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    2018年05月20日

    第10期 总第484期

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    “网银”殊途同归路
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  • 关于“红旗河”西部调水工程造价的估算

    时间:2018-08-10    来源:    作者: 我要评论() 字号:T | T

  • 辽宁省水利水电勘测设计研究院 高仁超

    中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 彭金涛

    近一年来,红旗河引起了社会各界的关注。从反对的意见来看,有些人认为红旗河工程造价可能会太高,似乎成了红旗河不能成立的理由。作为红旗河的关注者,这里结合工作经验,通过工程量估算和类似工程造价资料比较的方法,提出一些个人观点。限于个人水平和现有资料,本文的分析仅供研讨、参考,同时期望同行专家指正。

    一、红旗河工程基本情况概述

    “红旗河”从雅鲁藏布江“大拐弯”附近开始取水(水位2558米),沿途取易贡藏布和帕隆藏布之水,自流509公里后进入怒江(水位2380米);然后,于三江并流处穿越横断山脉:借用怒江河道60公里后经隧洞进入澜沧江(水位2230米),借用澜沧江河道43公里后经隧洞进入金沙江(水位2220米);借用金沙江河道97公里后,以隧洞、明渠和水库相结合的方式绕过沙鲁里山到达雅砻江(水位2119米),绕过大雪山到达大渡河(水位2022米),绕过邛崃山到达岷江(水位1945米),绕过岷山到达白龙江(水位1880米)、渭河(水位1808米);从刘家峡水库经过黄河(水位1735米),以明渠为主绕乌鞘岭进入河西走廊,沿祁连山东侧平原经武威、金昌、张掖、酒泉、嘉峪关到达玉门(水位1550米),接着沿阿尔金山、昆仑山的山前平原,穿过库姆塔格沙漠和塔克拉玛干沙漠南缘到达和田、喀什(水位1300米)。全程6188公里(含200公里自然河道),落差1258米,平均坡降万分之2.10。高水位运行,使更多地区可以自流受水。

    除干线以外,还包括三条主要支线:通向延安方向的“红延河”,通向内蒙古、北京方向的“漠北河”,以及通向吐哈盆地的“春风河”。“红旗河”的三条主要支线均是基于相关区域地理特点的最优选择,使得在保证坡降的前提下,能够全程高水位自流,保持高水位优势,有能力将水源和水能送往更多的干旱区域。

    二、红旗河工程组成及主要工程量

    简单概括,红旗河工程由四大部分组成:

    1. 拦河坝:在红旗河沿线共设置拦河坝19座。其中坝高在100米以上的12座,其余7座低于100米。目前各大坝具体工程量不详,在以下估算中选取类似已建高坝及其总价类比。

    2. 引水隧洞:这是工程最主要的部分之一,同一段隧洞由洞径15米~12米不等3~5条组成,单线总长2200公里左右。

    3. 明渠:按目前红旗河规划设计,在黄河刘家峡水库以后,通过明渠和少量隧洞引水至玉门、和田、喀什区段,主要以明渠形式输水。总长3700公里。由于在此段以前有支线红延河分流,沿途还有支线漠北和以及春风河分流,此段在分流后的平均流量与南水北调中线调水规模(95~135亿立方米/年)的3倍规模相近,里程上是南水北调中线的2.5倍。

    4. 支线:3条支线,总计隧洞411公里,明渠2589公里。

    三、主要工程量及费用估算方法如下

    拦河坝部分以不同坝高类比,分250~280米5座,120~220米7座;100米以下7座。分别选取类比工程代表:按锦屏一级、杨房沟电站投资额类比,100米以下酌减,并考虑采用叶巴滩、两河口、大岗山等水电站进行综合分析印证。

    引水隧道部分:洞挖石方按洞径3条15米和2条13米考虑,每条2200公里计;混凝土衬砌,按衬砌厚度50厘米和75厘米分别计算。钢筋、闸门等有待进一步核算。开挖施工方法主要考虑国产TBM全断面掘进机,部分洞段采用钻爆法施工。

