旭龙水电站对外交通运输方案优选

2023-04-30罗立哲喻文振何为陈曦

人民长江 2023年13期

罗立哲喻文振何为陈曦

摘要：旭龙水电站是中国“西电东送”能源战略部署中的重要工程之一。对外交通运输方案作为工程建设最重要的先行条件之一，其保证率与运输方案的合理性是工程建设规划的重点。考虑到电站交通条件复杂、重大件规模大，基于等效理论与多目标决策理论，综合考虑运输费用、运输历时、运输风险多个维度，对多种对外交通运输方案进行了优选。2018年4月，旭龙水电站对外交通运输方案已通过专家审查，工程现场施工正在紧张有序向前推进，根据现场施工物资供应情况反馈，对外交通运输方案经济合理，为工程有序建设创造了良好条件。

关键词：

对外交通运输；多目标决策；方案优选；旭龙水电站

中图法分类号： TV51

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.S2.039

0 引言

旭龙水电站位于云南省德钦县与四川省得荣县交界的金沙江干流上游河段，下游距奔子栏镇72.8 km，上游距昌波坝址75.5 km，南距“香格里拉”和虎跳峡分别约156 km和247 km，东北距成都市直线距离约520 km，东南距昆明市直线距离约540 km。

旭龙水电站开发任务以发电为主，是西电东送骨干电源点之一。旭龙水电站设计正常蓄水位2 302 m，装机容量2 400 MW（4×600 MW），保证出力595 MW，多年平均发电量101.28亿kW·h，水库总库容8.29亿m3，调节库容0.80亿m3，为Ⅰ等大（一）型工程。

旭龙水电站主要由大坝（挡水建筑物、泄水建筑物、水垫塘、渗控工程）、引水发电系统组成。

1 对外交通运输任务

旭龙水电站工程建设所需的建筑材料及机械设备等，主要包括：水泥、粉煤灰、木材、钢材（包括钢筋、钢板、型钢及金属结构）、施工机械设备、永久机电设备、爆破材料（包括炸药、导火线、雷管）、油料、房建材料、生活物资、其它（包括化工、劳保、医药、五金、交电、工器具等）。

水电站对外交通运输（见表1）的高峰年运输强度为76.17万t，发生在工程开始施工第6年。

2 现有交通条件

旭龙水电站地处高山峡谷地区，坝址右岸有羊拉公路通过。羊拉公路南接得荣公路，北至羊拉乡和羊拉铜矿。羊拉铜矿以北至苏哇龙之间金沙江河段目前无沿江道路连通。

得荣公路（二得公路）连接得荣县和G214国道，G214国道通往香格里拉、丽江、大理，丽江至德钦段已改建为二级公路。

大理-丽江铁路全长165 km，已于2009年通车。丽江-香格里拉铁路（以下简称“丽香铁路”）全长139 km，预计2022年建成通车。附近的机场有大理、丽江、香格里拉机场。距离坝址相对较近的内河港为位于四川岷江的乐山港和云南水富港，距坝区公路里程分别为1 189 km和1 325 km；最近的海运港口位于广西钦州，距离坝区公路里程1 724 km。

3 大宗物资对外交通运输

根据大宗物资运输线路和来源分析，旭龙水电站大宗物资对外交通运输线路为：以丽江火车站为物资转运站，转公路运输经迪庆-得荣-曲宗桥-坝址，路线全长约349 km（见图1），工程后期可根据丽香铁路建设情况，将物资转运站设在香格里拉站。

丽江-迪庆-得荣金沙江大桥（伏龙桥）段为G214国道，伏龙桥至曲宗桥为X041县道（二得公路），伏龙桥至瓦卡镇（子庚乡）贺龙桥段路面宽度仅为5.0 m，目前正在按二级公路标准改扩建。瓦卡镇（子庚乡）贺龙桥至曲宗桥段采用二级公路技术标准，路基宽8.0 m，路面结构为沥青混凝土路面。因此该工程对外交通道路主要考虑曲宗桥至坝址段，即羊拉公路曲宗桥至坝址段。

