項(xiàng)繼來(lái) 駱 藝

(1.中國(guó)重型機(jī)械有限公司，北京 100070； 2.長(zhǎng)江宜昌航道工程局，湖北 宜昌 430043)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)水電開(kāi)發(fā)勢(shì)頭明顯放緩，而反觀國(guó)際市場(chǎng)，仍有不少河流開(kāi)發(fā)利用程度很低。隨著“一帶一路”倡議的提出，一大批國(guó)內(nèi)水電企業(yè)在東南亞地區(qū)開(kāi)展水利設(shè)施建設(shè)，我國(guó)水電工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)“走出去”迎來(lái)了難得的機(jī)遇，但同時(shí)也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。在經(jīng)濟(jì)全球化大背景下，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際貿(mào)易、市場(chǎng)準(zhǔn)入等方面顯得至關(guān)重要，因此梳理總結(jié)中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)“走出去”存在的問(wèn)題具有重大戰(zhàn)略意義。

目前，在老撾政府大力開(kāi)發(fā)水電資源、建設(shè)“東南亞蓄電池”的發(fā)展目標(biāo)指引下，電力輸出已成為該國(guó)主要出口領(lǐng)域和外匯來(lái)源。老撾有超過(guò)70個(gè)水電項(xiàng)目正在建設(shè)中，但是其在水電站方面的標(biāo)準(zhǔn)接近空白，水電站建設(shè)也采用了多個(gè)不同國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到老撾水電站大部分為中資企業(yè)所建設(shè)，中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在這一過(guò)程中扮演了重要角色，完善中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以適應(yīng)當(dāng)?shù)貒?guó)情意義重大。下面結(jié)合筆者在東南亞投資、建設(shè)水電站的過(guò)程中，特別是在老撾南俄4水電站建設(shè)過(guò)程中與歐美技術(shù)人員面對(duì)面的交流，結(jié)合中國(guó)水電站標(biāo)準(zhǔn)在東南亞國(guó)家水電站建設(shè)工程中遇到的實(shí)際情況，對(duì)中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)梳理和總結(jié)。

1 工程背景

南俄河(Nam Ngum)是老撾境內(nèi)湄公河(MeKong)左岸的一級(jí)支流，為老撾第四大河流。河流發(fā)源于老撾川壙高原，河源高程約1 685 m。南俄河上游流經(jīng)川壙高原，河道多彎曲；中游流經(jīng)高原和平原過(guò)渡帶的山區(qū)，地形崎嶇，高山峽谷相間；進(jìn)入萬(wàn)象平原后，河流蜿蜒曲折，沿河兩岸是老撾北部最大的水稻種植區(qū)，后于B.Pakngum匯入湄公河。南俄河流域面積16 640 km2，河長(zhǎng)約354 km。流域北鄰南坎河(Nam Khan)流域，西、南接湄公河干流，東靠南椰河(Nam Ngiep)流域，東南與南芒河(Nam Mang)毗鄰。

南俄4水電站是南俄河干流的第四級(jí)水電站，壩址位于南俄河上游川壙省境內(nèi)。電站采用混合式開(kāi)發(fā)，壩址控制流域面積為1 748 km2，最大壩高74 m，水庫(kù)正常蓄水位1 040.00 m，相應(yīng)庫(kù)容80.4×106m3，校核洪水位1 043.94 m，相應(yīng)總庫(kù)容107.4×106m3，死水位1 025.00 m，死庫(kù)容32.7×106m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容47.7×106m3，具有季調(diào)節(jié)性能。電站裝機(jī)容量240 MW，多年平均發(fā)電量872×106kWh，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)3 632 h。全工程施工總工期66個(gè)月，其中工程準(zhǔn)備期8個(gè)月，主體工程施工期54個(gè)月，工程完建期3個(gè)月。

本工程建設(shè)單位為老撾電力公司，項(xiàng)目的業(yè)主代表是法國(guó)ARTELIA公司，中國(guó)重型機(jī)械有限公司EPC總承包，中國(guó)電建昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司承擔(dān)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，中國(guó)水利水電第八工程局和中國(guó)水利水電第十工程局分別承擔(dān)部分工程建設(shè)。

2 工程實(shí)踐中的中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)思考

中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在基本理論、主要設(shè)計(jì)方法、目標(biāo)功能等方面基本一致，均能滿(mǎn)足水電工程建設(shè)、管理和安全運(yùn)行等要求，中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況見(jiàn)圖1。但是局部設(shè)計(jì)方面，如潰壩分析、旱季發(fā)電、放空底孔設(shè)計(jì)、生態(tài)流量設(shè)計(jì)、環(huán)境及安全問(wèn)題考慮等方面考慮存在不足。在南俄4水電站的實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，筆者與業(yè)主代表方經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的會(huì)議及現(xiàn)場(chǎng)討論，結(jié)合工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)方面中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在與東南亞國(guó)際項(xiàng)目不適應(yīng)。

