雅礱江水電規(guī)劃與工程施工組織設(shè)計(jì)

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　　1 雅礱江流域概況

　　雅礱江系金沙江的最大支流，發(fā)源于青海省玉樹縣境內(nèi)的巴顏喀拉山南麓，自西北向東南流經(jīng)甘孜、涼山兩州，在攀枝花市的裸果注入金沙江。從河源至江口，干流全長(zhǎng)1571km，流域面積約13.6萬(wàn)k㎡，天然落差3830m，河口多年平均流量1890m3/s，年徑流量596億m3。

　　雅礱江流域地處青藏高原東南部，位于金沙江和大渡河之間，為一南北長(zhǎng)約950km，東西平均寬約135km的狹長(zhǎng)地帶。河系為羽狀發(fā)育。流域東、北、西三面大部分為海拔4000m以上的高山包圍，山脈走向除河源分水嶺巴顏喀拉山為東西走向外，其余大多為南北走向。雅礱江河道下切十分強(qiáng)烈，沿河嶺谷高差懸殊，相對(duì)高差一般在500～1500m。

　　雅礱江流域?qū)俅ㄎ鞲咴瓪夂?，主要受高空西風(fēng)環(huán)流和西南季風(fēng)影響，干、濕季分明。雅礱江流域地廣人稀，大河灣以北幾乎全為藏族居住地區(qū)，以牧業(yè)為主；大河灣以南為以漢、彝為主的多民族地區(qū)，主要從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。根據(jù)近期完成的四川省水力資源復(fù)查成果統(tǒng)計(jì)，雅礱江干流技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量為2800余萬(wàn)kW，占全省的24％；占全國(guó)的約5％。在全國(guó)規(guī)劃的十二大水電基地中，裝機(jī)規(guī)模排名第四。鑒于雅礱江水力資源在四川省乃至全國(guó)水力資源開發(fā)中的重要地位，幾十年來(lái)其資源開發(fā)一直得到各級(jí)政府的關(guān)注和重視。

　　2 雅礱江水電開發(fā)勘測(cè)設(shè)計(jì)工作回顧

　　2.1河流水電規(guī)劃概況

　　成都院1956年開始進(jìn)行雅礱江流域水力資源普查，1956～1962年間相繼完成支流安寧河、九龍河、臥落河、理塘河、鮮水河、干流洼里至河口的河流查勘及普查報(bào)告；1965年完成《雅礱江流域水力資源及其利用》，為雅礱江流域水力資源開發(fā)利用提供了較全面的基礎(chǔ)資料。

　　1972年為解決渡口（現(xiàn)攀枝花市）地區(qū)電力不足問題，成都院在雅礱江干流下游段開展了以二灘水電站為重點(diǎn)的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作，于1973年完成《渡口地區(qū)水電規(guī)劃選點(diǎn)報(bào)告》，推薦二灘水電站為渡口地區(qū)第一期開發(fā)工程。與此同時(shí)，對(duì)二灘水電站上下游銜接梯級(jí)進(jìn)行了查勘研究，相繼于1977年和1978年完成《官地水電站開發(fā)研究報(bào)告》和《桐子林水電站開發(fā)研究報(bào)告》。

　　為完善干流卡拉至江口下游河段的開發(fā)方案，探求繼二灘電站之后的后續(xù)工程及開發(fā)順序，1988年成都院開始進(jìn)行下游河段水電規(guī)劃工作。1990年編制完成《錦屏河段水電開發(fā)方式研究報(bào)告》。1992年完成《雅礱江卡拉至江口河段水電開發(fā)規(guī)劃報(bào)告》，提出的主要規(guī)劃方案為錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)、官地、二灘、桐子林。

　　2002年底成都院?jiǎn)?dòng)雅礱江中游（兩河口至卡拉河段）水電規(guī)劃，預(yù)計(jì)2004年底提出規(guī)劃報(bào)告。雅礱江源頭的資源開發(fā)工作也在同步進(jìn)行，1997年二灘公司組織了多學(xué)科、多專業(yè)參與的綜合考察隊(duì)，為上游源頭的資源利用打下了基礎(chǔ)。

　　2.2主要梯級(jí)電站勘測(cè)設(shè)計(jì)概況

　　雅礱江干流主要梯級(jí)電站的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作始于上世紀(jì)六十年代，1965～1969年原上海院完成了《錦屏水電站初步設(shè)計(jì)報(bào)告》。報(bào)告對(duì)理塘河口至巴折大河灣段開發(fā)方式調(diào)整為引水式開發(fā)，于三灘壩址建閘取水，隧洞穿越錦屏山引水至巴折上游許家坪建廠發(fā)電，閘址正常蓄水位1675m，裝機(jī)容量152萬(wàn)kW。

