贵州华电乌江水电工程项目管理有限公司 贵州贵阳 550001
摘要：水电站工程投资控制是项目能否通过决策和顺利建设的关键因素，在工程建设前期和实施阶段，开展项目投资控制风险分析，通过风险管控、枢纽设计、施工优化，有利于投资控制，避免投资浪费，可供类似工程借鉴参考。
关键词：水利水电工程；投资；优化
1.背景
某水电站工程枢纽主要建筑物由碾压混凝土重力坝，右岸发电引水隧洞及发电厂房等组成。工程为Ⅲ等工程，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级。电站总装机45MW，总发电量1.3亿kw•h/年，总工期33个月，总投资为38986万元，按照概算价格水平年测算电价为0.32元/kw•h，与现行市场电价差距较大，很难保证项目投资方的盈利能力，并且项目还潜在着一些不利于投资管控的风险，将会进一步降低该项目的技术经济指标，为此，必须对工程项目进行投资优化分析研究，提高该项目的技术经济指标，增强市场竞争、盈利能力和抗风险能力，确保该项目建设顺利推进。
2.项目投资管控风险分析
2.1区域低温天气突出、历时较长。
根据电站气象资料，冬季最低气温近-500C，最大冻土深度近1.7m左右，冬季时段近6个月。工程建设冬休期有近半年时间不能施工，不利益工程建设施工工期控制和混凝土施工质量的控制，特别事大坝工程碾压混凝土施工质量的控制，极易导致工期延长和出现工程质量事故等问题，从而增加工程建设投资。
2.2工程材料运输距离远、材料供应保障困难。
工程建设地点距离中心城市较远，近650km左右，运输道路路况复杂，原材料运输组织较为困难，工程建设原材料保障风险较大，极易出现工程建设弹尽粮绝的被动施工局面，很可能出现施工窝工、停工等工期延长现象，进而增加了工程投资。
2.3施工设备调剂困难、保证率较低。
工程承建单位主要根据工程施工专业、规模、强度等边界条件，在施工成本最低化的前提下，科学、合理组织配备，针对本工程建设规模相对较小，为规避施工投入增大导致施工成本增加的问题，工程承建单位几乎不考虑施工备用设备，再加上本工程地处偏远，施工设备的临时调剂和补位能力非常受限，如果临时组织施工设备进场补救施工，周期较长，不仅工程建设工期有影响，而且对工程建设投资控制的风险也较大。
2.4潜在不利地质条件对投资的影响
在工程勘察设计工作中，因工程勘察条件有限、难度较大、深度不够、费用较多等诸多问题，出现工程设计地质边界条件不准确或增加了工程设计的模糊性，在工程设计参数的取值中，按照经验数值或规程规范的上限取值进行设计，提高了工程设计标准，增大了工程投资，不利于工程投资的管控。
综上所述，通过科学、合理的组织管理，进一步提高工程技术经济指标，提出具体对策和措施，满足工程项目投资方的建设决策要求，实现工程项目顺利开工建设和保障各项节点目标，使工程项目的建设投资管控风险降到最低。
3.项目投资优化分析与措施
根据水利水电工程现行的设计规程规范要求，围绕“减少工程量、降低施工难度”总体原则，开展设计、施工优化分析，达到简化施工、控制工期、降低投资的目的，实现工程项目技术经济指标提高的目标。拟将电站装机容量从45MW增加到50MW的容量增加，并结合电站工程现场具体地形地貌和地质条件，以及水工枢纽布置设计情况，开展对工程水工枢纽布置方式、主要建筑物布置型式等进行优化调整。
3.1电站增加装机容量投资优化分析与研究
3.1.1引水发电系统设计优化分析
