實施科技創新 優化設計理念
——雅礱江流域兩河電站工程設計側記

曾逸農

重點水電工程報道

實施科技創新 優化設計理念
——雅礱江流域兩河電站工程設計側記

曾逸農

2015年7月20日，我們來到座落在雅礱江中下游與鮮水河匯合處的兩河口水電站。工地上烈日高照，氣溫高達35℃。當我們踏上大壩主體工程壩頂時，從繁忙的工地上望去，兩岸邊坡整齊的腳手架吸引了我們的眼球，贊嘆建設者們巧妙的設計和精湛的施工工藝。

在施工現場，業主單位雅礱江流城水電開發公司兩河口建設管理局局長王金國對記者說:兩河口電站項目建設可以說，從工程前期可行性研究設計階段開始，我們就非常認真地對設計、施工、安全、監理等問題實施“全過程、全方位、多角度“的管理，力爭該電站建成為全國水電行業優質和金獎工程。

兩河口水電站設計雛形

采訪中，中國電建集團成都勘測設計研究院(以下簡稱成勘院)副總工程師、項目常務副設總金偉告訴記者:早在20世紀60年代初，水電部相關部門就部署了對雅礱江流域和支流進行水力資源普查。成勘院于1965年完成了《雅礱江流域水利資源及其利用》匯編文選，首次提出了在雅礱江中游河段可建兩河口梯級水電站，并明確闡述了兩河口電站大壩的優越性:其一，是可控制雅礱江干流中游、支流鮮水河和慶大河的流域面積，其二，是具備形成較大水庫的地形地質條件。其三，認定兩河口為具有較大調節庫容的水庫電站，并對下游梯級電站有較大的補償調節效益。在當時，兩河口電站設計初擬裝機容量為200萬千瓦。

據了解，60年代前后，成勘院就組織部分科研設計人員歷經艱辛，克服生活、交通、住宿、高寒、高海拔的重重困難，對雅礱江中游河段進行了查勘，重點放在兩河口至長拉鄉河段。1966年3月提出了《雅礱江上中游查勘報告(初稿)》，明確闡述了兩河口水電站壩址、地形、地質等優越條件。由于歷史原因，水電的開發和利用受到一定條件的影響，但成勘院對雅礱江兩河口的查勘、設計工作從未間斷，直到20世紀90年代初，完成了兩河口庫區萬分之一地形圖，物探和區域的地質普查工作。

經過多年的查勘、論證，兩河口電站引起國家、省、市層面的關注。2000年4月，雅礱江流域水電開發公司(原二灘水電開發公司)組織了有設計單位、大專院校、水電專家的考察團，對兩河口電站進行了一次深入的現場考察，得出統一的結論:雅礱江兩河口電站，是四川省大江、大河中非常難得的一個優秀電源點。

緊接著，成勘院受水電水利規劃設計總院和雅礱江流域水電開發公司的委托，對該地區的水電規劃和兩河口電站的開發方式進行研究，于2002年12月，成勘院就提出了《兩河口水電站開發方式研究報告》。并先后編制和完成了《兩河口水電站可行性研究正常蓄水水位選擇》、《兩河口電站可行性死水位及裝機選擇》報告等一系列專題報告，確定兩河口電站設計裝機300萬千瓦，總庫容108億方的工程規模。

兩河口設計常務副設總金偉說，2014年9月，應該值得紀念的日子:雅礱江上兩河口電站正式通過國家發改委核準。

精心設計 科學管理

兩河口電站從20世紀60年代普查開始到經國家核準，歷經半個世紀。

幾十年的勘察、設計和論證表明:雅礱江兩河口建電站，有優越地形、地質條件，但是，有人們難以想象的設計難度和困難。

首先，是大壩設計難度。工程位于高海拔區(平均海拔3000米)，高地震裂度和高寒山區。設計大壩為礫石土心墻堆石壩，最大壩高達295米，擋水高度在同類壩型中世界第一，為世界最高的土石壩之一，填筑方量達4200萬方，國內外尚無成熟的經驗可借鑒。