　　1973年9月二灘水電站初步設(shè)計(jì)工作全面展開。1981年國(guó)家對(duì)基本建設(shè)程序進(jìn)行了調(diào)整，規(guī)定大型建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)首先編制可行性研究報(bào)告。成都院按新的建設(shè)程序要求，于1982年完成二灘水電站可行性研究報(bào)告，1983年報(bào)告經(jīng)國(guó)家計(jì)委審查通過，明確了電站正常蓄水位1200m，裝機(jī)規(guī)模300萬(wàn)kW；后經(jīng)兩年工作，于1985年完成二灘水電站初步設(shè)計(jì)報(bào)告，1986年通過國(guó)家計(jì)委審查，二灘水電站進(jìn)入籌建階段；后根據(jù)世界著名水電專家咨詢團(tuán)對(duì)初步設(shè)計(jì)成果的意見，于1987年完成二灘優(yōu)化設(shè)計(jì)，裝機(jī)容量最終確定為330萬(wàn)kW。1991年9月二灘水電站正式開工，1998年8月二灘水電站建成發(fā)電。

　　在二灘水電站建設(shè)過程中，成都院和華東院相繼開展了錦屏一級(jí)高壩和錦屏二級(jí)引水式兩電站的預(yù)可行性研究工作。成都院分別于1994年和1998年相繼完成了桐子林水電站和官地水電站可行性研究報(bào)告。

　　1998年9月成都院完成錦屏一級(jí)水電站預(yù)可行性研究報(bào)告，2002年6月完成了錦屏一級(jí)水電站選壩設(shè)計(jì)研究報(bào)告，2003年9月完成了錦屏一級(jí)水電站可行性研究報(bào)告。該工程的籌建工作已經(jīng)啟動(dòng)。2002年12月成都院完成兩河口水電站開發(fā)方式研究報(bào)告，該工程預(yù)可研工作已經(jīng)啟動(dòng)。2003年8月華東院完成錦屏二級(jí)水電站預(yù)可行性研究報(bào)告。

　　3 做好河流規(guī)劃工作，確保水力資源合理開發(fā)

　　3.1雅礱江水力資源特點(diǎn)

　　雅礱江流經(jīng)四川西部高山峽谷地區(qū)，流域內(nèi)岸坡陡峭、水流湍急、落差巨大。沿河兩岸森林茂密、人、地稀少，形成了雅礱江水力資源獨(dú)有的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在： 控制流域面積大、徑流豐沛、水力資源特別集中。下面為西部幾條主要河流特性的比較情況，可見雅礱江的年徑流量在西部主要河流中僅次于金沙江和瀾滄江，排名第三，約為黃河的1.1倍。

　　雅礱江干流水力資源技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量2856萬(wàn)kW，技術(shù)可開發(fā)年電量1516.36億kW·h，干支流技術(shù)可開發(fā)容量3461.96萬(wàn)kW，技術(shù)可開發(fā)年電量1840.36億kW·h。雅礱江流域每k㎡水力資源技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量255kW，高于全省平均值（247kW），是全國(guó)平均值（56kW）的約4.6倍。

　　大型電站多、裝機(jī)容量大、規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯

　　雅礱江干流規(guī)劃的21個(gè)梯級(jí)中，大型電站（裝機(jī)容量大于30萬(wàn)kW）有16座，總裝機(jī)容量2751萬(wàn)kW，占全省大型電站總座數(shù)（61座）的26％，占全省大型電站總裝機(jī)總?cè)萘康?2.1％。

　　河流落差大，遷移人口及淹沒耕地少，單位淹沒指標(biāo)低

　　雅礱江四川境內(nèi)干流全長(zhǎng)1368km，天然落差3180m，規(guī)劃21個(gè)梯級(jí)總利用落差2813m，其中著名的錦屏大河灣長(zhǎng)150km，灣道頸部最短距離僅16km，落差高達(dá)310m，規(guī)劃的錦屏二級(jí)水電站即利用該河灣裁彎取直引水發(fā)電，裝機(jī)容量達(dá)440萬(wàn)kW。雅礱江河流的上述特性加之兩岸人口密度小，耕地分散，使得水電開發(fā)的淹沒損失很小。兩河口、錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)、二灘、官地、桐子林六座梯級(jí)電站統(tǒng)計(jì)的平均單位淹沒指標(biāo)與全國(guó)已建和在建的46座大型水電站平均值的比較情況。

　　控制性水庫(kù)整體調(diào)節(jié)性能好，對(duì)下游梯級(jí)電站補(bǔ)償作用大

　　雅礱江干流的中游、下游分別規(guī)劃了兩河口、錦屏一級(jí)、二灘（已建）三座大型水庫(kù)，總調(diào)節(jié)庫(kù)容達(dá)到158億m3，江口處水量調(diào)節(jié)系數(shù)達(dá)0.26。

　　聯(lián)合調(diào)度成果表明，兩河口及以下11個(gè)梯級(jí)的汛期出力已小于枯期出力，且參與調(diào)度的水電站群規(guī)模達(dá)2531萬(wàn)kW，規(guī)模優(yōu)勢(shì)和高質(zhì)量電能的輸送，奠定了雅礱江在未來(lái)四川省乃至全國(guó)西電東送中的重要地位。

　　開發(fā)目標(biāo)單一，無(wú)環(huán)保制約因素

　　雅礱江水電開發(fā)主要為發(fā)電，開發(fā)目標(biāo)較為單一。雅礱江流域不涉及各類自然保護(hù)區(qū)，水電開發(fā)無(wú)大的環(huán)保制約因素。

