水利水电设计不合理对工程的影响分析

摘要：本文深入探讨了水利水电设计不当对工程安全、功能、经济、生态及施工的影响，并强调了合理设计的重要性。同时，提出了改进建议，旨在提升设计质量，确保工程效益。

关键词：水利水电工程；设计不合理；工程影响

一、引言

水利水电工程，作为国家经济和社会发展中的关键基础设施，它在防洪减灾、电力生产、农业灌溉以及城市和乡村供水等多个方面扮演着至关重要的角色，其作用是无法被其他任何设施所替代的。工程设计，作为整个水利水电项目的基础和蓝图，它的科学性和合理性对于整个工程的建设以及后期的运营和维护具有决定性的影响。如果在设计阶段出现了任何不合理的地方，那么这些问题可能会在工程的各个阶段和环节中引发连锁反应，导致一系列的技术难题和管理问题，从而给整个工程项目的顺利进行带来严重的不利影响。因此，对于这些潜在的设计问题及其可能引发的影响进行深入的分析和研究，不仅对于工程设计人员来说是必要的，而且对于整个工程项目的成功实施和长期稳定运行具有极其重要的现实意义和价值。

二、水利水电设计不合理对工程安全的影响

（一）结构稳定性问题

若大坝等水工建筑物的设计在结构选型、尺寸确定方面不合理，例如大坝的坝体坡度设计过陡，在承受水压力以及自身重力等荷载作用时，其抗滑稳定性就会不足。可能导致坝体出现滑移现象，严重时甚至引发溃坝等灾难性后果，威胁下游地区人民生命财产安全。

对于水电站厂房等结构，如果在抗震设计上考虑不足，当地震发生时，缺乏足够的抗震构造措施，厂房结构容易发生破坏，导致内部的发电设备损坏，影响发电功能的持续发挥，还可能造成人员伤亡。

（二）防洪能力受限

水库的调洪库容设计不合理，过小的调洪库容在遭遇洪水时无法有效拦蓄洪水，使得洪水下泄流量超出下游河道的行洪能力，造成下游河道泛滥，淹没周边城镇、农田等区域。

泄洪设施的设计如果不符合实际洪水标准，比如泄洪孔尺寸、数量设置不当，在洪水来临时不能及时、顺畅地泄洪，同样会致使水库水位快速上升，危及大坝安全以及加大下游洪水灾害风险。

三、水利水电设计不合理对工程功能发挥的影响

（一）发电功能影响

在水轮机选型设计不合理的情况下，可能出现水轮机额定水头与实际运行水头不匹配。如果额定水头过高，而实际水头达不到要求，水轮机效率就会大幅降低，无法充分利用水能资源进行高效发电，减少发电量，降低发电效益。

水电站的引水系统设计若存在缺陷，如引水渠道的糙率取值不合理，导致水头损失过大，进入水轮机的水流能量降低，也会影响发电功率，不能实现预期的发电能力。

（二）灌溉及供水功能影响

灌溉渠道的设计不合理，比如渠道的坡度、断面尺寸等不符合灌溉区域的需水要求，可能出现水流速度过快导致渠道冲刷破坏，或者水流速度过慢造成泥沙淤积，影响灌溉用水的正常输送，无法满足农作物生长对水分的及时供给。

对于供水工程，如果取水口位置设计不佳，选取在水质易受污染的区域，或者净水工艺设计不合理，不能有效去除水中的杂质、有害物质等，就难以保障供水的水质和水量，无法为居民生活、工业生产等提供合格的用水。

四、水利水电设计不合理对工程经济效益的影响

（一）建设成本方面

设计中对工程地质勘察不准确，导致基础处理设计方案不合理。例如原本可以采用相对简单、成本较低的基础处理方式，但因勘察失误选择了复杂且昂贵的方案，如过度采用桩基础等，会大幅增加工程建设成本，造成不必要的资金浪费。

