工程設計是指對工程項目的建設提供有技術依據(jù)的設計文件和圖紙的整個活動過程，是建設項目生命期中的重要環(huán)節(jié)。下文是學習啦小編為大家整理的關于工程設計論文的范文，歡迎大家閱讀參考!

　　工程設計論文篇1

　　渠道防滲工程設計

　　[摘 要] 我國灌溉渠系水的利用系數(shù)很低，渠道滲漏損失掉的水量所占的比例很大。大量工程實踐證明，采取渠道防滲措施以后，可以有效減少滲漏損失。鑒于此，本文對渠道防滲工程設計進行了探討。

　　[關鍵詞] 斷面 氣候 地域

　　一、前言

　　渠道防滲是我國目前使用最廣泛的節(jié)水工程措施，它可以極大地減少農業(yè)灌溉用水的浪費，節(jié)水潛力巨大。用渠道防滲技術后，可以減少滲漏損失的70%-90%，極大地提高灌溉渠系水利用系數(shù)，緩解農業(yè)用水供需矛盾，節(jié)約的水可擴大灌溉面積，進一步促進農業(yè)生產的發(fā)展，可以減少渠道占地3%~5%，防止渠道沖刷、淤積及坍塌，節(jié)約運行管理費用，有利于灌區(qū)的管理。可以降低地下水位，防止土壤鹽堿化及沼澤化，有利于生態(tài)環(huán)境和農業(yè)現(xiàn)代化建設。渠道防滲是節(jié)約用水、實現(xiàn)節(jié)水型農業(yè)的重要內容，如按我國渠系水利用系數(shù)提高0.1計算，則每年可節(jié)約用水量344.5億m3。由此可見，渠道防滲的節(jié)水效益十分顯著。

　　二、渠道防滲設計應考慮的因素

　　1、氣候條件

　　氣候條件是渠道防滲工程設計和施工應要考慮的基本因素。它對防滲材料的耐久性和施工方法具有決定性作用，也是工程防凍脹設計的決定性因素。

　　2、地形條件

　　在渠道防滲措施中，壓力管道受地形影響最小，但造價高;低壓管道、輸水槽以及混凝土等防滲渠道，較能適應地形的變化;而土料及埋鋪式膜料(土保護層)防滲渠道，因允許流速小(為混凝土的1/6左右)，只能用于較平坦地區(qū)。因此，選擇防滲方案時，應考慮地形條件。

　　3、基土性質

　　基土的滲透性是決定有無防滲必要和采用哪種防滲措施的關鍵，土的凍脹敏感性和抗壓強度等都是工程設計應考慮的主要性能。對黃土類、壤土類等基礎好、渠床穩(wěn)定的地區(qū)、一般采用混凝土、砌石等防滲措施。但在含膨脹性粘土或石膏以及孔狀灰?guī)r的渠基上，一般不宜采用剛性材料，應采用厚壓實土料，或埋鋪式膜料類的柔性防滲措施。對于濕陷性黃土渠基，防滲前做完浸水處理后，最好采用埋鋪式膜料防滲。也可以改變渠線，使渠道繞過不良土質地帶。無法改線時，可用砂、礫石或其他土料換基，以代替不良土壤。但此法造價高，除有抗凍害要求和附近有合適的代換材料外，一般不宜采用。在選擇防滲方案時，應盡量考慮土渠開挖土方的應用問題。如有適宜的土料，可采用壓實土料防滲;如開挖的土料不能壓實，但可以用作膜料防滲的保護層時，則應采用埋鋪式膜料防滲。

　　4、地下水位

　　地下水位高于渠底時，防滲層存在承受揚壓力的問題。必須在防滲層下設排水設施。在寒冷地區(qū)，地下水位的高低，是防滲工程進行防凍脹設計時需要考慮的。

　　5、土地利用及灌溉系統(tǒng)的形式

　　為減少占地，在城郊及人口密集地區(qū)，應采用暗渠(管)、輸水槽或邊坡較陡的如U、矩形斷面等剛性材料防滲渠道。為了改善舊有灌溉系統(tǒng)和用水方式，如合并地塊，改連續(xù)輸水為輪流輸水，改變種植作物等，都應考慮采用剛性材料防滲，使配水渠系占地最小。同時也使輪流輸水的渠系能更好地滿足配水要求。

