水电站设计论文范文第1篇
摘要：通过对程海湖生态修复项目（一期）工程入湖河道现场现状、洪水特性、地质等调查统计分析，对13条入湖河道河门口治理作出设计策略，根据调查统计分析及水力学计算结果，设计出堤防基础埋设深度、导流墙及固床坝等埋设深度、堤身结构等，成果经1a洪水冲刷无损毁，监测结果与设计理论相一致，具备设计要求的抗洪能力。
关键词：程海湖生态修复;河门口治理;防洪;生态设计
1 项目背景
由于社会、自然等原因，程海湖区域生态环境一度进入长期修复期。环湖截污、引水补水、生态修复是抢救性保护程海三大措施，由于干旱、干扰大、管控空间受限、土壤砂砾石含量高、污染等制约因素，如何通过生态修复的手段来改善与创造一个良好的生态环境，是近年来程海湖生态环境建设的重点和难点，在生态修复绿化过程中如何提高植物成活率及保存率，是目前面临的难题之一。2018年以来，实施了程海湖生态修复省级重大工程项目，分两期实施，一期投资1.94亿元、二期投资4.24亿元，包括植物工程、河门口治理工程、灌溉引水工程、生態管护廊道工程、防护网工程、土壤改良工程六大分部以及退耕还湿。为提高入湖河道的防洪能力，降低洪水对程海水质的影响，对程海湖生态修复项目（一期）工程水土流失严重的13条入湖河道河门口进行工程治理防洪生态防护科学设计，为二期13条入湖河道河门口治理设计提供了参考。
2 设计区域特性分析
2.1 暴雨洪水特性
项目区所在流域属于横断山脉纵谷区滇西北部金沙江河谷区，处于低纬高原区，具有较独特的高原山地季风气候特点，干湿季分明，冬春多旱，辐射强，夏季降雨量充沛，属中山山原亚区的中亚热带气候区。本地区暴雨洪水主要受延伸的西南和东南暖湿气流影响，多集中于6-10月，具有明显季节性。流域内多年平均最大24h降雨量为73.5mm，实测最大24h降雨量为124.8mm（永胜气象站1989年7月27日）。每年6-8月间，以单点暴雨为主，暴雨时空分布不均。本地区洪水源于暴雨，地区分布及发生时间与暴雨一致，次洪历时与净雨历时一致，一般在16h左右。根据本流域暴雨洪水特性，结合设计流域属小汇水面积的具体情况综合考虑，确定设计洪水历时取值为24h。
2.2 洪水分析
根据谷歌地球仪量算流域特征值，各河道流域面积、河长、比降成果见表1。通过上述分析水库流域的点暴雨统计参数及流域特征值、产汇流参数，根据《云南省暴雨洪水查算图表实用手册》中的暴雨洪水计算方法，推求得到各河段设计洪水峰量成果见表1。
限于项目区无资料，并且汇水面积均较小，采用经批准的《云南省暴雨洪水查算图表实用手册》推求设计洪水符合《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）的有关规定。
由表1可看出，各频率设计洪水的峰值具有随频率数值增大而逐渐减小的趋势，符合一般水文规律。说明各频率设计成果之间无明显的矛盾。综上所述，在现有资料条件下，采用暴雨途径查图法推求的设计洪水成果是基本合理的。
2.3 地质分析及评价
工程区位于扬子准地台丽江台缘褶皱系鹤庆-洱海褶皱束，断裂、褶皱发育，地质构造较复杂。工程区地处下关-剑川地震带边缘，北侧及南西侧为剑川-丽江及鹤庆-洱海大断裂，西侧金沙江-红河大断裂，北东侧分布程海-宾川大断裂。上述活动性大断裂至今仍有强烈活动。为较强震区域边缘，地震活动频繁。因此工程区的区域构造稳定性较差。根据1∶400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）工程区地震动峰值加速度为0.30g，地震反应谱特征周期为0.45s，对应地震基本烈度为Ⅷ度。
3 河门口治理设计
3.1 河门口治理策略
根据程海湖生态修复项目（一期）范围内地形地质条件及流域暴雨洪水特性，为提高入海河道的防洪能力，降低洪水对程海水质的影响，在各入湖河口采取工程措施，对水土流失严重的1#-13#入湖河道进行防护治理。其中，2#、3#、10#防护型式采用埋石混凝土挡墙，12#河道采用格宾石笼挡墙，其余部分采用底部防冲刷埋石混凝土挡墙，上部生态土堤，土堤靠河侧采用格宾石笼护坡，背河侧土堤植草护坡，设置埋石混凝土导流墙、固床坝。
3.2 河门口水力学计算
根据国标《防洪标准》（GB50201-2014），以乡村为保护对象，人口小于20万的防洪标准为10-20a，考虑经济、社会等多方面因素，确定河门口治理河段防洪标准为10a一遇。
依据河门口10a一遇标准流量，采用理正水力学计算模块（恒定非均匀渐变流）对治理河段进行水力学计算，拟定河宽按原有河宽，计算参数及结果见表3。
由计算结果可知，河门口计算水深为0.23-0.99m，考虑一定的超高（0.5m），堤顶高度为0.73-1.49m，考虑到各个河门口之间的断面协调、美观，格宾石笼生态土堤（下部为埋石混凝土护脚）河床以上高度为2m。
3.3 堤防基础埋置深度确定
根据《建筑地基基础设计规范》及相应结构设计规范的有关规定，干流河堤基础埋置深度应符合以下要求：
1）基础不得置于有机土、泥炭、腐殖土及废弃垃圾上;
2）河堤护脚埋置深度应满足抗冲刷和冻结深度的要求。
河门口治理工程堤基主要置于砂砾石地基上，河道堤线平顺地段，河堤与河道主流方向基本一致，按水流平行河道条件下考虑，冲刷深度计算根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）附录D.2中的计算公式进行计算：
式中：hs —局部冲刷深度（m）;
n — 平面形状系数，n=1/4～1/6，取n=1/4;
Ucp— 近岸垂线平均流速（m/s）。
Uc— 泥沙起动流速（m/s），采用张瑞瑾公式计算;
U— 行进流速（m/s）;
H0 —冲刷处水深（m）;
η—水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角确定。
根据项目治理河段各河道断面流速、水深及河床颗粒组成情况计算平行河道冲刷深度。
根据计算结果，河门口冲刷深度一般为0.15-0.96m。根据规范要求，堤防基础应置于最大冲刷深度以下0.5-1.0m，结合冲刷深度，考虑程海湖降雨经常有单点强暴雨的现状，河门口基础埋深取为2m。
3.4 堤身结构设计
3.4.1 挡墙稳定性计算
程海湖生态修复工程主要考虑采用埋石混凝土挡墙型式、埋石混凝土护脚加土堤。对两种挡墙形式的典型断面采用理正软件进行结构稳定计算。
型式1，C20埋石混凝土重力式挡墙，墙高4m，墙顶宽0.6m，迎水坡坡比为1∶0.2，背水坡坡比为1∶0.3，墙后采用开挖料回填至地面。
型式2，生态土堤底部防冲刷埋石混凝土挡墙，墙高2m，墙顶宽0.4m，迎水坡坡比为1∶0.2，背水坡坡比为1∶0.3，土堤靠河侧坡比1∶2，采用格宾石笼护坡，土堤背河侧坡比1∶1.5，采用植草护坡，土堤顶宽3m。
主要的地质参数建议值见表5。
堤防稳定计算软件采用理正岩土计算模块，主要计算参数及工况如下：
