價值工程在水峪口水庫壩型比選中的應(yīng)用

劉靜妍

（山西省水利建設(shè)開發(fā)中心，山西 太原 030002）

價值工程在水峪口水庫壩型比選中的應(yīng)用

劉靜妍

（山西省水利建設(shè)開發(fā)中心，山西 太原 030002）

與國際先進水平相比，價值工程在我國水利工程實踐中無論是理論研究還是實踐應(yīng)用均有較大差距，結(jié)合價值工程在水峪口水庫的壩型選擇，闡述價值工程在水庫節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用前景，為今后水利工程節(jié)能設(shè)計提供借鑒和參考依據(jù)。

價值工程；水利工程；節(jié)能設(shè)計；水峪口水庫

1 價值工程

美國麥爾斯創(chuàng)建的價值工程作為一種技術(shù)經(jīng)濟理論方法和思想方法廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與工程設(shè)計的各個領(lǐng)域。長期以來，人們按照價值工程公式V= F/C（其中，V為價值，F(xiàn)為研究對象功能，C為成本）所確定的定式，遵循價值準則性、功能本質(zhì)性和功能與費用動態(tài)相關(guān)性原理，從功能分析入手并以功能分析為重點，按固定程序步驟進行價值工程的理論研究和實際應(yīng)用。

價值工程在建筑行業(yè)的應(yīng)用較為廣泛，在水利工程中的應(yīng)用還處于初級設(shè)計階段，并逐步向施工階段延伸。有組織地實施價值工程，可用建設(shè)成本0.1%～0.3%的VE研究成本，實現(xiàn)工程項目初始投資5%～10%的節(jié)約額。

2 應(yīng)用實例

2.1 工程概況

水峪口水庫位于朔州市山陰縣境內(nèi)，是山西省海河流域小型水庫更新建設(shè)規(guī)劃中山陰縣唯一山區(qū)控制性樞紐工程，具有灌溉、城鎮(zhèn)供水等綜合利用功能。樞紐工程由攔河壩、右岸溢洪道、左岸導(dǎo)流泄洪引水洞等組成。水庫正常蓄水位1 225.53m，最大壩高69.3m，總庫容594萬m3，灌溉面積1 533.33 hm2，城鎮(zhèn)年供水量186萬m3，屬Ⅳ等小（一）型工程。水庫設(shè)計洪水標準為30年一遇，相應(yīng)洪峰流量480m3/s；校核洪水標準為300年一遇，相應(yīng)洪峰流量942m3/s。水庫的興建對流域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有舉足輕重的作用。

水峪口為黃水河的一級支流，發(fā)源于恒山北麓，代縣磨坊鄉(xiāng)胡家灘村消凌溝，自東南向西北經(jīng)代縣一道河、山陰縣水峪口出山口，向西北經(jīng)南洲莊、小帳頭鋪，于山陰縣黑圪塔村匯入黃水河。主河長32 km，流域面積140.7 km2。水庫以上流域全部為變質(zhì)巖山區(qū)，其中源頭處有部分森林，其余為灌叢山地。

2.2 壩型節(jié)能設(shè)計

2.2.1 功能分析

根據(jù)實際情況，將壩型方案定為三種，分別為混凝土面板砂礫石壩（方案A）、瀝青混凝土心墻壩（方案B）、碾壓混凝土重力壩（方案C），將壩型選擇功能參數(shù)定為地形地質(zhì)條件、筑壩材料、防滲性能、抗震性能、應(yīng)力變形特性及施工條件六個方面。利用專家評分法，建立功能評價體系，得出各方案功能系數(shù)。

壩型對地形、地質(zhì)條件的適應(yīng)性能：壩址兩岸存在高陡邊坡，左岸壩肩以上邊坡高陡，表層強風(fēng)化層內(nèi)局部塊體不穩(wěn)定，以崩塌為主；右岸巖體整體呈不穩(wěn)定狀態(tài)，需對右壩肩及壩肩以上岸坡約20m范圍巖體處理。不穩(wěn)定體對面板壩的面板、趾板及接縫止水結(jié)構(gòu)構(gòu)成安全威脅較大；瀝青混凝土心墻壩防滲體在壩體內(nèi)部，崩塌物對壩體防滲系統(tǒng)威脅不大；碾壓混凝土重力壩對壩基和岸坡的要求高于土石壩，基礎(chǔ)需開挖至弱風(fēng)化層中下部，左右岸的不穩(wěn)定體需全部清除，采取工程措施處理后可保證壩體部分巖體穩(wěn)定，不影響壩體安全，混凝土面板砂礫石壩兩岸趾板基礎(chǔ)開挖深度較深，存在較高的邊坡，開挖及支護量大。因此，瀝青混凝土心墻壩運行環(huán)境較混凝土面板壩好，碾壓混凝土重力壩適應(yīng)性相對較差。

筑壩材料的工程特性及壩料加工：壩址區(qū)有豐富的筑壩材料，壩殼料級配良好，滲透系數(shù)大；混凝土骨料可采用，可滿足土石壩壩型混凝土骨料使用。方案A與方案B均可就地取材，直接利用當(dāng)?shù)夭牧??；炷林亓涡枞斯ずY分骨料，混凝土骨料制備較土石壩多。

