旭龍水電站施工總布置規劃設計及評價

喻文振 陳金龍 陳曦 何為

摘要：金沙江旭龍水電站壩址區地質構造復雜，地形險峻，對施工總布置規劃提出諸多挑戰。從施工總布置的合理性、安全性、環境友好性等角度出發，將施工區分為左岸上游施工區、左岸下游施工區、右岸上游施工區和右岸下游施工區4個區域。為了評價施工總布置方案的合理性，從占地合理性、施工交通合理性、施工工廠合理性等3個維度，選取了15個評價指標，基于層次分析法和模糊數學理論建立了多維度、多層次針對水電站的施工總布置二級綜合評價模型。分析結果表明：旭龍水電站占地、施工交通、施工工廠的評價結果為較合理，施工總布置方案綜合評價結果為較合理。研究成果可為類似水電工程施工總布置方案定量評價提供參考。

關 鍵 詞：

施工總布置； 層次分析法； 模糊綜合評價； 旭龍水電站

中圖法分類號： TV51

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.S2.038

0 引 言

施工總布置方案與工程施工進度、布置合理性密切相關［1-2］。旭龍水電站壩址區地質條件復雜，地形地勢陡峻，施工總布置規劃難度大，影響因素多，評估施工總布置方案的合理性具有重要意義。

1 工程概況

旭龍水電站地處川滇山地，為強烈構造侵蝕作用為主的高山地貌，河谷深切，岸坡陡峻，局部岸坡近直立，僅在河谷兩岸零星分布少量緩坡臺地，施工場地難以成片集中布置。為充分利用兩岸緩坡臺地，施工場地布置于壩址上游7.0 km（拿榮）至下游7.5 km（茂頂）長約14.5 km的金沙江兩岸。

金沙江該河段總體近南北向，水面寬40～80 m，江面高程2 130～2 215 m，河床比降約6‰，河谷一帶地形坡度一般在20°～40°之間，兩岸斷續分布的緩坡平臺主要位于高程2 350 m以下。兩岸沖溝流向多與金沙江呈近垂直，左岸沖溝主要有拿榮溝、莫丁溝、徐龍沖溝，右岸主要有格亞頂沖溝、該遺日沖溝、茂頂河。受區域構造控制，河段地質構造復雜，斷裂發育，主要斷裂有：曾大同斷裂及里甫-日雨斷裂，以近南北向穿過工作區。其中，曾大同斷裂的分支——茂達水斷層（F6-1）呈近南北向從右岸穿過，徐麥-尼務斷層（F5-1）呈北東向發育于徐龍沖溝溝口下游側。壩址區峽谷河段小型斷裂F2和F1橫江發育，陡傾。

施工區地處川滇藏南北向構造帶金沙江結合帶中北部，地質條件十分復雜，區內構造運動垂直性升降差異大，斷裂發育，巖體破碎。在地勢上又處于中國西部一、二階梯之間，金沙江及支流河谷深切，山體高大，岸坡陡峻，風化卸荷作用強烈，加之河谷地帶植被稀少，河段兩岸地質災害較為發育，其主要表現形式有：滑坡、崩塌、泥石流及滾石等，施工場地布置條件較差，施工布置應綜合考慮各種地質災害的影響。根據河段地質調查成果，河段內發育具一定規模的滑坡體16處、大型堆積體15處、危巖體共9處、溝谷型泥石流溝3條。

滑坡體及大型堆積體在壩址以下河段呈密集分布，而危巖體主要分布于格亞頂溝以上的河段。滑坡體現狀穩定性主要為基本穩定～穩定性較差，穩定～基本穩定有11處，穩定較差有5處；大型堆積體的穩定性均為穩定～基本穩定；危巖體基本穩定6處，穩定性較差3處。

施工區金沙江兩岸岸坡高陡，自然坡度一般在35°～60°之間，地形條件易發生坡面泥石流；陡坡崩塌產生的松散碎屑物及各種成因的松散堆積體，為泥石流活動提供了松散固體物源。施工區金沙江及其支流兩岸坡面泥石流溝普遍發育，施工區溝谷型泥石流溝分別為茂頂河、徐龍溝及格亞頂溝。

