降低水利工程造价的方法与措施
摘要：依据工程实践经验，本文对水利枢纽建设程序、泄洪布置、坝高拟设、临时和永久建筑物结合及提早发挥工程效益等方面来叙述降低水利工程造价的方法及措施，以供设计参考。
关键词：建设程序；坝高；泄洪；结合；效益
0引言
水利工程造价控制，是一项系统工程，它贯穿于开发投资决策阶段、规划阶段、设计阶段、承发包阶段、施工阶段以及竣工阶段等各个环节，其中，设计对工程造价起着决定性作用。据统计分析，在初步设计阶段，影响工程造价的可能性有25％～95％；在技术设计阶
段，影响工程造价的可能性有35％～75％在施工详图设计阶段，影响工程造价的可能性有5％～35％而在工程施工阶段影响工程造价的可能性只有5％～10％，节约投资的可能性已经很小。很显然，对项目做出投资决策后，控制项目投资的关键在于设计。本文拟从水利枢纽建设程序、泄洪布置、坝高拟设、临时和永久建筑物结合及提早发挥工程效益等几方面来叙述降低水利工程造价的方法及措施，提出对工程项目设计阶段造价控制的途径和建议，以达到用最节省的资金获得最佳效益的基本建设目的，并取得较好的经济效益和社会效益。
纽梯级布置和枢纽开发建设程序。对于大江大河，一般将河流划分为上游段、中游
段及下游段。对于大江大河的支流或中小河流的某河段，亦需拟设水利枢纽的梯级布局和梯级开发建设程序。对于河流水能资源梯级开发建设程序是根据河流的水文、地质、地形、地貌及环境影响等自然条件进行的，按技术先进、经济合理的原则确定开发顺序。一般是先建上游梯级，后建下游梯级，或者是先建简易梯级，后建复杂梯级，后者是以国家经济承受能力来拟建某河流或某河段的第一期开发建设的水利枢纽工程。这些就是河流梯级水利枢纽开发建设程序的基本规律。
例如前苏联纳伦河梯级水利枢纽开发建设程序为，先建上游托克托古尔水库，后建下游库尔普萨电站。当建电站时，由于上游水库对来水调节作用，使导流量减小到托克托古尔水库修建时的1/3~1/2，节水利枢纽建设程序每一条河流都先进行流域规划，提出河流水利
流量接近为零，从而缩小了导流工程规模，降低了造价。
又如我国澜沧江漫湾电站，是地处澜沧江河流中段的第二梯级电站，上游第一梯级为小湾电站。从梯级电站水利枢纽自然条件出发，经过技术经济比较，特别是考虑到当时工程技术难度和国家经济能力，将漫湾梯级电站列为澜沧江中游河段的第一期开发建设工程，已于
在大江上将此河床式水利枢纽列为第一期开发建设工程，由于主体工程坝和厂房都置于河床上，工程规模小而河床流量很大，因而导流工程规模和难度较大，仅其施工费用约占主体工程的60％以上，是不宜列为该河开发建设的第一期工程，若能将距该电站枢纽3km2的上游梯级电站先行建设，或与此电站枢纽联合开发建设，则不仅减小导流工程规模，还可充分利用上游梯级枢纽施工组织布置及其大型设备，就可大大降低电站枢纽的造价。这说明合理的水利枢纽开发建设程序是何等重要，又如何才能赢得有效的经济效益。
2泄洪布置
我国一些水利枢纽建筑在丰水河道上，由于充分考虑到自然条件，特别是水文特征，所选择的水利枢纽与其泄洪布置相适应，获得可靠的安全性，从而赢得良好经济效益；但是也有工程在选用水利枢纽与其泄洪布置中，未顾及自然条件，尤其是水文特性，就造成不良效果。
众所周知，在丰水河道上，对选用坝型为混凝土坝或土石坝的水利枢纽布置时，由于土石坝水利枢纽的泄洪布置和施工导流工程，常需要在河床旁侧设置开敞式溢洪道或在地下设置泄洪隧洞(兼导流隧洞)工程，因而土石坝水利枢纽总造价常高于混凝土坝水利枢纽的总造价，加之目前尚对水文规律未完全认识情况下，洪水出现机率是无限的，防洪标准是有限的，