　　3.2河流水電規(guī)劃思路

　　雅礱江水力資源量大，資源優(yōu)勢(shì)明顯，開發(fā)特點(diǎn)突出，水能指標(biāo)優(yōu)越，如何將潛在的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化成為項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)，乃至在較短時(shí)期內(nèi)形成河段或者整條河流的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，成為四川省國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)，一直是我院進(jìn)行雅礱江水電規(guī)劃的出發(fā)點(diǎn)。

　　成都院以水電設(shè)計(jì)為主業(yè)，五十年來(lái)參與開發(fā)的水電項(xiàng)目遍及省內(nèi)外近千條河流，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。參考省內(nèi)外其它河流的水力資源規(guī)劃和開發(fā)情況，結(jié)合雅礱江徑流豐沛、落差巨大、居民和耕地分散、無(wú)環(huán)保制約因素的特點(diǎn)，我們有針對(duì)性的提出雅礱江水電開發(fā)的思路：優(yōu)先考慮河段“龍頭”梯級(jí)的設(shè)置，合理銜接其它梯級(jí)。以能體現(xiàn)當(dāng)代技術(shù)水平的高壩、大庫(kù)工程項(xiàng)目，促進(jìn)銜接梯級(jí)合理開發(fā)，形成大規(guī)模較好調(diào)節(jié)能力的水電基地，實(shí)現(xiàn)需要與可能、近期與遠(yuǎn)景、整體與局部、干流與支流、上中下游、資源利用與環(huán)境保護(hù)的有機(jī)結(jié)合。

　　目前提出的干流兩河口（壩高305m，調(diào)節(jié)庫(kù)容75億m3）、錦屏一級(jí)（壩高305m，調(diào)節(jié)庫(kù)容49.1億m3）、二灘（已建）（壩高240m，調(diào)節(jié)庫(kù)容33.7億m3）三座控制性水庫(kù)工程，總調(diào)節(jié)庫(kù)容達(dá)到158億m3，正是上述規(guī)劃思路的具體體現(xiàn)。我們擬利用兩河口梯級(jí)高壩大庫(kù)水量補(bǔ)償作用大的優(yōu)勢(shì)，改善下游梯級(jí)電站能量指標(biāo)，以點(diǎn)帶面，促進(jìn)兩河口以下的牙根（150萬(wàn)kW）、楊房溝（150萬(wàn)kW）、愣古（230萬(wàn)kW）、卡拉鄉(xiāng)（106萬(wàn)kW）、大空（170萬(wàn)kW）五個(gè)梯級(jí)的后續(xù)開發(fā)。以錦屏一級(jí)帶動(dòng)錦屏二級(jí)、官地，以二灘帶動(dòng)桐子林。通過“三大”骨干工程的建設(shè)，良性循環(huán)，最終形成大規(guī)模水電基地。

　　上述思路的實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于二灘、錦屏一級(jí)、兩河口三大骨干項(xiàng)目的實(shí)施。目前二灘水電站已經(jīng)建成，“三大戰(zhàn)役”已圓滿完成第一步，錦屏一級(jí)水電站前期勘測(cè)設(shè)計(jì)工作已接近尾聲，籌建工作已經(jīng)鋪開，兩河口水電站已啟動(dòng)預(yù)可研工作。由此可見，雅礱江流域水電梯級(jí)開發(fā)正朝著我們預(yù)定的方向發(fā)展。

　　4 三大骨干梯級(jí)電站設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)步

　　4.1二灘水電站

　　4.1.1工程概況

　　二灘水電站是我國(guó)二十世紀(jì)建成的最大的以發(fā)電為主的水電樞紐工程，系雅礱江梯級(jí)開發(fā)的第一座水電站?？刂屏饔蛎娣e116400k㎡，占全流域面積的90%，水庫(kù)正常蓄水位1200m，總庫(kù)容58億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容33.7億m3，屬季調(diào)節(jié)水庫(kù)，電站總裝機(jī)容量330萬(wàn)kW，（6臺(tái)55萬(wàn)kW混流式水輪機(jī)組），多年平均年發(fā)電量170億kW·h，保證出力100萬(wàn)kW。樞紐工程由攔河壩、泄洪消能建筑物、地下廠房、引水和尾水建筑物組成?；炷岭p曲拱壩壩高240m，是我國(guó)建成的第一座超過200m的高壩，居同類壩型世界第三位，亞洲第一位。拱壩壩體最大泄洪水量16300m3/s，居世界之首，地下廠房裝機(jī)規(guī)模居世界同類型廠房第四位。

　　4.1.2堅(jiān)持科技創(chuàng)新，創(chuàng)一流工程設(shè)計(jì)

　　二灘水電站自1972年進(jìn)行規(guī)劃選點(diǎn)，到1985年完成初步設(shè)計(jì)報(bào)告，前后經(jīng)歷13年的時(shí)間，雖然已做了大量的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作，但限于當(dāng)時(shí)的勘測(cè)、試驗(yàn)、設(shè)計(jì)水平和手段，在復(fù)雜的區(qū)域地質(zhì)及工程地質(zhì)條件下，修建高240m的薄型雙曲拱壩；巖石初始高應(yīng)力條件，開挖大型地下廠房洞室群等問題，不僅是國(guó)內(nèi)、也是國(guó)際筑壩技術(shù)和地下工程遇到的難題。這使當(dāng)時(shí)我院的設(shè)計(jì)工作面臨巨大的挑戰(zhàn)。