a.挡墙及墙后土石方填筑设计参数
埋石混凝土及C20混凝土容重γ=23kN/m3;
土石方填筑相对密度>0.6。
土石方填筑内摩擦角为23.5°，粘聚力为0kPa。
基底摩擦系数0.5。
b.荷载
墙自重、墙背填土重、墙背土压力、水压力、扬压力。
c.运行情况及荷载组合
工况1：正常运行——防洪墙背水侧水位为设计水位，迎水面水位比背水侧水位低1m，荷载组合为自重+墙背土压力+土重+水压力+扬压力+人群或车辆荷载;
工况2：正常运行——防洪墙临水侧为汛期多年平均流量对应水位，背水侧水位比临水侧水位高1m，荷载组合为防洪墙自重+墙背土压力+土重+人群或车辆荷载;
工况3：非常情况——防洪墙临水侧水位为最低枯水位，背水侧水位比临水侧水位高1m，墙后填土表面计入碾压机械荷载。
计算成果统计见表6-7。从表中可看出，在各种计算工况下，挡墙抗滑、抗倾稳定安全系数均满足规范要求。
3.4.2 渗流稳定计算
土堤背水侧为原地面，整体较为平缓，潜在滑坡为临水侧坡面，在设计洪水位下对土堤断面进行渗流计算，并按正常工况和非常工况进行边坡稳定计算。
（1）正常工况
①设计洪水位临水侧堤坡的稳定。
②设计洪水位骤降至2年一遇常水位，临水侧堤坡的稳定。
（2）非常工况
③施工期临水侧堤坡稳定
计算软件采用Autobank，渗流计算方法采用有限元分析法，稳定性分析采用简化毕肖普法，计算见图6，最大剖面上游在设计水位下，单宽渗透流量2.47*10-5m3/s，渗流出口处最大渗透坡降0.023，土堤允许渗透坡降为0.5。计算成果见表8。从计算结果可看出，所拟土堤边坡稳定满足规范要求。
3.4.3 地基承载力
新建堤防重力式挡墙基础全部置于砂卵砾石层，基底应力计算成果见表6。从计算可看出，在各运行工况下，基底均不出现拉应力，其最大压应力为76kPa，其他均小于该值。最大应力比为0.3，地基允许承载力为250kPa，可见，各工况地基承载力均满足规范要求。
新建堤防地基承载力须不小于250kPa。
3.4.4 堤基处理
堤防的基础承载力不足的河段，对地基进行夯实后，用碎石进行基础换填。堤防基础施工时，临水面护脚基础埋置深度满足抗冲刷要求。
3.4.5 背河侧处理
上部生态土堤并植乔、灌、地被、草被护河堤、土堤背河侧植草护坡，河堤设计断面参数见表9。
4 成果抗洪能力监测结果
4.1 程海区域监测点2019全年及2020年1月1日-7月30日降雨强度
2019年单次24h内降雨40mm以上共计11次，最高降雨92.7mm;2020年7月30日止月单次24h内降雨20mm以上共计4次，最高降雨58.9mm。2019年年降雨量与正常年份一致。见表10。
4.2 成果抗洪能力监测结果
2019年年降雨量与正常年份一致情况下，13条河道治理段无洪水冲刷损毁。
5 结论
（1）对程海湖生态修复项目（一期）工程水土流失严重的入湖河道河门口进行工程治理防护设计，对减少入湖河道水土流失、改善入湖水质、生态美观、确保工程区内河道的防洪及拦截泥石流入湖能力、改善入湖水质具有重要的作用和意义。
（2）通过对程海湖生态修复项目（一期）工程入湖河道现场现状、洪水特性、地质等调查统计分析，对13条入湖河道河门口治理作出设计策略，根据调查统计分析结果及水力学计算结果，设计出堤防基础埋设深度、导流墙及固床坝等埋设深度、堤身结构等结论，成果经1a洪水冲刷无损毁，监测结果与设计理論相一致，具备设计要求的抗洪能力。总结经验撰写论文，为二期及类似工程项目设计提供参考。
（3）工程区无洪水分析资料情况下，根据谷歌地球仪量算流域特征值，各河道流域面积、河长、比降成果，通过暴雨洪水特性分析的水库流域的点暴雨统计参数及流域特征值、产汇流参数，根据《云南省暴雨洪水查算图表实用手册》中的暴雨洪水计算方法，推求得到各河段设计洪水峰量成果，作为河道工程治理数据依据使用。
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水电站设计论文范文第2篇
摘要：为了响应“一带一路”倡议，越来越多的中国企业走出国门到包括南美洲在内的海外建设水电站。但是南美洲的中低电压标准体系和中国中低电压标准体系完全不同，南美洲水电站对低压采用的是三相电压0.480 kV和0.220 kV两级、对中压采用的是三相电压22.000 kV的厂用电系统方案。为此，以位于厄瓜多尔的美纳斯水电站为例，从水电站的厂用电中压和低压系统的负荷统计与用电电压、接线方案与运行方式、设备选择配置等方面进行了深入分析论证;同时结合设计方案，对实现电站内0.480 kV和22.000 kV双接地问题进行了比较分析。基于比较分析结果，提出了将变压器接线组别设计为Y0/Y0的解决方案。设计研究成果可为南美洲水电站的新建或改造提供参考。
关 键 词：
厂用电系统; 接线方案; 接地方式; 中低电压标准体系; 美纳斯水电站; 厄瓜多尔
中图法分类号： TM615
文献标志码： A
DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.06.018
1 工程介绍
美纳斯（MINAS）水电站是一座以发电为主的引水式电站，地处南美洲厄瓜多尔的西南部，离首都基多500 km，工程主体建筑物包括碾压混凝土大坝、发电引水系统（包括调压井）、地下厂房、地面开关站和尾水隧洞等。电站装设有3台单机容量为90 MW的冲击式水轮发电机组，总装机容量为270 MW;采用230.000 kV一級电压、2回出线接入电网，电气主接线为3/2单元接线，发电机端电压为13.800 kV。电站所在国的配电网的中压电压为22.000 kV，低压为三相0.480 kV、0.220 kV，单相为0.127 kV。
而中国标准的配电网的中压电压为10.000 kV，低压为三相0.380 kV，单相为0.220 kV。由于南美洲的中低电压标准体系与中国标准差异较大，本文以厄瓜多尔美纳斯水电站为例，对南美洲水电站厂用电系统方案设计进行了深度分析研究。
2 负荷分析及用电电压
南美洲的厄瓜多尔美纳斯水电站的用电负荷包括地下厂房的机组自用电和公用电（含检修用电）、230.000 kV开关站的用电、大坝用电和进水口用电等。在全部机组正常运行和一台机组检修、其他机组正常运行2种工况下，各用电部位统计负荷及计算负荷情况列于表1，计算负荷采用综合系数法计算[1-3]。
因低压用电电压有0.480 kV和0.220 kV 2种，在设计中，需要对各类厂用负荷的供电电压按用电负荷的性质和特点进行合理规划。美纳斯水电站的照明用电分电箱全部采用三相电压0.220 kV进线，除户外路灯和少数大功率照明灯具外，照明灯具大多采用单相电压0.127 kV。户外路灯由于距离较远，采用相-相电压0.220 kV，部分房间的单置空调也采用相-相电压0.22 kV。动力用电电压按照功率大小进行选择，机组自用电和进水口用电按功率大小，考虑到小容量的负荷回路比较多，因此，对大于10 kW的负荷电压采用三相0.480 kV，考虑到小容量的负荷回路比较少，因此，对于不大于10 kW的负荷电压采用三相0.220 kV。厂内公用电（含检修用电）、230 kV开关站用电和大坝用电按功率大小，大于20 kW的负荷电压采用三相0.480 kV，对于小于或等于20 kW的负荷电压采用三相0.220 kV。采用三相0.480 kV和三相0.220 kV的功率分界线，基本上是根据各用电部位的用电回路负荷、回路数等因素进行综合分析后确定的。