会出现超标洪水的可能，此时混凝土坝水利枢纽尚有超泄洪水能力，其根本原因就在于混凝土坝水利枢纽充分利用了河床泄洪的优越性。
例如我国某水利枢纽，由土石坝、引水道及溢洪道组成，在选用该水利枢纽布置中，并未充分顾及坝址河谷狭窄及水文特性，在技术经济比较中，片面强调土石坝体较经济特点，致使未能充分利用河床泄流优越性，因而当水利枢纽中选用土石坝型时，必须在狭窄河谷陡峻的右岸坡上，要开凿大型溢洪道，不仅造成高边坡开挖和锚固工程，且需要大量衬护钢筋混凝土，加上因导流隧洞增加长度的开挖及钢筋混凝土衬护，总计工程量相当于在河床中建造一座混凝土坝，实质上就等于该水利枢纽多建造了一座土石坝。此外，若在平原河道上有滩地时，可利用滩地设置明渠导流或分期导流，也是充分利用河床泄流的经济导流方式。如巴西伊太普、我国澜沧江景洪实践工程，当流量Q>l0000m／s，就是明渠或分期导流的典型实例。
由上述使我们认识到，不要以为工程修建完成了都是好的，应回顾仔细想，那些是做好了的，那些还有问题。从上述若能将多建造一座土石坝所花费用省下来，那就是由于对泄洪布置未引起重视产生的失误，应引以为戒。
3坝高拟设
3．1合理拟定坝高
各类坝型，其断面的底面积最大，因此若降低1米坝高，就相当于减小了坝体最底部高度1米的断面积。坝顶高程是由每条河流规划初拟的，最终确定取决于坝址的自然条件(水文、淹没、地形、地质)，其中重要的是地质条件，因为各类坝型对坝基建基面要求是不相同的，因而坝高也就不同，即使同类型的坝高也由于综合利用条件(防洪、灌溉、淹没、发电、环保、旅游)及枢纽布置差异亦有区别。因此对坝高确定，应对不同类别坝型及同类坝型的自然条件及综合利用条件进行认真的技术经济比较后，方能合理拟设坝高。
3．2土石坝坝顶防浪墙
近年来，土石坝设计，特别是混凝土面板堆石坝，广泛采用高防浪墙，其目的是既能降低坝顶高程，减小坝体工程量，又能因垂直墙减小波浪爬高，从而降低坝体造价。这种设计方法早在20世纪50年代就在土石坝中使用，对高土石坝效益显著。迄今采用的防
选用高防浪墙时，需考虑如下几点：
(1)对波浪爬高估算时，应仔细分析枯期和洪期的库水位与对应的风速、风向及吹程等因素在内的最大爬高；
(2)防浪墙底高程宜设在正常蓄水位以上；
(3)防浪墙与防渗体的连接必须牢固可靠，所设置止水宜多层防护与抗渗有效；
(4)防浪墙愈高愈经济，但对低坝效益不明显；
(5)防浪墙要加强抗变形和抗裂性能；
(6)据工程实践，防浪墙高度以5m左右为宜；据萨而瓦兴娜混凝土面板堆石坝采用防浪墙高度8m，发现有异常状态。
4临时与永久建筑物结合
4．1临时挡水建筑物
在水利枢纽布置中，一些工程利用临时围堰作为永久坝体组成部分，减小了坝体部分工程量及施工期，从而降低了水利枢纽工程造价。如前苏联努列克心墙土石坝高300m，施工中初期采用上游土石溢流围堰高20m，堰体由堆石和砂砾石组成，其下游坡为1：10的陡槽式，用1．5m×1．5m×0．8m预制和现浇混凝土板护面，度汛后将堰体填高至65m，体积为162×10m，拟设为可挡汛期施工洪水，并将堰体作为坝体组成部分。
又如巴西佛士度爱利混凝土面板堆石坝高160m，利用坝体临时断面挡水高度80m度汛，两条导流隧洞内径12m，多为600m导流，使原设计频率P=10％，泄流量Q=3750m／s，提高到导流设计频率P=2％，泄流量Q：7700m／s，解决了洪水期度汛安全问题。又如我国某混凝土面板堆石坝高178m，初建阶段采用枯期断流围堰隧洞导流，洪水期围堰过水与隧洞
