水库大坝设计问题及要点论文

水库大坝设计问题及相关要点探析

【摘要】水库大坝设计质量的高低，不仅直接影响到水库工程的安全运行和工程效益，而且关系到人民的生命安全及当地自然环境的和谐，为此，做好水库大坝的设计工作具有重要的意义。文章结合笔者的实际工作经验，主要就水库大坝设计中存在的问题进行了总结与分析，并对水库大坝设计过程中的相关要点进行了详细论述，以供类似的工程参考。

水库的主要功能包括灌溉、防洪、发电、养鱼等，同时也可作为城市的引用水源地。大坝作为水库的主要建筑物，在设计过程中通常会受到外界较多因素的影响，如资金、技术、地理环境等，为此，设计人员在水库大坝设计时，要充分考虑到各个因素的影响及制约，总结设计中存在的问题，并及时采用合理的处理措施，以提高水库大坝的设计质量。

1 水库大坝设计中存在的问题分析

目前，我国在水库大坝设计中普遍存在设计标准偏低的问题，加上之前建设的中小型水库多为边勘察、边设计、边施工的“三边”工程，存在较多的病险问题，从而给工程埋下了一定的安全隐患。具体来说，在水库大坝设计过程中主要存在以下几方面的问题：（1）防洪设计标准偏低。从我国水库大坝建设情况来看，中小型水库坝和一些低坝建设最多，这些大坝普遍存在防洪设计标准偏低，并且多属于“三边”工程，即边勘测、边设计、边施工，从而存在着许多的安全隐患，如果遇到超标准设计洪水，加上泄洪设施配备

不足时，容易引起土石坝漫顶，情况严重的话可能导致溃坝事故。

（2）水库大坝普遍存在渗漏现象。近年来，由于设计前期地质勘查工作做得不够充分等客观原因，导致水库大坝经常出现管涌、流土、脱坡等渗漏问题，而最严重的莫过于渗漏破坏引起的溃坝、冲决等方面的险情，这些险情在水库失事中占较大比例，且危害严重。因此，需要做好大坝防渗设计工作。

（3）抗震设计标准偏低。过去，在水库大坝设计中，部份工程出现抗震设计标准偏低，安全系数不能满足现行标准及规范的要求。同时，由于我国处在地壳运动活跃地带，而一些水库正建在地震灾害频发的地区，一旦发生地震灾害，水库大坝地基中的砂土将会发生液化，从而给水库大坝带来较大危害，严重的话将出现沉陷、变形、开裂等问题，严重危胁水库下游人民的生命安全。

（4）结构稳定性差。我国大部分水库大坝设计中还存在着以下问题：混凝土设计强度偏低、输水隧洞衬砌结构强度不满足设计要求，以及坝基及涵管基础比较差等，因此易发生不均匀沉降，最终导致水库大坝结构失稳，无法满足水库的正常使用。

2 水库大坝设计中相关要点

一般来说，在进行水库大坝设计时，经常会受到一些外部条件和客观因素的制约，因此，需要科学、合理地分析水库大坝的每一个环节，结合现行的国家标准和相关规范要求，合理地进行水库设计，以提高水库大坝的工程效益，确保工程的安全运行。

（1）防洪设计。在水库大坝设计时，应结合现行规范要求以及

实测水文资料，同时结合当地社会经济及自然条件选取合适的设计洪水标准，并做好水库汛期度汛方案及应急措施，杜绝洪水漫顶及溃坝事故的发生，确保水库能安全度汛。

（2）抗震设计。对于一些砂土填筑修建的水库大坝，如果在该区域内突然发生地震，很容易引起砂土液化问题，从而给水库造成严重的破坏。为此，需要对水库大坝进行抗震设计。在抗震设计中，我们可以采取以下几种方法：置换法、抛石压重法和人工加密法等。1）置换法主要是指挖除液化区内的砂土，并在液化区内填筑具有较好抗液化性能的石渣；2）抛石压重法主要是指在砂土表面进行加压，以达到提高砂土应力的目的；3）人工加密法是采取振冲、强夯等措施，以提高砂土的密实度。除此之外，在抗震设计中土石坝还可采取以下措施：1）坝轴线采用直线或微向上游弯曲，避免转折；2）尽量选择抗震性能和抗渗稳定性较好且级配良好的土石材料筑坝；3）位于设计烈度为8度、9度地震区的土石坝，应适当加宽坝顶，并放缓上部坝坡。