滾石現象主要發生在巖體崩塌部位或堆積浮石的陡峭坡面，在重力、降雨、地震、氣溫變化、生物及人類工程活動等影響因素作用下，均可能產生滾石現象，具有突發性、隨機性和多發性等特點。河段兩岸山高坡陡，自然地形坡度一般大于30°，局部還分布陡坎、陡崖，為滾石活動提供了有利的地形條件；兩岸密集分布的危巖體或危巖區，以及高懸陡峭坡面的崩塌塊石，為滾石發育提供了豐富的物質來源，因此施工區滾石破壞現象較為普遍。

2 施工總布置一般原則

遵循因地制宜、有利生產、方便生活、環境友好、節約資源、經濟合理的原則，滿足工程建設和運行管理要求，根據地質地形條件和樞紐布置情況，以分區規劃為重點，力求協調緊湊，節約用地，盡量利用荒地、灘地、坡地和水庫淹沒土地，少占耕地和經濟林地，最大限度地減少對當地群眾生產、生活的不利影響。根據工程施工特點及進度要求，選擇適當的施工臨時設施項目和規模，砂石加工系統、混凝土系統等主要施工工廠設施結合樞紐布置情況和料場位置就近布置。做好土石方挖填平衡，在符合環保要求和不影響河道排洪及抬高下游尾水位的前提下，充分利用渣場形成的施工場地。下游施工場地按20 a一遇洪水標準設防，施工場地、主要施工附屬企業和辦公生活區布置高程一般不低于2 150.0～2 163.2 m；上游場地根據其不同使用時段和相應的庫水位，按不低于相應時段5～20 a一遇洪水水位設防。場地布置既要方便各標段的工程施工，又要不影響施工區域的供水、供電、通訊等公共設施的正常運行。

3 施工總布置分區規劃

根據樞紐總布置格局，發電廠房等主要樞紐建筑物位于右岸，且工程進場公路位于右岸，右岸可用場地面積較大，故將主要的施工臨時設施布置于右岸，便于主體工程施工。壩址左岸下游布置左岸滑坡群及徐龍沖溝泥石流監測網維護道路，起點位于壩址左岸下游徐龍村，經下游宗絨村，終至在建金沙江大橋橋頭，該道路為施工便道，由地方道路改建形成，道路總長度約8.6 km。

根據場地條件、場內外交通、導流程序、樞紐布置，共規劃4個施工區：左岸上游施工區、左岸下游施工區、右岸上游施工區和右岸下游施工區。施工臨時設施總占地面積為140.8萬m2，其中左岸占地面積為31.65萬m2，右岸占地面積為104.15萬m2，另有5萬m2位于下游河道。

（1） 左岸上游施工區。

該施工區內主要布置有一個存棄渣場（左岸1號）和徐龍人工骨料場。

左岸上游1號存棄渣場：位于壩址左岸上游3 km處，存棄渣場頂高程2 225 m，占地面積13.8萬m2，渣場容量140萬m3。

徐龍人工骨料場開采區：位于壩址上游左岸，距壩址直線距離0.6 km，料場開采區面積10.80萬m2。

（2） 左岸下游施工區。

該施工區內主要布置有左岸炸藥庫、徐龍沖溝施工平臺、表土堆場。

左岸炸藥庫：位于徐龍沖溝右岸，在徐龍沖溝溝口上游0.7 km處，場地高程2 355～2 375 m，占地面積0.35萬m2，供左岸施工所需炸藥的存放。

徐龍沖溝施工平臺：位于壩址下游1.2 km處的徐龍沖溝內，距徐龍沖溝溝口1.2 km，堆場容量50萬m3，占地面積5.0萬m2。通過先期對徐龍沖溝進行工程治理，將溝道的泥石流活動控制在工程可控范圍內，確保泥石流活動不再威脅平臺施工安全及使用安全。采用排導槽進行泥石流治理，排導槽起點位于渣場上游側的徐龍沖溝內，終點在施工平臺坡腳以下約45 m的溝道內，起點和終點底板頂高程分別為2 391 m和2 330 m，線路長約456 m，全線最大底坡為17.2%，最小底坡為6.8%。排導槽采用半梯形斷面，由左側邊墻、右側護坡和護底組成。