3 厂用电系统接线方案
美纳斯水电站发电机机端电压为13.800 kV。由表1可知：地下厂房机组自用电和厂内公用电的计算负荷共占77.9%（全部机组正常运行）和79.2%（一台机检修、其他机组正常运行），为了简化地下厂房用电系统的接线方式，将地下厂房机端电压13.800 kV直接降压至0.480 kV，以供机组的自用电和厂内公用电。该水电站为长引水式地下电站，地下厂房距离地面敞开式开关站的电气距离超过了800 m，开关站距离大坝与进水口的电气距离达20 km，因此地下厂房至开关站、开关站至大坝与进水口之间的供电网络，需采用中压电压等级进行连接[2，4-6]。
厄瓜多尔电网的中压配电电压为22.000 kV，美纳斯水电站的中压系统采用了22.000 kV，将22.000 kV的配电装置集中设置在开关站内。地下厂房内0.480 kV供电系统通过2回0.480 kV/0.220 kV的升压配电变升压至22.000 kV后，再通过22.000 kV的电缆和开关站连接，开关站22.000 kV的配电装置再通过22.000 kV的电缆转架空线向大坝与进水口供电。
为了使电站全厂停机时的厂用电能够得到保障，由当地配电电网引接1回22.000 kV线路至开关站22.000 kV系统[7]。开关站、大坝、进水口分别设置有22.000 kV降压为0.480 kV的变电所，以便向开关站、大坝、进水口用电设备供电。为了向照明灯具及小负荷三相用电设备供电，在地下厂房机组自用电与检修用电、开关站用电、大坝用电、进水口用电的0.480 kV供电回路上，分别设置了0.480 kV/0.220 kV的降压配电变回路，用于向三相0.220 kV、单相0.127 kV、两相0.220 kV用电设备供电。地下厂房用电和开关站、大坝及进水口用电接线简图分别如图1和图2所示。
4 厂用电系统设备的选择
地下厂房发电机端13.800 kV电压侧，通过2台13.800 kV/0.480 kV降压变，向全厂及坝区供电。电站发电机组为3台，为了保证运行的灵活性及可靠性，在1号和2号发电机端均引接13.800 kV相互闭锁的回路至1台13.800 kV/0.480 kV降压变，在2号和3号发电机端也均引接13.800 kV相互闭锁的回路至另1台13.800 kV/0.480 kV降压变，
为满足厂用电及坝区各部位的用电负荷需求，根据表1，
将每台降压变的容量选择为2 500 kVA。地下厂房0.480 kV/22.000 kV的升压变也设置有2台，每台容量仅需满足机组的自用电和全厂公用电的需求，通过根据表1进行计算，选择为2 000 kVA。
在开关站设置有1台降压变，其容量除了可以满足开关站的用电需求外，还需满足应急工况下接在0.480 kV母线上的1 000 kVA的柴油发电机的用电需求;升压为22.000 kV后，为了满足地下厂房供电的需求，降压变容量选择为1 000 kVA;地下厂房因为柴油发电机运行排烟困难，所以需设置应急柴油发电机，并将其就近布置在开关站。
大坝、进水口各设置有1台0.220 kV/0.480 kV降压变，考虑到闸门同时启动的需要，将容量分别选择为500 kVA和200 kVA。
5 厂用电运行方式与中性点接地研究
关于厂用电系统的运行方式，美纳斯水电站水库容量比较小，雨季时（每年12月至次年5月），河流来水较多，电站机组一般开启1～3台，以承担电网基荷，而电站厂用电则由本电站发电机提供;旱季时，河流来水较少（每年6～11月），电站机组承担电网腰荷或峰荷，此时电站机组启停较频繁，可能会全厂停机，为了避免开关的频繁操作影响到机组运行的可靠性，电站厂用电由电网22.000 kV外来电源提供。另外，作为地下厂房和开关站应急的保安电源，并同时满足1台机组启动的用电负荷要求，在开关站设置了1台1 000 kVA的柴油发电机;作为坝区的防洪应急保安电源，在大坝设置了1台700 kVA的柴油发电机。
美纳斯当地电网0.480 kV系统和22.000 kV系统均为接地系统，与中国电网标准低压0.380 kV为接地系统、中压10.000 kV为不接地系统不同，美纳斯水电站在进行地下厂房0.480 kV/22.000 kV升压变的接线组别选择设计时[8]，碰到了一个与系统接地相关联的问题，即按传统方法，0.480 kV/22.000 kV升压变的接线组别应选择为Y0/Δ或Δ/Y0。若选取Y0/Δ，会造成电站22.000 kV电压侧无接地点，在地下厂房向开关站22.000 kV系统供电运行的方式下，就会使开关站22.000 kV来自电网的电源线路处于断开的状态，而电站22.000 kV电气设备的绝缘水平又不满足无接地系统的绝缘要求;若选取Δ/Y0，在电站全厂停机或机组调峰频繁启停、电站厂用电由开关站22.000 kV来自电网的电源线路提供运行的方式下，地下厂房13.800 kV/0.480 kV降压变就会处于断开状态，地下厂房0.480 kV系统无接地点，则不满足电站低压0.480 kV电气设备的运行要求。如果选取Y0/Y0接线组别，由于配电变压器采用心式铁心结构，3次谐波不能沿铁心闭合，只有借道油箱壁闭合，因此会在油箱壁或其他铁构件中产生涡流损耗，从而会降低配电变压器效率，相关电机学文献[9]也提到，配电变压器容量不大于1 600 kVA时才采用这种接线组别。
针对上述问题，对0.480 kV系统和开关站22.000 kV系统的双接地问题进行了专题研究和方案比较。第一个方案，是考虑了在地下厂房0.480 kV或开关站22.000 kV母线上设置人工接地点的方案，这样就需配置2台接地变压器（一段母线一台），而且经估算，接地变压器容量需几百千伏安，体积较大，设备布置较困难，运行也更复杂。
另外一个方案是设置变压器平衡绕组。该方案需将原0.480 kV/22.000 kV雙绕组升压变增设一个平衡绕组，而且需要将变压器改为Y0/Y0/Δ接线组别的三卷式变压器。但是这个方案又增加了配电变压器的制造难度，且在干式变压器中，这种型式的制造经验很少。
经过与设备制造单位进行充分沟通，并查找了2015年版的干式电力变压器国家标准GB/T 10228—2015[10]，认为在采用新的工艺及材料后，0.480 kV/22.000 kV干式变压器Y0/Y0接线组别的制造容量可达2 500 kVA，在该容量下，Y0/Y0接线组别的变压器是安全可靠的。因此，设计中将地下厂房0.480 kV/22.000 kV、2 000 kVA升压变的接线组别设计为Y0/Y0，这样既满足了电站各种运行方式的要求，电气设备布置也无需进行较大调整，从而也解决了地下厂房0.480 kV系统和开关站22.000 kV系统的双接地问题。
