水利水电工程水工设计方案对比研究

　在水利水电工程建设中，除了有较完善的水利水电规划外，还要在规划的基础上对工程设计的可行性方案进行对比优化，选出最佳设计，以实现水利工程建设投资效益最大化。本文通过总结多年设计和审查工作的经验，对如何进行水利水电工程水工设计方案对比进行了分析，并对方案对比的一些重要因素进行了论述。
　　
　　 1 设计方案对比的重要性
　　
　　一个方案的确定一般包括4个步骤：方案的拟定、方案的设计、方案的比较和方案的选择。方案的拟定是根据工程开发的任务、规模，结合地形地质条件、建筑物布置、施工条件、环境影响等因素，经过分析，拟定两个或多个参与对比的方案。方案的设计是对各参选方案进行一定深度的设计，分析各方案的建设条件及工程对社会和环境的影响，估算各方案的投资、工期等，为方案的比较提供依据。方案的比较是结合比选因素，对各方案进行全面的比较，得出各方案的优劣。方案的选择是在方案比较后，经综合分析，推荐最优方案。
　　水利水电工程由于技术难度较大，工程的安全性十分重要，也由于工程投资高，对工程的经济性提出了很高的要求。在工程实施前，需进行大量的前期论证和研究工作，以论证设计方案的可行性和合理性。随着技术的发展、工程难度的提高以及国家对前期工作要求的提高，对水工设计方案的论证提出了越来越高的要求，如何快速、合理地选定设计方案，确定工程场址、主要建筑物型式和各水工建筑物布置方案，论证其可行性和合理性成了水利水电前期工作中非常重要和关键的工作。
　　
　 　2 设计方案对比的原则
　　
　　方案对比的首要原则是方案的设计和比较应实事求是，对各方案的利弊应进行科学和客观地分析。拟定方案时，不能凭设计或建设单位的意愿而故意舍弃可能较优的方案。方案设计时，对各方案应一视同仁，不能故意压减或做大某一方案投资方案比较时，不能由于偏好哪个方案，而重点分析和夸大其有利因素，而故意突显该方案的优点。
　　各对比方案须满足相同的规划指标，各方案应在相同的前提条件下进行比较。对比各方案均应可行且互有优劣，如经初步分析，其中某方案在技术上不可行或与其它方案比较在各方面都处于劣势，则此方案可不参与对比。当然，如经济分析，只有一方案可行或该方案在各方面都明显优于其他方案，也可以直接推荐该方案，而不一定进行详细的方案比选。
　　方案设计完成后，应结合对比因素对各方案进行全面综合的比较。比较前应列出影响方案比选的各种可能因素。比较时应针对各对比因素按顺序进行详细的分析和对比。进行工程量和投资比较时应计入影响投资比较的所有项目。方案对比应抓住关键因素，对比前应分析哪些因素为关键因素和控制因素，哪些是次要因素，如果各方案各有优劣且难以抉择时，对关键因素应进行重点分析和对比方案比较的结果应明晰，针对各对比点应明确的结论，在报告编制中应将比较结果列表。
　　
　　 3 设计方案对比的因素
　　
　　影响方案对比的因素较多，既包括地形地质条件、建筑物布置、施工条件、施工工期、工程占地、工程投资等可量化成经济指标的因素，也包括运行管理条件、工程技术风险、环境影响及社会影响等难以量化的因素。本文就方案设计、工程投资和环境影响作为重点论述对象。
　3.1 方案设计
　　方案设计首先应满足工程运用的要求，工程实施后应能满足工程的任务和规模，实现工程运用目标；其次是设计应满足安全运行的要求，在技术上能成立，并有一定的安全余幅。