對工程設計面臨的巨大挑戰是:壩體各區應力變形協調問題、濕化變形問題、壩料蠕變問題、壩體高應力和大變形等等問題應運而生……。

其次，是邊坡設計難度。兩河口電站大壩所在區域河谷狹窄，岸坡陡峻，樞紐區高邊坡均為1級邊坡，200米級及以上的工程高邊坡共7個，最高邊坡606米，是世界第三高邊坡。邊坡主要巖性為砂板巖，卸荷和裂隙發育，邊坡設計難度極大。

第三，建筑材料研究難度。兩河口工程使用土料場多，且土料場位置分散，運輸距離遠，大部分土料、礫石需改善力學性能。為此，成勘院在設計中，針對心墻防滲土料的料源選擇及特性開展了大量試驗:對土料摻合施工工藝進行大膽的研究；對壩料合理規劃與優化進行調配研究；對高寒地區高石壩心墻施工技術問題等進行了大量的專題研究等等……。將設計運用到工程設計，施工建設之中，取得了可喜的成效。

第四，是泄洪系統建筑物設計難度。兩河口電站泄洪建筑物的安全直接對流域整體安全影響巨大。具有水頭高、泄量大、河谷窄、岸坡陡、泄洪功率高、下游河道及岸坡抗沖擊能力較低等特點，成為高山峽谷泄洪消能設施難度之最!

第五，施工總布置和場內交通難度。由于電站都處在海拔2600米的高原地帶，施工交通及場地布置條件極差，基本沒有可以直接利用的場地，這給施工場地布置設計帶來極大困難。另外樞紐區道路長達129公里，隧洞占到50%以上，達到國內水電工程場內交通布置量最高水平。成勘院的設計人員，只有邊設計、邊查勘，反復比對多次才確定方案。

為了克服兩河口電站工程在地質、環境、氣候等諸多方面的影響，成勘院幾十年來，一直未中斷對兩河口電站的設計。

據不完全統計，成勘院分別對兩河口電站的壩址地質平面、剖面進行了多次實地測繪；同時進行鉆探、鉆孔聲波段測試；對巖石進行力學試驗、物理水壓、水質試驗以及巖體變形、結構等試驗；對石料進行破碎、高壓、密度測試；對土料進行力學、分散性、粘土礦化，X射線分析等等。數以萬計的試驗、測試、查勘、分析數據充分證明:電力科技工作者對科學嚴謹與態度，對電站設計的認真與執著。

實施工程設計質量終身制

兩河口項目常務副設總金偉介紹說:兩河口電站從20世紀60年代初到工程核準，時間就長達幾十年之久。這幾十年中，成勘院分別從地質、氣候、交通、樞紐、建筑物、材料、泄洪、邊坡、廠房、施工布置、技術、移民等對多項工程分類進行深入研究和設計，形成了60余個專題和報告，取得了近70余個科研成果。這些成果的取得，是全國10余家科研機構和超過20個水電大專院校共同參與設計的碩果。

為了確保兩河口電站的設計質量，該院把兩河口電站工程作為全院一號重點工程對待，兩河口電站設總、院總工程師余挺每季度都帶領技術團隊親臨兩河口電站現場指導工作。在院內從人員、技術、資金、物資等各方面給予充分的保障，并在該項目上推行工程設計質量終身負責制。(建立誰主管、誰設計、誰負責的工程質量責任終身負責制)，讓工程質量檔案與責任人掛鉤，相伴一生。從源頭上確保設計建設質量的安全保障體系。

除此之外，成勘院結合施工實際，在一些現場設計、施工管理等崗位，例如勘察與設計，安全與質量崗位實行相互配合責任制、相互監督，在某些工程領域進行風險警示，從而提高各崗位人員的責任意識。