材料选用设计不合理，若选用了过高规格、价格昂贵的建筑材料，而实际工程要求并非如此，或者材料用量计算错误，都会使得材料采购成本上升，拉高整个工程的造价。

（二）运营收益方面

如前文所述，发电功能受设计不合理影响不能充分发挥，发电量减少直接意味着发电收入降低。对于以发电为主要盈利手段的水利水电工程来说，这将严重影响其运营收益。

灌溉和供水功能受限也会导致相应的收费减少，而且如果因设计问题频繁出现工程故障需要维修维护，还会增加运营阶段的成本支出，进一步压缩工程的经济效益空间。

五、水利水电设计不合理对生态环境的影响

（一）对河流生态系统的破坏

拦河大坝的设计如果没有充分考虑鱼类洄游通道的设置，或者设置的鱼道形式不合理、不符合鱼类习性，会阻断鱼类的正常洄游路线，影响鱼类的繁殖和生存，破坏河流生态系统的生物多样性。

水库蓄水后形成的水温分层现象，如果在电站的取水设计中没有合理应对措施，下泄水温与天然水温差异过大，会改变下游河道的水温环境，进而影响依赖特定水温生存的水生生物的生长和繁衍。

（二）对周边陆生生态的影响

工程建设场地布局设计不合理，例如施工营地、弃渣场等占用了大量的周边林地、草地等生态用地，破坏植被，容易引发水土流失，并且影响周边动植物的栖息环境，造成一些珍稀物种的生存空间被挤压，数量减少。

水库淹没区范围设计不合理，淹没过多原本无需淹没的陆地生态区域，使得大量的植被、土壤等生态要素被破坏，且后续恢复难度较大，对区域生态平衡产生长期的负面影响。

六、水利水电设计不合理对施工过程的影响

（一）施工难度增加

工程布局设计不合理，使得施工场地狭窄、物料堆放和机械设备停放空间不足，导致施工过程中各工序衔接不畅，增加施工组织的难度。例如在隧洞施工中，进出口位置设计不利于施工设备进出和材料运输，就会额外耗费大量人力、物力来解决运输问题。

施工图纸设计不准确，标注尺寸、高程等数据存在误差，施工人员在施工时需要反复核对、调整，影响施工进度，并且容易出现返工情况，增加施工成本和施工难度。

（二）施工安全风险提升

对于高边坡、深基坑等部位的设计，如果支护结构设计不合理，比如支护参数选择不当，在施工过程中这些部位就容易出现坍塌等安全事故，危及施工人员生命安全，同时造成工程进度延误和经济损失。

施工临时设施如脚手架、施工栈桥等的设计不符合安全规范，承载能力、稳定性不足，也容易在施工期间发生垮塌等事故，带来严重的安全隐患。

七、结论

水利水电设计的合理性对整个工程的安全、功能发挥、经济效益、生态环境以及施工过程等有着全方位的影响。为保障水利水电工程能够高质量建设并良好运营，发挥其应有的综合效益，相关设计单位和人员必须高度重视设计工作，加强对工程各方面因素的全面考虑，严格遵循相关规范和标准，采用科学合理的设计方法，同时结合实际情况不断优化设计方案，尽量避免因设计不合理给水利水电工程带来的诸多不利影响。只有这样，才能推动我国水利水电事业持续健康发展，更好地服务于经济社会发展和人民生活改善的需求。

参考文献

[1]齐文超.水利工程中的河道生态护坡施工关键技术[J].科学技术创新，2024，（23）：126-129.

[2]陈玮娟.水利工程施工安全风险分析与预防措施[C]//《中国建筑金属结构》杂志社有限公司.2024新质生产力视域下智慧建筑与经济发展论坛论文集（二）.菏泽市牡丹区水务局;，2024：2.DOI：10.26914/c.cnkihy.2024.039706.

[3]张先杰.水利工程施工进度控制与调度管理研究[C]//《中国建筑金属结构》杂志社有限公司.2024新质生产力视域下智慧建筑与经济发展论坛论文集（二）.菏泽市牡丹区水务局;，2024：2.DOI：10.26914/c.cnkihy.2024.039716.