旭龍水電站對外交通運(yùn)輸方案優(yōu)選

羅立哲 喻文振 何為 陳曦

摘要：旭龍水電站是中國“西電東送”能源戰(zhàn)略部署中的重要工程之一。對外交通運(yùn)輸方案作為工程建設(shè)最重要的先行條件之一，其保證率與運(yùn)輸方案的合理性是工程建設(shè)規(guī)劃的重點(diǎn)?？紤]到電站交通條件復(fù)雜、重大件規(guī)模大，基于等效理論與多目標(biāo)決策理論，綜合考慮運(yùn)輸費(fèi)用、運(yùn)輸歷時、運(yùn)輸風(fēng)險多個維度，對多種對外交通運(yùn)輸方案進(jìn)行了優(yōu)選。2018年4月，旭龍水電站對外交通運(yùn)輸方案已通過專家審查，工程現(xiàn)場施工正在緊張有序向前推進(jìn)，根據(jù)現(xiàn)場施工物資供應(yīng)情況反饋，對外交通運(yùn)輸方案經(jīng)濟(jì)合理，為工程有序建設(shè)創(chuàng)造了良好條件。

關(guān) 鍵 詞：

對外交通運(yùn)輸； 多目標(biāo)決策； 方案優(yōu)選； 旭龍水電站

中圖法分類號： TV51

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

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

0 引 言

旭龍水電站位于云南省德欽縣與四川省得榮縣交界的金沙江干流上游河段，下游距奔子欄鎮(zhèn)72.8 km，上游距昌波壩址75.5 km，南距“香格里拉”和虎跳峽分別約156 km和247 km，東北距成都市直線距離約520 km，東南距昆明市直線距離約540 km。

旭龍水電站開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，是西電東送骨干電源點(diǎn)之一。旭龍水電站設(shè)計正常蓄水位2 302 m，裝機(jī)容量2 400 MW（4×600 MW），保證出力595 MW，多年平均發(fā)電量101.28億kW·h，水庫總庫容8.29億m3，調(diào)節(jié)庫容0.80億m3，為Ⅰ等大（一）型工程。

旭龍水電站主要由大壩（擋水建筑物、泄水建筑物、水墊塘、滲控工程）、引水發(fā)電系統(tǒng)組成。

1 對外交通運(yùn)輸任務(wù)

旭龍水電站工程建設(shè)所需的建筑材料及機(jī)械設(shè)備等，主要包括：水泥、粉煤灰、木材、鋼材（包括鋼筋、鋼板、型鋼及金屬結(jié)構(gòu)）、施工機(jī)械設(shè)備、永久機(jī)電設(shè)備、爆破材料（包括炸藥、導(dǎo)火線、雷管）、油料、房建材料、生活物資、其它（包括化工、勞保、醫(yī)藥、五金、交電、工器具等）。

水電站對外交通運(yùn)輸（見表1）的高峰年運(yùn)輸強(qiáng)度為76.17萬t，發(fā)生在工程開始施工第6年。

2 現(xiàn)有交通條件

旭龍水電站地處高山峽谷地區(qū)，壩址右岸有羊拉公路通過。羊拉公路南接得榮公路，北至羊拉鄉(xiāng)和羊拉銅礦。羊拉銅礦以北至蘇哇龍之間金沙江河段目前無沿江道路連通。

得榮公路（二得公路）連接得榮縣和G214國道，G214國道通往香格里拉、麗江、大理，麗江至德欽段已改建為二級公路。

大理-麗江鐵路全長165 km，已于2009年通車。麗江-香格里拉鐵路（以下簡稱“麗香鐵路”）全長139 km，預(yù)計2022年建成通車。附近的機(jī)場有大理、麗江、香格里拉機(jī)場。距離壩址相對較近的內(nèi)河港為位于四川岷江的樂山港和云南水富港，距壩區(qū)公路里程分別為1 189 km和1 325 km；最近的海運(yùn)港口位于廣西欽州，距離壩區(qū)公路里程1 724 km。