工程引水发电隧洞总长480.20m，开挖断面9.00m，其中砼衬砌段长139.32m，衬砌后洞径8.00m，砼喷护段长340.87m，喷砼厚度0.10m，砼喷后洞径8.80m。若进行机组容量从45MW增加到50MW的优化，因调保计算不过关需将对引水发电隧洞的设计结构参数进行调整，为了满足机组容量的调增和调保计算的过关，将对原设计引水发电洞的设计断面进行扩挖，开挖断面进行钢筋混凝土全断面衬砌，同时，对引水发电系统的进水口结构建筑物要进行设计结构调整，从而将会增加一定的工程投资。
3.1.2调保工况计算情况分析
根据《水力发电厂机电设计规范》（DL/T5186-2004）第4.3.4条和第4.3.5条规定，机组甩负荷时最大转速升高率保证值为宜小于50%，蜗壳最大压力升高率保证值在50%～30%之间。
按工程设计装机3台机组同时甩负荷的不利工况进行调节保证计算。调节保证初步计算结果为：流道总长ΣL=572.45m，额定水头甩全负荷时ΣLV=1607m2/s，最大水头下甩全负荷时ΣLV=1315m2/s。
额定水头下甩全负荷时调节保证计算成果见表1：
如果装机容量从45MW增加到50MW，取导叶直线关闭时间Ts=10s，在额定工况下3台机同时甩全负荷时，蜗壳末端，最大压力升高率为48.3%，最大转速升高率为48.0%，尾水管最大真空度为2.51mH2O。进行钢结构计算复核，确定顶盖和座环螺栓从原来的8.8级调整为10.9级，蜗壳从第1节至第5节及锥管段设计钢板厚度16mm增加为18mm，因设计优化调整将增加工程投资。
3.1.3导叶关闭时间的选择分析
通过调保计算，将导叶的关闭时间取直线关闭时间Ts=11s，在额定工况下3台机同时甩全负荷时，蜗壳末端，最大压力升高率为43.2%，最大转速升高率为49.8%，尾水管最大真空度为2.42mH2O，均满足规范要求。按此关闭规律，最大水头下3台机组同时甩全负荷时，最大压力升高率、最大转速升高率均能满足规范的要求。同时，水轮机所有过流部件可不作设计生产调整，引水发电隧洞可维持原开挖断面和支护型式。
3.2水轮机选型优化措施分析
为了满足水电站基机组容量设计调增的目的，在保证引水隧洞开挖、衬砌断面及引水系统进水口建筑物设计结构不变的情况下，经过设计计算拟将原设计的HLA551-LJ-220型转轮设计优化调整为HLA551C-LJ-220型转轮，计算机组出力为17000kw，为了保证发电出力，在主机生产过程中将对发电机增加铜线、加强绝缘、加粗线圈、增加包扎材料，将增加制造成本和制造费用。
综上所述，按照可研阶段的价格水平年进行测算，将增加的工程投资占工程总投资的4.90%；电站装机容量的增加占原总装机容量的11.11%，投资增比远远要低于装机容量的增比，降低了工程投资。
3.3大坝工程优化分析研究
3.3.1坝工结构优化分析
根据水工建筑的规程规范和大坝抗滑稳定分析计算，电站装机容量增加后，大坝在原设计方案的基础上需要新增1.4m高的防浪墙，坝后坡从1：0.75调整到1：0.80。
本坝基持力层为泥盆系下统康布铁堡组的片麻岩夹混合岩，岩层倾向上游偏左岸，倾角30°~40°，岩体较完整、新鲜，力学强度较高，不存在连续分布的缓倾角软弱夹层，未发现不利坝基稳定的连续结构面存在，坝基抗滑稳定主要受砼与基岩面的抗剪强度控制。经设计优化计算，大坝坝后坡保持1：0.75不做调整。
3.3.2大坝基础结构设计优化分析
在本工程中大坝的基础设计中，考虑到固结灌浆的施工效果和施工方便，以及为大坝坝体碾压混凝土施工找平原开挖基岩面，坝基设计了1.5m厚常态混凝土垫层。从施工工序衔接和无盖重灌浆的施工方法和工艺，1.5m厚常态混凝土垫层的施工不仅施工工期较长，而且垫层混凝土裂缝控制难度较大，相对碾压混凝土施工来说，即不利于工程施工质量控制，又不利于施工工期的节约，同时增加了工程造价和投资，结合类似工程实践经验，取消1.5m常态混凝土垫层的结构设计，采取无盖重固结灌浆施工工艺和方法，坝基灌浆处理完成后，按照碾压混凝凝土的施工工艺要求进行碾压混凝土的施工。
