趙 林 濤
(華電金沙江上游水電開發有限公司蘇洼龍分公司,四川 成都 610041)
水利水電工程的前期規劃設計與工程的質量有直接的關系。在水利水電工程的建設中,科學合理的前期規劃是促進水利水電工程高質量施工的重要因素之一[1-2],因此,創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念在水利水電工程前期規劃設計中顯得尤為重要[3-5]。
昌波水電站位于藏東南水電能源基地,壩址處控制流域面積184 436 km2,多年平均流量為952 m3/s。電站裝機容量826 MW,年發電量(聯合運行)44.86億kWh。具有裝機規模大、梯級補償效益顯著、開發利用條件好、前期工作基礎好等優勢。而水電站所在地區的生態系統較為脆弱,需要在合理保護的基礎上進行高質量的開發,因此,以新發展理念管理推進昌波水電站前期工作具有重要意義。
規劃階段昌波水電站裝機1 060 MW,麥曲河口電站額定引用流量1 658.4 m3/s,下泄生態基流為壩址處多年平均流量的5%,年發電量為49.1億kWh??裳须A段深入開展了規劃環境可行性論證,經對減水河段生態需水量研究,確定壩址下泄最小生態流量為153 m3/s,占壩址多年平均流量的16.1%,該流量與上游蘇洼龍水電站下泄流量保持協調,解決了減水河段下泄流量的生態問題。同時,結合生態流量分配提出河床式電站和長引水電站流量匹配的研究思路,對比國內已建或在建的項目長引水隧洞規模,在兼顧裝機規模和經濟效益的前提下,對方案進行優化,最終確定長引水電站引水隧洞優化為2條,洞徑為12.6 m,引用流量為1 230 m3/s,大幅提高長引水隧洞的利用率,年發電量為43.62億kWh。河床式電站引用流量為501 m3/s,滿足生態下泄的要求。盡管推薦的方案降低了引水式開發規模,對裝機規模略有減小,但對發電量影響不大,而且大幅減少投資,同時降低了工程施工難度,縮短了建設工期,較原規劃方案電站技術經濟指標明顯提高。
該工程可供規劃渣場的沖溝有4條,分別為左岸的羅絨西溝、右岸的薩里西1號沖溝、格拉轟曲溝和達曲溝。
2.2 .1 “集中式”渣場布置
選擇1個合適的渣場,壩、廠及引水隧洞的開挖渣料均運至集中棄渣場地。左岸的羅絨西溝和右岸的格拉轟曲溝兩溝溝谷深廣,溝底縱坡較緩,溝內容積量大,均具有充足的堆渣空間,從地形地質條件方面來說,均適宜作為該工程的棄渣場。根據實際地形和初步估算,選擇其中任一沖溝規劃渣場均可滿足整個工程棄渣需要。
2.2.2 “分散式”渣場布置
按照開挖渣料就近堆存的原則,在靠近首部樞紐、引水隧洞及廠區附近的合適位置分別設置多個渣場。根據前述場地條件進行規劃布置,在薩里西1號沖溝可規劃容量為200萬m3的渣場,在廠房對岸的達曲溝可規劃容量為100萬m3的渣場,剩余約800萬m3的渣料由左岸的羅絨西溝或右岸的格拉轟曲溝承擔,“分散式”布置方案渣場分散,出渣道路布置多、渣場治理費用高、風險分布廣,與“集中式”布置方案相比并無明顯優勢。
通過上述初步分析,該工程區內現有場地不具備布置“分散式”渣場的地形條件。因此,該工程渣場布置采取“集中式”布置方案:選擇左岸的羅絨西溝和右岸的格拉轟曲溝作為渣場規劃方案。
2.3.1 水環境
施工期對所有廢污水進行處理后綜合利用,嚴禁外排。運行期工程調度將使評價河段水文情勢發生一定變化,壩址-麥曲河口廠址區間出現減水河段,以保證下泄不低于153 m3/s的流量。
2.3.2 生態環境
施工期針對不同區域采取相應的工程和綠化措施防治水土流失。水庫淹沒和施工占地將占用一定量林地植被,各種施工活動對周圍動物有一定影響。大壩阻隔和減水河段的產生將對水生生態也有一定的影響,須采取保證下泄流量、生態調度、棲息地保護、魚道、增殖放流等措施來減小影響。
2.3.3 環境空氣和聲環境
施工期采取加大場區綠化、對易產生揚塵粉塵的工作面采取降塵措施。各種施工活動噪聲和交通噪聲從噪聲源控制、傳播途徑控制等方面進行防治。
2.3.4 社會環境
工程建設將占用一定量的耕地,導致移民安置問題,但工程建設將對區域社會經濟發展有一定推動作用,而工程施工期施工人員的進駐對當地民族文化習俗有一定的影響。
針對上述利影響采取相應的保護措施和對策后,可在一定程度上減緩不利環境影響,將環境損失降到最低限度。
2.4.1 與流域水電規劃環評符合原則
該工程生態環境保護措施應與規劃環評和河段生態保護規劃協調統一。
2.4.2 預防為主、防治結合原則
