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【摘 要】本文针对水坝设计中的安全问题，从水坝的结构尺寸设计、水坝的防渗加固设计、水坝的抗震设计等方面探讨提升水坝安全性的对策，以期推动我国水利工程的科学发展。
【关键词】水坝设计；安全问题；对策
对于水坝而言，不仅在航运、水力发电上发挥着重要作用，在生活用水以及农业灌溉上也具有不可替代的功能。同时，水坝的安全也和地区经济社会发展，特别是下游人民群众的生命财产安全息息相关。因此在水利工程中，水坝设计工作相对复杂，具有较高的技术的要求，而且工作量也相对较大。因此，在水坝设计中，安全问题应当是关注的重点。一旦水坝设计中存在安全隐患的话，必然增加水坝运行的风险，而且在遇到突发情况时会给国家和人民带来更大的损失。为此，本文展开水坝设计中的安全问题的研究，以期为相关工作提供一定的建议。
一、水坝设计中的安全问题
通过对我国水坝事故情况的分析，可以发现中小型水坝往往是安全问题发生较高的部分。究其原因，主要在于水坝设计过程中没有执行严格的技术标准，尤其是对安全没有给予充分的重视。在水坝设计中，风险性和不安定性是必然存在的，如果在设计中没有做好应对措施，加之施工质量相对不高，往往会在运行中导致事故的发生。
在对安全风险进行识别时，不仅要辨别水坝机电设施的风险系数，还要考虑输泄水设施上的安全问题。在设计过程中，需要对各个设施的风险因素以及风险大小予以明确，并对各个风险进行全面的论证的分析，从而做好风险发生，也即安全事故出现的应对措施。结合水坝设计的实践情况，将其安全问题归结到以下几个方面：
（1）在分析水坝设计的风险要素时，由于水坝建设的区域的水文情况相对复杂，尤其是洪水发生具有不确定性。因此，一旦在设计中没有对水文、地质等外在环境予以全面的考虑，不仅会给设计留下安全隐患，同时不利于施工质量的稳定。
（2）在水坝设计中，地震也是重要的安全问题。尤其是在地壳变化相对频繁的地区，如果不能有效分析预测地壳的变化趋势，也即通过模型试验来判断地震破坏程度。那么在水壩设计中，因为没有科学掌握地震因素的破坏程度，自然不能进行合理的抗震设计，这也将成为水坝设计以及运行中的安全问题。
（3）对于水坝设计来说，如果出现地基缺陷的话，必须在设计工作放在首要位置上。但是在实践中，一些中小型水坝为了追赶工期等考虑，往往没有将地基加固放在设计工作中，没有对具体的地基加固方案进行设计，这也成为水坝今后运行的重要安全隐患。
二、水坝的安全设计
通过以上安全问题的分析，可以发现在水坝设计中，对坝址地形、地质、材料、施工等条件准确把握，将是提升水坝设计安全性的重要基础。在水坝类型的选取上，地形条件是主要的限制因素；在坝址选择，包括坝轴线的选取上，良好的地质条件都是必不可少的，在一定程度上发挥着决定性作用；同时在水坝设计上，还需要对施工水平以及建筑材料予以考虑，尤其是在坝址选择和坝型确定上进行针对性的调整，从而提升水坝设计的合理性，进而提升水坝设计的安全性。
1水坝的结构尺寸设计
对于水坝的结构尺寸来说，主要包含了坝底宽度、坝顶高程、坝顶宽度、坝面坡度等方面。
