浅谈小型水电站工程设计
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摘要：随着经济的发展，各行业用电要求的迫切，不仅用电量增多，质量要求也不断增高。这给水电建设提出了一个新的课题和发展机遇，也对设计工作者提出了一轮新的挑战。笔者结合工程经验，就小型水电站设计的自身特点和存在的问题进行了一些总结，并提出了关于提高小型水电站设计的一些看法，以供参考。
关键词：小型水电站设计特点 设计质量
0前言
小型水电站是指装机容量低于2.5万kW的水力发电站。小型水电已经成为中国最大、发展最快的可再生能源利用领域，开发小型水电站已成为中国推进农村电气化的重要途径。据统计，中国小水电资源十分丰富，小型水电站向全国1/3以上地区提供电力资源，占中国人口的1/4，有800多个县主要依靠小型水电站供电。
1小型水电站设计的自身特点
设计是小型水电站工程建设中关键的一个环节，有着其自身的特点，主要有以下几个方面。
1．1设计在工程建设中具有指导性作用
设计是小型水电站项目技术定位的基础，经济、技术性能与指标都要由设计做出规定，技术指导思想要在设计中体现，一些新技术、新设备、新材料的推广也都要靠设计来推荐和采用，因此设计在工程建设中起到重要的指导性作用⋯。
笔者接触过一些为了压缩工程建设工期，违背科学规律的边设计、边施工、边投产的“三边工程”，造成了一些不良后果。工程边设计、边施工、边投产，致使工程设计方无法保证设计方案的完整，没有充足的时间对整个方案进行审核和完善，容易产生一些设计缺陷，还会给施工方带来了很多负面影响，直至严重影响工程施工的质量，往往得不偿失。
1．2设计现代化与标准化
设计现代化就是运用先进的科学的办法对经济合理技术方案的运用。设计工作现代化的重要途径之一就是充分发挥电子计算机在工程设计中的应用。随着CAD电子计算机辅助设计的普及推广，改变了工程设计人员的思维模式，开拓了视野，结构设计能愈加新颖、合理，工艺愈加技巧，工程设计愈加现代化；并使得工程设计人员摆脱了繁琐的手工计算和绘图工作，解决了手工计算难以解决的问题，缩短了设计周期，保证了设计质量，实现了方案比较和优化设计，节省了工程造价。
现在中小型水轮发电机组已经实现了系列化和标准化，形成了一个完整的体系，并不断有新转轮研制产生。此外，我国对100kW以下的微型机组进行了系列化生产，与水轮机配套的发电机、控制器和闸门也进行了系列化设计。还有，计算机监控系统、辅助设备系统、电气化产品等，在现在的市场中都能找到技术成熟的系列产品。这些标准化生产的产品通过市场信誉度和性能质量价格的了解对比，为优化设计提供了更多的选择。
1．3设计项目内容量小面全
正所谓“麻雀虽小，五脏俱全”。以一个发电为主要目标的小型水电站而言，它所包含的设计项目与专业和大中型水电站是几乎相同的，所不同的仅是标准、规模不同而已。以电站厂房设计为例，它需要准备地形地质、水能规划、机电设备、厂房楼层荷载等基本资料，在这点上无论大小电站都是必需的。同样地，它都需要机电、地质、建筑等专业全面配合才能完成。在大型水电站工程中，由于设计工作量大且多，各专业都会以细分专业小组形式进行相对独立的设计工作；而在小型水电站设计中，一般各专业人员不会配置太多，有的相近专业甚至还会混合起来设计。在小型水电站设计中，除了要求设计者掌握本专业的技能知识外，也要对其他专业的问题有一定的解决能力。
1．4因地制宜设计
小型水电站设计过程中，在进行枢纽总体布置及水工建筑物设计时，首先要了解的就是现场地形地质条件，然后结合其他资料和计算成果开展设计工作。然而各个电站所在地的地形地质条件不一样相同，这就要求设计者根据现场的具体情况因地制宜地合理设计。小型水电站设计规范中也较多地提出要根据不嗣地形地质条件进行相应的设计。譬如，当电站受泥沙淤积影响时，进水口就要相应设置防沙、排沙的设施。
2小型水电站设计存在的一些问题
当前，小型水电站设计存在着一些问题，这其中既涉及到设计自身方面也有其他方面。
2．1设计千篇一律，照搬照抄
小型水电站工程设计的最终目的就是向业主提供一个技术先进、设备可靠、简单方便、经济合理的设计产品。许多地方的小型水电站厂房，千篇一律是马赛克外墙的小平房一座，在远处一看就知道是厂房，厂房外观设计单调，与周围的环境不太协调。作为设计者，对于一项设计产品应该赋予它自己的特点，才可以体现出设计的功力，这点上应该向建筑设计学习。
有的电站设计人员图省事，在设计初始阶段只作简单的现场勘察，对水工建筑物的布置与结构欠加考虑，就套用已有的设计成果。也有的设计到装机相同的电站时，不管合不合适，就把建筑物、机电设备照套上去，稍加整理就形成了一个新的设计方案。这样的设计产品其经济性、合理性值得怀疑。照搬照抄，你抄我抄，长此下去，小水电建设成本越来越高，小水电发展就会失去自己的优势，不利于持续发展。这不符合小水电实用、经济的指导思想。
