塞尔维亚伊巴尔河(IBAR)梯级电站技术评估分析

   作者：刘期勇 四川省清源工程咨询有限公司

 关键词：水电站，技术评审

1          评估工作概况

1.1         工程概况

伊巴尔河(Ibar)位于巴尔干地区，中下游河段地处塞尔维亚中南部，为多瑙河中下游三级支流。发源于黑山(Montenegro)东部内海拔2400m的哈吉拉(Hajla)山北侧的6个溪流，流经Ibarac、Rožaje、Radetina和 Bać，向东流至科索夫斯卡-米特罗维察(Kosovska Mitrovica)，转向北注入塞尔维亚的西摩拉瓦河(Zapadna Morava River)。全长276km，流域面积8059km²。其中塞尔维亚境内河段长约99km，流域面积约7800km²。主要支流有拉什卡(Raška)、斯图德尼察(Studenica)和锡特尼察(Sitnica)河。河流高地森林茂密，但河谷地带有耕地，当地居民点多为密集成群的小村。河道上游干流及支流人类活动明显，有大中型蓄引水工程，其中：较大水库为干流上的水源地水库戛兹沃达(Gazivoda)水库和支流上的巴特拉维斯(Batllaves)水库和巴多维克(Badovcit)水库。

梯级电站项目位于克拉列沃(Kraljevo)～拉什卡(Raška)间的伊巴尔中下游河段，距离首都贝尔格莱德(Blegrade)以南约190km。拟开发的10个梯级电站均位于河口上游24km～78.5km河段，海拔218m～272.50m，河道平均比降2.83‰。梯级开发任务为发电，均采用河床式开发，自下而上依次为：第1级Lakat、第2级Maglic、第3级Dobrne Strane、第4级Bela Glava、第5级Gradina、第6级Cerje、第7级Glavica、第8级 Ušće、第9级Gokcanica、第10级Bojanici。梯级电站装机容量9.81MW～14.56MW，合计120.98MW，多年平均发电量4.5561亿kW.h，利用小时数3766h。

沿河梯级河谷有连接Kosova(科索沃)与塞尔维亚中部的国家公路和洲际铁路通过，是塞尔维亚中南部的交通走廊。

1.2         评估工作缘由

伊巴尔梯级项目缘于塞尔维亚国家总规文件“区域水资源管理规划”，该规划提出了采取多个梯级的方案利用克拉列沃(Kraljevo)～拉什卡(Raška)间伊巴尔河段的水能资源，梯级布局以不影响现有公路和铁路为前提。

2009年3月，基于塞尔维亚政府和意大利政府双边能源战略合作意愿，塞尔维亚电力公司与意大利SECI Energia S.p.A.联合指定为项目开发负责人；10月，双方政府签署了项目开发的电力合作协议。随即，委托塞尔维亚的水利开发设计院(The Institute for Development of Water Resources “Jaroslav Černi”，JCI )作为设计单位(Designer)开展了项目的概念设计(Conceptual Design with pre-feasibility study)。设计报告于2010年初完成，并通过EPS专家委员会和SECI委员会审查后，最终于5月提出审定版。报告规划了10级径流河床式梯级开发方案，总装机103MW，引用流量100m³/s，多年平均发电量4.2亿kWh，总投资2.85亿欧元(2010年价格水平)。

之后，项目业主公司(IBARSKE HIDROELEKTRANE, Kraljevo)继续委托原设计单位JCI开展可行性研究设计(Feasibility Study with Basic Design)，该报告与中国水电可性行研究设计基本相当，主要是在概念设计基础上，按照“塞尔维亚规划和建设法令”和塞尔维亚相关政府机构(水资源管理、区域规划、水能开发、环保)的要求，补充现场勘探和资料，深化各级电站的技术方案设计，以期达到电站建设可行性。报告于2014年完成，每个电站均单独一套可研报告，每套报告含21专业分册(Book1-Book21)。