3 大宗物資對外交通運(yùn)輸

根據(jù)大宗物資運(yùn)輸線路和來源分析，旭龍水電站大宗物資對外交通運(yùn)輸線路為：以麗江火車站為物資轉(zhuǎn)運(yùn)站，轉(zhuǎn)公路運(yùn)輸經(jīng)迪慶-得榮-曲宗橋-壩址，路線全長約349 km（見圖1），工程后期可根據(jù)麗香鐵路建設(shè)情況，將物資轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)在香格里拉站。

麗江-迪慶-得榮金沙江大橋（伏龍橋）段為G214國道，伏龍橋至曲宗橋為X041縣道（二得公路），伏龍橋至瓦卡鎮(zhèn)（子庚鄉(xiāng)）賀龍橋段路面寬度僅為5.0 m，目前正在按二級公路標(biāo)準(zhǔn)改擴(kuò)建。瓦卡鎮(zhèn)（子庚鄉(xiāng)）賀龍橋至曲宗橋段采用二級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，路基寬8.0 m，路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土路面。因此該工程對外交通道路主要考慮曲宗橋至壩址段，即羊拉公路曲宗橋至壩址段。

4 重大件運(yùn)輸特性及限制條件

4.1 重大件運(yùn)輸特性

旭龍水電站屬大型水電工程，有大量的重件、大件設(shè)備需要運(yùn)入工地。水輪機(jī)部分的運(yùn)輸重大件主要有：水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、頂蓋、座環(huán)，發(fā)電機(jī)定子機(jī)座、轉(zhuǎn)子中心體、推力頭、水輪機(jī)軸、機(jī)架中心體等，其它重大件主要有橋機(jī)大梁和主變壓器等。根據(jù)旭龍水電站所處運(yùn)

輸條件、機(jī)電設(shè)備運(yùn)輸尺寸及制造加工工藝等，對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪采取分件（分瓣）運(yùn)輸，機(jī)組其它大部件（轉(zhuǎn)子中心體、上機(jī)架中心體和下機(jī)架中心體等）采取整體運(yùn)輸［1-4］。

旭龍水電站的水輪發(fā)電機(jī)組及變壓器等主要部件尺寸及重量見表2。

由表2可知，該工程單件運(yùn)輸最重件為變壓器，重量為160 t；最寬件為上機(jī)架中心體，運(yùn)輸尺寸為Φ6.6 m×2.15 m，重量28 t；最高件為分瓣座環(huán)，運(yùn)輸尺寸為5.70 m×3.75 m×3.55 m，重量為50 t；最長件為橋機(jī)大梁，長25.5 m，重量為100 t。

4.2 重大件運(yùn)輸限制條件

（1） 公路運(yùn)輸限制條件。

公路運(yùn)輸限制條件由兩方面控制：一方面重大件運(yùn)輸尺寸由跨公路的構(gòu)筑物、障礙物凈空高度以及公路沿線隧道的建筑限界控制；另一方面重大件運(yùn)輸重量由公路沿線橋涵允許通過的荷載控制。

國內(nèi)高等級公路沿線跨公路的構(gòu)筑物、障礙物大部分建筑界限在6 m以上（部分限高為4.5 m，可采用滾杠牽引的方式通過），沿線公路隧道多為兩車道隧道，隧道內(nèi)路面寬度最小為8 m，建筑限界高度為5 m，考慮兩側(cè)預(yù)留安全距離和車板高度后，通過高速公路運(yùn)輸?shù)拇蠹叽鐟?yīng)控制在7.5 m×4.3 m以

下。高速公路、一級、二級公路橋涵汽車荷載等級均為公路-Ⅰ級，三、四級公路橋涵汽車荷載等級均為公路-Ⅱ級。根據(jù)《云南省超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理實(shí)施辦法》，貨車總質(zhì)量在100 t以上（不含100 t）的超限運(yùn)輸時，應(yīng)在起運(yùn)前3個月提出書面申請。

（2） 鐵路運(yùn)輸限制條件。

鐵路運(yùn)輸?shù)南拗茥l件主要為尺寸超限運(yùn)輸問題。2012年修訂的《鐵路超限超重貨物運(yùn)輸規(guī)則（2012）》指出：根據(jù)貨物的超限程度，超限貨物分為3個等級：一級超限、二級超限和超級超限。

