结合工程实践谈中国水电站设计标准“走出去”

项继来 骆 艺

(1.中国重型机械有限公司，北京 100070； 2.长江宜昌航道工程局，湖北 宜昌 430043)

近年来，国内水电开发势头明显放缓，而反观国际市场，仍有不少河流开发利用程度很低。随着“一带一路”倡议的提出，一大批国内水电企业在东南亚地区开展水利设施建设，我国水电工程建设标准“走出去”迎来了难得的机遇，但同时也面临着前所未有的挑战。在经济全球化大背景下，行业标准在国际贸易、市场准入等方面显得至关重要，因此梳理总结中国水电站设计标准“走出去”存在的问题具有重大战略意义。

目前，在老挝政府大力开发水电资源、建设“东南亚蓄电池”的发展目标指引下，电力输出已成为该国主要出口领域和外汇来源。老挝有超过70个水电项目正在建设中，但是其在水电站方面的标准接近空白，水电站建设也采用了多个不同国家的标准。考虑到老挝水电站大部分为中资企业所建设，中国水电站设计标准在这一过程中扮演了重要角色，完善中国水电站设计标准以适应当地国情意义重大。下面结合笔者在东南亚投资、建设水电站的过程中，特别是在老挝南俄4水电站建设过程中与欧美技术人员面对面的交流，结合中国水电站标准在东南亚国家水电站建设工程中遇到的实际情况，对中国水电站设计标准存在的问题进行适当梳理和总结。

1 工程背景

南俄河(Nam Ngum)是老挝境内湄公河(MeKong)左岸的一级支流，为老挝第四大河流。河流发源于老挝川圹高原，河源高程约1 685 m。南俄河上游流经川圹高原，河道多弯曲；中游流经高原和平原过渡带的山区，地形崎岖，高山峡谷相间；进入万象平原后，河流蜿蜒曲折，沿河两岸是老挝北部最大的水稻种植区，后于B.Pakngum汇入湄公河。南俄河流域面积16 640 km2，河长约354 km。流域北邻南坎河(Nam Khan)流域，西、南接湄公河干流，东靠南椰河(Nam Ngiep)流域，东南与南芒河(Nam Mang)毗邻。

南俄4水电站是南俄河干流的第四级水电站，坝址位于南俄河上游川圹省境内。电站采用混合式开发，坝址控制流域面积为1 748 km2，最大坝高74 m，水库正常蓄水位1 040.00 m，相应库容80.4×106m3，校核洪水位1 043.94 m，相应总库容107.4×106m3，死水位1 025.00 m，死库容32.7×106m3，调节库容47.7×106m3，具有季调节性能。电站装机容量240 MW，多年平均发电量872×106kWh，装机年利用小时数3 632 h。全工程施工总工期66个月，其中工程准备期8个月，主体工程施工期54个月，工程完建期3个月。

本工程建设单位为老挝电力公司，项目的业主代表是法国ARTELIA公司，中国重型机械有限公司EPC总承包，中国电建昆明勘测设计研究院有限公司承担该项目的设计工作，中国水利水电第八工程局和中国水利水电第十工程局分别承担部分工程建设。

2 工程实践中的中国水电站设计标准思考

中国水电站设计标准在基本理论、主要设计方法、目标功能等方面基本一致，均能满足水电工程建设、管理和安全运行等要求，中国水电站设计标准应用情况见图1。但是局部设计方面，如溃坝分析、旱季发电、放空底孔设计、生态流量设计、环境及安全问题考虑等方面考虑存在不足。在南俄4水电站的实际实施过程中，笔者与业主代表方经过无数次的会议及现场讨论，结合工程实践，发现以下几个方面中国水电站设计标准存在与东南亚国际项目不适应。

2.1 未明确要求溃坝分析

2018年7月23日晚，老挝首都万象东南约560 km的阿速坡省在建的桑片—桑南内水电站(Xepian-Xe Nam Noy)副坝发生溃坝，水坝蓄水量超过50亿m3。洪水涌入阿速坡省萨南赛县13个村庄，其中6个村庄严重受损，约1.3万人受灾，是老挝数十年来最为严重的一次水灾。

独立专家组于2019年3月20日向老挝国家调查委员会提交了报告。报告认为，溃坝不能认为是不可抗力导致的，由于该副坝基础存在高渗透性、易被侵蚀，当水库蓄水水位上升时，坝的稳定性就无法保证，最终导致副坝崩裂，造成灾难性、不可控的洪水下泄。独立专家组认为，溃坝事故毫无疑问与副坝基础有关，如果采取充分措施，事故原本可以预防。因此，老挝政府要求所有的水电站设计都需要考虑溃坝分析，一旦发生溃坝，在PMF(可能最大洪水)水位下对下游水电站及村庄等是否存在破坏，并对下游河道的水电站及居民安全情况进行洪水流量演算或者模拟计算。例如南俄4水电站就进行了溃坝分析，在PMF洪水溃坝，洪峰流量为44 800 m3/s；向下游传播26 km至厂房处时，洪峰流量坦化为12 800 m3/s，传播时间约为1.8 h，足够预警和安全转移厂房部位人员到安全处。当传播93 km至南俄3坝址时，流量从44 800 m3/s减小至4 500 m3/s，相当于南俄3级坝址300年一遇设计洪水的量级，满足南俄3水电站的设计标准。对下游水电站及人员不会造成伤害。