    明渠部分:按南水北调中线投资额类比。总长3700公里,里程上是南水北调中线(1432公里)的2.584倍,考虑到红旗河渠道区域为荒漠土地,而南水北调渠道经过农耕和城镇区,公里单价可以节省。在红旗河明渠段,参照此并考虑价格变化,并考虑到两个渠道所处的地理位置和移民安置投入差异做出适当调整后估算。

    支线部分:支线隧洞输水规模是干线的1/5~1/8,明渠也是干线明渠的1/3左右。由于没有详细设计的资料,考虑到输水隧洞尺寸越大则其投资越大,投资增长不是与尺寸呈等比例增加的关系。参考国内长距离输水隧洞建设经验,按照单条隧洞(洞径6~8米)5万元每米考虑计算。渠道则按照干流明渠的单价按照一定比例规模折算。

    移民部分缺少论证资料。红旗河工程隧洞不涉及移民问题,在明渠段主要为西北荒漠土地,人烟稀少,建设水库区在西南山区,存在少量移民。通过类比工程估算水库投资和明渠投资,并考虑适当裕度,实际上移民投资已包含在该费用中。

    四、红旗河工程造价估算

    考虑价格水平变化,在类比时,5座高于220米大坝,综合锦屏一级水电站和叶巴滩水电站、两河口相应工程投资分析,按300~400亿元/座估算;7座高在120~220米大坝,综合杨房沟水电站和大岗山水电站相应工程投资分析,按150~250亿元/座估算;7座低于100米以下大坝,按50~100亿/座估算,可计算得到拦水坝总计投资2900~4450亿元。

    在引松工程主要开挖单价:404元/立方米;混凝土衬砌450元/立方米(衬砌厚度40厘米,不包括模板费用),估价中参考采用。结合实践经验,考虑工程中尚有诸多不确定因素,再考虑多个工程实际造价因素,混凝土衬砌按偏于保守估价650元/立米。估算隧洞工程总的费用为10496~15683亿元。

    按公开资料推算,南水北调中线工程每公里的造价1.485亿元。在红旗河明渠段,参照此并考虑价格变化,做出适当调整后估算总费用为5000~7000亿元。

    支线隧洞按照单条隧洞(洞径6~8米)5万元每米考虑计算。渠道则按照干流明渠的单价按照1/4规模折算。则计算支线工程费用总计约1080~1471亿元。

    由于通过类比工程估算水库和渠道投资,类比工程中已包含了移民投资,并考虑适当裕度,因而移民投资已包含在该估算费用中。

    工程前期和勘察设计等独立费用均按照比例选取,并考虑10%比例的不可预见费用,总计估算独立费用5489亿元~8061亿元。

    综合全部工程的水库、隧洞、明渠和支线工程、移民安置和独立费用,并考虑一定裕度,估算总费用为24965~36665亿元。随着设计深度加深,工程设计方案优化调整,可使得所需投资偏于低值。

    五、分期实施投资估算与效益分析

    红旗河规模巨大,但属于大量常规单体工程组合而成,可以分期分批推进,无论是在技术难度上,还是工程费用投入在上,都没有特别难以克服之处。通过分期实施,一方面可以很好地结合当前的经济实力和技术能力,另一方面又可以重点突破,视其效果,优化调整,有计划、有步骤地推进工程落地,实现工程效益最大化。在工程整体规划下,结合当前我国及工程区域经济社会发展形势、产业政策、技术经济能力、线路涉及河流水利水电工程设施建设等状况分析,大的方面,建议分三期实施,其中第一期是起步项目实施期,第二期是重点突破建设期,第三期是功能完善和整体工程完建期。

    第一期工程:雅江大拐弯处无坝引水,并利用沿线其它河流上现有水库调蓄,实施单条小规模的隧洞通水,通水规模在50~100亿立方米左右,输水线路延伸至黄河上游刘家峡水库,受水范围覆盖成都平原和甘肃缺水区域。一期工程总投资可望控制在5000亿以下。

    第二期工程:逐步建设一批待建的调蓄水库和其它输水隧洞,完善渠道工程建设,通水能力逐步增加至600亿,建设红延河、春风河、漠北河支线及待建灌渠配套工程,线路输水范围向甘肃、内蒙古、新疆等地区延伸。