　　為此我院在二灘工程招標(biāo)設(shè)計(jì)前的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)重大（關(guān)鍵）技術(shù)問題進(jìn)行了大量的科技攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新工作，為二灘創(chuàng)一流設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的支撐和保證。

　　查明工程地質(zhì)條件是做好設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵，而做好勘測(cè)工作是必要的基礎(chǔ)條件。在二灘工程的勘測(cè)過程中，我院不斷總結(jié)已有經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)以往勘測(cè)技術(shù)中存在的困難和問題，在工程鉆探、工程物探、水文地質(zhì)測(cè)試等方面，結(jié)合生產(chǎn)及工程重點(diǎn)技術(shù)難題開展了科研攻關(guān)，研制和開發(fā)了一整套勘測(cè)關(guān)鍵新技術(shù)體系，如巖芯定向技術(shù)、沙卵石層取芯配套技術(shù)、3000系列測(cè)井改造、高分辨工程地震勘察技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等，這些技術(shù)在二灘工程中廣泛應(yīng)用，不僅提高了勘測(cè)工作的質(zhì)量，也提高了工作效率。這套勘測(cè)關(guān)鍵新技術(shù)體系經(jīng)國(guó)家有關(guān)部門組織鑒定，總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　正確認(rèn)識(shí)和合理評(píng)價(jià)壩基工程地質(zhì)條件，不僅關(guān)系到壩基巖體利用是否合理、相應(yīng)的基礎(chǔ)處理措施是否適宜，而且對(duì)工程的安全、降低工程造價(jià)、縮短建設(shè)周期也有十分重要的意義。為此，我院結(jié)合二灘工程開展“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)專題“高壩壩基巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及可利用巖體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究”工作，通過實(shí)踐總結(jié)和大量的試驗(yàn)研究、地質(zhì)專題研究工作，建立了壩基巖體工程的“分層多元系統(tǒng)分析法”，形成與發(fā)展成為一個(gè)比較完整的高壩壩基巖體工程研究體系，該項(xiàng)研究成果應(yīng)用到二灘拱壩建基面優(yōu)化研究論證中，不僅使開挖量減少，基礎(chǔ)處理方案得到改進(jìn)，而且使樞紐工程布置更為合理。專題科研成果總報(bào)告經(jīng)部級(jí)鑒定，整體水平已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，這套巖體力學(xué)參數(shù)取值的分析體系和取值方法，已納入新編國(guó)標(biāo)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-99）中，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益。

　　拱壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是二灘工程的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，我院通過組織進(jìn)行“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)“高混凝土壩設(shè)計(jì)計(jì)算方法與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則專題”研究工作，結(jié)合二灘高拱壩合理體形及優(yōu)化設(shè)計(jì)；高拱壩應(yīng)力和分析計(jì)算方法；高壩抗震設(shè)計(jì)；混凝土材料特性；拱壩可靠分析及高拱壩的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等重大技術(shù)問題進(jìn)行科研攻關(guān)，研制了一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的應(yīng)用軟件，完善和豐富了拱壩計(jì)算分析方法，形成多種配套的拱壩計(jì)算系統(tǒng)。它反映了拱壩設(shè)計(jì)在國(guó)際上的發(fā)展趨勢(shì)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平，為二灘拱壩設(shè)計(jì)提供了新的理論基礎(chǔ)，為拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范修訂提供了重要參考依據(jù)。

　　在大江大河的狹窄河谷上修建高雙曲拱壩，并利用壩身宣泄大流量洪水，一直是引起國(guó)際水電界爭(zhēng)論且沒有攻克的技術(shù)難題。我院結(jié)合二灘泄洪消能工程設(shè)計(jì)優(yōu)化，開展了國(guó)家“七五”科技攻關(guān)“高混凝土壩泄洪和消能的研究”工作，針對(duì)河床窄、泄量大的特點(diǎn)，提出了“分散水流、分區(qū)消能與穩(wěn)固岸坡和河床、提高抗沖能力相結(jié)合”的設(shè)計(jì)原則，運(yùn)用模型試驗(yàn)和數(shù)值分析等多種手段，全面研究了二灘水電站的泄洪消能布置。通過壩頂表孔溢洪道和壩身泄水中孔的體形優(yōu)化、泄洪對(duì)坡岸穩(wěn)定的影響及防沖保護(hù)措施、泄水建筑物摻氣減蝕措施、泄洪時(shí)的動(dòng)水荷載對(duì)壩體振動(dòng)影響、泄洪消能布置方案可靠度和洪水標(biāo)準(zhǔn)論證、泄洪隧洞的體形優(yōu)化、防止高速水流氣蝕破壞等重大問題的研究，優(yōu)化了各泄水建筑物的體形設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)成果與初步設(shè)計(jì)相比，縮短了水墊塘和導(dǎo)流洞的長(zhǎng)度，同時(shí)為縮短工期提供了有利條件。工程運(yùn)行實(shí)踐表明，優(yōu)化方案是安全、可靠并且經(jīng)濟(jì)的，也為其它高拱壩設(shè)計(jì)所參照，