　　6、防滲材料

　　在水費很高的地區(qū)，滲漏有可能引起渠基失穩(wěn)，影響正常運行的渠道，防滲標準應提高。建議采用下鋪膜料，上部用混凝土板作保護層的措施，如在混凝土層下加鋪聚氯乙烯薄膜，可減少滲漏量95%。只要持續(xù)12年，節(jié)約的水量，就足以抵償塑膜增加的投資。

　　7、材料來源

　　應本著因地制宜、就地取材的原則選用防滲措施。料源應充足。如當?shù)責o砂、石料而又必須采用混凝土防滲的重要工程，可以采用在他處預制，運到當?shù)厥┕ぃ虿捎萌斯ぶ粕?、石的辦法。當水中含有較多泥沙，且渠基為砂礫石時，如舊渠由于運用時間己久，有天然淤填的作用，也可能不再需要采用其他防滲措施等。

　　8、管理養(yǎng)護

　　如渠道需要頻繁地放水和停水，渠道水位有較大的升降變化時，最好采用剛性材料防滲，土料防滲，不能控制雜草及淤積，同時在勞力昂貴的地方，并不比剛性材料防滲便宜明鋪式膜料，薄粘土層或薄壓實土料防滲，易受牲畜踐踏等外力破壞，故在使用上受到限制。在己成土渠上建防滲工程，因施工時間短，渠基不能很快干燥，很難采用現(xiàn)澆的剛性材料護面，故最好能采用機械或人工預制安裝混凝土板的措施，以加快進度。

　　三、渠道防滲工程設計注意事項

　　1、搜集材料

　　(1)水文氣象、地質和地形資料。

　　1)取得水源的有關水文、泥沙、水質、冰情以及工程地點的降水、蒸發(fā)、氣溫、負氣溫指數(shù)、凍融期、凍土深度、風向、風速等水文氣象資料?？刹捎脳l件相似的鄰近水文、氣象(臺)的多年資料平均值，其資料系列不宜少于20年。

　　2)渠道沿線應按有關規(guī)程、規(guī)范要求進行必要的地質勘測，取得巖土分類、斷層、裂隙、滑坡和隱患等工程地質資料，以及土的顆粒組成、含水量、干密度、孔隙率、流塑限、有機質、可溶鹽、凍脹性、濕陷系數(shù)、滲透系數(shù)和抗剪強度等物理、力學、化學性質資料。

　　3)地下水堤深小于5m的渠道，應取得地下水類型、埋深、動態(tài)、流向、補給和排泄條件、水質與污染源等水文地質資料。

　　4)應取得灌區(qū)地形圖、渠形平面布置科和渠道縱橫斷面圖，必要時還應有帶狀地形圖。

　　(2)建筑材料和施工條件資料。

　　l)應搜集渠道附近的水泥、石灰、砂、石、膜料、瀝青等建筑材料的產源、產(儲)量、質量、開采與運輸條件、單價等資料。

　　2)應取得施工機械設備、技術人員、勞力供給、施工用水、電源、交通、通訊和工期要求等施工條件資料。其他資料。

　　3)擴建、改建工程，應對渠道滲漏情況和工程病害進行調查，取得原渠道的水力要素、滲漏量以及渠床土質和水分狀況等資料。

　　4)搜集當?shù)丶航ǔ汕婪罎B工程的設計與施工資料、管理運用經驗、試驗研究成果和竣工驗收等資料。

　　2、斷面形式選擇

　　明渠可選用矩形、梯形(包括弧形底梯形、弧形坡腳梯形)、u形和復合形;無壓暗渠可選用城門洞形、箱形、正反拱形和圓形。其中梯形斷面施工簡便、邊坡穩(wěn)定，在地形，地質無特殊問題的地區(qū)，可普遍采用?；⌒蔚滋菪巍⒒⌒纹履_梯形、弧形、U形渠道等;由于適應凍脹變形的能力強，能在一定程度上減輕凍脹變形的不均勻性，在北方地區(qū)得到了推廣應用。

　　根據(jù)觀測，弧形底部因不均勻凍脹變形造成的折角變形，平均為0.18°，梯形平底折角變形平均為4.5°;弧形斷面可大減輕凍脹開裂及消融時的滑塌破壞。U形渠目前在全國10多個省、市的中、小流量的渠道上得到普遍的使用，其主要優(yōu)點是:①水力條件好，近似最佳水力斷面，可減少襯砌工程量，輸沙能力強，有利于高含沙引水。②在凍脹性和濕陷性地基上有一定的適應地基不均勻變形的能力。③渠口窄，節(jié)省土地減少挖填方量。④整體性強，防效果優(yōu)于梯形渠道。⑤便于機械化施工，可加快施工進度.脹破壞嚴重的地區(qū)，目前尚限于在小流量渠道上應用。暗渠具有占地很少、在城鎮(zhèn)區(qū)安全性能高、水流不易污染等優(yōu)點.在凍土地區(qū)，暗渠可避免凍脹破壞。