    第三期工程:在第二期工程基础上,建设最后一批待建的调蓄水库和湖库,完全建成工程输水调蓄的水利设施;同时建设至新疆喀什的输水线路和高等级航道,完全建成配水工程设施,形成整体效益充分发挥的工程面貌。

    通过一期工程实施,“以小博大”,基本上可以实现规划的南水北调西线工程的主要任务,同时惠及四川省和长江流域,可以很大程度上替代目前正在论证的四川引大济岷和甘肃白龙江调水工程,并在工程建设中积累经验、技术和新的认识,为红旗河整体规划的实施奠定良好的基础。

    六、结论

    红旗河工程与水电站工程有许多不同的特点,具有水电站在施工场地上不可比拟的优势。红旗河由于战线长,具备大规模分段施工条件。这样有利于组织多个施工公司同时施工,系统组织协调,有利于实现工期总体目标同步。

    通过以上分析和基于工程经验,做出初步的判断,认为红旗河工程在国内生产总体形势基本平稳和目前各主要材料价格变幅有限的条件下,人工费虽然有所攀升,但总体工程造价是可以控制的。

    通过本阶段的类比分析,并考虑一定的富裕系数,本文估算红旗河工程总投资约2.5~3.7万亿。由此可见,红旗河课题组提出的总造价(4万亿)是有一定裕度的。如果红旗河工程在近期加快前期论证,并纳入国家有关发展规划,分批实施,有序推进,则红旗河工程在经济投入上是可行的,不会给国家和百姓带来负担和压力,在收益上更是显著的,应争取红旗河工程早日开工建设。

    附:类似工程比较

    根据红旗河工程组成,可以选取相近类似工程做比较。通过对其工程规模、工程量、工期和造价的比较,可以推算和估计红旗河相应部分的造价。

    1 拦河坝工程

    1.1 锦屏一级水电站

    混凝土双曲拱坝,坝高305m,为世界同类坝型中第一高坝。总库容77.6亿立方米,以发电为主,兼具蓄能、蓄洪和拦沙作用。工程于2005年11月12日正式开工。2014年11月29日全面建成投产。总投资约246亿元。除开引水发电系统和厂房建筑物,用于调蓄水库和移民工程建设的费用约占2/3左右,即费用约为164亿元。考虑价格水平变化,在类比时,5座高于220米大坝,按锦屏一级工程投资164亿元的约1.8~2.4倍即300~400亿/座估算。

    1.2 白鹤滩水电站

    水库正常蓄水位825米,相应库容206亿立方米。拦河坝为混凝土双曲拱坝,高289m,顶宽13m,最大底宽72m。2013年主体工程正式开工,目前正在建设中。2020年年底计划首批机组发电,2022年工程完工。总工期12年,静态投资846亿。应该指出的是白鹤滩水电站地下工程和机电设备制造安装占据近200亿左右的投资。同时地下工程施工占较大投资比例。另外,移民搬迁人口10万人,此部分也占据了相当比例的投资费用。在红旗河工程中,类比此工程造价不合适。也就是说,红旗河工程涉及的各大坝机电工程、发电工程造价和移民搬迁费用并没有像白鹤滩水电站的占比那么大。

    1.3 叶巴滩水电站

    叶巴滩水电站位于金沙江上游川藏界河,计划2024年首台机组发电,2025年全面建成投产。库容10.8亿立方米,工程枢纽为混凝土双曲拱坝,最大坝高217米,移民搬迁人数在700人左右。工程静态总投资389亿元。该投资包括枢纽工程、引水发电系统及厂房建筑物、移民安置工程等。由于叶巴滩水电站工程为目前在建工程,且所处地理位置与红旗河水库区较为相近,从坝高和移民安置等方面类比该工程也较为合适,除开引水发电系统和厂房建筑物,用于调蓄水库和移民工程建设的费用约占2/3左右,即费用约为259亿元。对于7座高于220米大坝,考虑价格水平变化,以叶巴滩工程259亿元的约1.2~1.5倍计算,可得每座水库按300~400亿元的费用估算结果。