4 重大件运输特性及限制条件

4.1 重大件運输特性

旭龙水电站属大型水电工程，有大量的重件、大件设备需要运入工地。水轮机部分的运输重大件主要有：水轮机转轮、顶盖、座环，发电机定子机座、转子中心体、推力头、水轮机轴、机架中心体等，其它重大件主要有桥机大梁和主变压器等。根据旭龙水电站所处运

输条件、机电设备运输尺寸及制造加工工艺等，对水轮机转轮采取分件（分瓣）运输，机组其它大部件（转子中心体、上机架中心体和下机架中心体等）采取整体运输［1-4］。

旭龙水电站的水轮发电机组及变压器等主要部件尺寸及重量见表2。

由表2可知，该工程单件运输最重件为变压器，重量为160 t；最宽件为上机架中心体，运输尺寸为Φ6.6 m×2.15 m，重量28 t；最高件为分瓣座环，运输尺寸为5.70 m×3.75 m×3.55 m，重量为50 t；最长件为桥机大梁，长25.5 m，重量为100 t。

4.2 重大件运输限制条件

（1）公路运输限制条件。

公路运输限制条件由两方面控制：一方面重大件运输尺寸由跨公路的构筑物、障碍物净空高度以及公路沿线隧道的建筑限界控制；另一方面重大件运输重量由公路沿线桥涵允许通过的荷载控制。

国内高等级公路沿线跨公路的构筑物、障碍物大部分建筑界限在6 m以上（部分限高为4.5 m，可采用滚杠牵引的方式通过），沿线公路隧道多为两车道隧道，隧道内路面宽度最小为8 m，建筑限界高度为5 m，考虑两侧预留安全距离和车板高度后，通过高速公路运输的大件尺寸应控制在7.5 m×4.3 m以

下。高速公路、一级、二级公路桥涵汽车荷载等级均为公路-Ⅰ级，三、四级公路桥涵汽车荷载等级均为公路-Ⅱ级。根据《云南省超限运输车辆行驶公路管理实施办法》，货车总质量在100 t以上（不含100 t）的超限运输时，应在起运前3个月提出书面申请。

（2）铁路运输限制条件。

铁路运输的限制条件主要为尺寸超限运输问题。2012年修订的《铁路超限超重货物运输规则（2012）》指出：根据货物的超限程度，超限货物分为3个等级：一级超限、二级超限和超级超限。

货物装车后，任何部位超出二级超限限界时，为超级超限。超级超限的最大限界没有明确规定，这类货物能否运输，要取决于铁路局根据运行路线中的实际建筑接近限界或能否采取必要措施进行界定。

（3）水路运输限制条件。

长江航道上海至宜宾可通行1 000 t以上船舶，宜宾至乐山航道为Ⅳ级航道，可通行500 t船舶。

金沙江新市镇上游不具备水运通航条件。

各部件运输限制条件汇总见表3。

5 重大件运输方案拟定

根据对外交通条件，转轮等超过铁路运输二级超限限界的重大件可采用以下3种运输方案（见表3）［5-8］。

（1）方案一（北线方案）：大件从产地起运，经水路运输至乐山大件码头，随后经雅安-康定-理塘-巴塘-芒康-德钦-伏龙桥-曲宗桥公路运输至坝址，全程约1 277 km，其中高速公路约114 km。路线基本情况：由乐山大件码头出发，经四川大件公路西行

约3 km在乐山南收费站进入G93成渝环线高速，西北向行约101 km经由高速互通转入G5成雅高速，继续西行约13 km至雅安多营出口进入G318国道，西行约741 km经康定、理塘、巴塘至芒康转G214国道，南行331 km至德钦由金沙江伏龙桥转得荣X041县道（二得公路），北行33 km在曲宗桥转羊拉公路，继续北行58 km到达坝区。