2．2对设计的行政干预多
小型水电站工程的投资主体较大型工程复杂，在一个工程中会出现有的建设单位既是投资管理者，又是施工组织者这一种常见现象。加上项目法人、建设单位、施工单位、监理单位和一些基层的水利部门等缺少对工程设计方面的认识和了解，就会对设计进行行政干预。有的业主在设计工作开始时就提出提前投入使用、节约投资的指标，有的则是提出许多具体的设计优化方案，指令设计组执行。业主提出进度与节约的一些目标，在没有从实际出发和进行对比研究就执行，在建造过程中就有可能出现这样那样的问题，甚至可能出现因考虑不周导致重新返工的设计失误。因此由业主或个别领导提出的优化方案只能作为设计工作的提示，提出的方案可能是很好的，也可能是不成熟的，仓促决策，可能对设计质量控制造成重大影响。
2．3 因设计原因造成的变更过多
在工程设计过程中，由设计变更引发的诸如经济纠纷，影响工程进度等问题在小型水电站工程中逐渐增多。设计变更成因复杂，产生设计变更的原因主要有设计原因、外部原因(包括基础资料有误或发生变化，施工原因，业主要求，材料代换等)、设计改进等类型。这些变更有的达到了优化的目的，有的则把本来合理的方案改到了错误的道路上。
在笔者看来，因设计原因造成的变更历来是设计变更中最主要的内容，一般来讲，由此而引起的变更在整个变更中所占比重也最大。设计原因主要有设计方案不合理、设计不符合有关标准规定、设计遗漏、计算及绘图错误、不同专业间配合失误等。这些主要是因设计人员工作马虎大意，责任心不强，业务素质以及职业道德素质不够所造成的。
2．4工程建设过程设计跟踪不足
实际上，在小型水电站建设过程中。往往由于各方面的认识不足，认为小工程出不了什么大事或完成设计方案和施工图纸就没有设计的责任了，因此对工程的设计跟踪没有引起足够的重视。当工程建设出现了问题，才发现没有按设计意图进行施工或发现了设计缺陷，这样既造成了工程质量问题也耽误了工程进度，最终损害的是投资者利益。
小型水电站的建设周期也较长，涉及面广，可变因素多，对于设计来讲，它不可能是一成不变的。监理发现了问题，施工人员提出了问题，业主提出了问题，这些都需要设计人员对整个工程建设过程进行跟踪，只有在了解这些问题后并尽量向业主监理施工方解释后，才能解决问题，贯彻设计意图，保证工程进度和质量。
3 关于小型水电站设计的几点认识
3．1强化责任管理，提高设计质量
对于一个小型水电站的设计项目，设计单位一般都是实行专业部室和项目组相结合的矩阵方式进行管理。因而首先要明确项目质量的全权负责人，再由责任人负责编制设计项目质量计划，并组织实施，项目各专业负责人、各专业部室、各技术人员均应完成自己应负的质量责任，如此设计质量才有了最根本的保证。
每一项设计产品都凝聚着无数设计工作者智慧的结晶。设计工作是纯脑力劳动，设计者的素质至关重要，人才在设计过程中体现出最大价值所在。目前，由于市场经济下各种思潮的影响，设计者难免产生浮躁心理。因此，要不断加强职业道德教育，树立敬业精神，同时多组织他们参加现场服务积累实践经验，此外，还应建立合理有效的报酬与激励机制。只有这样，才能使设计者不断进步减少设计失误，提高设计质量，才能保证设计出优秀的产品来。
3．2严格遵循行业技术法规进行设计
我国现有的小水电规程规范达50多种，这是几十年技术经验的结晶，也是小水电科技发展的精华，与小水电开发相关的法律法规也相继颁布实施在不断完善当中。设计者应根据最新的水电工程建设标准强制性条文中对设计方面提供的依据和标准进行设计。举个例子说，现在设计一个小型水电站，不光要考虑小水电资源的充分利用，水工建筑物的布置，机电设计，还要考虑涉及越来越多的生态环境问题、移民问题、管理问题等，都需要设计者汲取经验教训不断了解新的标准和行业法规才能做得更好。
3．3坚持学习加强继续教育
在信息技术高度发达的知识经济时代，作为工程技术人员，必须坚持自身不断学习，才能不断更新知识，跟上科技发展的步伐。在强调自身学习和不断提高外，必须不断加强继续教育。通过培训，让小水电设计人员及时了解和贯彻落实国家对小水电现代化建设的指导思想，掌握技术发展方向，推广应用新技术新产品。
4 结束语
小型水电站的设计有其自身特点，尽管有着一些客观存在的问题，但在国内小水电开发的大好形势下，设计人员应不断学习充实自己，提高自身素质，以能更好地服务于小型水电站的设计工作。
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