3.3.3大坝建基面抬高优化分析
在大坝建基面抬高优化设计工作中，根据开挖揭露的工程实际地质条件，围绕“少开挖、少扰动、少破坏”的原则进行动态优化调整，在维持大坝体形不变的前提下，即减少了工程量又降低了大坝高度。在设计原选定的坝基744.5m高程（开挖面积达到3000m2），经过抬高优化，大坝建基面抬高平均在1.5米左右。
3.3.4电站防渗系统工程优化分析
本项目的防渗工程，经过前期钻孔压水试验，揭露出坝基主要存在沿F10断层破碎带渗漏和绕坝渗漏问题。左、右岸坝肩地下水埋藏深、坡降平缓，相对不透水（q＜3Lu）层埋深分别为30.7和24.6m～26.7m，左、右岸绕坝渗漏长度（考虑到与相对不透水层封闭）分别约为56.1m和148.6m。透水率q＜5Lu防渗下限与q＜3Lu防渗下限在河床和右坝肩基本一致，只有在左坝肩深度稍浅，其相对不透水层（q<5Lu）埋深约25.0m，绕坝渗漏长度（虑到与相对不透水层封闭）为42.0m。根据现场大坝左右两岸实际揭露的地质条件，对防渗帷幕深度抬高、范围缩小进行优化调整。
3.3.5大坝碾压混凝土设计优化分析
工程选择天然砂石骨料，相对程碾压混凝土，骨料的石粉含量严重不足，原设计拟采用掺胶凝材料来弥补骨料石粉，这将增加施工成本，且不利于大坝混凝土的温控。根据类似工程建设经验，在现场试验的基础上，通过掺粉煤灰等优化碾压混凝土配合比，减小了施工难度，节约了工程投资。
3.3.6大坝坝体结构调整优化分析
本工程设计中，大坝部设有观测廊道，这不仅不利于施工组织，且不利于工程施工外观质量的控制。根据工程设计实际情况和结合类似工程建设实践经验，取消大坝中的观测廊道，其设计功能均化和归并到其他坝体廊道上。达到简化施工、降低施工难度、加快施工进度，节约工程投资的目的。
4.工程投资效益分析
本工程投资效益测算基础参数装机容量50MW，年发电量13915万kw.•h，电量有效系数0.95，电厂用电0.5%，线损率取1%，以及工程成本与费用的估算，经济测算年限34年，项目静态总投资为35489（机组增容后的投资）万元，按照项目投资方资本金内部收益率的要求测算得到电站经营期平均电价为0.284元/kw.•h，与原设计按照概算价格水平年测算电价0.32元/kw•h降低了11.25%，提高了项目的技术经济指标，满足了项目投资决策的要求，增强了电站项目的市场竞争力、盈利能力和抗风险的能力。
5.结语
根据工程项目投资决策要求和工程设计的实际边界条件，开展了项目投资控制风险分析，通过机组增容优化和枢纽设计、施工优化，降低了工程投资，节约了工程造价，按照项目投资方资本金内部收益率的具体要求测算得到电站经营期平均电价为0.284元/kw•h，与与设计按照概算价格水平年测算电价0.32元/kw•h降低了11.25%，提高了项目的技术经济指标，满足了项目投资决策的要求，确保项目的技术经济指标更加科学合理，避免了不必要的资源投入和投资浪费。
作者简介：
郭定明，四川广安人，高级工程师，硕士研究生，主要从事水电工程技术管理和咨询工作
论文作者:郭定明,陈治旭
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/7
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