6 结 论
南美洲的厄瓜多尔美纳斯水电站首台机组于2018年9月26日一次并网成功，监测显示电站各系统运行正常，主要电气设备运行参数优良。通过对该项目的设计过程进行总结，发现在对南美洲厄瓜多尔美纳斯水电站的厂用电系统设计中，对出现的关键问题给予了很好的解决，可为今后类似工程提供借鉴。
（1） 南美洲国家低压系统的三相电压有0.480 kV和0.220 kV 2种，因此在设计中，需要对各类厂用电负荷的供电电压按用电负荷的性质和特点进行合理规划。
（2） 地下厂房发电机机端电压可直接降压至0.480 kV，供厂房内用电;厂外用电则通过变压器将0.480 kV升压至中压22.000 kV后才能提供用电，为了简化布置，地下厂房内不设置22.000 kV开关装置。
（3） 南美洲国家的中压22.000 kV和低压0.480 kV均为接地系统，在容量不大于2 500 kVA时，可选用接线组别为Y0/Y0的0.480 kV/22.000 kV变压器，这样可以同时解决0.480 kV系统和22.000 kV系统的双接地问题。
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（编辑：赵秋云）
Research on design of auxiliary power system plan for Minas Hydropower Station in Ecuador
YANG Jie，ZHU Zhao，LI Xuan
（Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）
With the implementation of “the Belt and Road”，more and more Chinese companies are building hydropower stations overseas，including South America.The low and medium voltage standard system in South America is completely different with that in China，namely the low voltage of the South American hydropower stations adopts two-stage of the three-phase voltage 480V and 220V，and the medium voltage adopts the auxiliary power system plan with the three-phase voltage 22kV.Taking the Minas Hydropower Station in Ecuador as an example，we made in-depth analysis and demonstration on load statistics and the power voltage for low and medium voltage in auxiliary power system，wiring plan and operation mode，equipment selection and configuration，etc.Combining with the design plan，we compared and analyzed the problem of realizing 480V and 22kV double grounding in the power station，and proposed a solution of designing transformer wiring group as Y0/Y0.The results of design analysis can provide references for new construction or renovation of hydropower stations in South America.
Key words：
auxiliary power system;wiring plan;grounding mode;low and medium voltage standard system;Minas Hydropower Station;Ecuador
水电站设计论文范文第3篇
摘 要：工科专业课计算类课程设计具有很强的专业特色，要求学生掌握一定的计算能力，在本科培养方案中占据重要地位。文章分析了课设过程中实施指导和答辩考核存在的问题，结合水利水电工程专业“水资源规划与利用”课程设计的教授经验，提出了课设启动之初的思维引导、课设过程中的答疑指导、课设结束的答辩总结指导的全过程指导方法，以及答辩准备、答辩过程、成绩判定标准的课程设计答辩方式。文章为工科专业课计算类课程设计提供一个可借鉴的思路和范例。
关键词：工科专业课;计算类课程设计;全过程指导;指导方法;答辩方式
专业课课程设计作为本科生的实践教学方式之一，是对专业知识的进一步巩固和系统综合应用，是本科生培养方案中的重要环节，可很好地激发学生的创新能力[1]。欧美发达国家的本科生专业课教学中，实践环节占了总课时的1/3左右，我国高校也愈来愈重视实践课程[2]。最新（2015版本）的《工程教育专业认证标准》（中国工程教育专业认证协会）在课程体系设置中，明确指出了对实践教学环节的要求：本科专业认证中评估课程体系对培养目标、毕业要求的支撑度和关联性。工科专业课计算类课程的设计具有专业特色突出、问题导向和应用性强、计算要求较高等特点，单门课程学习差别较大，因此在有限的课程设计周期中如何高效有针对性地指导学生，合理有进度地开展课程设计是非常重要的。同时在设计工作完成之后，教师如何合理开展考核评定，并给出各个学生成绩也是重点。本文从指导方法与答辩方式角度，分析总结工科专业课计算类课程设计存在的问题，结合教授课程设计的经验，探索性地提出此类课程设计指导方法和答辩考核方式。
一、工科专业课计算类课程设计存在的问题分析
工科专业课计算类课程设计主要分为选题、任务分配、实施指导、考核评定四个环节。目前除了存在选题内容单一相似、任务分配过程中缺乏促进团队合作和沟通能力的培养等问题之外[3-5]，在实施指导和考核评定方面也存在很多问题。
（一）实施指导方面