　　3、具體設計

　　(1)南方渠道的防滲設計。

　　南方地區(qū)雨水多，季節(jié)變化溫差較小，縱坡陡，特別是冬季氣溫較高，一般不下雪、結冰。所以它的渠道設計有如下特點:

　　l)土料及埋鋪式膜料防滲渠道，因允許流速小，不適宜南方地區(qū);

　　2)南方地區(qū)沒有凍脹危害，故不考慮凍脹問題;

　　3)南方地區(qū)地下水位較高，一般要在防滲層下設排水設施;

　　4)南方地區(qū)一般用剛性材料護坡，其坡比可選用較大值;

　　5)南方地區(qū)人口密度較大，應盡量采用暗渠(管)、輸水槽或邊坡較陡的U形、矩形斷面等剛性材料防滲渠道，以盡量減少占地;

　　6)南方地區(qū)地下水豐富、地下水位較高，易引起渠基失穩(wěn)，影響渠道的正常運行，故防滲標準應提高。

　　(2)北方渠道的防滲設計。

　　北方與南方相比其防滲設計有其不同特點:

　　l)北方地區(qū)水量少，降水少，故在設計時注意其滲漏損失問題，要盡量采用混凝土、瀝青混凝土等滲漏量比較小的防滲結構，其防滲結構厚度要取大值，伸縮縫要嚴格處理;

　　2)北方地區(qū)地形平，其渠水水流流速相對較低，易產生淤積，故設計時在選材、確定縱坡上要重點考慮不淤流速;3)北方地區(qū)氣溫特別低，渠道的土基和防滲結構易凍害，設計時要采取適當措施，盡量降低或減少凍害，防止渠道坍塌、破壞;

　　4)北方地區(qū)由于存在凍脹問題，一般選用弧形底梯形、弧形坡腳梯形、弧形、U形渠道等，以較強地適應凍脹變形的能力，在一定程度上減輕凍脹變形的不均勻性。

　　5)北方地區(qū)地下水位較低，降雨量少，一般渠道斷面較小，流量較小，不考慮水位驟降問題，邊坡較陡;

　　6)為了加強其砌體的整體性，針對北方地區(qū)特點，一般選用強度等級較高的水泥混合砂漿砌筑，水泥砂漿勾縫，砌筑縫要妥善設計，認真施工，防止產生裂縫、隆起架空、滑塌等發(fā)生;

　　7)為了提高渠道襯砌的抗凍能力，其混凝土板厚適當選用較大值，施工時注意振搗密實;

　　8)設計規(guī)劃時，盡量選用南北走向的渠道，使陰陽兩坡段日照和風作用的條件相差不很大，使兩坡的凍深和凍結情況盡量相同，以減小不均勻凍脹變形;

　　9)渠基盡量選用粗砂、礫石等粗顆粒土，減少基礎凍脹量，盡可能回避開粘土、粉質土壤和高地下水地段。

　　總之，規(guī)劃好、設計好、建設好渠道防滲工程可以有效地提高渠系水利利用系數(shù)，充分發(fā)揮現(xiàn)有工程的效益，防止土壤鹽堿化及沼澤化，更有效地防止渠道沖刷、淤積及坍塌。所以，渠道防滲的作用顯著。

　　參考文獻：

　　[1]張明光，石金堂.淺析渠道防滲工程中的問題.節(jié)水灌溉.2009，1.

　　[2]林琳，石白堂.防滲渠道中U形斷面和梯形之優(yōu)劣比較.灌溉排水學報.2007，12(2).

　　[3]陜西省水利科學研究所.渠道防滲.北京:水利電力出版社，2009.