（3）防渗设计。水库大坝的防渗设计主要分为两种方式，即水平防渗和垂直防渗。在防渗设计过程中，需要遵从上截下排的原则，即在上游迎水面阻截渗水；下游背水面设排水和导渗，使渗水及时排出。

上游截渗法主要包括：粘土斜墙法、防渗墙法、截水墙（槽）法、灌浆法、等。而这些处理措施中又以灌浆法应用最多，尤其在土石坝设计及水库除险加固中最为常见。土石坝坝体灌浆主要分为充填式灌

浆及劈裂式灌浆。此方式一般适用于坝高在50m以下的均质土坝和宽心墙坝，因此具有一定的局限性；而坝基灌浆主要是根据坝基地质条件的不同，选用不同的灌浆方式。当坝基为岩石，且存在裂缝时，应采用固结灌浆处理；当坝基为岩石或砂砾石地基时若存在渗漏通道，应采用帷幕灌浆；当坝基为淤泥质土、粉质粘土地层以及粉土、砂土、砾石、卵（碎）石等松散透水地基或填筑体时采用高喷灌浆处理；根据喷射方法的不同，又分为旋喷、摆喷和定喷。

下游排水导渗法主要包括：导渗沟法、贴破排水法、排渗沟法。

另外，在坝体防渗设计中，还可通过在坝体迎水面上游设置复合土工膜来满足防渗的目的。这种防渗措施适合所有的坝体渗漏病害，适用范围较广，但在设计中要注意避免出现渗漏通道。

（4）结构设计。在进行水库大坝结构设计时，最基本的要求就是确保结构的安全性、稳定性。因此，在设计时需要广泛收集和整理结构方面的相关资料，以确保工程设计的质量水平，提高水库大坝结构的安全性、稳定性，同时要避免“三边”工程的出现。首先，确定坝顶高程和宽度，并设置坝顶排水设施。其次，确定坝坡坡度。一要结合实际情况对水库大坝坡度进行确定；二要结合坝体的荷载来计算坝坡的稳定性，确保满足相关规范的要求。再次，对水库大坝护坡，需采用安全可靠的护砌材料，防止库水因风浪淘刷坝坡，影响坝坡安全与稳定。

同时，在大坝结构设计中，存在着坝基及涵管基础较差，压实度与承载力不满足规范等问题而引起的不均匀沉降现象。不均匀沉降导

致坝体出现裂缝、坝顶路面开裂，涵管破裂损坏等，因此我们在设计时必须对坝基及涵管基础做好相应的处理措施。

3 结论

设计工作作为水库建设中的重要一环，重要性不言而喻。近年来，随着国家对农田水利基础设施投入的不断加大，水库建设数量和规模也呈阶梯式增长，设计工作在水库建设中的重要性愈加凸显，设计工作的好坏直接关系到水库后期施工建设能否顺利运行，最终直接影响到水库工程效益的发挥。

作为水利设计人员，在进行水库设计时，必须对其核心部分即大坝进行详细勘察，务求做到精心设计。对坝址及坝型必须进行多种方案比选，同时结合当地

的社会经济及自然条件，并根据水库的主要用途，综合各种外界因素确定大坝的防洪设计标准。设计中，必须以国家标准和相关规范的要求为前提，严格做好大坝的防渗、抗震及结构稳定性方面的相关工作。对于设计中的每一个节点，必须进行校审及总工负责制，严把项目质量关，勇于创新，力争精品。

本文主要阐述了水库大坝的设计问题及要点。从中可以看出，大坝设计是一项非常复杂的工作，牵涉内容广，涉及外界因素多，失事后后果严重。因此，要做好大坝设计，必须综合考虑各方面因素，严格按照相关流程及规范要求来实施，确保大坝建成后能安全运行，并将水库对自然环境的影响减到最小。

参考文献