再后，由于多种因素影响，特别是原来开发所拟定的海底输电方案的制约，原来政府间签署合同协议文件未能有效履行，项目开发一直停滞。

近期，该项目作为塞尔维亚政府的一个重要清洁能源项目，借中国政府“一带一路”政策契机，以及加强两国间经济合作交流的意愿，协鑫智慧能源科技有限公司(简称“协鑫公司”)与塞尔维亚电力能源部、电力公司以及原项目业主方接洽，拟接手重启项目的开发。为有效开展前期谈判事宜，协鑫公司委托我公司——四川清源工程咨询有限公司(下称“清源公司”)对已完成的项目设计资料进行审阅，并对项目的技术可行性进行专家评估，并提出技术评估报告。

1.3         评估工作内容

本阶段为立项评估，主要从宏观上评估项目技术可行性，不涉及项目投资与经济评价，具体内容：

(1) 水文泥沙：主要针对目前报告采用的水文泥沙基础资料、计算方法以及成果合理性等进行评价，不需复核具体水文泥沙数据；

(2) 地质：主要针对区域地质资料、工程地质条件以及工程地质风险进行宏观评价；

(3) 动能：主要针对水库泥沙调度方式、电量计算方法和参数进行评估，不具体复核各梯级发电量成果；

(4) 水工：主要针对各梯级总体布置、泄洪冲沙方式、各水工建筑物型式等进行评价，不需复核水力学、稳定、结构、防渗以及建筑物尺寸等计算，不复核工程量；

(5) 机电：主要针对起闸布置、机组选型、接入系统方式、电气主接线、主要设备选型与布置进行评估，不需复核设备清单；

(6) 施工：主要针对施工导流、主体施工方法、施工总布置、工期安排以及施工期风险进行宏观评价；

(7) 征地移民、环水保、工程投资、经济评价不需要进行评估。

为配合评估，应协鑫要求，清源公司于2019年10月13-19日，派水工专业负责人1人和地质专业负责人1人，与协鑫相关项目人员一道考察了现场，并初步交换了意见。除原商定评估内容外，现场建议增加各梯级电站开发时序的推荐建议的评估内容。

1.4         评估工作依据

(1)   Feasibility Study with Basic Design Reports: 10个梯级电站的可行性研究(初步方案设计)报告，每个电站1套报告，共10套报告。每套报告含21专业分册(Book1-Book21)，每分册含主报告、附件和附图册；(下称《报告》或《可研报告》)

(2)   Conceptual Design Reports with Pre-feasibility study: 概念设计报告，共12册；

(3)   2019年10月现场查勘成果，以及其它网络收集公开项目资料。

2          工程技术方案评价

2.1         设计标准

2.1.1       洪水标准

根据可研设计(Feasibility Staudy with Basic Design)，伊巴尔河10个梯级电站均为低闸坝河床式开发，设计洪水采用100年一遇，校核洪水采用1000年一遇，最下游一级为Lakat，相应洪水量级为1337m³/s和2523m³/s，其它梯级洪水标准详见表。

表2-1    伊巴尔河10个梯级电站洪水成果表

2.1.2       抗震设防标准

工程区地震主要受外围地震波及影响，历史地震最大影响烈度为6.3度。地震专题研究表明，500年重现期基本烈度为Ⅷ度(约相当于国内50年超越概率10%的基本烈度)，基岩地震动峰值加速度为0.2g。

2.1.3       评估意见

(1) 各梯级电站设计洪水采用100年一遇，校核洪水采用1000年一遇，设防标准较高，有利于工程安全。若按国内标准衡量，10个梯级电站装机容量均小于50MW，其中第7级和8级小于10MW，则第7级和8级为五等小(2)型工程，其它为四等小(1)型工程。相应四等小(1)型工程主要建筑级别应为4级，次要为5级；五等小(2)型工程主、次要建筑级别均为5级。4、5级建筑物设计洪水标准可取50、30年一遇，校核可取200、300年一遇。下一步可结合项目所在国规程规范适用要求，研究标准选用。