　　工程設計論文篇2

　　論工程設計中的安全設計

　　摘要：安全是對工程設計一個必不可少的倫理要求。安全設計的策略不僅用來降低預計的傷害的可能性，也用于避免無法賦概率值的不可預測的危險和可能發(fā)生的事情。安全設計有著重要的倫理標準，如它決定一個設計者對其所設計的客體的預期使用或誤用的責任。

　　關鍵詞：安全;風險;安全設計;安全壁壘：道德規(guī)范

　　一、安全性――工程設計中的倫理問題

　　有關工程設計道德規(guī)范方面的文獻認為安全是必不可少的倫理要求，而設計師有責任考慮建筑物在預期的使用中的安全。然而，仍需要詳細說明至少兩個方面的問題。

　　第一個問題包括回答“安全避免什么”?安全關心的是避免在倫理上要去避免的幾種類型的事故。在工程設計中，安全通常包括避免遭受因設計客體的有意使用而造成的無意的人身死亡或損傷。那么它包括避免在可預測但無意的客體的使用中的事故嗎?包括避免罪犯或恐怖主義者們對客體的惡意使用嗎?(Kemper 2004)還包括避免對健康的長期影響、包括避免對環(huán)境的破壞嗎?

　　以橋梁的設計為例，橋梁的設計者通常要對其建筑物結構的可靠性負責。一座橋梁崩塌，我們認為其設計者該負責任。當人們在拱形上攀巖或行走，或當有人在橋上跳水，或當有人在橋上向經過的船只或交通工具上扔東西，事故發(fā)生了。橋梁的黑暗處或不可接近處被用于犯罪活動……許多這類問題并不能歸因于橋梁的建筑者。(van Gorp 2005)

　　本文支持設計者的責任的一種廣義的定義。設計者通常要解決預期的消費者不可能解決的安全問題。然而，設計者并不能解決在預期使用中的所有問題，也不可能預測產品的所有預期使用和誤用，因而也不能對無法預見到的事故負責任。安全的另一個需要詳細說明的方而是安全避免某事件意味著什么。本文將通過研究工程設計中的某些重要原則來說明這一問題。

　　二、安全設計中的原則

　　在工程這一獨特領域中有很多安全設計的處理方法，但有四種設計原則可被看作為安全設計的工程原則的典型。

　　1)固有的安全設計。在安全工程中的第一步是盡可能的減小建筑過程中的固有危險。這就是說潛在的危險是被排除而不是包括進來或者以別的方式處理了。因此，危險品或反應被較不危險的所替代，這是在壓縮過程中使用危險物的首選。

　　2)安全系數(shù)。建筑物應足夠堅固來抵抗超過其料想的負荷和騷動。一種獲取某種安全儲景的普遍方法是使用明確的可供選擇的數(shù)字安全系數(shù)。因而，當建一座橋需要的安全系數(shù)是2時，那么在實際中它最大可承受2倍的負荷。

　　3)負面反饋。負面反饋機制用于在裝置失靈或操作失控的情況下達到一種自我關閉狀態(tài)。如：當一個蒸汽鍋爐里的壓力太高時安全閥會放掉蒸汽，當駕駛員睡著時錨定物的手柄。使火車自動停開。在核工業(yè)中，最要重的安全措施之一是在危急情況下確保反應堆自動關閉。

　　三、安全性，風險和不確定性

　　安全是風險的反義詞，在這種意義上來說一種設計的安全是降低風險。在或然風險分析(PRA，也稱為或然安全分析，PSA)中，風險是以數(shù)字術語來定義的，安全設計可暫時性的定義為降低或減小風險的設計。但這并非是安全設計的一種可行的定義，本文引入決策論來區(qū)別風險和不確定性。

　　在決策論中，風險和不確定性是知識缺乏的兩個重要范疇。在有風險的情況下做決定時，事故的可能性是知道的，然而在不確定情況下做決定，可能性不是不知道就是知道的精確度不夠。不確定性包括很多可能發(fā)生的事故，不僅僅是他們的可能性不知道。(Hansson 1996)幾乎所有的決定是在非確定的條件下的決定。在這個層而上來說，在風險的條件下做決定并不意味著這些決定是在完全知道其可能性的條件下做出的，而意味著我們選擇通過把它作為知道其可能性的案例來簡化這些要決定的問題的描述。

　　嚴格意義上說，減小不確定性是一個認知目標而非實踐。通過減小不確定性，我們將自身置于我們能夠做出更多的較好的且實用的決定，如在風險降低上。在不同程度的兩個不確定性中做抉擇，選擇一個不確定性小的事物我們可以把風險限制在一個較精確的范圍之內。

　　總之，工程設計既要考慮或然論中的不確定性也要考慮不可能中的可能性。前者跟后者一樣都與倫理相關。

　　四、安全系數(shù)

