蔡小輝 張 瀚 伍儀保
(1.深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院 廣東 深圳 510800;2.四川大學(xué)水利水電學(xué)院 四川 成都 610065)
卡基娃水電站是木里河流域“一庫(kù)六級(jí)”開發(fā)方案中的“龍頭水庫(kù)”工程??裳须A段設(shè)計(jì)方推薦普爾料場(chǎng)I區(qū)作為大壩填筑料主料場(chǎng),普爾料場(chǎng)Ⅱ區(qū)為輔助料場(chǎng),人工骨料料源采用普爾料場(chǎng)II區(qū),料場(chǎng)的改址將會(huì)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn),本文通過改進(jìn)層次分析法,通過大量專家的調(diào)查,得出料場(chǎng)優(yōu)化前后的風(fēng)險(xiǎn)排序,從而指導(dǎo)決策人員進(jìn)行做出正確的判斷以及得到最合理的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。
卡基娃電站水庫(kù)正常蓄水位為2850.00m,相應(yīng)庫(kù)容3.583億m3;死水位2800.00m,相應(yīng)死庫(kù)容 0.777億 m3;校核洪水位2852.20m,相應(yīng)總庫(kù)容3.745億m3,具有年調(diào)節(jié)能力。電站采用混合開發(fā)方式,攔河大壩為混凝土面板堆石壩,最大壩高171m,引水隧洞長(zhǎng)約6.36km,電站裝機(jī)容量440MW。大壩自上游至下游依次為棄渣壓重區(qū)、粘土鋪蓋區(qū)、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、大塊石護(hù)坡、下游壓重區(qū)。墊層料區(qū)水平厚度4m,過渡料區(qū)自上而下水平厚度由6m漸變至11m。
卡基娃電站面板堆石壩的料源包括普爾料場(chǎng)和則窩料場(chǎng)。普爾料場(chǎng)位于壩址下游普爾村一帶,運(yùn)距約4km。該料場(chǎng)右岸沿河現(xiàn)有機(jī)耕道通過,擬拓寬改建,約2900m高程有梯級(jí)電站對(duì)外交通公路通過。左岸有木里河相隔,若開采則須架設(shè)橋梁。把普爾料場(chǎng)分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū),有用層總儲(chǔ)量為1380萬m3,滿足兩倍需求量要求,無用層儲(chǔ)量407萬m3,采剝比3.39∶1。則窩料場(chǎng)位于大壩上游木里河右岸通鄉(xiāng)公路以上則窩和牙洛村之間,距大壩3km左右。料場(chǎng)范圍大致北部、南部以較大的沖溝為界,西部(料場(chǎng)后緣)高程達(dá)3200m左右,東部以通鄉(xiāng)公路(高程2900m左右)為界,總體呈葫蘆形,最大寬度530m,長(zhǎng)度815m,料場(chǎng)面積27.4萬m2。通過研究則窩料場(chǎng)的骨料得知?jiǎng)t窩料場(chǎng)人工骨料巖石飽和抗壓強(qiáng)度最大值為85.9MPa,最小值為 54.0MPa,平均值為72.1MPa,均滿足《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》(DL/T5388-2007)大于40MPa的要求。
表1 優(yōu)化前壩料開采與運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)排序表
表2 料場(chǎng)優(yōu)化后的壩料開采與運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)排序表
則窩料場(chǎng)人工骨料巖石的凍融損失率均小于1%,滿足《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》(DL/T5388-2007)的要求。
則窩料場(chǎng)人工骨料巖石的三氧化硫百分含量均小于0.5%,滿足《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》(DL/T5388-2007)的要求。