2.1 未明確要求潰壩分析

2018年7月23日晚，老撾首都萬(wàn)象東南約560 km的阿速坡省在建的桑片—桑南內(nèi)水電站(Xepian-Xe Nam Noy)副壩發(fā)生潰壩，水壩蓄水量超過(guò)50億m3。洪水涌入阿速坡省薩南賽縣13個(gè)村莊，其中6個(gè)村莊嚴(yán)重受損，約1.3萬(wàn)人受災(zāi)，是老撾數(shù)十年來(lái)最為嚴(yán)重的一次水災(zāi)。

獨(dú)立專(zhuān)家組于2019年3月20日向老撾國(guó)家調(diào)查委員會(huì)提交了報(bào)告。報(bào)告認(rèn)為，潰壩不能認(rèn)為是不可抗力導(dǎo)致的，由于該副壩基礎(chǔ)存在高滲透性、易被侵蝕，當(dāng)水庫(kù)蓄水水位上升時(shí)，壩的穩(wěn)定性就無(wú)法保證，最終導(dǎo)致副壩崩裂，造成災(zāi)難性、不可控的洪水下泄。獨(dú)立專(zhuān)家組認(rèn)為，潰壩事故毫無(wú)疑問(wèn)與副壩基礎(chǔ)有關(guān)，如果采取充分措施，事故原本可以預(yù)防。因此，老撾政府要求所有的水電站設(shè)計(jì)都需要考慮潰壩分析，一旦發(fā)生潰壩，在PMF(可能最大洪水)水位下對(duì)下游水電站及村莊等是否存在破壞，并對(duì)下游河道的水電站及居民安全情況進(jìn)行洪水流量演算或者模擬計(jì)算。例如南俄4水電站就進(jìn)行了潰壩分析，在PMF洪水潰壩，洪峰流量為44 800 m3/s；向下游傳播26 km至廠房處時(shí)，洪峰流量坦化為12 800 m3/s，傳播時(shí)間約為1.8 h，足夠預(yù)警和安全轉(zhuǎn)移廠房部位人員到安全處。當(dāng)傳播93 km至南俄3壩址時(shí)，流量從44 800 m3/s減小至4 500 m3/s，相當(dāng)于南俄3級(jí)壩址300年一遇設(shè)計(jì)洪水的量級(jí)，滿(mǎn)足南俄3水電站的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)下游水電站及人員不會(huì)造成傷害。

潰壩分析在中國(guó)SL 319—2018混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范等中都沒(méi)有要求，與之相對(duì)應(yīng)的中國(guó)水電站的標(biāo)準(zhǔn)往往是大壩設(shè)計(jì)按照千年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。然而，中國(guó)水電站廠房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與大壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不一致，水電站廠房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)往往是按照五百年一遇的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，兩者的標(biāo)準(zhǔn)并不相同，而在東南亞國(guó)家，往往要求采用同一標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 旱季發(fā)電要求考慮不充分

湄公河每年11月～次年4月為旱季，湄公河的主要補(bǔ)給水源為大氣降水，冬季干冷的西北季風(fēng)影響，降水稀少，加之冬季沒(méi)有青藏高原的雪融水，因此處于枯水期，而枯水期的發(fā)電量不足是大部分依靠水力發(fā)電的地域所面臨的最大問(wèn)題。

根據(jù)實(shí)際情況，老撾政府要求水電站設(shè)計(jì)時(shí)，需要按已知最差的電力生產(chǎn)年份來(lái)設(shè)計(jì)裝機(jī)容量和安排電力供應(yīng)以提高水電站的設(shè)計(jì)保證率，同時(shí)要求在旱季極低水流流量的狀態(tài)下水輪機(jī)能安全穩(wěn)定運(yùn)行。這往往導(dǎo)致水輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間降至35%～100%，對(duì)水輪機(jī)的設(shè)計(jì)提出了更嚴(yán)苛的要求，或者采用小容量機(jī)組解決旱季發(fā)電的問(wèn)題，這些設(shè)計(jì)原則也是老撾等東南亞國(guó)家的獨(dú)特需求。

2.3 未強(qiáng)制設(shè)計(jì)放空底孔

混凝土壩的泄水建筑物除了以溢流表孔承擔(dān)全部或主要泄洪任務(wù)外，一般設(shè)置有底孔。底孔主要功能包括施工期導(dǎo)流、泄洪任務(wù)、放空水庫(kù)、沖砂功能以及下游供水等，但目前中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中未強(qiáng)制設(shè)計(jì)放空底孔。

湄公河每年5月～11月為雨季，大氣降水充沛，因此處于豐水期。豐水期各個(gè)水電站水庫(kù)全滿(mǎn)，一方面要求布置表面溢流設(shè)備，同時(shí)為預(yù)防萬(wàn)一，一般東南亞水電站大壩都要求設(shè)計(jì)有放空底孔，以便于騰空水庫(kù)及檢修。南俄4水電站設(shè)置了2.0 m×2.2 m的放空底孔，這在中國(guó)水電站設(shè)計(jì)中也不常見(jiàn)。