（2）方案二（南线方案1）：大件自产地起运，经水路运输至乐山大件码头，随后经雅安-荥经县-汉源县-石棉县-冕宁县-西昌-攀枝花-华坪-丽江-迪庆-得荣-曲宗桥公路运输至坝址，全程约1 189 km，其中高速公路约888 km（考虑丽攀高速届时已通车）。路线基本情况：由乐山大件码头出发，经四川大件公路西行约3 km在乐山南收费站进入G93成渝环线高速，西北向行约101 km经由高速互通转入G5京昆高速，南行526 km经荥经、汉源、石棉、冕宁、西昌至攀枝花，经由高速互通转入G4216丽攀高速，西行322 km至丽江转G5611大丽高速，继续西行24 km转G214国道，然后北行经迪庆至得荣在金沙江大桥附近转X041县道（二得公路），北行33 km在曲宗桥转羊拉公路，继续北行58 km到达坝区。

（3）方案三（南线方案2）：大件自产地起运，经水路运输至水富港向家坝重件码头，随后经昭通-昆明-大理-丽江-迪庆-得荣-曲宗桥公路运输至坝址，全程约1 325 km，其中高速公路约990 km。路线基本情况：由宜宾水富重件码头出发，沿水麻高速、昭麻专用二级公路、昭待高速、嵩待高速、昆嵩高速经大关、昭通、寻甸至昆明，经G56昆大高速、G5611大丽高速至丽江转G214国道，然后北行经X041县道、羊拉公路到达坝区。

6 重大件运输方案比选

针对水电工程对外交通方案选择问题，应该综合考虑运输路径优化和多目标决策。因此，采用基于等效运费的水电工程对外交通方案多目标决策方法（见图2）能够更加准确客观进行方案优选［9-11］。

首先分析了对外交通运输的特点和主要影响因素，提出通过等效运费来综合反映调运费用和基建投资；进而建立路径优化模型，采用最优路径算法求取最低等效运费，得到备选方案；然后以广义费用最小、运输历时最短以及运输风险最低为决策目标构建多目标决策模型；最后采用层次分析法确定各决策目标的权重，采用TOPSIS法优选水电工程对外交通方案。

（1）求解备选方案。基于每个路段上的等效运费，将等效运费作为对外交通拓扑网络的边权值，进行运输路径优化。借助Python编程，基于百度地图获取运距等道路数据信息，使用Floyd算法得到备选方案对应的等效运费值（见表4）。

（2）计算决策各备选方案的属性值。计算每个备选方案的广义费用、运输历时以及运输风险属性值，列于表4，其中广义费用由等效运费和运杂费两部分组成。然后采用向量归一化和倒数逆变换法将决策目标进行标准化和归一化处理，处理后的决策矩阵如表5所列。

针对决策矩阵，进行计算决策矩阵Z的最大值Z+=（1.911，2.083，2.357），最小值Z-=（1.552，1.563，1.414）。

（3）优选对外交通方案。使用带权重的TOPSIS法进行多目标决策，选择出最优对外交通方案。首先使用层次分析法确定3个决策目标的权重为：w={0.667，0.222，0.111}，再分别计算每个初选方案与最大值、最小值的距离，以及每个备选方案的Sn值，如表5所列。

根据Sn的计算结果，可得各备选方案的优劣次序为：f2＞f3＞f1。因此针对物资水泥，水电工程对外交通方案應该选择备选方案f2（南线方案1），运输总费用为542.19万元，历时60 d，风险较小。

7 结语

旭龙水电站对外交通运输应综合考虑运输费用、运输历时、运输风险等因素，克服交通环境复杂、重大件尺寸与重量超常规等难点，优选出广义费用最小、运输历时最短以及运输风险最低的对外交通运输方案，为工程建设有序推进创造良好条件。

旭龙水电站于2022年6月可研核准，计划2029年10月全部机组具备运行条件，对外交通运输方案于2018年4月通过专家咨询，根据工程现场施工物资供应情况反馈，对外交通运输方案满足工程要求且经济合理。

参考文献：

［1］徐开年，李岩杰，殷福安.马来西亚沐若水电工程重大件运输方案探讨［J］.中国水运（下半月），2017，17（11）：58-59，63.

［2］王改会，陈湘凤.葛洲坝电站大件运输方案研究［J］.水利水电快报，2005，26（19）：30-32.

［3］李修树.水电站机电设备重大件运输问题探讨［J］.水力发电，2011，37（10）：93-95，107.