具体而言，（1）首先在设计水坝坝顶高程上。存在两种计算坝顶高程的公式，第一种计算公式在计算上借助于设计的洪水位。也即坝顶高程=设计洪水位+△h设。而另外一种计算公式则建立在校核洪水位的基础上，也就是说坝顶高程=校核洪水位+△h校。在设计计算坝顶高程的过程中，最好同时运用以上两种公式，并且选取两个计算结果中的较大数值；（2）在确定水坝坝顶宽度时。出于满足实际运行使用要求，尤其是航运交通的需求。水坝坝顶的宽度必须要符合实际情况，一般来说，水坝坝顶的宽度通常在坝顶高度的8%到10%左右，并且不能小于2m。（3）在设计坝面坡度上。无论是大型水坝，还是中小型水坝，一般都要遵循上窄下宽的设计要求，也即具备一定的坡度。对于坝面坡度的设计，主要是为了满足防滑动、防水压以及防渗漏的需要。同时，不管是在上游坝坡，还是在下游坝坡，都需要按照折线面的设计方法。在起坡点的计算上，需要按照（1/3—2/3）H1的计算公式，其中H1表示水坝前设计水深。而在坝面坡度大小的确定上，需要根据工程的实际要求。（4）在设计坝底宽度上。坝底宽度的基础就是稳定性，而且受力分析计算也要遵循稳定性的原则。依据相关水坝工程的建设情况，可以用坡度来得出底宽，并且坝底宽度的设计也需要满足施工的要求。
2水坝的防渗加固设计。
在水坝的防渗加固设计中，一般包括了垂直防渗和水平防渗两个方面。在设计过程中，需要执行上堵下排的设计宗旨，同时与施工环境运用的技术相适应，确保渗透破降在允许坡降的范围以内，从而为土体的渗透稳定提供保障。具体而言：（1）首先在混凝土防渗墙设计上。该渗透墙不仅具有较高的适用性和实用性，没有较高的施工条件，而且具有良好的防渗透性能和耐久性，从而满足水坝防渗的需要。有鉴于此，目前的水坝防渗加固设计上，混凝土防渗墙的方法得到较为广泛的运用，并且很好的实现了防渗加固的效果。不过，在设计混凝土防渗墙时，必须注重施工质量的考虑，尤其是在相近墙段的连接质量，一旦发生施工问题将会给水坝地基带来安全隐患。（2）高喷灌浆技术。高喷灌浆作为一种防渗工艺，具有成本低、技术先进稳定、工作效率高等优点，在砂性土和淤泥质土的应用中，能够克服小颗粒熟土难以注浆固定的问题。同时，该技术对于施工场地的要低相对较低。所以，对于我国水坝的防渗加固设计来说，该技术应当得到推进实行。（3）劈裂灌浆技术。该技术在防渗加固上主要应用在软弱土层中，一方面可以在渗透性相对较高的砂层中实行，另一方面能够在渗透性较差的粘性土层中运用。该技术在实现防渗加固的效果上，首先顺着坝轴线来对土坝进行竖向钻孔，采用压力灌浆来劈开坝体，借助于适当压力泥浆的灌注，从而构建起笔直而且连续的浆体防渗墙。不过，劈裂灌浆技术也具有一定局限性，一般在拔高不超过50m的宽心墙坝中适用，并且施工环境为较低的水位下。如果在灌浆中缺乏有效控制，可能造成坝体发生滑坡、失去稳定性等问题。但是，该技术成本较低、施工简单，并且工作效率，因此在水坝防渗加固设计可以适当体现。
3水坝的抗震设计
在砂土填筑的水坝中，如果出现地震情况，很容易形成液化破坏的问题。对此，在水坝抗震加固设计过程中，可以实行以下几种方法来达到抗震加固的目的。首先就是抛石压重的方法，也即对砂土表面施加压力，从而提高砂土的有效应力；其次，置换法，也即挖去液化区域的砂土，之后将抗液化性能较高的石渣填筑进去；第三，人工加密法，也就是对水坝土层运用强夯、振冲等处理，通过砂土密实度的增加来提升其抗液化能力。
参考文献：
[1]李婷婷，师英虎.浅析水库大坝设计要点[J].科技风，2013，（10）.144.
[2]孙晓楠.大坝设计与安全问题的探讨[J].科技风，2013，（10）.