本工程采用混合式開發(fā),引水發(fā)電系統(tǒng)布置于木里河右岸,壩址至廠房公路里程約10km。壩址位于唐央鄉(xiāng)則窩溝下游約300m處,壩址區(qū)呈深切略微不對(duì)稱“V”型峽谷地貌,峽谷系數(shù)(寬高比)約1.8,左岸壩址下游分布有卡基娃滑坡。工程區(qū)域內(nèi)可供施工布置的場(chǎng)地較少,僅零星分布的河灘地、一級(jí)階地等少量緩坡地帶,施工戰(zhàn)線長(zhǎng),施工總布置難度較大,選擇余地較小。
綜合考慮料場(chǎng)地質(zhì),規(guī)劃開采量,儲(chǔ)量,地理位置等因素,在大量查閱資料和調(diào)研的基礎(chǔ)上,通過與從事工程施工多年的技術(shù)人員、施工員的多次訪談,按類確定壩料開采與運(yùn)輸在料場(chǎng)優(yōu)化前和優(yōu)化后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1。
層次分析法[4][8]是指將一個(gè)復(fù)雜得多目標(biāo)決策問題作為一個(gè)系統(tǒng),將目標(biāo)分解為多個(gè)目標(biāo)或準(zhǔn)則,進(jìn)而分解為多指標(biāo)(或準(zhǔn)則、約束)的若干層次,通過定性指標(biāo)模糊量化方法求解層次單排序(權(quán)數(shù))和總排序,以作為目標(biāo)(多指標(biāo))、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。本文提出的改進(jìn)層次分析法主要對(duì)權(quán)重的獲取模式進(jìn)行優(yōu)化。層次分析法中最常用的構(gòu)建判斷矩陣以求解權(quán)重的模式,因其判斷矩陣構(gòu)建較復(fù)雜,專家打分要求較高且容易出現(xiàn)不能通過一致性檢驗(yàn)等問題,因此,本次采用一種新方法——定性排序定量轉(zhuǎn)換法獲取各層指標(biāo)權(quán)重。定性排序定量轉(zhuǎn)換法是基于專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)排序結(jié)果的一種權(quán)重計(jì)算方法。所謂定性排序是通過調(diào)查,將被調(diào)查的專家對(duì)方案比較中各技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)根據(jù)重要性進(jìn)行排序,然后再根據(jù)排序先后轉(zhuǎn)化為權(quán)重值大小,如式(1)。完成轉(zhuǎn)換后,即可按式(2)~(3)求解權(quán)重。
式中,I 為專家排序變量,I∈[1,2,3…,j,j+1];S(I)為 I對(duì)應(yīng)的“認(rèn)識(shí)值”;j為實(shí)際最大的序號(hào);j+1是設(shè)想的最末一個(gè)序號(hào);m=j+2為轉(zhuǎn)換參數(shù)變量。
最后進(jìn)行層次總排序,如果設(shè)上層次因素為 A1,A2,……,Am,通過定性排序定量轉(zhuǎn)換法獲取其權(quán)重值分別為且同理,獲取下層次因素B1,B2,的單排序權(quán) 重分別 為,(b11,b21,……,bn1),(b12,b22,……,bn2),(b1m,b2m,……,bnm)且則下層次因素的總排序權(quán)值可按式(4)計(jì)算并滿足
通過上述改進(jìn)層次分析法,在專家打分的基礎(chǔ)上,先由(1)式將專家排序的結(jié)果進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換,再由(2)、(3)式計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重,最后通過(4)式可以得出優(yōu)化前后各指標(biāo)綜合排序匯總表。
根據(jù)以上風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果可知,可研階段大壩填筑料采用普爾料場(chǎng)I區(qū)和II區(qū)聯(lián)合供料的方案因受料場(chǎng)征地移民、運(yùn)輸線路規(guī)劃、規(guī)劃開采掌子面數(shù)量、路基及邊坡地質(zhì)條件等風(fēng)險(xiǎn)因素的影響,特別是料場(chǎng)征地移民和9#公路地質(zhì)條件差處理難度大的風(fēng)險(xiǎn)難以避免,普爾料場(chǎng)方案實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)大,壩址附近的則窩料場(chǎng)的儲(chǔ)量和質(zhì)量均滿足要求。因此,可考慮用則窩料場(chǎng)替代普爾料場(chǎng)。