　　二灘地下廠房的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是在高地應(yīng)力區(qū)開挖大型洞室群。我院通過大量的地應(yīng)力測(cè)試與反饋分析工作，掌握了原始的地應(yīng)力分布情況，按照新奧法原理對(duì)大型地下洞室群設(shè)計(jì)和地下洞群圍巖穩(wěn)定采用地質(zhì)分析、數(shù)值分析以及模型試驗(yàn)等多種手段進(jìn)行研究，給出了圍巖安全度定性與定量的評(píng)價(jià)；支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)采用工程類比法及Q系統(tǒng)法初步確定，并通過計(jì)算分析與模型試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，提出了以錨噴支護(hù)為主的方案，減小了地下洞室混凝土支護(hù)量；施工過程中，根據(jù)開挖地質(zhì)情況及安全監(jiān)測(cè)成果，進(jìn)行大量的反饋分析計(jì)算，并及時(shí)調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)，對(duì)拱座、巖柱、洞室交叉部位等進(jìn)行了錨桿、錨索補(bǔ)強(qiáng)加固處理。運(yùn)行實(shí)踐證明，二灘地下洞室支護(hù)設(shè)計(jì)方案是經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠的。

　　我院在二灘工程進(jìn)行“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)的同時(shí)，還進(jìn)行了導(dǎo)流洞、地下廠房洞室群、建筑材料、機(jī)電設(shè)備等諸多項(xiàng)重要技術(shù)問題的試驗(yàn)研究。據(jù)統(tǒng)計(jì)，招標(biāo)階段前進(jìn)行了197項(xiàng)科研工作，這些科技攻關(guān)成果應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)中，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，其中僅雙曲拱壩經(jīng)體型優(yōu)化，建基面外移，最大厚度由70.34m減小至55.74m，壩體混凝土量從474.23萬(wàn)m3減小至409萬(wàn)m3。按1993年的物價(jià)計(jì)算，各項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì)成果與初步設(shè)計(jì)相比，節(jié)省了工程投資15億人民幣，縮短了一年工期。

　　優(yōu)化設(shè)計(jì)也有效地控制了施工階段工程量，二灘工程的最終土石方明挖、石方明挖、石方洞挖與混凝土工程量分別為設(shè)計(jì)值的99.49%、92.98%、98.03%、98％。施工中普遍關(guān)心的大壩基礎(chǔ)開挖、電站進(jìn)水口開挖以及地下廠房開挖的地質(zhì)條件與前期地質(zhì)勘探工作所揭露的地質(zhì)情況符合較好，沒有發(fā)生大的方案性改變。這些也減少了在國(guó)際合同條件下發(fā)生大的索賠風(fēng)險(xiǎn)。

　　1999年1月，中國(guó)科學(xué)院院士和中國(guó)工程院院士參加投票評(píng)選的一九九八中國(guó)和世界十大科技進(jìn)展新聞寫到：“我國(guó)本世紀(jì)建成投產(chǎn)的最大水電工程二灘水電站頭兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)水電建設(shè)已進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列”。二灘水電站的地質(zhì)勘測(cè)與工程設(shè)計(jì)均獲得了國(guó)家設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)。

　　4.2錦屏一級(jí)水電站

　　4.2.1工程概況

　　錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山州鹽源縣和木里縣境內(nèi)，是雅礱江干流中游控制性工程。水庫(kù)正常蓄水位1880m，總庫(kù)容77.6億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容49.1億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫(kù)。電站裝機(jī)容量360萬(wàn)kW，多年平均年發(fā)電量166.2億kW·h。工程總投資232.7億元。

　　4.2.2主要技術(shù)難題和解決方案

　　工程地質(zhì)問題

　　錦屏一級(jí)水電站的地質(zhì)條件復(fù)雜程度是大型項(xiàng)目中非常突出的，工程區(qū)存在的主要地質(zhì)問題是“兩高一深”，即高地應(yīng)力環(huán)境、高邊坡問題和左岸山體內(nèi)存在的深部裂縫。這些問題直接決定樞紐工程的設(shè)計(jì)方案，對(duì)工程安全和投資起控制作用。

　　為了查明工程區(qū)主要工程地質(zhì)條件，我院進(jìn)行了大量的勘探試驗(yàn)和科學(xué)研究，采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)和成熟的勘探技術(shù)和分析方法，如地震層析成像技術(shù)，SM植物膠鉆探，架空層巖石鉆探取芯，孔內(nèi)聲波和彈模測(cè)試，多種方法的地應(yīng)力測(cè)試等。這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，為全面準(zhǔn)確地獲取深部裂縫等工程地質(zhì)信息提供了保障。

　　在充分查明工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地開展專題科研，分析各種地質(zhì)現(xiàn)象的成因機(jī)理，評(píng)價(jià)其對(duì)工程的影響。從巖石及構(gòu)造基礎(chǔ)地質(zhì)研究出發(fā)，結(jié)合高拱壩的結(jié)構(gòu)特性，對(duì)工程地質(zhì)問題的分析與評(píng)價(jià)進(jìn)行了深入廣泛的研究，重點(diǎn)研究壩址左岸深部裂縫的成因機(jī)理及工程適應(yīng)性評(píng)價(jià)，分析對(duì)拱壩變形和壩肩抗滑穩(wěn)定的影響。