学生因对课程设计重要性和课设题目难易程度认识不够、自主性不强等，常出现时间分配不合理、前松后紧的设计局面，容易导致在未能完全吸收相关知识的前提下，草草完成课程设计的现象，不能很好地进行具体问题思考和系统应用知识[6]。设计思路往往依赖教师提供或参照类似资料生搬硬套，部分学生甚至直接抄袭他人计算成果[7]，不能很好地体现创造性，不能达到课程设计的实践教学目的。
同时由于当前大多院校课程设计都安排在课程结束之后，这段时间往往是其他课程授课期、考试高峰期或课程设计扎堆期，且专用的课程设计教室不多、给定的课程设计时间有限（大部分为1—2周），这就导致学生以及指导教师都无法在固定时间固定教室开展设计和指导工作，且部分课程的学生数远远超过教师数目，无法确保实现一对一的指导方式。
（二）考核评定方面
当前课程设计在考核评定方面没有制定相对固定的流程及方式，成绩评定主要依据出勤及平时表现、设计报告书及其质量、设计答辩状况等。出勤及平时表现，没有明确负责考核的主体，主要靠学生自觉;设计书报告存在抄录或相似情况，往往无法客观判断;设计答辩具体考核哪些内容没有相对标准。因此，考核评定的方式和评定出的成绩往往不够真实客观，缺乏公正性[8]。
二、课程设计指导方法的探索
专业课课程设计指导工作虽然处于选题和任务分配环节之后，但从课程设计整体、课设进度安排、设计效率等方面考虑，建议在进程上实行从课设启动之初、课设过程中、课设结束的答辩的全过程指导;在管理上实行指导教师全面负责、班长负责全班考勤和设计纪律、各组长负责协调组内工作（若以小组为单位，设小组长一名）的分层次管理模式。
下面以我们所指导的水利水电工程专业课计算类课程“水资源规划与利用”为例进行说明。
（一）课设启动之初——课设安排和要求说明，设计思维引导
课程设计正式启动之初，教师提供不同课程设计题目，讲解课程设计性质、设计任务、时间进度安排、成果及报告撰写要求，阐明不同课设题目的基本资料情况、具体设计内容、需要掌握的知识群，及重点、难点、深度和广度，引导学生开展创新性思考。学生或小组根据实际情况自由选择题目开展设计工作。
“水资源规划与利用”课程设计内容紧密衔接专业课课程，主要包括兴利调节计算、洪水调节计算、水能计算与水电站在电力系统中的运行方式、水电站及水库主要参数选择等。不同的题目要求掌握的知识点不同，设计的思路和方法不同，难易程度也不同。本课程设计由于这些年来每年的学生数均超160人，若采取个人答辩的形式，时间上有点不切实际，因此采取小组的形式，根据参加课设总人数情况，设定小组人数（一般4—6人不等），由学生自由组合并自由选择设计题目，要求各小组内每位学生均提交自己的设计报告书。设计内容方面以兴利调节计算内容为例，本课程设计分别提供了新疆博斯腾湖流域、青山水库、拟建水库X的背景资料，任务是掌握兴利调节的原理和计算方法，能合理确定年及多年调节水库的V兴和Z蓄，以及学会编制相应的计算软件系统。提供的背景资料主要包括实例区基本情况、水库特征曲线、特征水位、特征库容、水库水量损失，需要注意概念理解和特征水位、特征库容的计算或确定。
（二）课设过程中——多方式答疑，设计过程指导
基于课程设计启动之初开展的准备工作，学生进一步熟悉任务书及背景资料，根据要求开展设计。课设过程中，对学生的指导和答疑主要以三种方式展开，一是设计专用教室满足的情况下，教师随时到教室，若不能满足，则固定几个答疑时间，找好教室，教师过来指导;二是有问题的学生随时预约，不定時指导;三是发email、短信、微信、QQ随时联系、随时指导。答疑过程中建议多以研讨方式对学生加以引导启发，促进学生独立思考、分析和解决实际问题。
以“水资源规划与利用”课程设计中的兴利调节计算内容为例，有的学生误以为年调节情况下丰水期就是7—9月份;有的学生对兴利调节计算中多次充蓄的原理和计算理解不到位;有的学生确定不了插值的选取方法，用拉格朗日插值和线性插值或其他插值方法哪个更合理;有的学生不知道怎么计算蒸发损失量;有的学生在软件编制过程中如何进行数据输入，如何更好地展示运行成果，如何将软件更具普遍适用性存在难处。针对一些年调节、多次充蓄等概念或原理的问题，教师可详细易懂地对这些知识点进行回顾和讲解;针对插值、蒸发损失量计算等问题，教师可进行反问引导，插值的方法有哪些？想采取什么方法？不同方法间的误差有多大？水库水面蒸发量和蒸发皿监测的蒸发量怎么换算？水库建设前后蒸发面是如何变化的？蒸发量是如何损失的？如何将mm为单位的蒸发量转化为m3为单位的蒸发量？不同时期的水面面积数据怎么获取？通过这样的方法引导学生开拓思维，逐步解决问题。针对软件编制的数据输入、结果展示、普适性等方面的问题，教师若具备语言程序方面的知识储备，可以给学生适当举例示范，展示不同的输入输出方式、编制模式下软件运行效果的差异，积极引发学生对相关编程知识点进行回顾和应用于实际（因为在水利水电专业的本科培养方案中，一般大一大二期间都会设置有相关计算机语言类课程），并从用户角度激发学生不断改进优化软件;若教师缺乏这方面的知识储备，可以邀请相关课程老师或有编程经验的教师过来对学生进行针对性辅导。
（三）课设结束的答辩——总结点评，引发后续兴趣和思索空间
学生完成课程设计，提供设计成果并进行答辩，教师当场评定成绩，并总结课设过程及成果中发现的规律性问题，点评设计中好的地方和后续有待改进的方面，点评过程中不针对个人。总结点评的目的有三：一是使学生深刻掌握本课程的设计方法和步骤，体会课程设计的思维方式和学习方法;二是为部分学生开展后续相关研究奠定基础;三是便于教师整体了解学生掌握和应用知识点的情况，为后续不断改善课程教学方式提供参考。
“水资源规划与利用”课程设计以小组为单元，在每组答辩之后均立即给出成绩，并指出提交成果和软件系统中的优缺点;整体答辩结束之后，跟全体学生一起积极交流、总结本次课程设计的心得体会。对存在的一些规律型问题，如设计报告书撰写问题（包括排版、图表标注、参考文献标注等）、设计原理认知问题等，进一步统一讲解和说明;促使部分学生或小组进一步开展改进和深入研究的兴趣与思索空间。
三、答辩方式的探索
答辩的过程是综合考核学生课程设计成绩的过程，可将其按照过程细分为答辩准备、答辩过程、成绩评定三部分。
（一）答辩准备
答辩之前，指导教师依据人数，设置好答辩时间、答辩方式、答辩地点;班长安排好答辩顺序，准备好答辩设备，（如果是小组形式，则和组长一起）做好会场安排;学生（或小组成员一起）准备好答辩材料。
“水资源规划与利用”课程设计需要学生提前准备好答辩PPT（或使用其他汇报软件亦可），并因为设计中有软件系统的展示部分，班长和组长需要提前调试好答辩设备。答辩所用电脑的准备有两种方案：一是使用答辩会场的电脑，提前在该电脑上安装好相关软件，并将各组答辩的所有材料都提前拷贝到电脑里;二是为防止软件安装或系统运行等突发状况，每十组准备一台学生自己的电脑，将这十组的答辩材料全部拷贝到这台电脑里以备不时之需。
（二）答辩过程
