实施科技创新 优化设计理念——雅砻江流域两河电站工程设计侧记

曾逸农

重点水电工程报道

实施科技创新 优化设计理念
——雅砻江流域两河电站工程设计侧记

曾逸农

2015年7月20日，我们来到座落在雅砻江中下游与鲜水河汇合处的两河口水电站。工地上烈日高照，气温高达35℃。当我们踏上大坝主体工程坝顶时，从繁忙的工地上望去，两岸边坡整齐的脚手架吸引了我们的眼球，赞叹建设者们巧妙的设计和精湛的施工工艺。

在施工现场，业主单位雅砻江流城水电开发公司两河口建设管理局局长王金国对记者说:两河口电站项目建设可以说，从工程前期可行性研究设计阶段开始，我们就非常认真地对设计、施工、安全、监理等问题实施“全过程、全方位、多角度“的管理，力争该电站建成为全国水电行业优质和金奖工程。

两河口水电站设计雏形

采访中，中国电建集团成都勘测设计研究院(以下简称成勘院)副总工程师、项目常务副设总金伟告诉记者:早在20世纪60年代初，水电部相关部门就部署了对雅砻江流域和支流进行水力资源普查。成勘院于1965年完成了《雅砻江流域水利资源及其利用》汇编文选，首次提出了在雅砻江中游河段可建两河口梯级水电站，并明确阐述了两河口电站大坝的优越性:其一，是可控制雅砻江干流中游、支流鲜水河和庆大河的流域面积，其二，是具备形成较大水库的地形地质条件。其三，认定两河口为具有较大调节库容的水库电站，并对下游梯级电站有较大的补偿调节效益。在当时，两河口电站设计初拟装机容量为200万千瓦。

据了解，60年代前后，成勘院就组织部分科研设计人员历经艰辛，克服生活、交通、住宿、高寒、高海拔的重重困难，对雅砻江中游河段进行了查勘，重点放在两河口至长拉乡河段。1966年3月提出了《雅砻江上中游查勘报告(初稿)》，明确阐述了两河口水电站坝址、地形、地质等优越条件。由于历史原因，水电的开发和利用受到一定条件的影响，但成勘院对雅砻江两河口的查勘、设计工作从未间断，直到20世纪90年代初，完成了两河口库区万分之一地形图，物探和区域的地质普查工作。

经过多年的查勘、论证，两河口电站引起国家、省、市层面的关注。2000年4月，雅砻江流域水电开发公司(原二滩水电开发公司)组织了有设计单位、大专院校、水电专家的考察团，对两河口电站进行了一次深入的现场考察，得出统一的结论:雅砻江两河口电站，是四川省大江、大河中非常难得的一个优秀电源点。

紧接着，成勘院受水电水利规划设计总院和雅砻江流域水电开发公司的委托，对该地区的水电规划和两河口电站的开发方式进行研究，于2002年12月，成勘院就提出了《两河口水电站开发方式研究报告》。并先后编制和完成了《两河口水电站可行性研究正常蓄水水位选择》、《两河口电站可行性死水位及装机选择》报告等一系列专题报告，确定两河口电站设计装机300万千瓦，总库容108亿方的工程规模。

两河口设计常务副设总金伟说，2014年9月，应该值得纪念的日子:雅砻江上两河口电站正式通过国家发改委核准。

精心设计 科学管理

两河口电站从20世纪60年代普查开始到经国家核准，历经半个世纪。

几十年的勘察、设计和论证表明:雅砻江两河口建电站，有优越地形、地质条件，但是，有人们难以想象的设计难度和困难。

首先，是大坝设计难度。工程位于高海拔区(平均海拔3000米)，高地震裂度和高寒山区。设计大坝为砾石土心墙堆石坝，最大坝高达295米，挡水高度在同类坝型中世界第一，为世界最高的土石坝之一，填筑方量达4200万方，国内外尚无成熟的经验可借鉴。

对工程设计面临的巨大挑战是:坝体各区应力变形协调问题、湿化变形问题、坝料蠕变问题、坝体高应力和大变形等等问题应运而生……。

其次，是边坡设计难度。两河口电站大坝所在区域河谷狭窄，岸坡陡峻，枢纽区高边坡均为1级边坡，200米级及以上的工程高边坡共7个，最高边坡606米，是世界第三高边坡。边坡主要岩性为砂板岩，卸荷和裂隙发育，边坡设计难度极大。

第三，建筑材料研究难度。两河口工程使用土料场多，且土料场位置分散，运输距离远，大部分土料、砾石需改善力学性能。为此，成勘院在设计中，针对心墙防渗土料的料源选择及特性开展了大量试验:对土料掺合施工工艺进行大胆的研究；对坝料合理规划与优化进行调配研究；对高寒地区高石坝心墙施工技术问题等进行了大量的专题研究等等……。将设计运用到工程设计，施工建设之中，取得了可喜的成效。

第四，是泄洪系统建筑物设计难度。两河口电站泄洪建筑物的安全直接对流域整体安全影响巨大。具有水头高、泄量大、河谷窄、岸坡陡、泄洪功率高、下游河道及岸坡抗冲击能力较低等特点，成为高山峡谷泄洪消能设施难度之最!