[3]吕建辉，吕建兵.大坝施工设计探讨[J].科技创新与应用，2012（13）.
【关键词】水坝设计；安全问题；对策
对于水坝而言，不仅在航运、水力发电上发挥着重要作用，在生活用水以及农业灌溉上也具有不可替代的功能。同时，水坝的安全也和地区经济社会发展，特别是下游人民群众的生命财产安全息息相关。因此在水利工程中，水坝设计工作相对复杂，具有较高的技术的要求，而且工作量也相对较大。因此，在水坝设计中，安全问题应当是关注的重点。一旦水坝设计中存在安全隐患的话，必然增加水坝运行的风险，而且在遇到突发情况时会给国家和人民带来更大的损失。为此，本文展开水坝设计中的安全问题的研究，以期为相关工作提供一定的建议。
一、水坝设计中的安全问题
通过对我国水坝事故情况的分析，可以发现中小型水坝往往是安全问题发生较高的部分。究其原因，主要在于水坝设计过程中没有执行严格的技术标准，尤其是对安全没有给予充分的重视。在水坝设计中，风险性和不安定性是必然存在的，如果在设计中没有做好应对措施，加之施工质量相对不高，往往会在运行中导致事故的发生。
在对安全风险进行识别时，不仅要辨别水坝机电设施的风险系数，还要考虑输泄水设施上的安全问题。在设计过程中，需要对各个设施的风险因素以及风险大小予以明确，并对各个风险进行全面的论证的分析，从而做好风险发生，也即安全事故出现的应对措施。结合水坝设计的实践情况，将其安全问题归结到以下几个方面：
（1）在分析水坝设计的风险要素时，由于水坝建设的区域的水文情况相对复杂，尤其是洪水发生具有不确定性。因此，一旦在设计中没有对水文、地质等外在环境予以全面的考虑，不仅会给设计留下安全隐患，同时不利于施工质量的稳定。
（2）在水坝设计中，地震也是重要的安全问题。尤其是在地壳变化相对频繁的地区，如果不能有效分析预测地壳的变化趋势，也即通过模型试验来判断地震破坏程度。那么在水壩设计中，因为没有科学掌握地震因素的破坏程度，自然不能进行合理的抗震设计，这也将成为水坝设计以及运行中的安全问题。
（3）对于水坝设计来说，如果出现地基缺陷的话，必须在设计工作放在首要位置上。但是在实践中，一些中小型水坝为了追赶工期等考虑，往往没有将地基加固放在设计工作中，没有对具体的地基加固方案进行设计，这也成为水坝今后运行的重要安全隐患。
二、水坝的安全设计
通过以上安全问题的分析，可以发现在水坝设计中，对坝址地形、地质、材料、施工等条件准确把握，将是提升水坝设计安全性的重要基础。在水坝类型的选取上，地形条件是主要的限制因素；在坝址选择，包括坝轴线的选取上，良好的地质条件都是必不可少的，在一定程度上发挥着决定性作用；同时在水坝设计上，还需要对施工水平以及建筑材料予以考虑，尤其是在坝址选择和坝型确定上进行针对性的调整，从而提升水坝设计的合理性，进而提升水坝设计的安全性。
1水坝的结构尺寸设计
对于水坝的结构尺寸来说，主要包含了坝底宽度、坝顶高程、坝顶宽度、坝面坡度等方面。