正式答辩开始后，学生或小组依据事先安排好的顺序进入会场;对不能按时到达会场的，除却特殊情况（如生病等），按照最低分处理。进入会场后，学生或小组向教师递交设计报告书等成果文件，阐述设计过程中出现的问题和难点、处理的方式方法、最终的计算结果，并进行设计成果展示;如果是以小组形式，则推荐一名学生代表小组进行汇报，并阐述小组成员分工。汇报之后，教師随机提问，学生当场回答，并当场给出分数或等级。
“水资源规划与利用”课程设计是以小组为单元，各个小组按照事先布置的顺序，全组成员依次进入答辩会场。小组每位成员将自己的设计报告交给教师，依次阐述本人在小组课程设计中承担的工作;然后由小组推荐一位代表（一般是组长）进行整体课设汇报，时间控制在5分钟左右，然后向教师现场动作并展示计算软件系统。教师针对这一组的具体设计和工作分配情况，随即向某个学生提问，小组其他成员可补充作答，提问和回答时间控制在5—10分钟。
（三）成绩评定标准
成绩评定是答辩流程中的重要环节。课程设计的成绩评定依据设计及其结果、报告书质量、答辩表现、回答问题表现、平时表现等，按照一定的权重综合评定。其中设计及其结果主要考察设计题目的难易，设计思路是否正确、有创新性，计算方法是否准确，结果是否合理等;报告书质量主要考察报告书布局是否有条理、内容是否详实、撰写是否规范、图表和文献标注是否符合标准等;答辩表现主要考察规定时间内的论述表达能力、PPT制作水平等;回答问题表现主要考察问题回答得是否正确合理、有针对性、有逻辑性;平时表现主要考察平时提问、平时出勤等。对以小组为单元的答辩情况，要在小组整体成绩的基础上，再评定个人成绩。对在此过程中存在抄袭情况的小组或个人，一律给予不及格处理。
“水资源规划与利用”课程设计的成绩判定，由“小组总体成绩+个人表现成绩”两部分组成，总分100分，各占50分。其中：“小组总体成绩”是根据每人提交的报告、软件和答辩总体给分，全组成绩一样;评定依据为报告成果的正确性，报告的条理性、系统性，软件的编制水平和运行演示状况，答辩论述表达能力。“个人表现成绩”是根据个人在小组课程设计中所做的贡献、答辩表现、平时表现、各自报告书编写等综合给分。
专业课课程设计在本科培养方案中越来越受到重视，它是巩固并系统应用专业知识、开拓学生思维、锻炼团队协助的重要教学方式。由于我国当前高校学生多、教师少，教师指导精力不足等，往往专业课课程设计达不到课程设计的目的，在考核评定方面无法很好地体现真实客观和公正性。基于多年的工科专业课计算类课程设计教学经验，探索提出了课设启动之初的思维引导、课设过程中的答疑指导、课设结束的答辩总结指导的全过程指导方法，以及答辩准备、答辩过程、成绩判定标准的课程设计答辩方式，对本科课程设计持续改进具有借鉴意义。当然，我们也在不断探索和提高学生多、教师少情况下课程设计质量的问题，欢迎同行交流讨论，不断促进课程设计质量的提升。
参考文献：
[1]王少刚.课程设计是培养学生创新能力的重要途径[J].中国大学教学，2007，（8）.
[2][3]左其亭，臧超.大学本科专业课课程设计的探索与实践[J].高等建筑教育，2014，（1）.
[4]吴金荣.混凝土结构课程设计的内容优化与指导方法研究[J].东南大学学报：哲学社会科学版，2012，（Z2）.
[5][8]历长云，王英，王狂飞.工科院校课程设计存在的问题及改进途径[J].科教文汇：下旬刊，2010，（8）.
[6]卜匀，王会刚，刘海生.“机械制造技术基础”课程设计指导方法探讨[J].教育教学论坛，2014，（30）.
[7]赵曦.高职院校路桥专业课程设计过程性指导与考核[J]. 读与写：教育教学刊，2015，（3）.
水电站设计论文范文第4篇
【关键词】水利水电工程;勘测;规划设计
时代的进步带动的不仅仅是人们生活水平的改善，对于国家的工程建设来讲，还有助于去其经济效益的增长。目前随着环境污染的日益加剧，为了能够改善环境的发展，国家修建了大量的水利水电工程，以此来改善我们生活的环境。在对水利水电工程的建设中，进行水利水电工程勘测和规划设计，以达到建筑工程的修建规范合理的母的，这对于国家目前经济的发展也有很大的帮助作用。
一、水利水电工程的设计中存在的问题
(一)小型灌区的工程体系匹配的不完善
水利水电工程是用来进行自然改造，为人们的生活提供帮助的施工建设项目，但是在进行工程的调查过程中发现其根本就不存在防渗措施，这样不利于水利水电工程的发展，也不利于水资源的合理有效利用。所以，在缺少防渗措施下的水利水电工程出现沿途的渗漏、淤积、堵塞是非常普遍的情况，严重程度的话会导致水利水电工程出现垮塌的现象，从而出现水资源利用率降低的情况。
(二)季节性的缺水影响水利水电工程的发展
我国大大小小的水利水电工程有很多，其分布也是遍布全国的各个地区，因为我国的气候特点存在很大的差异，所以在降水量方面也就造成了很大的差距。有的水利水电工程因为季节性缺水的问题，影响水利水电工程的发展，不能完全的发挥自己的优势。比如说吉林省的黄河水利水电工程，因为其所处的地势位置较高，给当地人们的生活用水上造成一定的影响，此外加上吉林省的黄河水利水电工程的降雨量是比较集中的，所以很容易出现降雨分布不均的现象，尤其是在降雨集中的主汛期很容易引发洪灾，所以需要修建很多小型的农田水利工程使其在降雨集中季节进行拦水，并且要对该项工程进行改建，提高其抗旱救灾的能力。
(三)河坝存在的问题
水利水电工程的工程修建过程中，容易出现山塘坍塌和淤泥堆积的现象，这种现象的出现进而就导致了涵管和卧管的堵塞情况，因此河坝不能放水，所以河坝就不能完全的发挥其蓄水和抗旱功能，也因为河坝问题的存在，会引发沿岸居住居民生活上的安全问题。
(四)水利水电工程管护工作体制的不完善
水利水电工程的管护工作的不完善，主要是山渠防水渗漏工作的不到位，没有及时的处理好测水、控水、量水工作的解决措施，除此之外，就是没有及时的对农田灌溉制度进行合理、科学的规范，出现水利水电工程在进行修建投入使用后，没有对其进行管护工作，也就使得水利水电工程不能正常发挥它的作用，并且降低了水利水电工程所带来的经济效益[1]。
二、水利水电勘测及规划设计分析
通过以上水利水电工程中发现的问题，我们可以看出这些问题的出现，严重阻碍了现今水利水电工程的有效发展，因此为了解决这一系列问题的存在，需要我们根据国家颁布的相关水利水电工程的政策，做好水利水电工程的勘测、设计和计划实施工作。使水利水电工程能够发挥它本身具有的作用，并且对水利水电工程的管护工作进行强化，进而提高水利水电工程所带来的工程效益。
(一)水利水电工程的勘测
对水利水电工程的水文情况进行综合的分析，需要对水利水电工程所在地区的水文站进行了解，位于该水利水电工程的水文站是符合水文观测所提出的标准和要求的，因此在进行水文水利水电工程中水文站的选择上就需要选择深度的水文站。此外，在确定设计灌溉的保证率以及年份的选取上，需要根据水利水电工程周围的种植情况，比如在吉林黄河水利水电工程的项目周围种植玉米、水稻等经济类的农作物，在保证其周边公路设施的安全上还需要确保该地区种植的经济作物的灌溉率达到90%。通过这个案例推广到全国的水利水电工程，可以得知，根据水利水电工程项目建设的不同，在进行水利水电工程周围地区灌溉保证率的计算时，首先要对该地区的降雨量和蒸发量进行合理有效的计算，这样才能保证灌溉率的合理性[2]。