第五，施工总布置和场内交通难度。由于电站都处在海拔2600米的高原地带，施工交通及场地布置条件极差，基本没有可以直接利用的场地，这给施工场地布置设计带来极大困难。另外枢纽区道路长达129公里，隧洞占到50%以上，达到国内水电工程场内交通布置量最高水平。成勘院的设计人员，只有边设计、边查勘，反复比对多次才确定方案。

为了克服两河口电站工程在地质、环境、气候等诸多方面的影响，成勘院几十年来，一直未中断对两河口电站的设计。

据不完全统计，成勘院分别对两河口电站的坝址地质平面、剖面进行了多次实地测绘；同时进行钻探、钻孔声波段测试；对岩石进行力学试验、物理水压、水质试验以及岩体变形、结构等试验；对石料进行破碎、高压、密度测试；对土料进行力学、分散性、粘土矿化，X射线分析等等。数以万计的试验、测试、查勘、分析数据充分证明:电力科技工作者对科学严谨与态度，对电站设计的认真与执著。

实施工程设计质量终身制

两河口项目常务副设总金伟介绍说:两河口电站从20世纪60年代初到工程核准，时间就长达几十年之久。这几十年中，成勘院分别从地质、气候、交通、枢纽、建筑物、材料、泄洪、边坡、厂房、施工布置、技术、移民等对多项工程分类进行深入研究和设计，形成了60余个专题和报告，取得了近70余个科研成果。这些成果的取得，是全国10余家科研机构和超过20个水电大专院校共同参与设计的硕果。

为了确保两河口电站的设计质量，该院把两河口电站工程作为全院一号重点工程对待，两河口电站设总、院总工程师余挺每季度都带领技术团队亲临两河口电站现场指导工作。在院内从人员、技术、资金、物资等各方面给予充分的保障，并在该项目上推行工程设计质量终身负责制。(建立谁主管、谁设计、谁负责的工程质量责任终身负责制)，让工程质量档案与责任人挂钩，相伴一生。从源头上确保设计建设质量的安全保障体系。

除此之外，成勘院结合施工实际，在一些现场设计、施工管理等岗位，例如勘察与设计，安全与质量岗位实行相互配合责任制、相互监督，在某些工程领域进行风险警示，从而提高各岗位人员的责任意识。

为了确保两河口电站从设计到全面竣工投产的顺利，成勘院把经验丰富、身体强壮、责任意识强，能长期吃苦耐劳的工程技术和管理人员选派到两河口电站项目部。由于工程地处高原，年龄也是选用主要设计人员考虑的因素，即在两河口电站全面投产的2023年之前，要确保设计团队的稳定。按金总的话说:参与两河口工程的员工，既要有水平，又要有经验，身体还要好、年龄也要合适!可以看出:成勘院党委对两河口电站建设的重视程度。

开发绿色水电 服务区域经济

采访中，记者了解到，两河口水电站是雅砻江中下游控制性龙头电站，干流与支流鲜水河汇合，坝前汇入庆大河，在这里建坝，天然地成为一坝锁三江。最终设计方案:总装机300万千瓦。电站竣工后，正常蓄水位库容达101．5亿立方米，调节库容65．6亿立方米，库容系数31%，是多年调节电站。平枯水期平均出力113万千瓦，枯水期平均出力121．9万千瓦，枯水期出力与丰水期平均出力相近，因此，两河口电站成为改善四川电源结构的重要电源点。

金总介绍:两河口电站，作为龙头水库，水库补偿效益十分显著。通过水库调节，可使坝址处设计枯水期平均流量由213 m3/s提高到570 m3/ s，可提高168%。这样一来，可增加下游雅砻江梯级电站(包括牙根一级、牙根二级、楞古、孟地沟、长拉、锦屏一级、二级、官地、二滩、桐子林等11级梯级电站)多年平均发电量102万千瓦量。平枯期电量224．87亿千瓦时。设计枯水年平枯期平均出力444．7万千瓦。从而使四川电网水电站群的枯水年枯水期平均出力大幅增加。可减少系统水电群弃水量48．3万千瓦时，较大幅度地提高全省水资源利用水平。

此外，从宏观角度去考虑，两河口水电站的补偿效益还可以延伸到金沙江干流下游段的乌东德、白鹤滩、溪洛渡及向家坝，以及长江干流三峡及葛洲坝。可增加金沙江干流下游段的乌东德、白鹤滩、溪洛渡及向家坝4个梯级电站多年平均发电量51．77亿千瓦时，平枯期电量96．43亿千瓦时，枯水期平枯期平均出力187．1万千瓦时；可增加长江三峡和葛洲坝水电站多年平均年发电量15．17亿千瓦时，平枯期电量20．02亿千瓦时，枯水年平均出力42．1万千瓦。

记者了解到，两河口工程坝址和库区涉及甘孜藏族自治州雅江、道孚、理塘、新龙4个县，主要是藏族聚居区，同属四川贫困山区。两河口电站的建成，对区域经济的增长发挥积极的作用。据统计，从2010—2020年，四川累计新增GDP的贡献率分别为3．63%、3．05%、

3．22%，可拉动四川省经济增速0．36、0．30、0．32个百分点。对甘孜州来说，2010—2020年间，累计新增GDP贡献率分别为30．4%、30%，可拉动全州经济增速4．55%、4．51%百分点。

两河口水电站建设期间，可为甘孜州级财政每年增加营业税收入2 954．63万元，为雅江县增加营业税及附加税收入5 170．60万元。从开工到竣工累计13中，上缴地方税收总额将达10．9亿元人民币。可带动直接就业8．42—1

2．44万人，间接就业19．19万人。

雅砻江上的两河口电站建设，极大地改善了民族地区，贫困山区群众的生活、生存条件。对区域经济发展起到积极的推动作用。通过开发性移民，移民地区的基础建设、生产、生活条件向前跨了一大步的同时，当地群众又获得了更好的发展机遇。雅砻江流域水电开发公司为落实国家“全面建成小康社会”的奋斗目标作出了重要贡献。

(责任编辑:姚国寿)