基于降低工程造价的高达水库枢纽工程设计

李景钢

(中山市水利水电勘测设计咨询有限公司，广东 中山 528400)

水利水电工程设计中，工程造价是评价项目投资合理性和投资收益的主要依据之一，其中设计阶段是控制工程造价的关键环节，通过方案优化，节约成本的潜力也最大。设计中如何将工程项目的功能要求与投资有机结合，根据工程的实际情况既不单纯追求降低成本，也不片面提高功能，力求以最佳设计方案提高项目成本与功能的比值一直是企业追求的最终目标。基于此，本文针对如何降低高达水库枢纽工程工程造价进行方案设计。

1 工程概况

高达水库枢纽工程位于广西来宾市武宣县境内的黔江支流东乡河上游，坝址距东乡镇约12 km，距武宣县城约37 km。工程建设任务以供水为主，兼顾灌溉、事故备用等综合利用效益。水库总库容1090万m3，日平均供水量3.7万m3，日供水（最高）设计规模为4.47万m3，设计灌溉面积约3.9 km2，同时作为武宣县城的事故备用水源。水库工程规模为中型水库，工程等别为Ⅲ等。枢纽建筑物主要由混凝土心墙土石坝、溢洪道、输水建筑物、供水管线等组成，最大坝高61.5 m，输水管线全长33.85 km。大坝设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。

2 工程设计

高达水库枢纽工程在初步设计阶段对原可研设计方案成果进行了系统的论证、优化，以功能要求、工程造价、工期、运行可靠性、安全性等因素为导向，对枢纽布置、坝型、供水管线、施工组织、导截流等进行设计优化，提出了科学合理、经济较优的设计方案。

2.1 坝型

按照坝址区地形、地址条件，考虑两种坝型进行优化比选，分别为塑性混凝土心墙土石坝和组合坝（埋石混凝土重力坝+土石坝），从地质条件的适宜性、施工条件、建筑材料、施工工期、征地移民、环境评价、工程造价等方面做出详细比对，最终选定坝型为塑性混凝土心墙土石坝[1]方案。

工程造价方面，混合坝（埋石混凝土重力坝+土石坝）方案枢纽工程部分静态投资为31000万元，全土石坝方案枢纽工程部分静态投资为22000万元，前者比后者多9000万元，造价节省幅度为28%。由此可以看出，较好的设计方案将大幅度降低工程造价，提高项目投资价值。

2.2 输水建筑物

输水建筑物布置方面，考虑施工导流隧洞在施工导流完毕后失去原有功能，设计充分利用临时导流隧洞，为减少工程投资，将输水建筑物同施工导流隧洞结合布置。在这种思路下，考虑两种设计方案，即有压流取水和无压力流取水[2]，无压取水即隧洞为开敞式，不封堵隧洞出口，通过隧洞内敷设压力钢管放水，保证隧洞内无水压，取水塔闸阀及出口蝶阀控制放水流量，有压取水即在隧洞末端设置堵头，通过出口堵头后有压放出。取水型式的选择从隧洞施工进度、工程造价、防渗措施、管理维修等因素综合考虑进行比选，比选结果见表1。

表1 隧洞取水型式的比选

从表1可以看出，本工程隧洞主要用于导流度汛，并结合供水取水功能。从施工进度看，无压隧洞内管道施工工期略长，防渗措施无压隧洞要求较有压隧洞低，但无压隧洞工程造价较有压隧洞高约60万元（需敷设管道）。虽然无压隧洞造价较有压隧洞略高，但无压隧洞的防渗要求略低、管理维修方便等优势明显，故输水隧洞采用无压隧洞。

2.3 供水管材

管材选择主要依据能承受要求的内压和外荷载、使用性能可靠、维修工作量少、施工方便、耐久性好、内壁光滑以及工程造价低的原则，根据供水量要求、地形条件、地质特征，考虑四种管材着重从工程造价角度进行比选，比选结果见表2。

通过综合比选，选择方案二，即隧洞尺寸为D=3.5m。与方案一比较，过流能力强，大坝填筑度汛高度适中，且左侧台地处坝体无需填筑；与方案三相比，工程投资少约160万元，在满足功能的前提下，可减少导流的工程造价。

3 效益分析

表2 不同管材直接费比较表

项目管材公称压力1.0 MPa，长度为16 km，通过综合比选采用PCCP管[3]，PCCP管具有良好的性能、较低的综合单价。因此，经过比选埋地段采用单价相对较低的预应力钢筒混凝土管PCCP管，局部非埋地管段则采用钢管。

2.4 施工导流

根据坝型特点，工程导流不适合于分期导流，而涵管导流在坝体完成后需要处理坝体埋管的封堵问题，使坝体存在一定的安全隐患，本工程不宜采用，最终确定枯水期及汛期均采用一次拦断河床隧洞导流方式，既提高工程安全性，同时又可结合输水建筑物共同布置，减少工程投资。

洞径选择根据过流能力、大坝填筑进度以及工程造价等因素进行三种洞径方案比选，结果见表3。

表3 隧洞尺寸比选表

经测算，高达水库枢纽工程的经济内部收益率达到10.65%，大于社会折现率6%，说明项目在国民经济上是合理可行的，并具有一定的抗风险能力。从财务评价来看，按现状供水水价计算的财务收入不能满足工程成本费用要求，因此本项目没有贷款能力，需投入全额资本金进行工程建设，本工程属水利基建民生工程，建设资金由中央财政拨款和地方自筹解决。

高达水库向东乡镇、三里镇及武宣镇供水，供水规模为3.722万m3/日，供水量为1341.8万m3；设计灌溉面积3.84km2。测算得出水库出水口水价为1.09元／m3，灌溉供水价格约为0.13元/m3（约79.18元/亩），与现状收费标准相比较，相对偏高。但该供水工程的实施，社会效益显著，即可作为武宣县城的第二水源及东乡镇、三里镇的水源，从根本上保证武宣县城群众饮水安全，以促进经济协调发展；工程的建设又可促使群众保护流域范围内的林木，改善生态环境。因此，本工程经济较优，社会效益显著。

4 结语

水利水电工程是和人民群众利益相关的民生工程，涉及国民经济建设的各个领域，随着经济的发展、技术的进步，方案设计越来越科学先进。方案创造价值的同时，仍需关注工程相关的不确定性成本的变化，如建筑材料的价格、人工成本等。近些年，材料价格上涨，人工成本增加，无疑导致工程施工总体造价的不断提升，给工程投资决策及后期收益带来影响。高达水库枢纽工程通过枢纽总体布置及单项建筑物布置设计优化，大幅度提高了工程的适应性、施工便捷性及运维方便性，在完善功能要求的同时，提升了工程的经济及社会效益。