(二)水利水电工程经济效益的分析
水利水电工程在进行修建后，除了能起到改造自然的作用，另一方面在供水、防洪、养殖、发电等方面，都有一定的经济价值，在国家进行水利水电工程后，在修建后的使用中也能创造经济效益。水利水電工程进行勘测设计主要是包括投资效益、环境效益以及社会效益，因此在进行水利水电工程的勘测分析中，要进行合理的规划设计。在投资效益的分析当中，主要是针对水利水电工程周围的经济水利农田所在的项目工程区在建设完成后，获得的经济作物效益、节水效益和灌溉上的效益以及养殖上的经济效益;社会经济效益的分析是指在保证水利水电工程建设成功后，对该地区经济作物的发展和养殖业方面的发展，并且由水利水电工程提升党在人民心中的威望形象，使人们能更加的依附党，方便国家对人民的管理;对环境效益的分析，主要是站在生态环境保护的基础上，它是指水利水电工程在建设竣工后，能够提高当地的水资源的利用率，保护好当地的水资源，使其能够长久、持续的发展下去，同时减少人们对当地地下水资源的依赖，改善人们对水资源的索取。
(三)水利水电工程的规划设计
对水利水电工程进行完整的规划设计，所牵扯的设计方面较多，其范围也是比较的广泛。常见的规划设计工程就有水坝的改造工程、山塘整治工程、高效节水方面的灌溉等工程。在这些改造工程的设计规划当中，水利水电工程加固山塘、解决防渗处理措施工作，确保了水利水电工程的蓄水量，除此之外，其蓄水量能够达到工程设计规划的90%这么可观的数字，由此可见其规划的合理性。除了山塘的防渗工作的处理之外，还要确保水利水电工程建设的安全稳定长久的运营发展，从而能够达到国家规定的水利水电工程的设计规范标准，实现水利水电工程经济效益的最大化[3]。
水利水电工程的修建中，还需要在该项目中的负责组织设计部门，对水利水电工程进行组织管理和检验查收以及在水利水电工程建设管理方面工作的监督。在进行水利水电工程的组织管理中，要制定好严格的水利水电工程分层管理计划，并按照其计划进行管理和监督。这样做的原因也是为了对水利水电工程的整体建筑质量进行把关，保证施工质量建设的安全，另外，在建设管理设计方面就需要对当地水利水电工程施工的地势低地形进行因地制宜的规划设计，并且构建建筑施工的组织机构，对水利水电工程施工中的每个环节进行操作和管理。
结语：
综上所述，通过对水利水电勘测及规划设计探究和分析，不难发现，在水利水电工程的建设当中，首先它能够改造自然对环境进行保护，其次在建设当中出现的问题，要进行全面的分析，在对水利水电工程的勘测和规划设计中，要严格的按照其存在的淤积、防渗措施的不完善、山塘问题进行及时的规划解决，从而最大程度发挥水利水电工程的经济效益、环境效益、社会效益，促进国家的经济发展，提高人们的生活水平。
参考文献：
[1]黄春琳.浅谈水利工程地质勘测及工程地质环境[J].电子制作，2013，(24)：228-228.
[2]尹铁光.探究水利水电勘测及规划设计[J].科技创新导报，2013，(23)：226-226.
[3]柴向俐.水利水电勘测及规划设计的探究[J].城市建设理论研究(电子版)，2014，(19)：213-213.
水电站设计论文范文第5篇
摘 要:建设项目投资控制是每个投资者所关心的重要内容之一。但如何通过优化设计来节约工投资,加快工程施工进度,缩短工程施工工期。
关键词:水利工程 设计优化 节约投资 缩短工期
建设项目投资控制是每个投资者所关心的重要内容之一。但如何通过优化设计来节约工程资金,加快工程施工进度,缩短工程施工工期。本文就以阿墨江三江口电站坝型优化为例进行探讨。
三江口电站为三等中型工程,是阿墨江规划河段梯级水电站中的第三个梯级电站,枢纽建筑物主要有拦河坝、泄洪建筑物、引水系统、厂房、导流洞等。泄洪建筑物、引水系统、导流洞均布置在阿墨江左岸;厂房布置于泗南江右岸。在可研阶段推荐坝型为粘土心墙堆石坝,水库正常蓄水位614.000m,坝高77m,水库总库容0.8452×108m3,装机容量99MW,工程投资约76722万元,具有日调节性能。
阿墨江流域地处云贵高原西南边缘,属南亚热带高原季风气候,地处低纬度,降水量在季节上和地域上分配不均。流域多年平均降雨量在1100mm～2500mm之间,6～10月份雨量充沛,占年度降雨量的80％。粘土心墙堆石坝的施工受雨季影响较大,大大限制了粘土心墙堆石坝的施工进度及施工质量。混凝土面板堆石坝对地质条件的适应性与粘土心墙堆石坝相似,基本不受雨季施工影响,并有体积小,投资省的特点。因此,要求设计院在电站规模、特征水位等不变的前提下,开展粘土心墙堆石坝、混凝土面板堆石坝两种坝型比选的设计研究工作。设计院从简化施工工艺,降低施工难度,提高工程安全保证性等多方面进行研究后,坝型优化为面板堆石坝。通过坝型的设计优化,在以几方面具有显著成效。
1 在施工进度方面
面板坝堆石坝施工过程基本不受雨季影响、坝体堆石料、垫层料可全年施工,每年较心墙坝多出5个月的填筑时间,加快了工程施工进度的同时,减少粘土料开采,有利于保护耕地,节省土料场的征地费用。
2 在工程开挖量方面
坝型调整后,经坝轴线的微调,面板坝方案右岸趾板边坡开挖范围、高度均有所降低,总开挖量较心墙堆石坝方案减少约20万m3。
3 在基础处理难度方面
面板坝方案左岸趾板开挖避开了强卸荷松弛岩体,趾板不受其影响,避免了边坡稳定性问题。面板坝方案右岸部分堆石体压在2#滑坡体上,滑坡体仅作表层清理即可作为堆石体基础,其本身稳定性不受影响。
4 在上游围堰的布置方面
面板坝方案采用土工膜心墙土石围堰,上、下游围堰填筑总量42.73×104m3;心墙坝方案采用粘土斜墙铺盖土石围堰,部分围堰与坝体结合,不计与坝体结合部分,上、下游围堰填筑总量56.28×104m3,较面板坝方案多13.55×104m3。
5 在工期方面
面板坝方案工程施工总工期为34个月;心墙坝方案施工总工期为42个月。经过坝型调整以后,混凝土面板堆石坝方案较原设计方案施工总工期提前8个月。
6 在工程投资方面
由粘土心墙坝和砼面板堆石坝方案投资估算比较表(表1),可以看出,混凝土面板坝开挖方案较心墙堆石坝方案挡水工程投资减少570.61万元,工程静态总投资减少1425.23万元。
总之,设计优化不但能使设计方案更好地满足工程的功能要求,而且能有效地控制和节约工程投资,缩短建设工期,为此在工程建设管理过程中应重视设计管理工作,加强设计优化管理。
参考文献
[1] 云南省阿墨江三江口水电站可行性研究报告[M].昆明:中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院,2006.
