培训活动中，吸收借鉴过往经验，结合团队自身设计方法，定向调整设计方法，突出设计要点，明确设计标准，推动环保节能理念与建筑项目水工建筑设计工作有效结合，持续提升设计方案科学性与有效性。

3 现代化灌区水工建筑物改造总体方法

现代化灌区水工建筑物改造过程中，以规划设计为引导，在科学性原则与实用性原则的基础上，创新水工建筑物改造方案，重塑现代化灌区开发建设体系，切实发挥现代化灌区的实用优势。

3.1 扎实做好水工建筑物混凝土浇筑养护工作

水工建筑物大部分主体为混凝土工程，混凝土的质量对于水工建筑物的安全尤为重要。为应对裂缝等问题，项目团队在整个开发建设周期，要完善施工机制，优化建设流程，通过混凝土制备、浇筑以及养护等流程科学把控，可持续防范质量问题，推动水工建筑物改造活动有序开展。为消除潜在施工漏洞，技术团队要设定可行性施工工艺流程，将流程划分为若干模块，实现施工环节精准化把控，将不同施工阶段有效衔接，提高整体施工质量。具体来看，技术团队要根据混凝土施工技术规范，组织人员做好现场清理，同步开展钢筋标准匹配分析工作，借助全面高效的前期准备，为后续施工活动稳步有序开展创造便利条件。技术团队还需要检查混凝土模板密封性，对照既定参数核对预埋管件规格，确保施工工具完整，避免施工工具作用发挥不明显，影响最终施工效果。混凝土施工中，技术团队从加强带设置、钢筋绑扎、二次抹面等维度出发，科学高效地做好系列施工任务，确保混凝土施工目标有效达成。具体来看，加强带作为混凝土施工的关键环节，通过结构设置可以有效缩小缝隙面积，减少缝隙数量，确保混凝土结构完整度与整体性。为确保施工质效，混凝土加强带要做好定位，根据设计方案，进行施工作业，消除位移风险，实现加强带布局合理性。钢筋绑扎可以增强混凝土施工的时效性，实际施工环节，要科学设置钢筋间距，理顺补偿钢筋与构造钢筋之间的匹配关系。在混凝土初凝阶段，技术团队组织人员次第开展养护工作，对混凝土面进行抹压作业，确保整体结构平整度。例如对于膨胀混凝土接口区域要进行必要的预留处置。养护时间要控制在15d之内，使用施工布进行覆盖，保持混凝土湿度，使得膨胀混凝土内部外部温差控制在合理区间范围，通过温度差科学控制，消除裂缝发生，全面保证膨胀混凝土施工质量，避免出现返工情况。

3.2 实现水工建筑施工设备有效管理

水工建筑施工项目环节，使用大量施工设备，为兼顾施工质量与施工效率，管理团队需要做好施工设备管理，编制设备管理方案。根据以往经验，机械设备是施工资源最重要的一个组成部分，采用先進的机械、设备，制定与工程进度计划相适应的、合理的、详尽的机械设备计划是保证工程按期顺利完成的前提条件。通过施工设备有效导入，进行动态化管理，提升设备使用效率，推动机械设备的动态化、均衡化、持续化管控。管理团队要认真制定配备计划，对挖掘机、发电机、推土机入场时间、保养调试进行科学化管理，确保大中型设备可以更好发挥自身作用，降低设备故障率，保持施工连续性。例如配备机械设备专管员，由其进行机械设备内部调试、安装调试，确保机械即进即用。为保证施工效率，管理团队要根据工程任务，确立施工机械组织原则、退出原则、管理原则，搭建起全程化机械管理流程。具体来看，管理人员严格遵循机械化、半机械化与改良工具相结合的工作原则，形成多层次技术装备结构，以适应较差施工要求。例如施工企业需要优先使用自有机械设备，统筹使用租赁设备，科学配备机械设备，在保证机械设备使用效果的同时，减少费用支出，控制现场施工成本。

3.3 逐步完善水工建筑物改造施工管理机制

在水工建筑项目规划设计与建设开发过程中，针对各类安全隐患、质量风险，施工团队应当细致做好技术准备与施工准备相关工作，旨在强化资源调配能力，为水工建筑物施工奠定坚实基础。水工建筑项目在技术准备环节，技术团队主要集中在现场调查、设计方案评估以及施工方案编制等几个方面，工作开展环节，施工团队需要提前组织人员进入施工区域，开展地貌、地形、水文等基础性信息获取，考虑到水工建筑物施工区域偏远，在项目施工准备环节，应当针对性地做好施工现场布局，实现临时交通与永久交通的有效结合。科学划定建材、机械存放区域，便于建筑材料以及施工设备快速投入使用。例如对于建筑材料存放仓库，往往需要沿已有交通线路进行布局，降低运输成本，同时，做好水工建筑总体布局，强化施工现场管理，提升水工建筑施工成效，为水工施工活动高质量开展创造便利。水工项目施工管理环节，施工团队应当充分借鉴过往经验，着眼建设质量、施工进度以及成本投入等项目开展要求，有针对性地完善管理模式，打造全程化管理机制，实现管理体系对水工建筑项目全覆盖，推动后续施工活动稳步有序开展。具体来看，在项目成本管理体系构建过程中，施工团队需要着眼人力资源成本、设备租赁成本、材料费用成本、管理费用成本，采取相应的管理举措与管理方法，在保证项目质量的前提下，压缩成本规模，扩大利润空间。

4 结语

水工建筑物作为现代化灌区重要组成，对于提升灌区调控能力，强化水资源利用效能有着深远影响。文章着眼实际，在总结水工建筑物开发建设现状基础上，厘清质量问题诱发原因，坚持问题导向，坚持目标导向，采取有效举措，改进规划设计思路，创新改造方法，推动水工建筑物开发施工活动稳步有序开展。

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