壩體滲透穩(wěn)定性：混凝土面板砂礫石壩和瀝青混凝土心墻壩壩型滲漏穩(wěn)定性較好；碾壓混凝土重力壩由變態(tài)混凝土面層結(jié)合碾壓混凝土聯(lián)合防滲，滲透穩(wěn)定性好。

壩體抗震性能和壩坡穩(wěn)定：根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，地震動峰值加速度為0.15 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40 s。項目區(qū)為8°區(qū)，大壩設(shè)防烈度為8°，要求壩體抗震性能好。混凝土面板砂礫石壩和瀝青混凝土心墻壩壩型均為散粒類材料，均有較好的抗震性能，從抗震性能比較，混凝土重力壩較優(yōu)。

壩體應(yīng)力、變形特性分析：混凝土面板砂礫石壩、瀝青混凝土心墻壩、碾壓混凝土重力壩三種壩型，壩體的應(yīng)力和變形，防滲體的應(yīng)力和變形均可滿足設(shè)計要求，壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理可行，大壩是安全的。

施工條件：從氣候條件對施工的影響分析，瀝青混凝土心墻壩除雨天不能施工，其余時段均可作有效工期施工，有效施工期為10個月，全年施工期較長。對混凝土面板砂礫石壩，混凝土面板施工需避開冬季，壩體填筑可全年進行?；炷林亓卧趬误w填筑期對混凝土的溫度控制較嚴格，夏季需采取嚴格的溫控措施，冬季需采取壩體的保溫措施，因此，氣象因素對混凝土重力壩的施工影響較瀝青混凝土心墻壩和混凝土面板壩大。從施工導(dǎo)截流工程來看，瀝青混凝土心墻壩圍堰可與壩體相結(jié)合，臨時工程規(guī)模小?；炷撩姘鍓渭盎炷林亓螄吲c壩體分離，臨時工程規(guī)模較大。由于受地形條件的限制，布置圍堰及截流戧堤的空間較緊張，圍堰位置上移后，高度較心墻壩低。從施工總布置來看，混凝土重力壩需較復(fù)雜及規(guī)模較大的混凝土骨料篩分系統(tǒng)及混凝土拌和系統(tǒng)，施工臨時占地較土石壩大，且布置復(fù)雜。

根據(jù)工程規(guī)模和施工強度平衡計算，壩基處理、壩體填筑和混凝土施工（混凝土護坡或混凝土面板）等工期，瀝青混凝土心墻壩為36個月，混凝土面板壩為32個月，混凝土重力壩約38個月。

根據(jù)以上功能參數(shù)，各功能按10分制進行評分，最優(yōu)時按10分計，較好按9分計，滿足功能按8分計；根據(jù)業(yè)主、設(shè)計人員、施工人員確定的工程技術(shù)指標及安全指標確定方案功能重要系數(shù)。利用專家評分法對方案功能重要系數(shù)及方案功能打分，結(jié)果見表1。

2.2.2 成本分析

方案A的建筑工程費為7 125萬元，方案B的建筑工程費為6 895萬元，方案C的建筑工程費11 314萬元。各方案成本系數(shù)如下：方案A的成本系數(shù)CA=7 125/（7 125+6 895+11 314）=0.281 2；方案B的成本系數(shù)CB=6 895/（7 125+6 895+11 314）=0.272 2；方案C的成本系數(shù)CC=11 314/（7 125+6 895+11 314）= 0.446 6。

2.2.3 價值分析

價值工程要求方案應(yīng)滿足必要性功能的費用，消除不必要的功能費用，即要求功能費用比越高越優(yōu)。通過價值系數(shù)計算，VA為1.185 6，VB為1.267 4，VC為0.720 1，可知方案B優(yōu)于方案A與方案C。

綜上所述，通過對地形地質(zhì)條件、筑壩材料、防滲抗震性能、應(yīng)力變形特性及施工條件等方面的綜合比較，混凝土面板砂礫石壩、瀝青混凝土心墻砂礫石壩及混凝土重力壩均有建壩條件，但瀝青混凝土心墻壩具有良好地形適應(yīng)性、防滲性能和抗凍能力具有壩體結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)可靠、投資相對較少等特點。瀝青混凝土心墻壩方案優(yōu)于混凝土面板壩方案及碾壓混凝土重力壩方案，因此，本階段選定瀝青混凝土心墻砂礫石壩為設(shè)計壩型。

表1 各方案功能重要系數(shù)及打分結(jié)果表

3 價值工程綜合評價

在能源日趨緊張的現(xiàn)代社會，采用價值工程與水利工程節(jié)能設(shè)計評估體系結(jié)合方法進行方案的創(chuàng)新成為一種趨勢。兩者的結(jié)合不僅可以找到最優(yōu)的方案實現(xiàn)經(jīng)濟效益，更為價值工程和水利工程節(jié)能設(shè)計評估體系的運用提供廣闊的應(yīng)用空間。在水利工程節(jié)能設(shè)計中，借助價值工程評價可實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。

TU210.5 ［

］C ［

］1004-7042（2016）09-0044-02

劉靜妍（1988-），女，2012年畢業(yè)于太原理工大學(xué)農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)，助理工程師。

2016-07-06；

2016-08-13