2.4 生態(tài)流量的設(shè)計(jì)要求不嚴(yán)格

世界自然保護(hù)聯(lián)盟提出，生態(tài)流量是在用水矛盾突出且用水量可調(diào)度的河流、濕地和沿海區(qū)域，為維護(hù)正常的生態(tài)系統(tǒng)及功能所有擁有的水量。2007年，在澳大利亞召開(kāi)的國(guó)際環(huán)境流量大會(huì)上發(fā)布的《布里斯班宣言》，把環(huán)境流量定義為“維持淡水、河口生態(tài)系統(tǒng)以及依賴(lài)于這些生態(tài)系統(tǒng)的人類(lèi)宜居環(huán)境所需要的水流數(shù)量、過(guò)程和質(zhì)量”。

為保障河流環(huán)境生態(tài)功能，維持水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，不至于發(fā)生生態(tài)環(huán)境惡化，東南亞水電站的設(shè)計(jì)中經(jīng)常要考慮所必須保證下游河道的最小流量。其主要作用是保證河流所需要的自?xún)魯U(kuò)散能力，不因流量及水流形態(tài)發(fā)生巨大變化，造成水體污染；維持下游河道內(nèi)水生生物的生存和水生態(tài)系統(tǒng)的固有平衡；保證下游沿岸居民生活取水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取水等基本需求。因此，東南亞水電站的設(shè)計(jì)一般都要考慮生態(tài)流量的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)水電站、水庫(kù)大壩(閘)設(shè)計(jì)下泄生態(tài)流量對(duì)下游河流生態(tài)環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)償，是對(duì)下游人民群眾的生產(chǎn)、生活環(huán)境的保護(hù)。例如，南俄4水電站設(shè)計(jì)了通過(guò)放空底孔閘門(mén)控制0.5 m3/s的生態(tài)流量。

2.5 對(duì)環(huán)境及安全問(wèn)題重視程度不高

東南亞地區(qū)特別是老撾等國(guó)家水電站的建設(shè)過(guò)程中往往會(huì)聘請(qǐng)歐美人士作為項(xiàng)目的業(yè)主代表或者監(jiān)理，對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程進(jìn)行管理和監(jiān)督。歐美人士對(duì)建設(shè)過(guò)程中的環(huán)水保設(shè)計(jì)非常重視，特別是對(duì)水電站施工現(xiàn)場(chǎng)的廢渣處理、醫(yī)療設(shè)施、廢物及廢水管理、渣場(chǎng)的防護(hù)、隧洞開(kāi)挖過(guò)程中的沉淀池設(shè)計(jì)等非常重視，管理十分深入，這一塊往往也是國(guó)內(nèi)水電站建設(shè)過(guò)程中的弱項(xiàng)。例如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工用車(chē)輛維修過(guò)程中的廢油處理及廢棄的電池處理也非常重視等。要求現(xiàn)場(chǎng)需配備適當(dāng)?shù)尼t(yī)療設(shè)施和現(xiàn)場(chǎng)救護(hù)車(chē)；現(xiàn)場(chǎng)必須配備具有急救醫(yī)學(xué)資格的醫(yī)生，特別強(qiáng)調(diào)前15 min的急救干預(yù)對(duì)潛在受害者的重要性等。

2.6 架空線路不適應(yīng)

在電力系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中，架空送電線占據(jù)著重要的地位，電能主要是通過(guò)電線從發(fā)電廠向每位用戶(hù)家里傳輸架空送電線，能有效地降低人為活動(dòng)產(chǎn)生的干擾。中國(guó)規(guī)范規(guī)定，架空線路的通道凈寬度不應(yīng)小于線路寬度加通道附近主要樹(shù)種自然生長(zhǎng)高度的2倍，而主要樹(shù)種自然生長(zhǎng)高度是個(gè)模糊的值。由于東南亞一帶森林茂密，樹(shù)木高大，因此對(duì)地距離以及架空線路的通道寬度等也往往高于中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。東南亞一些國(guó)家直接限定一個(gè)固定值，比如通道要求凈寬100 m。

3 結(jié)語(yǔ)

按照《深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》的總體要求，在推動(dòng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)走出去的過(guò)程中，一方面，我們不能閉門(mén)造車(chē)，因循守舊，認(rèn)為中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就是萬(wàn)能的，而應(yīng)該根據(jù)所在國(guó)的實(shí)際情況、業(yè)主需求，結(jié)合東南亞國(guó)家旱季、雨季分明的特點(diǎn)，作適應(yīng)性的調(diào)整，對(duì)中國(guó)水電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)予以適當(dāng)優(yōu)化、補(bǔ)充和完善。另一方面，對(duì)于東南亞比如老撾、柬埔寨這樣的國(guó)家，如果能組織中國(guó)國(guó)內(nèi)專(zhuān)家、技術(shù)人才有針對(duì)性的為這些國(guó)編制一些簡(jiǎn)單的水電規(guī)范，簡(jiǎn)明扼要的對(duì)水電站等主要功能進(jìn)行控制，這樣可以從頂層設(shè)計(jì)上對(duì)東南亞周邊國(guó)家造成影響，使得中國(guó)規(guī)范在國(guó)際上擁有話語(yǔ)權(quán)，極具現(xiàn)實(shí)意義。