　　從人類的起源起，我們就一直使用安全儲量。為了安全，我們給房子、工具或其他建筑增加額外的力量。然而，為了規(guī)定安全儲量的標準，使用數(shù)字系數(shù)似乎是最近才開始的，大概是起源于19世紀后半葉。在19世紀60年代，德國鐵路工程師A. Wohler建議抗壓系數(shù)為2。(Randall1976)現(xiàn)在，安全系數(shù)的使用已在結構機械學和各種不同的工程原則中確立了。安全系數(shù)體系已發(fā)展成為規(guī)范和標準了。

　　一個安全系數(shù)預計要避免一套特定的綜合危險機制，并且不同的安全系數(shù)被用來避免不同的此類機制。一個安全系數(shù)被用于抗塑料制品的變形，而另一個被用于抗疲勞等等。一個不會導致特定類型的故障發(fā)生的最大負荷措施與一個與適用負荷相應的措施之間的比等于安全系數(shù)。在很多例子中，安全系數(shù)就是以估計的設計壽命與實際的耐用壽命的比來表示的。

　　在應用中，安全差數(shù)用于代替安全系數(shù)。一種安全差數(shù)與安全系數(shù)的不同在于安全差數(shù)采用加法而非乘法。為了充分保持在空中飛行的飛機問的距離，安全差數(shù)以最小距離的形式被采用。安全差數(shù)也被用于結構工程，如在堤岸的可靠性的地理技術計算上。(Duncan 2000)

　　理論上，使用結構系統(tǒng)可靠性的設計比建立在安全系數(shù)基礎上的設計更合理。然而，由于在材料濃度的使用和實用的負荷上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的缺乏，基于安全系數(shù)基礎上的設計觀念仍占主導地位。

　　以上所列出的最后三項涉及到我們理論中的誤差和實際應用中的誤差，不能簡單的視為或然性不確定的例子。換句話說，計算中的誤差的可能性或其基礎是使用安全系數(shù)的一個重要原因。不確定性不能簡化為我們測定或引入計算中的概率。但安全系數(shù)常被用于處理那些能夠用或然術語解釋和不能用或然術語解釋的故障。

　　五、安全壁壘

　　核廢棄物處理就是應用多重安全壁壘的例子。被提議的地下核廢棄物倉庫都有多重壁壘。以最近瑞典的核廢棄物工程為例。廢棄物放置于一個銅制濾毒罐中用于避免可預見的危險。濾毒罐是由一層斑脫土環(huán)繞，用來防止運動中的小晃動，也擔當一個避免放射性核泄漏的過濾器。

　　所有的工程都是置于深巖或地質層組中，挑選這些地方是為了使放射性核泄漏到地表面的可能性減到最小。壁壘的整個體系的建構有著很大的冗余，因而如果一重壁壘實效，余下的還可以運作。隨著或然風險分析標準的提出，一系列的壁壘被認為是不必要的了?；蛟S由于計算中的未知的原因致使銅制濾毒罐實效。那么，放射性核就保留在斑脫土里面了。在這一案例中，冗余可被看作是迎合懷疑主義和其反對派的一種方法。(盡管并沒有不證自明的證據(jù)來說明多余的安全壁壘會使大眾覺得更安全)。

　　現(xiàn)在，假設一個造船工程師提出可以造一艘不沉的船的計劃。一項或然風險分析表明此船沉沒的可能性相當小。基于或然風險分析，要進行一項風險利益分析。該分析顯示救生艇的經濟成本是沒有辯護余地的。每一艘救生艇救一條生命的預期成本在1000,000,000美元以上，這一大筆錢足可以挽救其他地方的很多條生命。因此，風險利益分析顯示這艘船是不應該裝備救生艇的。

　　六、結論

　　在工程倫理上的最重要的安全問題中，很多問題涉及到不能賦概率估算值的危險。在工程設計有關安全的重要策略中，至少有兩條是合理的，即安全系數(shù)和多重安全壁壘，它們不僅涉及風險(在標準且或然的意義上來說)而且涉及不確定性。

　　目前，在工程設計的幾個領域中，存在或然風險分析的加劇使用的趨勢，這是好壞摻半的。它可致使將一方面的關注放在那些賦概率估算值的危險上。或然風險分析是一種重要的設計工具，但由于它不能解決不確定性問題，因而它不是安全設計的最后仲裁者。安全系數(shù)和多重壁壘是設計過程中不可缺的部分，安全問題上的倫理沉思和討論也是如此。概率計算也不可能永久的替代工程師的倫理責任判斷。