　　设计不能生搬硬套和千篇一律。对水工设计来说，建筑物的型式、布置和工程处理措施等应根据设计条件的变化而有所不同。首先是场址不同时，由于地形地质条件等不一样，建筑物的型式、布置等有所差别。坝址比选中，各参选方案的坝型、枢纽布置等会由于场址不同而可能不一样，而不仅仅是工程量和投资等的差别。长距离输水渠道中，渠道的型式、断面尺寸等随着渠段所处位置和地形地质条件的变化而变化。其次是对于同类项目，可能会由于地域不同，地方经济条件和发展水平的差异等，设计的着重点和控制因素可能不一样。
　　设计应有充分的依据，方案的设计应经过充分的分析和论证。首先是建筑物设置和工程措施的采取应通过必要性论证，以解决为什么要做的问题。其次是建筑物的布置和尺寸的确定等应有科学的依据。为使依据充分，布置应符合各种标准和规范，体型和尺寸应通过计算或模型试验验证缺少既定规范或计算依据时应通过工程类比或借鉴同类工程的经验确定。
　　另外，设计还应满足实用的要求，采取的工程处理措施等应具备实用性和耐久性。应尽量采用成熟技术或施工难度较小的技术，力求使工程技术风险降到最小，如需所创新，应经充分论证。另外设计应满足环保的要求和考虑对社会的影响，力求工程的建设对周围环境和社会的影响最小。方案的设计应与其他专业相协调，考虑其他专业的要求。
　　3.2 工程投资
　　水工设计是对工程的构思和描绘，投资则是水利水电工程货币化的体现。水工设计是控制基本建设规模、约束工程造价、提高投资效益的关键。对于水利水电工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。
　　工程投资决策阶段要对工程建设的必要性和可行性进行技术、经济评价论证，对不同的开发方案(如海堤走向、工程规模、平面布置等)进行分析比较，从中选择出最优开发方案。海上工程要充分考虑海上作业风大、浪高、潮急等恶劣的自然条件，以及台风大潮带来的风险等多变因素，科学地编制投资估算。这是工程造价全过程的管理龙头，应适当留有余地，不留缺口。投资估算工作做得越细，结构层次分解越多，工程量计算越准确，精度就越高。投资估算是控制初设概算的依据，初设总概算超过可研报告审批投资的10%时，可研报告需重新报批。因此，一个精确、合理的投资估算报告可以为项目的成功实施提供一个可靠的基础。
　　水工设计应该考虑工程施工，在一个方案设计后应该组织相关人员，对设计方案进行详细、全面、认真的会审。经济上不仅要核算项目的一次性建设投资，还应该统筹考虑项目的运行成本、维修费用，以保证项目的全寿命费用最低。设计还要充分考虑到施工的可行性，保证运行操作的方便、安全。对同类项目、同类装置，还应该到其他使用单位、实地进行详细咨询和调研，积极听取其他使用单位的意见和建议，以进一步优化设计。
　　3.3 环境影响
　　一个设计方案，在规划和设计材料中必须有"环境影响评估"与"库区和下游准备工作"的有关内容。环境影响评估内容应包括在建设投资分析论证阶段。环境影响评估包括4个方面：一是研究工程建设地区的环境状况；二是阐明工程建设对环境的影响因素；三是在工程建筑影响下对周围环境状况进行预测；四是论证自然保护措施和补偿办法。水利水电工程，不论其规模大小和建筑物组成如何，都在某种程度上影响着周围所有客体的环境：大气，地表水，地质环境，包括植物和生物的生态系统，包括水质和水生物在内的水生态系统，社会环境等。在水工设计时，环境影响评估各阶段的每一步骤都有其特殊性，这种特殊性与工程地区的天然条件和经济状况密切相关。
　　
　 　结语：
　　
　　总之，在对水利水电工程水工设计方案进行对比研究时，要秉着科学和实事求事的态度，遵循方案对比原则，对方案设计、工程投资、环境影响等因素进行综合评价分析，从中选出最优方案，实现水利工程建设投资效益最大化，更好地保障并促进流域的协调、可持续发展。