　　為了適應(yīng)加快工程建設(shè)的需要，對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)在工程地質(zhì)上的應(yīng)用也進(jìn)行了初步研究，研制開發(fā)了《錦屏一級(jí)三維地質(zhì)可視化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》。該系統(tǒng)利用GIS技術(shù)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法、智能方法、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行錦屏一級(jí)水電站的工程地質(zhì)信息的三維可視化研究，實(shí)現(xiàn)工程地質(zhì)信息的三維可視化管理與查詢；實(shí)現(xiàn)地質(zhì)任意剖切、地質(zhì)可視化分析；并實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)構(gòu)造圖、剖面圖的多形式輸出。目前已經(jīng)在實(shí)際工作中得到成功應(yīng)用，在水利水電行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

　　高拱壩設(shè)計(jì)

　　錦屏一級(jí)拱壩是雙曲薄拱壩，壩高305m，是目前已建、在建和設(shè)計(jì)中的最高的大壩，加之地質(zhì)條件復(fù)雜，其設(shè)計(jì)難度處于世界最高水平。

　　對(duì)于世界第一高拱壩的設(shè)計(jì)，在充分吸取國(guó)內(nèi)外高拱壩的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用目前最先進(jìn)的壩工設(shè)計(jì)理論和方法，進(jìn)行了大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、泄洪消能設(shè)計(jì)、混凝土骨料特性及溫度控制、拱壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)等專題研究分析和科研試驗(yàn)工作。

　　施工布置及規(guī)劃

　　工程區(qū)兩岸山體雄厚，谷坡陡峻，基巖裸露，相對(duì)高差千余米，為典型的深切“V”型谷，可以利用的施工布置場(chǎng)地極為有限，場(chǎng)內(nèi)的布置與規(guī)劃難度很大。

　　針對(duì)施工布置極為困難的情況，我院開展了廣泛的調(diào)查研究和多方案的分析比較，對(duì)大壩混凝土澆筑、大型地下洞室群施工和施工導(dǎo)流等進(jìn)行專題研究，選擇合理的布置方案和施工方法。研究基于GIS的施工導(dǎo)流三維動(dòng)態(tài)可視化仿真與方案設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)施工導(dǎo)流過程的動(dòng)態(tài)可視化，給施工導(dǎo)流方案的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和決策提供科學(xué)、方便的手段。利用GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)分析與處理功能，建立錦屏一級(jí)水電站施工總布置三維數(shù)字模型，并結(jié)合二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)施工全過程的三維動(dòng)態(tài)演示和可視化信息查詢，以及施工總布置的優(yōu)化分析。

　　采用先進(jìn)的理論方法和技術(shù)手段，緊密配合錦屏一級(jí)水電站地下洞室群施工組織設(shè)計(jì)工作，進(jìn)行地下洞室群施工全過程三維動(dòng)態(tài)可視化仿真與優(yōu)化計(jì)算研究。在錦屏拱壩的混凝土澆筑方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用了大壩混凝土澆筑適時(shí)分析系統(tǒng)，提出科學(xué)合理的施工組織方案和目標(biāo)工期。這些研究的成果水平位于行業(yè)領(lǐng)先地位，并在實(shí)際工作中得到應(yīng)用。

　　4.2.3工程建設(shè)的設(shè)計(jì)技術(shù)儲(chǔ)備

　　錦屏一級(jí)的開工建設(shè)已是箭在弦上，不得不發(fā)。我院為了在工程建設(shè)期內(nèi)做到快速反應(yīng)，促進(jìn)工程的進(jìn)度和質(zhì)量，預(yù)先開展了扎實(shí)的設(shè)計(jì)技術(shù)儲(chǔ)備工作。

　　首先，在方法和手段上進(jìn)行超期準(zhǔn)備，建立錦屏一級(jí)水電站工程信息綜合集成系統(tǒng)（JPMIS）。JPMIS利用GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理及分析技術(shù)，綜合各方面的信息，實(shí)現(xiàn)工程信息的集成與共享。該系統(tǒng)的研制與開發(fā)成功，不僅給設(shè)計(jì)人員提供了強(qiáng)有力的信息存儲(chǔ)及管理工具，而且為各專業(yè)設(shè)計(jì)人員訪問信息提供了快捷簡(jiǎn)便的手段，可以大大提高信息的使用效率。

　　其次，在可行性研究報(bào)告的基礎(chǔ)上，對(duì)工程的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行深化研究，適應(yīng)施工中可能發(fā)生的條件變化。

　　第三，吸取以往工程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提前開展施工規(guī)劃方案的研究，形成工程在整個(gè)施工期的技術(shù)指導(dǎo)文件，達(dá)到科學(xué)管理。