采用則窩料場(chǎng)單獨(dú)供應(yīng)全工程人工骨料和大壩填筑料方案,儲(chǔ)量和質(zhì)量滿足要求,料場(chǎng)開采條件較好,如采用分區(qū)開采,自上而下全線同步開采,規(guī)劃4~5個(gè)開采區(qū)。每區(qū)又可布置多個(gè)開采掌子面,棄料提前剝離。在大壩填筑前形成開采掌子面,開采強(qiáng)度基本可以滿足大壩填筑和人工骨料毛料需求。
則窩料場(chǎng)上壩運(yùn)距較普爾料場(chǎng)I區(qū)和II區(qū)分別遠(yuǎn)約1km和0.5km,棄料運(yùn)距較普爾料場(chǎng)I區(qū)遠(yuǎn)約2km,較II區(qū)近約1km,但普爾料場(chǎng)上壩及棄料基本為重車下行,預(yù)計(jì)棄料及上壩費(fèi)用綜合考慮相當(dāng)。
料場(chǎng)棄料量及邊坡處理本階段難以準(zhǔn)確計(jì)算,宏觀判斷則窩料場(chǎng)剝采比最低,棄料相對(duì)較少。則窩料場(chǎng)邊坡處理預(yù)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單,但支護(hù)設(shè)計(jì)需要根據(jù)開挖揭示地質(zhì)情況動(dòng)態(tài)進(jìn)行。預(yù)計(jì)棄料及邊坡處理費(fèi)用則窩料場(chǎng)相對(duì)較省。
但啟用則窩料場(chǎng)需要在紅線范圍內(nèi)新增征地,考慮該因素啟用則窩料場(chǎng),所涉征地移民、填筑料和人工骨料毛料運(yùn)輸、料場(chǎng)邊坡支護(hù)總費(fèi)用預(yù)計(jì)比可研階段(普爾料場(chǎng)I區(qū)和II區(qū)聯(lián)合開采)大為減少。
在分析卡基娃電站壩料開采和運(yùn)輸關(guān)鍵環(huán)節(jié)基礎(chǔ)之上,結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn),建立了壩料開采與運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)清單,并從管理層目標(biāo)角度出發(fā),構(gòu)建了包括壩料開采與壩料運(yùn)輸2個(gè)指標(biāo)層和料場(chǎng)征地移民、規(guī)劃開采掌子面數(shù)量、運(yùn)輸線路規(guī)劃等16項(xiàng)因子層指標(biāo)的壩料開采與運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。文中利用改進(jìn)層次分析法得出各風(fēng)險(xiǎn)的重要性排序,對(duì)該工程的決策者提供巨大的參考意義,節(jié)省工程投資,提高工程進(jìn)度。陜西水利
[1]張青暉等.風(fēng)險(xiǎn)分析綜述[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué),1996.
[2]黃海燕.土壩漫壩與壩體失穩(wěn)模糊風(fēng)險(xiǎn)分析研究[D].廣西:廣西大學(xué),2003.
[3]M.P.Singh,Curtis.C.,Travis.Environmental Risk Analysis:An Overview.Risk Analysis,1991,11(3).
[4]陳建軍等.層次分析法在水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用[J].水利經(jīng)濟(jì),2007,25(1).
[5]趙常明.公伯峽面板堆石壩填筑施工風(fēng)險(xiǎn)分析及對(duì)策[D].天津:天津大學(xué),2003.
[6]四川大學(xué)水利水電學(xué)院.大斷面斜井群施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與施工控制技術(shù)研究[R].成都:四川大學(xué),2010
[7]蔣國(guó)澄等.混凝土面板堆石壩工程[M].湖北科學(xué)技術(shù)出版社,1997年12月.
[8]李新華.基于層次分析法的水電站工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2005