组合导流度汛方式；完建阶段采用断流围堰(堆石坝体)隧洞导流方式，设计洪水频率P=0．33％，Q=17500m／s，导流隧洞2条马蹄形内径13．5m，共长2000m余，相应堆石体高达108m，拦洪库容达16．155×10m，堆石体积为959×104m，占坝体总体积达48．7％，从而简化导流工程，在1990年时估计节省费用达4000万元人民币以上。
4．2临时泄水建筑物
临时导流隧洞与永久泄洪隧洞或电站尾水洞相结合的实例较多，从而降低水利枢纽工程造价。如美国格林峡重力拱坝高216m，采用2条直径12．5m，总长1760m的导流隧洞导流，完成导流任务后，将其改建为泄洪隧洞；如墨西哥奇科森心墙土石坝高261m，采用2条槽形13×13m，总长2000m，与电站尾水相结合使用。又如我国某水利枢纽工程，土石坝高167m，左岸布置的3条导流隧洞内径为14．5m，总长3552m，围岩为砂岩夹泥岩，断层发育，大部属Ⅲ类岩石，导流任务完成后，将其改建为龙抬头式孔板泄洪隧洞，利用导流隧洞总长3000m，占导流洞身总长达88％，明显地降低了水利枢纽的造价。
此外，为了减小导流工程规模，充分利用河床泄2009宣2总第167期降低水利工程造价的方法与措施流的优越性，在河流枯水期选用断流围堰河床旁侧导流方式；枯水期选用河床和河床旁侧组合导流方式；继后加高枯水围堰高度(表2)旁侧导流方式，能获得显著的经济效益。
还有一些工程，尤其是中小型工程，利用引水、防洪、灌溉等建筑物与泄洪、导流建筑物相结合的例子较多，这里不再赘述。
5．2其他措施
如我国清江隔河岩混凝土重力拱坝高151m，因坝址地形地质条件不对称，在高程120m以下河谷狭窄，两岸陡峻，灰岩完整；左岸130m高程以上，地形平缓，灰岩页岩互层，选用两岸为重力坝段，河床150m高程以下为重力拱坝，左岸132m-150m高程为重力墩，150m高程以上为重力坝，从而形成下部为重力拱坝，上部为重力坝的组合坝型，这种布置选型较
重力坝方案，节省混凝土约70万m，因而降低了造价。
又如我国某枢纽工程导流隧洞形状为马蹄形，洞径13．5m，围岩为泥岩，设计采用“新奥法”理论，凡是按设计要求的施工洞段，未发生异常，施工进展顺利；若不按设计要求的洞段，因不及时喷锚支护，开挖后围堰较长期暴露在空气中洞段，两条洞施工中，一条完好无损，另一条常呈现塌方，这说明若按“新奥法”理论施工，就可避免或减少塌方处理及延期的投资。
5提早发挥工程效益6结束语
5．1提早发电
如瑞士大狄逊混凝土重力坝高284m，分四期建设，第一期坝高达181m时，先行水库蓄水发电，提早发挥效益。
如我国长江葛洲坝混凝土坝高47m，在建设中利用大江施工围堰挡水，提早发电，发挥效益。
如我国三沅水五强溪混凝土重力坝高85．83m，在混凝土坝施工中，拟用坝体不设纵缝，通仓薄层浇筑混凝土新工艺，最大仓面约达1600m，这种新的施工方法，比传统的柱状分块浇筑方法提前1年多时间发
综上所述，影响水利工程造价的原因很多，在工程设计阶段尤其如此，设计部门不仅应重视技术上的可行性，也应注重经济性和合理性，只有这样，才能有效的控制工程投资，从而取得较好的投资效益和社会效益。
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