溃坝分析在中国SL 319—2018混凝土重力坝设计规范等中都没有要求，与之相对应的中国水电站的标准往往是大坝设计按照千年一遇的标准。然而，中国水电站厂房设计标准与大坝设计标准不一致，水电站厂房设计标准往往是按照五百年一遇的标准进行设计，两者的标准并不相同，而在东南亚国家，往往要求采用同一标准。

2.2 旱季发电要求考虑不充分

湄公河每年11月～次年4月为旱季，湄公河的主要补给水源为大气降水，冬季干冷的西北季风影响，降水稀少，加之冬季没有青藏高原的雪融水，因此处于枯水期，而枯水期的发电量不足是大部分依靠水力发电的地域所面临的最大问题。

根据实际情况，老挝政府要求水电站设计时，需要按已知最差的电力生产年份来设计装机容量和安排电力供应以提高水电站的设计保证率，同时要求在旱季极低水流流量的状态下水轮机能安全稳定运行。这往往导致水轮机的安全稳定运行区间降至35%～100%，对水轮机的设计提出了更严苛的要求，或者采用小容量机组解决旱季发电的问题，这些设计原则也是老挝等东南亚国家的独特需求。

2.3 未强制设计放空底孔

混凝土坝的泄水建筑物除了以溢流表孔承担全部或主要泄洪任务外，一般设置有底孔。底孔主要功能包括施工期导流、泄洪任务、放空水库、冲砂功能以及下游供水等，但目前中国水电站设计标准中未强制设计放空底孔。

湄公河每年5月～11月为雨季，大气降水充沛，因此处于丰水期。丰水期各个水电站水库全满，一方面要求布置表面溢流设备，同时为预防万一，一般东南亚水电站大坝都要求设计有放空底孔，以便于腾空水库及检修。南俄4水电站设置了2.0 m×2.2 m的放空底孔，这在中国水电站设计中也不常见。

2.4 生态流量的设计要求不严格

世界自然保护联盟提出，生态流量是在用水矛盾突出且用水量可调度的河流、湿地和沿海区域，为维护正常的生态系统及功能所有拥有的水量。2007年，在澳大利亚召开的国际环境流量大会上发布的《布里斯班宣言》，把环境流量定义为“维持淡水、河口生态系统以及依赖于这些生态系统的人类宜居环境所需要的水流数量、过程和质量”。

为保障河流环境生态功能，维持水资源可持续开发利用，不至于发生生态环境恶化，东南亚水电站的设计中经常要考虑所必须保证下游河道的最小流量。其主要作用是保证河流所需要的自净扩散能力，不因流量及水流形态发生巨大变化，造成水体污染；维持下游河道内水生生物的生存和水生态系统的固有平衡；保证下游沿岸居民生活取水、农业生产取水等基本需求。因此，东南亚水电站的设计一般都要考虑生态流量的设计。通过对水电站、水库大坝(闸)设计下泄生态流量对下游河流生态环境进行补偿，是对下游人民群众的生产、生活环境的保护。例如，南俄4水电站设计了通过放空底孔闸门控制0.5 m3/s的生态流量。

2.5 对环境及安全问题重视程度不高

东南亚地区特别是老挝等国家水电站的建设过程中往往会聘请欧美人士作为项目的业主代表或者监理，对项目的建设过程进行管理和监督。欧美人士对建设过程中的环水保设计非常重视，特别是对水电站施工现场的废渣处理、医疗设施、废物及废水管理、渣场的防护、隧洞开挖过程中的沉淀池设计等非常重视，管理十分深入，这一块往往也是国内水电站建设过程中的弱项。例如对现场施工用车辆维修过程中的废油处理及废弃的电池处理也非常重视等。要求现场需配备适当的医疗设施和现场救护车；现场必须配备具有急救医学资格的医生，特别强调前15 min的急救干预对潜在受害者的重要性等。

2.6 架空线路不适应

在电力系统运作过程中，架空送电线占据着重要的地位，电能主要是通过电线从发电厂向每位用户家里传输架空送电线，能有效地降低人为活动产生的干扰。中国规范规定，架空线路的通道净宽度不应小于线路宽度加通道附近主要树种自然生长高度的2倍，而主要树种自然生长高度是个模糊的值。由于东南亚一带森林茂密，树木高大，因此对地距离以及架空线路的通道宽度等也往往高于中国水电站设计标准。东南亚一些国家直接限定一个固定值，比如通道要求净宽100 m。

3 结语

按照《深化标准化工作改革方案》的总体要求，在推动中国标准走出去的过程中，一方面，我们不能闭门造车，因循守旧，认为中国水电站设计标准就是万能的，而应该根据所在国的实际情况、业主需求，结合东南亚国家旱季、雨季分明的特点，作适应性的调整，对中国水电站设计标准予以适当优化、补充和完善。另一方面，对于东南亚比如老挝、柬埔寨这样的国家，如果能组织中国国内专家、技术人才有针对性的为这些国编制一些简单的水电规范，简明扼要的对水电站等主要功能进行控制，这样可以从顶层设计上对东南亚周边国家造成影响，使得中国规范在国际上拥有话语权，极具现实意义。