具体而言，（1）首先在设计水坝坝顶高程上。存在两种计算坝顶高程的公式，第一种计算公式在计算上借助于设计的洪水位。也即坝顶高程=设计洪水位+△h设。而另外一种计算公式则建立在校核洪水位的基础上，也就是说坝顶高程=校核洪水位+△h校。在设计计算坝顶高程的过程中，最好同时运用以上两种公式，并且选取两个计算结果中的较大数值；（2）在确定水坝坝顶宽度时。出于满足实际运行使用要求，尤其是航运交通的需求。水坝坝顶的宽度必须要符合实际情况，一般来说，水坝坝顶的宽度通常在坝顶高度的8%到10%左右，并且不能小于2m。（3）在设计坝面坡度上。无论是大型水坝，还是中小型水坝，一般都要遵循上窄下宽的设计要求，也即具备一定的坡度。对于坝面坡度的设计，主要是为了满足防滑动、防水压以及防渗漏的需要。同时，不管是在上游坝坡，还是在下游坝坡，都需要按照折线面的设计方法。在起坡点的计算上，需要按照（1/3—2/3）H1的计算公式，其中H1表示水坝前设计水深。而在坝面坡度大小的确定上，需要根据工程的实际要求。（4）在设计坝底宽度上。坝底宽度的基础就是稳定性，而且受力分析计算也要遵循稳定性的原则。依据相关水坝工程的建设情况，可以用坡度来得出底宽，并且坝底宽度的设计也需要满足施工的要求。
2水坝的防渗加固设计。
在水坝的防渗加固设计中，一般包括了垂直防渗和水平防渗两个方面。在设计过程中，需要执行上堵下排的设计宗旨，同时与施工环境运用的技术相适应，确保渗透破降在允许坡降的范围以内，从而为土体的渗透稳定提供保障。具体而言：（1）首先在混凝土防渗墙设计上。该渗透墙不仅具有较高的适用性和实用性，没有较高的施工条件，而且具有良好的防渗透性能和耐久性，从而满足水坝防渗的需要。有鉴于此，目前的水坝防渗加固设计上，混凝土防渗墙的方法得到较为广泛的运用，并且很好的实现了防渗加固的效果。不过，在设计混凝土防渗墙时，必须注重施工质量的考虑，尤其是在相近墙段的连接质量，一旦发生施工问题将会给水坝地基带来安全隐患。（2）高喷灌浆技术。高喷灌浆作为一种防渗工艺，具有成本低、技术先进稳定、工作效率高等优点，在砂性土和淤泥质土的应用中，能够克服小颗粒熟土难以注浆固定的问题。同时，该技术对于施工场地的要低相对较低。所以，对于我国水坝的防渗加固设计来说，该技术应当得到推进实行。（3）劈裂灌浆技术。该技术在防渗加固上主要应用在软弱土层中，一方面可以在渗透性相对较高的砂层中实行，另一方面能够在渗透性较差的粘性土层中运用。该技术在实现防渗加固的效果上，首先顺着坝轴线来对土坝进行竖向钻孔，采用压力灌浆来劈开坝体，借助于适当压力泥浆的灌注，从而构建起笔直而且连续的浆体防渗墙。不过，劈裂灌浆技术也具有一定局限性，一般在拔高不超过50m的宽心墙坝中适用，并且施工环境为较低的水位下。如果在灌浆中缺乏有效控制，可能造成坝体发生滑坡、失去稳定性等问题。但是，该技术成本较低、施工简单，并且工作效率，因此在水坝防渗加固设计可以适当体现。
3水坝的抗震设计
在砂土填筑的水坝中，如果出现地震情况，很容易形成液化破坏的问题。对此，在水坝抗震加固设计过程中，可以实行以下几种方法来达到抗震加固的目的。首先就是抛石压重的方法，也即对砂土表面施加压力，从而提高砂土的有效应力；其次，置换法，也即挖去液化区域的砂土，之后将抗液化性能较高的石渣填筑进去；第三，人工加密法，也就是对水坝土层运用强夯、振冲等处理，通过砂土密实度的增加来提升其抗液化能力。
参考文献：
[1]李婷婷，师英虎.浅析水库大坝设计要点[J].科技风，2013，（10）.144.
[2]孙晓楠.大坝设计与安全问题的探讨[J].科技风，2013，（10）.
[3]吕建辉，吕建兵.大坝施工设计探讨[J].科技创新与应用，2012（13）.