在環保措施設計過程中,遵循預防為主、統籌大局,合理布局,減少破壞,注重環境保護。
2.4.3 生態優先原則
各項措施應結合當地生態特點,優先選擇植物措施,在植物措施中優先選擇當地的鄉土樹種、草種。
2.4.4 “三同時”原則
各項環保措施與主體工程同時設計、同時施工、同時投產使用。
2.4.5 工程措施與管理措施相結合的原則
針對施工期生產廢水、生活污水、大氣污染物及噪聲等采取的防護措施,同時加強施工區環境管理,減少工程施工對人群健康的影響。
2.4.6 全局協調原則
各項措施與當地的生態建設及相關規劃緊密聯系、相互協調、互為得益。
2.4.7 經濟、有效性原則
昌波水電站的開發將帶來顯著的經濟效益、社會和環境效益,符合國家可持續發展戰略和節能降耗政策。電站建成發電后,將會生產大量清潔能源,極大地改善當地的交通、電力等狀況,進而帶動當地經濟的發展。
該工程引水隧洞投資占比大,長引水隧洞對整個工程的經濟指標影響顯著。根據引水隧洞規模,結合國內當前的施工水平,引水隧洞可在2條洞、3條洞中選擇。
2條洞與3條洞方案引水系統布置格局相同,引水隧洞、調壓室及壓力管道數量和規模不同。3條洞方案和2條洞方案的引水隧洞開挖洞徑相差不大,均可常規施工。3條洞方案開挖洞徑略小,開挖施工難度稍小,但3條引水隧洞增加了施工組織管理的難度。引水隧洞含調壓室是控制該工程工期的關鍵項目,雖然3條洞方案的單洞工程量較2條洞方案少,但增加了調壓井,且調壓井規模較大,2條洞方案在調壓室施工工期上占優勢。由于引水隧洞長度達到10.94 km,3條隧洞方案較2條隧洞方案工程量大為增加。
從以上分析可以看出,考慮二洞方案隧洞規模與目前國內已建或在建同類工程基本相當,故本階段推薦采用2條隧洞方案。
昌波電站引水隧洞較長,引水線路布置主要受蘇洼龍-王大龍-曾大同斷裂和羅絨西溝制約,開發方案研究階段、預可研階段結合地形地質條件、河道走勢、施工條件、工程投資,對左右岸線路進行了比較。預可研階段著重對左岸折線方案和直線方案進行比較,推薦直線方案。本階段在直線方案的基礎上,對過羅絨西溝段進行深入論證,增加地質鉆孔,將直線方案盡量向河邊外移,進一步優化引水線路長度。
泄洪洞由導流洞改建而成。布置于右岸,過水斷面為14.5 m×15.0 m(寬×高),洞長701.78 m,底坡i=2.876‰。
過壩交通洞的優化思路與協調。協調省交通設計院和省交通公路局結合G215設置壩址區、廠區過壩交通洞,國道215設計單位根據業主項目部的建議,按國道215設計要求,重新擬定了國道215經過昌波電站壩區段的詳細設計方案。經項目部復核、對接,其最終隧洞走線方案可以滿足昌波水電站設計要求。
進廠交通洞原方案考慮從麥曲河側進入,考慮到麥曲河內居民較多,從盡量減少工程建設對社會環境影響的角度,將進廠交通洞洞口調整到金沙江側,整個廠區施工期和運行期對社會不利影響都可以減少到最低。
昌波水電站引水隧洞入口區需跨越蘇洼龍-王大龍-曾大同斷層,且隧洞中后段圍巖整體穩定性較差,裂隙和小斷層發育,易造成圍巖變形與塌方危害;隧洞最大埋深達1 100 m,存在高地應力巖爆的可能;外水壓力高,存在高涌水的風險;出渣料粒徑較小,不滿足大壩骨料級配需求;引水隧洞直徑較大,缺乏相關工程案例參考經驗,一旦發生施工突發事故,難以快速處理和解決。不推薦昌波水電站引水隧洞采用TBM法施工,而推薦采用鉆爆法施工。
該工程2條長引水隧洞施工對電站建設起著決定性的作用,如何選擇技術上成熟、先進可靠、施工風險小、工期較短、投資合理、工期保證率較高的施工方案,是引水隧洞施工需要解決的技術方案問題。
該工程引水隧洞具有深埋長大隧洞的特點,根據引水隧洞的鉆爆法施工,結合施工通風、出渣方式、襯砌方式、施工排水、開挖方式、橫通洞利用程度等因素,可以組合成許多施工方案。根據樞紐布置和隧洞沿線地形地質條件,施工支洞布置方案調整余地不大。因此,在進行引水隧洞施工方案比選時,前提是施工支洞布置方案已經選定,不參與引水隧洞施工方案的比選。
在水利水電工程的前期規劃設計中,堅持創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念已經成為一種必然,也是新發展理念的一種貫徹方式。以新發展理念貫穿于昌波水電站的預可研和可研全過程,優化了整體水利樞紐的功能,并將新發展理念融入到水電站各個建筑物中,在取得較好經濟效益的同時也使工程質量得到很大程度的提高。因此,以新發展理念主導水電站前期管理工作,對于破解發展難題、增強發展動力、厚植發展優勢具有重大指導意義。