对水利水电工程水工设计方案的探讨

【摘要】本文通过分析和归纳对水工设计方案比选的步骤、因素及原则等进行了总结,并对方案设计应把握的原则及应注意的问题进行了论述。

【关键词】水利水电工程;前期工作;水工设计;方案比选

水利水电工程由于技术难度较大,工程的安全性十分重要,也由于工程投资高,对工程的经济性提出了很高的要求。在工程实施前,需进行大量的前期论证和研究工作,以论证设计方案的可行性和合理性。随着技术的发展、工程难度的提高以及国家对前期工作要求的提高,对水工设计方案的论证提出了越来越高的要求,如何快速、合理地选定设计方案,确定工程场址、主要建筑物型式和各水工建筑物布置方案,论证其可行性和合理性成了水利水电前期工作中非常重要和关键的工作。本文通过总结多年来设计和审查工作的经验,对如何进行水工设计方案的比选和进行报告的编制进行了分析,并对方案设计应掌握的原则及注意的问题进行了论述。

1方案比选的步骤

方案比选一般包括4个步骤,即方案的拟定方案的设计、方案的比较和方案的选择。方案的拟定是根据工程开发的任务、规模,结合地形地质条件、建筑物布置、施工条件、环境影响等因素,经过分析,拟定两个或多个参与比选的方案。方案的设计是对各参选方案进行一定深度的设计,分析各方案的建设条件及工程对社会和环境的影响,估算各方案的投资、工期等,为方案的比较提供依据方案的比较是结合比选因素,对各方案进行全面的比较,得出各方案的优劣。方案的选择是在方案比较后,经综合分析,推荐最优方案。

2方案比选的因素

影响方案比选的因素较多,既包括地形地质条件、建筑物布置、施工条件、施工工期、工程占地、工程投资等可量化成经济指标的因素,也包括运行管理条件、工程技术风险、环境影响及社会影响等难以量化的因素。在这些因素里,工程投资等可量化的因素常成为影响方案比选的控制因素,但由于这些因素在前期阶段多是估算,存在一定的不确定性,且方案的比选不能只考虑方案的经济性所以在各方案经济指标差别不大的时候,环境影响、社会影响及工程方案技术风险等往往成为方案比选的制约因素。随着社会经济的发展,社会和环境对工程建设的要求越来越高,在方案比选中应十分重视这类因素。对一些人口密集、城镇附近、社会经济比较发达和生态环境环境比较脆弱的地区更应重视,针对这些因素,在方案比较中,应作为重点论述。

3方案比选的原则

3·1方案比选应实事求是

方案比选的首要原则是方案的设计和比较应实事求是,对各方案的利弊应进行科学和客观地分析。拟定方案时,不能凭设计或建设单位的意愿而故意舍弃可能较优的方案。方案设计时,对各方案应一视同仁,不能故意压减或做大某一方案投资方案比较时,不能由于偏好哪个方案,而重点分析和夸大其有利因素,而故意突显该方案的优点。

3·2各参选方案应具可比性

一是各参选方案须满足相同的规划指标,各方案应在相同的前提条件下进行比较。如坝址比选时,各方案的库水位或库容等指标应相同。二是参选各方案均应可行且互有优劣,如经初步分析,其中某方案在技术上不可行或与其它方案比较在各方面都处于劣势,则此方案可不参与比选。当然,如经分析,只有一方案可行或该方案在各方面都明显优于其他方案,也可以直接推荐该方案,而不一定进行详细的方案比选。三是各参选方案的设计深度应尽可能相同,如深度差别较大,则由于受到深度较浅方案的不确定性影响而使比选结果不可靠。四是各方案的设计应尽可能优化,即各方案本身的设计应较优,否则被淘汰的可能是实际上较优的方案。