貨物裝車后，任何部位超出二級超限限界時，為超級超限。超級超限的最大限界沒有明確規(guī)定，這類貨物能否運(yùn)輸，要取決于鐵路局根據(jù)運(yùn)行路線中的實(shí)際建筑接近限界或能否采取必要措施進(jìn)行界定。

（3） 水路運(yùn)輸限制條件。

長江航道上海至宜賓可通行1 000 t以上船舶，宜賓至樂山航道為Ⅳ級航道，可通行500 t船舶。

金沙江新市鎮(zhèn)上游不具備水運(yùn)通航條件。

各部件運(yùn)輸限制條件匯總見表3。

5 重大件運(yùn)輸方案擬定

根據(jù)對外交通條件，轉(zhuǎn)輪等超過鐵路運(yùn)輸二級超限限界的重大件可采用以下3種運(yùn)輸方案（見表3）［5-8］。

（1） 方案一（北線方案）：大件從產(chǎn)地起運(yùn)，經(jīng)水路運(yùn)輸至樂山大件碼頭，隨后經(jīng)雅安-康定-理塘-巴塘-芒康-德欽-伏龍橋-曲宗橋公路運(yùn)輸至壩址，全程約1 277 km，其中高速公路約114 km。路線基本情況：由樂山大件碼頭出發(fā)，經(jīng)四川大件公路西行

約3 km在樂山南收費(fèi)站進(jìn)入G93成渝環(huán)線高速，西北向行約101 km經(jīng)由高速互通轉(zhuǎn)入G5成雅高速，繼續(xù)西行約13 km至雅安多營出口進(jìn)入G318國道，西行約741 km經(jīng)康定、理塘、巴塘至芒康轉(zhuǎn)G214國道，南行331 km至德欽由金沙江伏龍橋轉(zhuǎn)得榮X041縣道（二得公路），北行33 km在曲宗橋轉(zhuǎn)羊拉公路，繼續(xù)北行58 km到達(dá)壩區(qū)。

（2） 方案二（南線方案1）：大件自產(chǎn)地起運(yùn)，經(jīng)水路運(yùn)輸至樂山大件碼頭，隨后經(jīng)雅安-滎經(jīng)縣-漢源縣-石棉縣-冕寧縣-西昌-攀枝花-華坪-麗江-迪慶-得榮-曲宗橋公路運(yùn)輸至壩址，全程約1 189 km，其中高速公路約888 km（考慮麗攀高速屆時已通車）。路線基本情況：由樂山大件碼頭出發(fā)，經(jīng)四川大件公路西行約3 km在樂山南收費(fèi)站進(jìn)入G93成渝環(huán)線高速，西北向行約101 km經(jīng)由高速互通轉(zhuǎn)入G5京昆高速，南行526 km經(jīng)滎經(jīng)、漢源、石棉、冕寧、西昌至攀枝花，經(jīng)由高速互通轉(zhuǎn)入G4216麗攀高速，西行322 km至麗江轉(zhuǎn)G5611大麗高速，繼續(xù)西行24 km轉(zhuǎn)G214國道，然后北行經(jīng)迪慶至得榮在金沙江大橋附近轉(zhuǎn)X041縣道（二得公路），北行33 km在曲宗橋轉(zhuǎn)羊拉公路，繼續(xù)北行58 km到達(dá)壩區(qū)。

（3） 方案三（南線方案2）：大件自產(chǎn)地起運(yùn)，經(jīng)水路運(yùn)輸至水富港向家壩重件碼頭，隨后經(jīng)昭通-昆明-大理-麗江-迪慶-得榮-曲宗橋公路運(yùn)輸至壩址，全程約1 325 km，其中高速公路約990 km。路線基本情況：由宜賓水富重件碼頭出發(fā)，沿水麻高速、昭麻專用二級公路、昭待高速、嵩待高速、昆嵩高速經(jīng)大關(guān)、昭通、尋甸至昆明，經(jīng)G56昆大高速、G5611大麗高速至麗江轉(zhuǎn)G214國道，然后北行經(jīng)X041縣道、羊拉公路到達(dá)壩區(qū)。