表土堆場布置于左岸下游4.4 km處（已建宗絨大橋左岸橋頭處），堆場頂部高程2 170 m，占地面積1.7萬m2。

（3） 右岸上游施工區。

該施工區內主要布置有棄渣場、機械停放場、截流備料場、1號施工營地和施工人員垃圾焚燒站。

右岸上游1號棄渣場：位于壩址上游5.7 km處，棄渣場頂部高程2 270 m，占地面積8.2萬m2，棄渣場容量約120萬m2。

右岸上游2號棄渣場：位于壩址上游4.3 km處，棄渣場頂部高程2 210～2 220 m，占地面積3.3萬m2，棄渣場容量約20萬m2。

截流備料場：位于壩址上游0.6 km處（上游3號索橋附近），規劃頂高程2 180 m，占地面積1.2萬m2，備料場容量約3萬m2。

1號施工營地：位于壩址上游5.5 km處（羊拉公路旁），場地高程2 210～2220 m，占地面積1.2萬m2，主要為施工人員駐地，內含施工所需的辦公、機修等建筑設施。

汽車維修保養停放廠：位于壩址上游4.5 km處（羊拉公路旁），場地高程2210 m，占地面積1.2萬m2，主要為施工機械停放場地。

垃圾熱解站：位于格亞頂溝口（壩址上游3.8 km處），占地面積0.14萬m2，場地高程2 244～2 250 m，分為主廠房、副廠房、管理用房和其它輔助區。

（4） 右岸下游施工區。

該施工區是施工附屬企業及施工營地的主要布置區域。施工區內主要布置有低線砂石加工系統、低線混凝土拌和系統、高線混凝土拌和系統、灑茂頂砂石加工系統、施工水廠、高位水池、大壩綜合加工及金結拼裝廠、施工變電站、油庫、加油站、電站綜合加工廠、綜合倉庫、機械修配停放場、2號施工營地、3號施工營地、機電金結安裝基地、永久機電設備倉庫、右岸炸藥庫、茂頂河棄渣場。

低線砂石加工系統：承擔工程前期導流洞、旁通洞、水墊塘、二道壩等部位混凝土所需混凝土粗、細骨料的生產任務，位于2號路靠江側，在壩址下游 1.6 km處，高程2 165～2 170 m，占地面積約5萬m2（后期作為永久機電設備倉庫、2號施工營地的場地）。

右岸低混凝土系統：位于2號路靠江側，在壩址下游1.5 km處，高程2 165～2 170 m，占地面積約1.4萬m2，主要負責導流洞進出口及洞身襯砌混凝土，廠房混凝土的生產任務。

右岸高混凝土系統：位于壩址下游8號公路靠江側，距壩址直線距離約1.5 km，位于灑茂頂砂石加工系統上游側，高程2 275～2 295 m，占地面積2.0萬m2，主要負責纜機供料平臺所需混凝土的生產任務。

灑茂頂砂石加工系統：場地內含施工所需的辦公、機修等建筑設施及凈料堆場，位于壩址下游8號公路靠江側，距壩址直線距離約1.7 km，緊鄰高混凝土拌和系統，高程2 280～2 330 m，占地面積11.1萬m2，主要負責低混凝土系統和高混凝土系統所需的混凝土骨料生產任務。

施工水廠：水廠規模為3.8萬m2/d，位于壩址下游8號路靠山側，距壩址直線距離約2.5 km，高程2 287 m，占地面積1.3萬m2，主要負責整個施工區的生產及生活用水。

高位水池：位于壩址下游1.8 km處，場地高程2 370 m，占地面積約0.1萬m2。

大壩綜合加工及金結拼裝廠：內含鋼管加工、綜合加工車間及場地，位于壩址下游3.0 km處，場地高程2 255～2 265 m，占地面積約1.2萬m2，主要承擔大壩的鋼筋加工、木材加工和預制構件生產及金屬結構加工拼裝任務。

施工變電站：施工變電站規模為2×25MVA（總降壓變電站），距壩址下游直線距離約2.4 km，高程2 290 m，占地面積0.3萬m2，為節省用地，均采用緊湊型布置。

油庫及加油站：位于壩址下游2號路靠山側，距離壩址約2.5 km；場地高程2 180～2 185 m；油庫占地面積為0.3萬m2，加油站占地面積為0.2萬m2，共0.5萬m2。

電站綜合加工廠：位于下游索橋兩側，緊鄰2號公路，至壩址約1.0 km，場地高程2 170 m，占地面積共1.5萬m2，主要承擔電站廠房的鋼筋加工、木材加工和預制構件生產及金屬結構加工拼裝任務。