3·3方案的比较应综合全面

方案设计完成后,应结合比选因素对各方案进行全面综合的比较。比较前应列出影响方案比选的各种可能因素。比较时应针对各比选因素按顺序进行详细的分析和对比。进行工程量和投资比较时应计入影响投资比较的所有项目。方案比较应抓住关键因素,比较前应分析哪些因素为关键因素和控制因素,哪些是次要因素,如果各方案各有优劣且难以抉择时,对关键因素应进行重点分析和对比方案比较的结果应明晰,针对各对比点应明确的结论,在报告编制中应将比较结果列表。

4关于方案设计

为使各比选方案设计合理,不影响方案比较和比选结论,进行方案设计应掌握以下原则:

4·1设计应满足的基本要求

首先应满足工程运用的要求,工程实施后应能满足工程的任务和规模,实现工程运用目标;其次是设计应满足安全运行的要求,在技术上能成立并有一定的安全余幅。

4·2设计应有针对性

设计的针对性是指设计不能生搬硬套和千篇一律,对水工设计来说,是指建筑物的型式、布置和工程处理措施等应根据设计条件的变化而有所不同。首先是场址不同时,由于地形地质条件等不一样,建筑物的型式、布置等有所差别。坝址比选中,各参选方案的坝型、枢纽布置等会由于场址不同而可能不一样,而不仅仅是工程量和投资等的差别。长距离输水渠道中,渠道的型式、断面尺寸等随着渠段

所处位置和地形地质条件的变化而变化其次是对于同类项目,可能会由于地域不同,地方经济条件和发展水平的差异等,设计的着重点和控制因素可能不一样。如在经济发达地区,为保证工程的安全或使工程对环境的影响尽可能最小,不一定将工程投资放在首位。另外由于设计目的不一样,采取的工程处理措施也会有所不同。如建筑物基础处理中,应首先了解处理的目的是防渗还是加固,如是防渗,应了解处理的重点是控制渗漏量还是防止渗透破坏。

4·3设计应有充分的依据

设计应有充分的依据是指方案的设计应经过充分的分析和论证。首先是建筑物设置和工程措施的采取应通过必要性论证,以解决为什么要做的问题,如设置调压井时,应先对为什么要设调压井进行论证。其次是建筑物的布置和尺寸的确定等应有科学的依据。为使依据充分,布置应符合各种标准和规范,体型和尺寸应通过计算或模型试验验证缺少既定规范或计算依据时应通过工程类比或借鉴同类工程的经验确定。

4·4设计应有一定的深度

在前期工作的各个阶段,设计深度有较大差别,越往后期深度越深。掌握的原则有两条,首先是应满足各阶段对设计深度的要求,其次是对同一阶段的不同方案,其设计深度应相同。方案比选结果的可信度与设计深度有较大关系。设计深度越深,比较结果的可信度更高。对于水库枢纽工程在项目建议书阶段,坝址、坝型等方案只需初步选定,其设计深度应以控制投资的精度为准。在可行性研究阶段和初步设计阶段由于要确定方案,各比选方案应有较深且相同的深度,以不影响方案选择为基础。随着对前期工作要求的提高,在项目建议书阶段,要求基本选定坝址和基本坝型,对设计深度有了更的要求。

4·5其他方面的要求

设计还应注意其它几个方面。一是设计应满足实用的要求,采取的工程处理措施等应具备实用性和耐久性。二是设计应尽量采用成熟技术或施工难度较小的技术,力求使工程技术风险降到最小,如需所创新,应经充分论证。另外设计应满足环保的要求和考虑对社会的影响,力求工程的建设对周围环境和社会的影响最小。最后是方案的设计应与其他专业相协调,考虑其他专业的要求。

5 结语

综上所述 ,在进行方案的比选和设计时,为使推荐的方案最优,首先应有科学和实事求是的态度,其次是各比选方案应具有可比性,方案的比较应综合全面,最后是方案的设计应合理。为使各方案设计合理,所进行的设计应尽量优化并有一定的设计深度,设计应有针对性和充分的依据。