水利工程與我們的生活息息相關，是人們正常用水的保障。在社會發展過程中，隨著人們用水量的增加，水利工程建設規模擴大。土石壩作為水利工程的重要組成部分之一，其設計科學合理性直接影響水利工程的建設。因此，設計者在設計土石水庫之前，必須對當地環境進行調查分析，實現理想的設計效果[1]。

1水利工程土石水庫介紹

1.1土石水庫概念

土石水庫是指采用當地石材、混合材料和土材，用特殊技術堆積的擋水庫。土石壩施工采用的施工技能與其他技能相比，具有較好的經濟性能和應用性能，因此廣泛應用于水利工程。在實際施工中，由于對土石壩施工使用材料沒有明確要求，部分施工隊伍使用當地材料，進而有效降低施工成本，提高水利工程經濟價值。就拿云南省文山地區來講，目前已建成的土石壩較多，均采用當地材料進行筑壩，多數土石壩壩型為粘土心墻堆石壩，少部分為粘土心墻風化料壩和混凝土面板堆石壩。另外，土石壩的施工程序簡單，只要使用簡單的機械設備就能迅速完成施工。施工結束后，檢查周圍土壤的密度，發生松動時滾動，確保土壤的密度，提高土石水庫的穩定性。隨著現代科學技術的發展，施工技術、觀念不斷更新，土石壩施工技術進一步提高。

1.2土石水庫的優勢和設計類型

土石水庫是水利工程的水庫體，土石水庫工程有很多優勢:①工程材料簡單，價格便宜，施工成本低②采用科學合理的設計理念，保障水庫體性能好，壽命長③水利工程施工技術不斷創新，進一步提高土石水庫工程水平。在設計土石水庫之前，首先根據施工材料、方法和水庫高度進行分類，高度在30m以下的是低水庫，30~70m的是中水庫，超過70m的是高水庫。其施工方式主要有滾土石水庫和水力沖填土石水庫[2]，常用的是滾土石水庫。

2水利工程土石壩樞紐設計問題

2.1影響水庫坡度質量

在水利工程中，土石壩起著非常重要的作用。在土石水庫施工過程中，如果不注意施工細節，土石水庫框架出現問題，水庫坡度穩定性不足，出現不平衡現象，會產生嚴重后果。在長時間的環境下，土石水庫倒塌的現象不僅會破壞當地的供水系統，還會威脅下游居民的生命財產安全。另外，土石水庫失去穩定性后，會影響排水和浸水功能，影響地下水位，嚴重破壞水利工程結構。土石壩出現問題時，應立即解決，防止土石壩結構問題影響水利工程結構。長期不處理，破壞非常嚴重，必須重視土石水庫的穩定性。

2.2影響土石水庫穩定性因素

(1)人為因素。①土石水庫發生不穩定情況，施工人員未及時處理，土石水庫穩定性多次破壞②土石水庫施工結束后，施工人員未定期進行維護，土石水庫存在潛在安全隱患。土石壩出了問題，也解決不了。為了維持土石水庫的穩定性，可以在周圍建設相關工程，提高水庫坡口的穩定性，例如開設礦山，建設道路等，或者增加排水量，增加土石水庫的重量[3]。(2)自然因素。①土石壩周圍環境因素，包括風力，水流速度，地質災害及各種自然因素作用；②施工使用的材料穩定性較差，進而破壞土石壩內部結構，在時間使用過程中穩定性受到破壞。在自然環境影響因素下，進一步破壞土石水庫內部結構，在一定程度上軟化，引起水庫滑坡。

3水利工程土石壩樞紐設計前的工作要點

3.1環境調查

在水利工程土石壩設計中，需要考慮的因素很多，如當地水文氣象、地形地質、工程任務和規模等，設計前首先進行環境調查。水利工程與人們的日常生活密切相關，必須確保土石水庫的設計和施工質量，調查人員必須具較強的專業能力。在調查過程中采用先進的調查技術，確保調查資料有助于后期設計和施工。管理者根據調查員的資料和現場調查結果設計施工方案，制作設計圖紙。繪畫過程中通常采用1:1000或1:500，具體繪畫要求取決于設計和施工情況。建設小型水利工程，繪制土石壩繪制比例為1:2000或1:1000，中型水利工程，繪制比例為1:10000或1:5000。此外，還應根據實際施工環境繪制周圍的地形、地板和石頭分布等[4]。