為了確保兩河口電站從設計到全面竣工投產的順利，成勘院把經驗豐富、身體強壯、責任意識強，能長期吃苦耐勞的工程技術和管理人員選派到兩河口電站項目部。由于工程地處高原，年齡也是選用主要設計人員考慮的因素，即在兩河口電站全面投產的2023年之前，要確保設計團隊的穩定。按金總的話說:參與兩河口工程的員工，既要有水平，又要有經驗，身體還要好、年齡也要合適!可以看出:成勘院黨委對兩河口電站建設的重視程度。

開發綠色水電 服務區域經濟

采訪中，記者了解到，兩河口水電站是雅礱江中下游控制性龍頭電站，干流與支流鮮水河匯合，壩前匯入慶大河，在這里建壩，天然地成為一壩鎖三江。最終設計方案:總裝機300萬千瓦。電站竣工后，正常蓄水位庫容達101．5億立方米，調節庫容65．6億立方米，庫容系數31%，是多年調節電站。平枯水期平均出力113萬千瓦，枯水期平均出力121．9萬千瓦，枯水期出力與豐水期平均出力相近，因此，兩河口電站成為改善四川電源結構的重要電源點。

金總介紹:兩河口電站，作為龍頭水庫，水庫補償效益十分顯著。通過水庫調節，可使壩址處設計枯水期平均流量由213 m3/s提高到570 m3/ s，可提高168%。這樣一來，可增加下游雅礱江梯級電站(包括牙根一級、牙根二級、楞古、孟地溝、長拉、錦屏一級、二級、官地、二灘、桐子林等11級梯級電站)多年平均發電量102萬千瓦量。平枯期電量224．87億千瓦時。設計枯水年平枯期平均出力444．7萬千瓦。從而使四川電網水電站群的枯水年枯水期平均出力大幅增加。可減少系統水電群棄水量48．3萬千瓦時，較大幅度地提高全省水資源利用水平。

此外，從宏觀角度去考慮，兩河口水電站的補償效益還可以延伸到金沙江干流下游段的烏東德、白鶴灘、溪洛渡及向家壩，以及長江干流三峽及葛洲壩。可增加金沙江干流下游段的烏東德、白鶴灘、溪洛渡及向家壩4個梯級電站多年平均發電量51．77億千瓦時，平枯期電量96．43億千瓦時，枯水期平枯期平均出力187．1萬千瓦時；可增加長江三峽和葛洲壩水電站多年平均年發電量15．17億千瓦時，平枯期電量20．02億千瓦時，枯水年平均出力42．1萬千瓦。

記者了解到，兩河口工程壩址和庫區涉及甘孜藏族自治州雅江、道孚、理塘、新龍4個縣，主要是藏族聚居區，同屬四川貧困山區。兩河口電站的建成，對區域經濟的增長發揮積極的作用。據統計，從2010—2020年，四川累計新增GDP的貢獻率分別為3．63%、3．05%、

3．22%，可拉動四川省經濟增速0．36、0．30、0．32個百分點。對甘孜州來說，2010—2020年間，累計新增GDP貢獻率分別為30．4%、30%，可拉動全州經濟增速4．55%、4．51%百分點。

兩河口水電站建設期間，可為甘孜州級財政每年增加營業稅收入2 954．63萬元，為雅江縣增加營業稅及附加稅收入5 170．60萬元。從開工到竣工累計13中，上繳地方稅收總額將達10．9億元人民幣。可帶動直接就業8．42—1

2．44萬人，間接就業19．19萬人。

雅礱江上的兩河口電站建設，極大地改善了民族地區，貧困山區群眾的生活、生存條件。對區域經濟發展起到積極的推動作用。通過開發性移民，移民地區的基礎建設、生產、生活條件向前跨了一大步的同時，當地群眾又獲得了更好的發展機遇。雅礱江流域水電開發公司為落實國家“全面建成小康社會”的奮斗目標作出了重要貢獻。

(責任編輯:姚國壽)