    1.4 两河口水电站

    两河口水电站位于雅砻江中游河段,2015年截流,计划2021年建成投产。正常蓄水位2865米,库容107.67亿立方米,工程枢纽为砾石土心墙堆石坝,最大坝高295米,移民搬迁在7000人左右,集镇6个,寺院4座。静态总投资680亿元。该投资包括枢纽工程、引水发电系统及厂房建筑物、移民安置工程等。两河口水电站规模相对较大,移民安置费用高,除开较大规模的移民安置和引水发电系统和厂房费用,工程枢纽投资可按照1/2即340亿元大致测算。这与前述估算300~350亿元/座大致相近。因此说明220-280米的5座水库按照300~400亿元/座估算是较为合适的。

    1.5 杨房沟水电站

    杨房沟水电站坝型为混凝土双曲拱坝,库容4.558亿m3,工程枢纽主要由最大坝高155米的混凝土双曲拱坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等组成。2016年开工建设,计划2021年11月投产发电,总投资约170亿元。除开引水发电系统和厂房费用,工程投资约113亿元。考虑价格水平变化,在类比时,7座高在120~220米大坝,按杨房沟水电站总投资113亿约1.3~2.1倍即150~250亿/座估算。

    1.6大岗山水电站

    大岗山水电站位于大渡河中游上段,混凝土双曲拱坝,最大坝高210米,库容7.42亿立方米。工程静态总投资140亿元,包括了引水发电系统和厂房费用。类比该工程可知,7座高在120~220米大坝估算150~250亿元/座是有一定裕度的,本阶段以此估算费用是较为合适的。

    7座低于100米以下大坝,按以上估价酌减,按50~100亿/座估算。

    2 大断面深埋长隧洞

    2.1 锦屏水电站大断面深埋长隧洞

    锦屏二级水电站引水系统采用4洞8机布置形式,引水隧洞长16.67公里。隧洞洞群沿线上覆岩体一般埋深为1500 ~ 2000米,最大埋深约2525米,具有埋深大、洞线长、洞径大的特点,为世界上规模最大的水工隧洞工程。东端1#、3#引水隧洞采用TBM法施工,其开挖直径为12.4米,初期采用喷锚支护,系统布置中空注浆锚杆,混凝土衬砌厚度为60厘米,衬后隧洞洞径为11.2米,洞内流速为4.72米/秒。预算中不包括设备折旧费,开挖单价仅为129元/立米。估价中不予采用。

    2.2 吉林省中部城市引松供水工程

    输水线路总长550.6公里,其中输水干线线路全长266.3公里,输水支线全长284.3公里。由中铁隧道局承建的引松供水4标引水隧洞全长23公里,其中TBM段总长17488米,采用一台直径7.93米的“永吉号”敞开式TBM掘进。4标段是整个中部城市供水工程地质最复杂、难度最大的标段。目前TBM掘进段已穿越7.9公里的连续灰岩段,39条断层、54处溶蚀溶洞,同时还有多段全断面碳质板岩洞段,6段浅埋富水沟谷。在引松工程主要开挖单价:404元/立米;混凝土衬砌450元/立米(衬砌厚度40厘米,不包括模板费用)。估价中参考采用。

    3 南水北调中线干线工程

    自丹江口水库引水,经河南、河北、北京、天津四省市,总长1432公里。沿线设有64座节制闸,97座分水口门,多年平均调水量达95亿立方米。据公开信息,2014年12月底,已累计下达南水北调东、中线一期工程投资2557.8亿元,工程建设项目(含丹江口库区移民安置工程)累计完成投资2543.4亿元,工程建设项目累计完成土石方15亿9649万立方米,累计完成混凝土浇筑4276万立方米。2004年年初开工,至2014年年度通水,工期11年。

    南水北调中线工程的平均造价为1.485亿/公里。考虑到红旗河沿线征地成本较低,且交叉工程很少,而南水北调中线工程在征地和交叉工程处理方面费用相对较高,因此,虽然红旗河线路长度是南水北调中线的2.8倍,但这里按照其总造价2000亿元的2.5倍考虑。又考虑其开工时间2004年价格水平与当前的变化,再按1.4倍计算参考值。

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