綜合倉庫：位于下游索橋附近，距壩址約1.0 km，場地高程2 170 m，占地面積約1.5萬m2，主要作為水電站施工期間施工物資倉儲設施。

機械修配廠：位于綜合倉庫下游側，距壩址約1.0 km，場地高程2 180 m，占地面積約1.2萬m2，主要為施工機械修理保養場地。

2號施工營地：布置于壩址下游1.7 km處，場地高程2 175 m，占地面積1.5萬m2，主要為施工人員駐地，內含施工所需的辦公、機修等建筑設施。

3號施工營地：位于現場建設管理營地靠江側，在壩址下游3.7 km處，場地高程2 151～2 165 m，占地面積3.2萬m2，主要為施工人員駐地，內含施工所需的辦公、機修等建筑設施。

現場建設管理營地（含魚類增殖放流站）：位于2號道路旁，距壩址約4.0 km，場地高程2 180～2 200 m，總占地面積約11.3萬m2，主要為建設期業主、設計、監理等管理人員的辦公生活區。魚類增殖放流站結合現場建設管理營地進行布置，便于施工期和運行期魚類增殖放流站的運行管理和維護。

機電金結安裝基地（含臨時機電倉庫）：內含施工所需的辦公、機修、轉輪拼裝場、鋼管拼裝場等建筑設施，布置于壩址下游2號公路兩側，距離壩址直線距離約5.3 km，場地高程2 155 m，占地面積3.8萬m2。

永久機電設備倉庫：布置于壩址下游1.5 km，場地高程2 190～2 225 m，占地面積約1.5萬m2，主要儲存發電站所需的機電設備。

右岸炸藥庫：位于茂頂河左岸，距茂頂河河口上游約2.2 km，場地高程2 430 m，占地面積0.3萬m2，供右岸施工炸藥存放。

茂頂河棄渣場：是壩區最大的棄渣場，與茂頂河泥石流治理工程擋渣壩及排導槽結合布置，堆渣至高程2 380 m，其棄渣容量約1 670萬m2，占地面積約33.31萬m2。

3 旭龍水電站施工總布置評價

3.1 施工總布置評價要素及層次結構

進行綜合評價前，需要建立施工總布置評價層次結構。將旭龍水電站施工總布置定為目標層U1，將占地合理性（U1）、施工交通合理性（U2）、施工工廠合理性（U3）三個維度定為準則層。根據隸屬關系，準則Ui（i=1，2，3）下又有若干評價指標Uij（j表示Ui含有的指標數量），具體可以概括為：

4 綜合評價模型

為了評價施工總布置方案的合理性，從占地合理性、施工交通合理性、施工工廠合理性等3個維度，選取了15個評價指標：占耕地、經濟林地情況、荒地利用U11；渣場利用情況及土石方挖填平衡U12；施工場地安全度汛情況U13；環保、水保要求的符合性U14；料場合理性U15;

場內交通施工難易程度U21；道路經濟性評價U22；對外交通便利性U23；場內交通功能的完備性U24;

混凝土系統布置與樞紐結合情況U31；施工供水功能完備性及便利性U32；施工用電布置便利性U33；綜合加工及機械修配廠布置U34；砂石加工系統布置U35；金結加工廠合理性U36。

4.1 施工總布置指標層隸屬度

本文將各指標評語等級分為4級，即Ⅴ={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}，分別表示施工總布置“不合理”“合理”“較合理”“很合理”。對于每個評價指標，由于有一定的經驗性和主觀性，邀請多位專家對每個指標進行量化，然后取平均值，量化評分區間如表1所列。

將指標層指標Uij的評分值記為uij，則指標Uij對評語集V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}的隸屬度矩陣Rij可以表示為

Rij=［μⅠ（uij）μⅡ（uij）μⅢ（uij）μⅣ（uij）］（1）

式中：μk（uij）（k=Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ）表示指標Uij對評語等級k的隸屬度。根據模糊數學理論，隸屬函數數學表達式可以取嶺型、三角形、正態分布型以及梯形。本文考慮各等級區間的特殊性，建立一種梯形隸屬函數，其中左側為降半梯形、右側為升半梯形隸屬度函數：

μⅠ（uij）=10＜uij≤0.575

-20uij+12.50.575＜uij≤0.625（2）

μⅡ（uij）=20uij-11.50.575＜uij≤0.625

10.625＜uij≤0.775

-20uij+16.50.775＜uij≤0.825（3）

μⅢ（uij）=20uij-15.50.775＜uij≤0.825

10.825＜uij≤0.875

-20uij+18.50.875＜uij≤0.925（4）

μⅣ（uij）=20uij-17.50.875＜uij≤0.925

10.925＜uij≤1（5）

根據上述分析，本文所建立的隸屬度函數如圖1所示。可以看到，本文所述隸屬度函數在區間端點處（不含兩側端點）滿足μk（uij）=0.5，符合隸屬度函數的一般規定。

根據上述步驟，得到指標層隸屬度如表2所列。

4.2 施工總布置各層權重

本文施工總布置模型包含兩個層次，需要分別計算各個層次層內相對權重大小。本文采用層次分析法（簡稱AHP法）計算權重。對于n個指標（或準則）相對重要性比較時，首先需要建立比較判斷矩陣B（n×n）：

