浅析印尼某小水电项目当地设计合规性审查要点

浅析印尼某小水电项目当地设计合规性审查要点

虞,健

上海电力建设有限责任公司  上海，200031

摘要：印尼水电项目的设计合规性审查，主要是由印尼政府委托的大坝安全委员会（以下简称DSC），根据印尼公共工程部法令划分的项目规模，从大坝安全性的角度出发，针对水文勘察、抗震设计、大坝结构等进行全方面的设计审查。本文基于印尼某项目的实际经历，对DSC审查要点进行解析。

关键词：设计合规性审查、水文计算、抗震设计、结构设计

1. 引言

为了响应习主席建设“一带一路”的号召，缓解国内电建行业产能过剩的内部矛盾，走出国门、开辟海外市场变成了必然。然而，有机遇就必定有风险。海外项目的风险主要源于各国之间法律和标准的差异。由于不了解当地的法律和设计标准就难以通过当地的设计审查。这也成为了制约国内电建企业开拓海外业务的壁垒。

本文仅以我公司承接的印尼某小水电项目设计审查经历为例。梳理了DSC的审查要点，总结了经验教训，希望能给同类项目以启示。

2. 工程概况

印尼某小水电项目位于苏拉维西岛北部的B河上，距离G市约28km左右。项目为河床式小型水电站，总装机容量为2*4.95MW。大坝为混凝土重力坝，左侧为厂房坝段，右侧为非溢流坝段。坝高25m，坝顶轴长170m，库容约169万m3。参照中国《DL 5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》，本项目属于四等小(1)型工程，规模较小。

与此相对，根据印尼政府公共工程部于2015年颁布的《Permen PUPR27-2015》（简称印尼部长2015年27号令）要求，坝高超过15m或库容大于500,000m3，或洪峰流量超1000 m3/s的水电项目属于“大型水坝”，项目实施前必需通过DSC的设计审查，并取得印尼公共工程部颁发的大坝安全许可证。为此，我公司作为EPC承包商，联合设计院，并委托代理，开展了设计报审工作。

3. 技术合规性审查要点

结合本项目近2年多的报审经验，DSC的技术审查大致可分为以下三大类：水文计算、抗震设计、结构设计。

3.1水文计算

水文是水电项目的基础资料。它不仅会影响年发电量计算，更会影响大坝结构设计。所以DSC对于水文数据的审查是相当严格的。其主要关注于降雨、径流、洪水等方面。

3.1.1降雨

本项目河道的水源主要依靠降雨。对于降雨数据，DSC专注于审查数据的充分性和可靠性。

1.降雨数据充分性审查

一般来说，降雨数据可以通过实测站收资或是卫星数据下载获得（详见数据来源备注）。根据DSC要求和印尼规范，实测数据的优先级较高。但若实测站较少，或者实测数据的时长不足20年，则必须使用卫星数据进行补齐。其目的是为了确保降雨样本的充分性。

2.降雨数据可靠性审查

对于同时具有卫星数据和降雨数据的区域，还应对两组数据一致性进行比较。通过比对数据分布曲线规律的差异，剔除或修正个别异常数据，来确保数据样本的可靠性。

3.1.2径流

径流是影响水电项目年发电量的大小关键参数。径流量一般可以通过实测站收资和产汇流模型计算获得。然而印尼水文站实测径流数据本身就存在缺陷。为此，DSC会针对数据缺陷点开展评审。

1. 径流充分性审查

由于印尼各地水文站建站较晚，难以满足实测20年径流量的时长要求。按照规范，可用产汇流模型计算的模拟值进行补足。然而，模拟值并不能直接使用，需要进行验证。为了验证模拟值的准确性，DSC要求使用任意时长大于2-3年的径流模拟值和实测值，根据纳什-沙克特里夫效率系数（NSE）、相对平方根误差(RRSE)和偏差百分比（PBIAS）计算模拟值和实测值的拟合度。三个系数的拟合度均优于合格(具体判定条件如下表)，则模拟值才被允许差补使用。否则将要求重新调整模型参数，直至拟合度合格为止。

2. 径流可靠性审查。

一般来说，印尼流量站的实测径流量大多是实测相对水位高程*河道断面流速的推算值。流量站通常仅配置水尺或是测压计记录相对水位高程，但不具备直接测流的能力。所以，通常只有水位高程的读数较为准确，而河道断面的准确性较差。至此，DSC就要求设计单位验证收资数据的可靠性，修正缺陷。这就需要实测短期径流量和水位高程，并与同期测站收资的数据进行比对和更正。

以本项目为例，2018年设计院利用声学多普勒流速仪（ADCP）在坝址下游T水文站，实际测量了13个测次径流量，并同时记录相对水位高程。经与同期T站收资的数据比较，相对水位高程基本相同，但径流量偏差达3倍多（如下表）。鉴于比对成果，设计院建议并向DSC澄清:使用收资的相对水位高程*设计自测的河道断面作为实测径流量,