(2) 抗震设防参数合理，满足工程要求。

2.2         工程枢纽总布置

2010年提出了伊巴尔河水电站概念设计，经11级、10级、9级、8级等多个开发方案进行综合比较后，推荐采用10级河床式开发方案，初步确定了电站的工程场址及主要技术参数。可研报告上述基础上结合塞尔维亚共和国相关法律法规，对梯级电站的进行了进一步的勘察设计，确定和优化了水电站建筑物结构型式，并提出了对现有基础设施的改建和保护措施等。可研报告推荐10级开发方案至下而上由以下梯级组成，详见表2-2。

表2-2    伊巴尔河10个梯级电站位置及正常蓄水位

伊巴尔河10个梯级电站，均采用河床式开发，梯级选址和正常蓄水位的选择受河谷较低位置的Kraljevo-Kosovska铁路和M-22 Kraljevo-Raška道路控制。可研报告推荐的10级开发方案选址，以不淹没铁路，少淹没公路为原则。该开发河段河道综合比降较缓，约为千分之三，工程首要问题是确保工程行洪安全，因此各梯级均在主河道布置了开敞式泄洪闸，采用“大排大泄”的方式下泄洪水，坝轴线基本与河道垂直，厂房坝段位于河道岸坡侧非溢流坝段处。除第9级Gokcanica厂房坝段布置在右岸，其它均布置于河道左岸。枢纽工程主要建筑物采用“一”字型布置，主要有左、右岸混凝土非溢流坝段、溢流坝段(泄洪闸)、厂房坝段、鱼道及附属建筑物等。

各梯级装机容量、泄洪规模相当，坝高处于同一量级(23m~29m)，布置格局和结构形式基本相同，典型枢纽布置如下图所示。

插图5-1    枢纽典型布置形式示意图

2.3         主要建筑物设计

2.3.1       挡、泄水建筑物

伊巴尔河10个梯级电站均采用河床式开发方案，规模相当，枢纽布置格局和主要建筑物结构形式基本相同，即溢流坝段(泄洪闸)布置在主河道，厂房坝段布置在左岸(除9级电站Gokcanica厂房坝段布置在右岸)，均由左、右岸混凝土非溢流坝段、溢流坝段(泄洪闸)、厂房坝段、鱼道及消能防冲设施等构成，为方便描述，本节以最下游的第1级Lakat为例进行方案布置介绍。

坝轴线与河流基本垂直，长(含厂房坝段)107.6m，水库正常蓄水位233.00m，坝顶高程235.00，最大坝高27.7m。泄洪闸底板为实用堰，堰顶高程220.80m，最大堰高11.50m，3孔泄洪闸为一闸室单元，总宽40.6m，顺水流向长度26.38m，泄洪闸孔口尺寸为9.2m×12.0m(宽×高)，闸室内布置1道平板检修门和1道弧形工作门。宣泄100年一遇洪水时由开启2孔闸门，1000年一遇时开启3孔闸门，相当上游水位为233.20m和234.75m。闸室下游采用底流消能，消力池按100年一洪水进行设计，消力池长55m，宽35.60m，底板顶高程211.80m，池深4.55m，底板中部19.6m宽厚1.5m，两侧厚2.5m并设直径28锚筋以确保抗浮稳定，边墙采用直立式，设平压孔。

左、右岸非溢流坝段为混凝土重力坝，分别长21.1m、22.3m，左、右岸最大坝高分别为23.40m、21.7m，坝体上、下游为直立面。

建筑物建基础均为基岩，坝基和左、右岸采用了帷幕灌浆处理，深入基岩弱透水带，防渗标准为5Lu，沿坝轴线方向分别向两岸水平延伸至两岸内16.0m，河床中部采用3排，两岸采用1排，合计造孔189个，共2436m。河床段坝基设灌城门洞形灌浆廊道，廊道下游侧布置排水孔，相对于垂线倾斜30度，间距离为6m，深7.5m。为加强地基均匀性，增强整体性，坝基铺设1~2m厚垫层混凝土设置接触灌浆，接触灌浆入岩深度约1.5m。

溢流坝段(泄洪闸)

b.非溢流坝段及鱼道(斜坡为鱼道)