[2] 云南省阿墨江三江口水电站坝型比选专题报告[M].昆明:中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院,2008.
水电站设计论文范文第6篇
摘 要：在基础设备中，水利水电工程一直是不可或缺的一部分，而其中一项重要的工作便是对水土资源的保护。水利水电工程一般具有建设规模大、施工周期长、技术复杂等特点，加上环境多处于交通不便的地区，施工时会出现大程度改造自然环境的情况，直接破坏周边生态环境，出现水土流失的情况。随着可持续发展战略的不断推进，出于对水土资源的有效利用和保护生态环境的目的，本文将分析水土流失造成的原因、危害、特点及表现，并给出相应的水土保持改善措施。
关键词：水利水电工程;水土保持;设计理念
随着我国水利水电工程领域迅猛发展，资源保护问题开始进入人们的视线。水利水电工程往往在实际建设前期就要进行具体且合理的工程设计，要遵循可持续发展战略，减少或避免水土资源的流失。
1 水土流失造成的原因及危害
1.1 施工过程中造成水土流失的原因
1.1.1 地表植被的破坏
在水利水电工程建设过程中，相关单位一般都会进行地表开挖工作，过量的土壤搬运会对原始水土表层带来不良影响，导致地表受到损害，而这会对地面路基产生严重影响，因此在施工结束后，科学的加固处理工作对原始地基十分重要。对没有完成的表层来说，如果遇到雨水较多的天气，就会对相关地表带来冲刷作用，进而致使水土出现流失，尤其是某些山体区域，会产生较大的影响。
1.1.2 挖土和填方
道路开挖及其之后的填方工作在水利水电工程中较为普遍，为了节省工作时间，提高工程效率，达到设计标准，填方时离项目最近位置的土壤便成了不二选择，而过度开挖则会使施工路面出现大量不平衡的土坑，致使许多土层裸露在地表，失去了原有依附于土地里层的能力，土壤很难吸附于地表，从而导致在强风天气，土层受到风力作用而四处飘散，较强降水的天气容易导致土壤随雨水流失，在两种情况的长期作用下加剧了水土流失的问题产生。
1.1.3 临时占地而造成水土流失
水利水电工程建设的长期性决定了临时设施建立的必要性，且临时设施应随工程进度而改变，某段工程进度完成以后相应的临时设施也必须被拆除，这样才能开始下一个临时设施的建造，因此由于临时设施反复地建设及拆除，该区域土壤的坚固性会受到影响，这些脆弱的土地无法经受得住暴雨及强风天气的考验，容易产生水土流失等问题。
1.2 水土流失的危害
由于水利水电工程建设造成的水土流失使当地的生态平衡得到破坏，环境状况受到影响，尤其是在靠近河岸的施工地区，流失的土层进入河道会对河道本身的防洪及其他能力产生严重的影响，破坏了工程附近居民的生存环境，对人们的安全造成威胁，同时对于施工工程的影响也是巨大的，严重情况下将导致工程施工无法顺利进行。
2 水利水电工程水土流失的特点及表现
2.1 水坝、水库等工程
占地面积大、建设周期长是水坝、水库等工程的典型特点。此外施工条件严峻，施工工序复杂、易受各种因素影响也是此类工程容易造成水土流失的原因。水利水电工程往往需要大面积的平整土地，而在对原有土地情况的改变过程中，若不采取相应的防护措施，致使大量土地裸露在外，自身抗侵蚀能力受到影响，将会引发严重的水土流失。
2.2 线性水利水电工程
灌渠、河道和管道等工程是线性水利水电工程的主要表现形式，此类工程长度较长，因此需要建立大量的配套设施，包括取料场、弃渣场、拦水坝和蓄水池等。因此水土流失在整个工程沿线都有可能发生，对其的控制也比较难进行。因此对于不同的水利水电施工工程，应该结合实际情况制定针对性的预防措施。
3 水利水电工程设计中水土保持的改善措施
3.1 因地制宜，划分水土保持规划区域
实际的水利水电工程建设中涉及的区域特点各不相同，其水土保持方案也存在差异性，因此在工程设计时应当要因地制宜，合理划分水土保持规划区域，并结合相关库区、交通区等情况，选择恰當的方案。
3.2 严格规划填方的用土来源
在对水利水电工程设计中要提前对开挖、填方的用土量进行合理的计算和预估，以此来减少甚至避免建设过程中的水土流失情况。在完成对用土量的合理预估后，还需要严格规划用土来源，并且对相关植被要加以修复，并对填补土方做好恰当的稳固处理工作。
3.3 对施工区域进行植被修复
在水利水电工程建设过程中，对土壤的开挖、填方等工作势必会对相关植被造成伤害，因此，在实际施工的时候，需要对项目施工涵盖的不同地区做好植被恢复作业，在增加覆盖率的基础上，需要将植物固定到土壤中，进一步增强植物根系及其土壤的凝聚力，可以提高土壤的抗冲性能，预防风力或是水力会对地表起到冲刷的作用，充分的提升土壤涵养的性能，形成相应的水土保持效应，降低水土出现流失的可能性。
3.4 优化水利水电边坡设计
边坡设计是水利水电设计中一项重要内容，浆砌石或喷混凝土防护是水利水电工程边坡防护的传统措施，这两种都是硬护坡设计，由于这种方案对周围地表的破坏较为严重，目前应用范围在逐渐减小，因此新型水利水电边坡防护技术，如混凝土植物混合护坡、蜂窝式网络植物等此类新型绿色边坡防护技术，可以起到利用植被防风固土的效果。坡度方面尽量选择较低的坡度，最大程度降低水土流失的可能。
4 结语
综上所述，随着水利水电工程的不断发展，人们开始越来越重视工程建设与环境资源保护的结合，因此在水利水电工程建设中，工程设计与水土保持的理念应相辅相成，切实遵循可持续发展战略。在工程建设前期要因地制宜，制作出合理又高效的设计方案，并且把水土保持理念融入施工的每一个流程中。加强人们对环境保护的思想认识，进而实现对环境的保护目标。
参考文献：
[1]陈炎松.水利水电设计中的水土保持理念[J].科技创新与应用，2018，（28）.
[2]张红艳.试析水利水电设计中的水土保持理念[J].中国科技投资，2018，（16）.
[3]谢立明.水利水电设计中的水土保持理念分析[J].科学与财富，2018，（8）.