B（n×n）=b11b12…b1nb21b22…b2nbn1bn2…bnn（6）

式中：bij（i=1，2，3，…n；j=1，2，3，…n）表示指標（或準則）i對指標（或準則）j的相對重要性，根據1-9標度法進行確定。AHP法包括“和法”和“積法”，本文采用和法計算權重向量，具體步驟為：

（1） 對兩兩相比較的矩陣B（n×n）中每一列向量進行歸一化處理，得到：

W′ij=bijni=1bij（7）

（2） 將W′ij按行求和，得到：

W′i=ni=1W′ij（8）

（3） 將W′i歸一化處理：

Wi=W′ini=1W′i（9）

w=（W1，W2，…，Wn）為所求權重向量。上述計算過程不能保證所得到的權重向量是正確的，還需要進行一致性檢驗。為此，需要計算比較判斷矩陣最大特征值λmax。

（4） 計算λmax：

λmax=1nnj=1bijWiWj（10）

（5） 一致性檢驗。

首先計算一致性指標CI：

CI=λmax-nn-1（11）

查找相應的平均隨機一致性指標RI。表3列出3～10階的平均隨機一致性指標。

最后進行一致性檢驗，計算一致性比例CR：

CR=CIRI（12）

若CR＜0.10，則認為判斷矩陣的一致性檢驗通過，上述方法計算所得權重向量w是合理的，否則應對比較判斷矩陣做修正，直至一致性檢驗通過。以“占地合理性準則U1”下包含的5個指標為例，其比較判斷矩陣如表4所列。

根據前文所述步驟計算得到λmax=5.443，CI=0.111，CR=0.098 9＜0.1，故滿足一致性要求，所計算的權重向量w是合理的。在具體實施時，本文采用研究團隊研發的“大型引調水工程施工風險評估系統v1.0”軟件平臺（軟件著作權登記號：2022SR1625833）計算權重并進行一致性檢驗，確保權重計算的可靠性，最終得到各層權重（分別命名為wi、w1i、w2i、w3i）如表5所列。

4.3 施工總布置合理性模糊綜合評價

根據所計算的隸屬度及相應權重，可以依次進行施工總布置一級、二級模糊綜合評價。對于準則層，一級模糊綜合評價依次對占地合理性準則U1、施工交通準則U2、施工工廠準則U3進行綜合評價。

占地合理性準則U1模糊綜合評價結果為

R1=wT1i·R11R12R13R14R15=［00.080.5790.413］（13）

根據模糊數學理論最大隸屬度原則，占地合理性評價等級為Ⅲ級，評價結果為較合理。

類似地，施工交通準則U2模糊綜合評價結果為

R2=wT2i·R21R22R23R24=［000.7350.265］（14）

根據最大隸屬度原則，施工交通評價等級為Ⅲ級，評價結果為較合理。

類似地，施工工廠準則U3模糊綜合評價結果為

R3=wT3i·R31R32R33R34R35R36=［00.0270.9010.072］（15）

根據最大隸屬度原則，施工工廠評價等級為Ⅲ級，評價結果為較合理。

二級模糊綜合評價針對施工總布置目標，評價結果為

R=wTi·R1R2R3=［00.010.6750.315］（16）

根據最大隸屬度原則，旭龍水電站施工總布置方案評價等級為Ⅲ級，施工總布置較合理。

5 結 語

旭龍水電站施工總布置地質地形條件復雜，制約因素多。本文從從占地合理性、施工交通合理性、施工工廠合理性等3個維度，選取了15個評價指標，建立了多維度、多層次的旭龍水電站施工總布置二級綜合評價模型。研究結果表明，旭龍水電站占地、施工交通、施工工廠評價結果為較合理，施工總布置方案綜合評價結果為較合理。

參考文獻：

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［2］ 楊波，徐文林，牛運華.西藏拉洛水利樞紐工程施工總布置規劃［J］.水利水電快報，2022，43（11）：28-33.

（編輯：胡旭東）