6 重大件運(yùn)輸方案比選

針對水電工程對外交通方案選擇問題，應(yīng)該綜合考慮運(yùn)輸路徑優(yōu)化和多目標(biāo)決策。因此，采用基于等效運(yùn)費(fèi)的水電工程對外交通方案多目標(biāo)決策方法（見圖2）能夠更加準(zhǔn)確客觀進(jìn)行方案優(yōu)選［9-11］。

首先分析了對外交通運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)和主要影響因素，提出通過等效運(yùn)費(fèi)來綜合反映調(diào)運(yùn)費(fèi)用和基建投資；進(jìn)而建立路徑優(yōu)化模型，采用最優(yōu)路徑算法求取最低等效運(yùn)費(fèi)，得到備選方案；然后以廣義費(fèi)用最小、運(yùn)輸歷時最短以及運(yùn)輸風(fēng)險最低為決策目標(biāo)構(gòu)建多目標(biāo)決策模型；最后采用層次分析法確定各決策目標(biāo)的權(quán)重，采用TOPSIS法優(yōu)選水電工程對外交通方案。

（1） 求解備選方案?；诿總€路段上的等效運(yùn)費(fèi)，將等效運(yùn)費(fèi)作為對外交通拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的邊權(quán)值，進(jìn)行運(yùn)輸路徑優(yōu)化。借助Python編程，基于百度地圖獲取運(yùn)距等道路數(shù)據(jù)信息，使用Floyd算法得到備選方案對應(yīng)的等效運(yùn)費(fèi)值（見表4）。

（2） 計算決策各備選方案的屬性值。計算每個備選方案的廣義費(fèi)用、運(yùn)輸歷時以及運(yùn)輸風(fēng)險屬性值，列于表4，其中廣義費(fèi)用由等效運(yùn)費(fèi)和運(yùn)雜費(fèi)兩部分組成。然后采用向量歸一化和倒數(shù)逆變換法將決策目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理，處理后的決策矩陣如表5所列。

針對決策矩陣，進(jìn)行計算決策矩陣Z的最大值Z+=（1.911，2.083，2.357），最小值Z-=（1.552，1.563，1.414）。

（3） 優(yōu)選對外交通方案。使用帶權(quán)重的TOPSIS法進(jìn)行多目標(biāo)決策，選擇出最優(yōu)對外交通方案。首先使用層次分析法確定3個決策目標(biāo)的權(quán)重為：w={0.667，0.222，0.111}，再分別計算每個初選方案與最大值、最小值的距離，以及每個備選方案的Sn值，如表5所列。

根據(jù)Sn的計算結(jié)果，可得各備選方案的優(yōu)劣次序為：f2＞f3＞f1。因此針對物資水泥，水電工程對外交通方案應(yīng)該選擇備選方案f2（南線方案1），運(yùn)輸總費(fèi)用為542.19萬元，歷時60 d，風(fēng)險較小。

7 結(jié) 語

旭龍水電站對外交通運(yùn)輸應(yīng)綜合考慮運(yùn)輸費(fèi)用、運(yùn)輸歷時、運(yùn)輸風(fēng)險等因素，克服交通環(huán)境復(fù)雜、重大件尺寸與重量超常規(guī)等難點(diǎn)，優(yōu)選出廣義費(fèi)用最小、運(yùn)輸歷時最短以及運(yùn)輸風(fēng)險最低的對外交通運(yùn)輸方案，為工程建設(shè)有序推進(jìn)創(chuàng)造良好條件。

旭龍水電站于2022年6月可研核準(zhǔn)，計劃2029年10月全部機(jī)組具備運(yùn)行條件，對外交通運(yùn)輸方案于2018年4月通過專家咨詢，根據(jù)工程現(xiàn)場施工物資供應(yīng)情況反饋，對外交通運(yùn)輸方案滿足工程要求且經(jīng)濟(jì)合理。

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（編輯：胡旭東）