插图5-2    大坝典型剖面图

插图5-3    坝基帷幕灌浆示意图

2.3.2       发电建筑物

厂房坝段主要包括挡水坝段、进水闸、主厂房、副厂房、尾水闸、升压站及尾水渠等。厂房轴线总体按垂直河流布置。进水闸位于主厂房上游，设两孔闸门，分别设有拦污栅和事故闸门。主厂房包括主机间及安装间，主机间内装两台水轮发电机组，分发电机层及水轮机层两层布置，安装间与主机间平行靠岸边侧布置，立面上与主机间一样同分两层布置。副厂房布置在主厂房下游，共分三层布置。副厂房下游布置两孔尾水闸，在尾水闸墩上建有平台布置升压变电站。尾水采用正向出水，末端平顺汇入伊巴尔河。

a.平面图

b.剖面图

插图5-4    发电厂房结构布置图(Lakat)

2.3.3       过鱼设施

根据塞尔维亚农业、贸易、林业和水资源管理部(Ministry of Agriculture, Trade, Forestry and Water Management)对水资源方面提出的相关要求，以及塞尔维亚自然保护研究所(Institute for Nature Conservation of Serbia)发布的环境保护相关文件，本工程中所有梯级电站均需设置鱼道。根据资料，伊巴河流里主要的洄游鱼类为barbell，该鱼游泳能力较弱，故鱼道中水流速度推荐控制在2m/s以内。通过比较分析，在本工程设计报告(Basic Design with Prefeasibility Study)中，各个梯级电站的鱼道结构设计和布置基本一致。

在总体布置上，本工程中各梯级电站的鱼道均布置于闸坝与其相邻的河岸之间(大部分为右岸，第九级电站Gokcanica 除外，该级闸坝布置于靠左岸侧，故该级鱼道布置于闸坝与左岸之间)。由工程平面图等资料可知，平面上大部分梯级电站的鱼道轴线为沿岸呈直线或较缓的弧线布置，仅第二级(Maglic)和第四级(Bela)因地形所限采用多层盘折的折线形态布置，类似盘山公里的设计可使其坡降变缓从而满足坡降要求，鱼道纵向坡降一般控制在10%左右。各电站的鱼道参数见本节附表。

各梯级鱼道类型相同，布置形式受地形限制分为直线和折线式两类，鱼道布置形式如下：

a.直线式布置

折线式布置

插图5-5    鱼道典型布置(Lakat)

各梯级电站的鱼道均采用了常规的隔板式结合竖缝过流结构。鱼道净宽1.4m，边墙厚0.3m。沿鱼道槽身每隔1.9m设置一道16cm厚的木质隔板(transverse wall)，方向与水流方向垂直，从而将鱼道分隔成若干(不封闭的)“水池”，每片隔板都在同侧留一道竖缝，从而在该侧形成过鱼通道。为避免在竖缝侧(通道侧)水流过于畅通从而形成线性水流，故在此侧每隔1.9m(c-c)设置一根截面为0.19mx0.20m，高1m的木质棱柱(vertical column)，以优化流态。隔板与棱柱临通道一侧表面均作金属板包裹。鱼道底板上铺有卵石、块石以模拟自然河流，具体结构可参考下方平面结构图：

插图5-6    鱼道典型结构

2.3.4       评估意见

拟开发河段在初步设计中进行了梯级个数及引水式开发与河床式开发方案比较，鉴于河段平均比降仅2.83‰，以不影响铁路，少淹没公路为原则，推荐采用10级河床式开发方案是合理的。各梯级建筑物布置较为常规，工程规模较小，工程技术层面不存在较大的制约因素。