　　4.3兩河口水電站

　　4.3.1工程概況

　　兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi)，是雅礱江中下游的“龍頭”水庫(kù)，對(duì)整個(gè)雅礱江梯級(jí)電站的開發(fā)影響巨大。根據(jù)開發(fā)方式研究成果，水庫(kù)正常蓄水位2880m，相應(yīng)庫(kù)容120.3億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容74.9億m3，具有多年調(diào)節(jié)能力。電站裝機(jī)容量300萬(wàn)kW，多年平均年發(fā)電量116.9億kW·h。初估工程靜態(tài)總投資180億元。

　　4.3.2工程特點(diǎn)

　　工程規(guī)模巨大

　　兩河口水電站初擬采用土心墻堆石壩，最大壩高達(dá)305m，居世界同類壩型前列。

　　戰(zhàn)略地位突出

　　兩河口水電站是雅礱江中下游的“龍頭”水庫(kù)，由于其調(diào)節(jié)庫(kù)容大，加之地理位置特別，其對(duì)雅礱江、金沙江下游乃至長(zhǎng)江的梯級(jí)電站都具顯著的補(bǔ)償作用，它的興建對(duì)“西電東送”及電源優(yōu)化配置、改善電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)將起到積極作用，是西部水電開發(fā)、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性工程。

　　梯級(jí)補(bǔ)償效益顯著

　　兩河口水電站的開發(fā)任務(wù)是以發(fā)電為主，并具有蓄水蓄能、分擔(dān)長(zhǎng)江中下游防洪任務(wù)、改善長(zhǎng)江航道枯水期航運(yùn)條件的功能和作用。

　　雅礱江干流兩河口至河口擬定11級(jí)開發(fā)，兩河口以下10個(gè)梯級(jí)共利用落差約1615m；金沙江下游河段擬定有烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4級(jí)開發(fā)，共利用落差695m；長(zhǎng)江干流上的三峽、葛洲壩水電站，利用落差133m，兩河口下游16個(gè)梯級(jí)電站共利用落差2443m，兩河口水庫(kù)每1m3水蓄能達(dá)6.4kW·h.其中下游已建和近、中期擬開發(fā)的主要梯級(jí)電站有：雅礱江干流的錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)、官地、二灘、桐子林，金沙江干流的溪洛渡、向家壩，以及長(zhǎng)江干流的三峽、葛洲壩共9個(gè)大型或巨型水電站，共利用落差1380m，兩河口水庫(kù)每1m3水蓄能達(dá)3.9kW·h，水庫(kù)對(duì)雅礱江乃至對(duì)金沙江、長(zhǎng)江的調(diào)蓄作用都極為顯著。電站建成后，對(duì)下游已建、在建及擬建梯級(jí)電站的補(bǔ)償效益。

　　經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越

　　按開發(fā)方式研究階段成果，兩河口水電站初估工程靜態(tài)總投資179.70億元，單位千瓦投資5990元/kW，單位電能投資1.54元/（kW·h）。電站年發(fā)電量在計(jì)入增加下游二灘和錦屏一級(jí)水電站的70%的發(fā)電量后為158.79億kW·h，其單位電能投資為1.13元/（kW·h）；考慮遠(yuǎn)景增加下游雅礱江全梯級(jí)的70%的發(fā)電量后為230.82億kW·h，其單位電能投資為0.78元/（kW·h）。與目前同類規(guī)模電站相比，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越。

　　開發(fā)條件良好

　　兩河口水電站壩址位于雅礱江干流與支流鮮水河的匯口下游約2km河段，下距雅江縣城約25km，國(guó)道318線從雅江縣城經(jīng)過，雅江縣城至壩區(qū)有簡(jiǎn)易公路相通，雅江縣城至成都公路里程約500km，工程對(duì)外交通尚屬方便。

　　工程的區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和庫(kù)區(qū)、壩址區(qū)工程地質(zhì)條件均較好，不存在制約性工程地質(zhì)問題。

　　根據(jù)初步調(diào)查，水庫(kù)淹沒人口約5000人，每萬(wàn)kW裝機(jī)容量淹沒人口僅為17人，與國(guó)內(nèi)其他大型水電工程比較，淹沒指標(biāo)很低。

　　4.3.3主要技術(shù)難題和解決思路

　　兩河口水電站工程規(guī)模巨大，尤其是初擬的土心墻堆石壩最大壩高達(dá)305m，位居世界前列，在筑壩技術(shù)和泄洪消能方面存在較大的技術(shù)難度。

　　對(duì)于這些技術(shù)難題的解決，我們擬定了以下解決思路：

　?。?）首先抓住技術(shù)難題的關(guān)鍵點(diǎn)，比如對(duì)于高土心墻堆石壩設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵點(diǎn)在于筑壩材料的研究與應(yīng)用、壩體施工方法及中后期導(dǎo)流等；

　?。?）針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問題開展超前和深入的研究，如對(duì)大壩防滲土料質(zhì)量改進(jìn)措施和壩料上壩方式等，我們將從工程預(yù)可研階段就開展研究工作，并在工作中積極推進(jìn)科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新；