3.2土石壩軸線是設計重點

土石壩軸線是設計重點，軸線是土石壩的垂直投影。在土石壩設計中，首先要明確軸線的位置，才能有效地開展下一個設計工作。確定軸線不僅能確定設計方案和方式，還能有效保障水庫的穩定性。因此確定軸線過程中需要考慮因素較多，其中包括地形地質條件，水文氣象條件，水庫供水條件，樞紐布置，施工條件，庫區淹沒及滲漏情況，工程占地，工程經濟等。所選土石壩軸線應符合施工方案，避免選擇不當軸線，破壞周圍環境，發生嚴重安全事故。另外，由于施工地質條件有很大差異，為了確保土石水庫的穩定性，必須選擇透水性小的基礎。水利施工材料有限，為了減少資源短缺，選擇的軸線必須具有較好的經濟效益，確保施工材料充足。

4水利工程土石壩樞紐設計要點

4.1合理配置土石壩樞紐

在進行水利工程土石壩樞紐設計理人員詳細調查工地，了解當地水文地質條件等，收集相關參數，報告和圖紙在對當地情況進行深入研究形成完整設計方案后，應再對工程現場進行勘察，不斷優化設計方案，提高設計質量，減小安全隱患發生。在土石壩建設過程中，施工人員嚴格按照施工圖設計方案進行施工，管理人員做好現場監督管理，確保施工高效進行[5]。由于水利工程土石壩樞紐功能較多，樞紐建筑物組成結構也較為復雜，常見樞紐建筑物包括擋水建筑物，泄水建筑物及輸水建筑物等，為實現土石壩樞紐全部功能，必須充分考慮影響施工因素，進行科學合理設計施工方案。確保施工項目之間互不干擾，在投入使用后各系統高效運轉。在設計過程中，還應充分考慮設計方案的經濟效益，在保證土石壩施工質量的情況下，盡量減少資金投入，有效提高經濟效益。

4.2土石壩結構設計

不斷優化土石壩結構，進一步提高穩定性。土石水庫建設位置不同，水流沖擊強度不同，建設土石水庫結構也不同。在方案設計過程中，根據當地水流的實際情況，設計施工方案。另外，結合施工參數，計算土石水庫的負荷壓力，進一步優化設計施工方案。防止建設的土石壩質量低下，進而影響水利工程建設進度。根據水利工程施工需求，進一步確定土石壩建設的尺寸，使用材料及壩高等。土石壩邊坡建設應考慮實際排水量、建設穩定性和后期維護等。土石壩的高度應根據日常水位高度和最高水位高度設置，以免數量過大影響土石壩，破壞其穩定性。此外，在施工過程中應充分考慮當地地質災害，優化土石壩結構，降低地質災害破壞土石壩功能。

4.3防漏排水設計

（1）在土石壩施工中，雖然使用的施工材料為當地石料，混合料或土料，但是在選擇前應根據實際施工特點，選擇合適的施工材料，選擇的材料避免使用易液化的土質。（2）防滲設計是土石壩施工重點。如果施工中土石壩之間有較大的空隙，則無法實現防滲性能。設計前，應根據土石壩軸線設計防滲墻，有效提高防滲功能。(3)實現土石壩堵塞下排功能。在土石壩設計過程中，必須采取相應措施，實現土石壩防滲排水功能。施工中采用先進方式鋪設，有效避免水流滲透。壩心墻是土石壩穩定的關鍵，為了進一步加強土石壩，必須選擇排水性好的過濾材料填充在壩心墻兩側。同時，在下游水庫腳位置設置棱體排水系統，有效降低土石水庫水位。(4)充分結合排水滲水功能。為了實現土石壩的排水功能，必須充分結合滲水功能。只有排水功能與滲水功能相結合，才能最大限度地發揮土石坡能。排走土石坡內大量水流，降低滲水壓力，進而降低浸潤線。（5）合理設計。合理的設計方案可以進一步加強土石壩的排水功能，確保水流沖刷不會造成土石壩的大面積損害，確保水利工程的正常運行。

4.4水庫坡防滑加固

(1)設計前，先了解當地河床和地質狀況，然后實地調查當地地質，了解地基結構和施工材料質量，最后結合施工地質狀況、當地水庫材料狀況等，計算施工成本支出，設計經濟效益好的設計方案。(2)選擇合適的水庫類型。由于施工情況不同，施工水庫類型不同，其中土石水庫常用的代表水庫類型有混凝土(或瀝青混凝土)面板水庫、粘土(或瀝青)心墻水庫、粘土心墻(或斜墻)風化水庫、均質土水庫等[6]。選擇水庫型應結合地形地質條件，充分考慮當地水庫材料、當地水文氣象狀況、樞紐配置、施工技術、抗震性、溫度、滲水性、自重等。根據當地特征，最終確定建設適合當地水庫型。

5結語

綜上所述，土石壩樞紐設計是水利工程的重點。土石壩建設使用材料簡單，施工技術簡單，廣泛應用于水利工程建設。但在實際施工中，由于設計考慮因素較多，土石壩無法充分發揮功能，影響水利工程的正常運行。因此，在設計之前，要充分考慮當地的環境，確保設計合理，施工也能順利進行。

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