并最终已获得DSC的认可。

3.1.3洪水

洪水是DSC大坝安全性审查的重中之重。主要包含洪峰流量计算和洪水过程线计算两部分。DSC要求按照印尼标准的计算步骤进行计算，详细步骤如下：

1. 同时收集雨量站和卫星降雨数据，选取其中年最大日降雨量进行一致性和相关性分析。然后通过数据排频检验，确定数据分布线性。利用期望值公式来推算对应重现期的设计暴雨值。
2. 同时，按照《Berdasarkan Kontrak No. 01/KU.02.07/SKBB/III/2017》（简称大坝洪水计算导则）分别计算出6h、12h、24h的暴雨时程分布，作为洪水过程线的输入。
3. 
   以设计暴雨和暴雨时程分布作为输入，利用美陆军工程师兵团的HEC-HMS水文模型计算软件，参照《SNI 2415-2016 Tata cara perhitungan debit banjir rencana》(简称洪水计算规定)，选取规范范围内的土壤类别、降雨蒸发量、地表渗透率、河道比降、洪峰系数、峰现时间等参数，通过三种模型计算方法（SCS，Snyder，ITB-1）计算出洪峰流量和洪水过程线的模拟值。DSC要求三种模型计算出的洪峰流量基本一致（如下图）。
4. 
   模拟后的成果必须与实测历史典型场次洪水进行拟合（如下图）。通过不断拟合和调整，选取最佳的模型参数，并将最佳模型对应的洪峰流量和洪水过程线将作为大坝结构设计的依据。

5. 值得一提的是，印尼对于混凝土大坝较为重视。根据《SNI 03-3432-1994 Tata cara penetapan banjir desain dan kapasitas pelimpah untuk bendungan》（简称大坝设计洪水和下泄流量规定），印尼的混凝土大坝设计洪峰流量是百年一遇洪峰流量的1.25倍（即1.25*Q100）对照中标则要求更高。

3.2抗震设计

印尼属于地震多发的地区，所以DSC对于大坝抗震设计的审查尤为严格。审查主要有三个要点：

3.2.1提供地震安评报告

在已有印尼地震区划图的情况下，DSC仍然要求委托权威机构出具的本项目专用的地震安全评估报告（简称SHA）作为地震参数的依据。若报告的结论与地震区划图有出入，则应以报告为准。

3.2.2抗震设防水准

根据国际大坝委员会(简称ICOLD)在2016年发布的《Bulletin 148 SELECTING SEISMIC PARAMETERS FOR LARGE DAMS Guidelines》（简称公告148），DSC要求“大型水坝”需按照运行基准地震（简称OBE）和安全评价地震（简称SEE）两级设防水准进行抗震设计。在运行基准地震工况下，允许“大坝产生可修复损坏”。在安全评价地震工况下，要求“大坝不发生库水失控下泄灾变”。

3.2.3以动力法计算地震作用效应

参照中标GB 51247-2018《水工建筑物抗震设计标准》规定，本工程抗震设防类别属为丁类，地震作用效应的计算方法可采用“拟静力法或着重采取抗震措施”（如下图）。与其相对地，根据印尼规范本工程已属于大型砼水坝，DSC要求按动力法计算地震作用效应。

3.3大坝结构设计

DSC对于大坝结构的审查要求则更主观，更保守。具体要求如下：

3.3.1提交三份结构计算报告

DSC要求提供专业机构出具的《大坝稳定性计算》、《三维水力分析报告》和《溃坝分析报告》用于计算正常蓄水发电工况、正常泄洪工况和极大洪水漫顶工况下的结构稳定性。

3.3.2 要求设置释放扬压力结构

对于混凝土重力坝非溢流坝段，即使已经提供了坝基扬压力计算书，DSC仍然要求设置释放坝基扬压力的结构措施（例如排水廊道或排水管等）。

3.3.3迎水面砼强度要求

根据印尼《SNI 2847-2013 Persyaratan beton struktural untuk bangunan

Gedung》（简称结构混凝土规范要求）,考虑到混凝土的耐久性，DSC提出：与淡水直接接触的、暴露等级为P1的混凝土强度必须大于

28MPa。

3.3.4结构分缝位置的建议

为了确保地震工况下泄洪闸门的整体刚度，DSC建议结构分缝不宜设置在闸门中间。

3.3.5深化固结灌浆计算

设计需提供固结灌浆的设计计算书，用以说明灌浆孔的孔深和设计间距

4. 结语

印尼大坝安全委员会作为印尼技术审查的权威机构，主要依据印尼标准和规范，对所有“大型水坝”的设计安全性进行审查。审查的要点覆盖所有设计专业的各个细节。审查主要采取三次会议审查和会后澄清的模式。三次会议主题分别为水文抗震、结构机械和汇总评判。由于其对审定设计成果有颁证的责任，所以审查较为严苛。以上审查要点主要基于本项目实际经历，有一定的片面性和特殊性，仅供参考和交流。

*参考文件：

[1] ICOLD,《Bulletin 148 SELECTING SEISMIC PARAMETERS FOR LARGE DAMS Guidelines》

[2] 印标《SNI 2415-2016 Tata cara perhitungan debit banjir rencana》

[3] 印标《SNI 03-3432-1994 Tata cara penetapan banjir desain dan kapasitas pelimpah untuk bendungan》

[4] 印标《SNI 2847-2013 Persyaratan beton struktural untuk bangunan

Gedung》

[5] 印标《SNI 6738:2015 Perhitungan debit andalan sungai dengan kurva durasi debit》

[6] 印标《SNI-7746-2012 Tata cara penghitungan hujan maksimum boleh jadi dengan metode Hersfield》

[7] 印标《Berdasarkan Kontrak No. 01/KU.02.07/SKBB/III/2017》

[8] 印部长令《Permen PUPR27-2015》

[9] 中标《GB 51247-2018水工建筑物抗震设计标准》

[10] 中标《DL 5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》

**水文收资来源：

[1]印尼苏拉维西岛河道管理局官网 www.sda.pu.go.id（可用于收集测站降雨数据）

[2] 美国NASA气象卫星数据官网 https:/disc.gsfc.nasa.gov（可用于下载全球卫星GES\TRMM的降雨数据）