　?。?）針對(duì)土石壩是一種經(jīng)驗(yàn)壩型的特點(diǎn)，我們將充分吸取國(guó)內(nèi)外類似工程經(jīng)驗(yàn)。國(guó)外已有300m級(jí)高土心墻堆石壩的成功經(jīng)驗(yàn)，而國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)與建設(shè)經(jīng)驗(yàn)也在不斷豐富，由我院設(shè)計(jì)的幾個(gè)100m以上高土心墻堆石壩工程已開工建設(shè)，其中瀑布溝水電站壩高達(dá)186m，這些工程的建設(shè)將為兩河口工程積累寶貴經(jīng)驗(yàn)；

　?。?）充分利用我院在“高水頭、大泄量、窄河谷”條件下泄洪消能設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)本工程的具體情況開展深入的研究。我院通過二灘、瀑布溝、溪洛渡和錦屏一級(jí)等眾多工程高水頭、大流量泄洪建筑物的設(shè)計(jì)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，與這些工程相比兩河口工程的泄洪總功率并不大，因此，其在泄洪消能方面存在的技術(shù)難題完全可以妥善解決。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　?。?）雅礱江水力資源得天獨(dú)厚，是四川省乃至全國(guó)最具開發(fā)優(yōu)勢(shì)的河流之一

　　雅礱江流域徑流豐沛，落差巨大，人口稀少，耕地分散，河流的特點(diǎn)決定了其水力資源的得天獨(dú)厚，即大型電站眾多，裝機(jī)規(guī)模大，水電開發(fā)淹沒損失極小，開發(fā)目標(biāo)單一，不涉及各類自然保護(hù)區(qū)，是四川省乃至全國(guó)最具開發(fā)優(yōu)勢(shì)的河流之一。

　?。?）雅礱江水電開發(fā)的思路是“以點(diǎn)帶面”，以大型骨干水庫(kù)工程帶動(dòng)梯級(jí)整體開發(fā)

　　多年的勘測(cè)設(shè)計(jì)研究工作經(jīng)歷，使我們對(duì)雅礱江水電開發(fā)的思路更為清晰，即以大型骨干水庫(kù)工程的先期開發(fā)，“以點(diǎn)帶面”形成梯級(jí)整體開發(fā)。規(guī)劃中重視資源的合理利用和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，避免急功近利的短期行為。目前形成的以兩河口、錦屏一級(jí)、二灘三大調(diào)節(jié)水庫(kù)為骨干工程且先期開發(fā)的原則，就是上述思路的具體體現(xiàn)。

　?。?）雅礱江梯級(jí)補(bǔ)償效益大，有條件建成調(diào)節(jié)能力突出的水電基地

　　利用雅礱江干流規(guī)劃的兩河口、錦屏一級(jí)以及先期建成的二灘三大水庫(kù)調(diào)節(jié)，可使兩河口以下11個(gè)梯級(jí)總裝機(jī)容量達(dá)2531萬(wàn)kW的電站實(shí)現(xiàn)完全年調(diào)節(jié)，屆時(shí)，將極大促進(jìn)四川電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)的改善。

　?。?）雅礱江水電開發(fā)前期工作基礎(chǔ)好，研究較為深入，具備規(guī)模開發(fā)的條件

　　雅礱江水電開發(fā)的前期工作始于上世紀(jì)五、六十年代，至今已進(jìn)行五十年，多年的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、研究工作的積累，我們已基本摸清了河流的自然特性，獲取了大量有價(jià)值的勘測(cè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，完成了一系列重大科研成果，積累了寶貴的勘測(cè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為繼續(xù)開發(fā)雅礱江水力資源奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，應(yīng)該說，雅礱江水電基地實(shí)施的條件已經(jīng)具備。

　　（5）二灘的建成發(fā)電以及實(shí)施過程中重大技術(shù)問題的解決思路和科技創(chuàng)新實(shí)踐，為進(jìn)一步開發(fā)兩河口、錦屏一級(jí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

　　二灘水電站以高拱壩、大泄洪量、超大地下洞室群成為我國(guó)水電建設(shè)史上的成功范例。二灘勘測(cè)設(shè)計(jì)及建設(shè)過程中對(duì)重大技術(shù)問題的研究思路、技術(shù)路線的成功實(shí)踐，為進(jìn)一步開發(fā)兩河口、錦屏一級(jí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。兩河口、錦屏一級(jí)兩電站目前正進(jìn)行前期工作，工作中必將遇到類似技術(shù)難題，借助二灘工程實(shí)踐和研究思路，我們有信心、有能力面對(duì)可能出現(xiàn)的技術(shù)問題。

　?。?）雅礱江將成為水力資源開發(fā)利用的博物館

　　為開發(fā)利用雅礱江水力資源，我們根據(jù)河流特點(diǎn)、地形地質(zhì)資料，按照水力資源最有效利用的原則，形成了現(xiàn)階段較成熟的21級(jí)開發(fā)方案，在這21個(gè)梯級(jí)中，有堤壩式、混合式、引水式等多種開發(fā)方式；有徑流式、日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、月調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)、多年調(diào)節(jié)多種調(diào)節(jié)性能；有高、中、低各種壩高；拱壩、重力壩、當(dāng)?shù)夭牧蠅?、閘壩等各種壩型。雅礱江水電開發(fā)中的高拱壩、高土石壩、大型地下洞室群、高邊坡處理、深埋長(zhǎng)引水隧洞等技術(shù)處于世界先進(jìn)行列，