挡、泄水建筑物

各梯级枢纽主要建筑物采用“一”字型布置格局是合适的，包括：左、右岸混凝土非溢流坝段，厂房段，溢流坝段(3孔泄洪冲沙闸)，鱼道段等。

各梯级均为基岩建坝，雍水高度小于20m，最大坝高在23.0m～28.9m，对基础承载力要求低，基础处理简单，筑坝难度低，建筑物安全有保障。

泄水建筑物采用开敞式泄洪闸底流消能形式，对工程区河道平缓，库区淹没损失大，洪水量较大、坝体壅水低、河床覆盖层浅的适应性较好。鉴于坝址区覆盖层较浅，建议将闸室采用平底宽顶堰型式以增大孔口尺寸，增强泄洪和排沙能力，降低洪水雍高，确保洪水顺利过坝，减小对库内铁路和公路的威胁，也可避免坎前淤积。

以Lakat为例，若调整为平底闸室，则堰项高程由220.80m可降低至216.80m附近，在孔口宽度不变的情况下，3孔全开可将校核洪水位由234.75m下调至233.30m附近，洪水雍高的降低也使坝顶具有足够的超高(现设计坝顶高程为235.00m，设计和校核洪水位分别为233.20m和234.75m，校核洪水位已接近坝顶高程，安全余量不足，在风浪作用下有漫溢风险，其他梯级类似)。坝顶高程的取值和泄洪消能建筑物规模应结合防洪标准进一步确定，建议开展水工模型试验。

报告中遇设计洪水时采用2孔全开敞泄，相应上游水位为233.20m，遇校核洪水时采用3孔全开敞泄，相应上游水位为234.75m。建议调整泄洪运行方式，在分界流量以上均采用3孔全开敞泄。

建议下阶段结合工程地质条件，研究挖除覆盖层后，对基岩面适当清理后作为建基面，以减小闸室溢流堰规模，同时取消灌浆廊道并对结构型式进行优化。按此优化，各梯级可减少基岩开挖，降低坝高。建议在大坝上游增设混凝土铺盖，防渗轴线布置于铺盖前缘，可避免取消廊道后帷幕施工与大坝浇筑冲突，并能增强行洪期间的河床抗掏刷能力。

消力池按100年一遇洪水设计是利于工程安全的。闸室及消力池过流面应增强抗冲耐磨措施，可考虑提高混凝土标号或专门设置抗冲磨混凝土。消力边墙高17m，厚1.5m，稍显单薄。

左、右岸非溢流坝段及接头采用混凝土重力坝形式是合理的。但直墙重力式(近似矩形断面)的结构稳定性和基地应力均衡性上不如梯形断面。

8) 坝基挖除覆盖层以基岩作为建基面，采用铺设垫层混凝土并设接触灌浆，以改善地基均匀性，增强整体性，提高基础承载能力的方案是合理的。帷幕防渗标准按透水率不大于5Lu控制是合适的。河床段采用3排帷幕，两岸采用1排帷幕，不设灌浆平洞的布置形式可行。考虑各梯级雍水高度不大于20m，基础岩石条件相对较好，建议下阶段根据压水试验成果，优化帷幕灌浆布置形式，可考虑单排布置并适当延伸两岸防渗范围。

(2) 发电建筑物

1) 电站厂房采用河床式厂房的布置，顺河流向依次布置进水闸、主厂房、副厂房、尾水闸、升压站及尾水渠道，总体布置格局基本合理。

梯级电站装机均两台，单机容量6300kW至8000kW，水轮机运行水头范围11m～17m，目前水轮机型式选择立轴轴流转浆式机组基本合适。对于低水头水电站，贯流式水轮机具有相当的技术经济优势，已逐步取代轴流机组，经过40余年的研究与实践，我国对贯流式机组设备开发、研制及贯流式水电站设计和运行技术均取得了很大的发展和成就。对于25m以下低水头水电站开发，优先选择贯流式机组，已基本形成共识。下阶段，配合机组机型选择开展厂房布置。

2) 进水闸设置有拦污栅及冲砂底孔，建议在进水闸上游设拦沙坎及拦污漂，以疏导推移质及防止污物漂浮集聚在进水口附近，影响拦污栅及机组安全。

3) 主机间装机2台，为一个整体坝段，主机间与安装间之间设一永久沉降缝；厂房建筑物共分为2个坝段。坝段划分基本合理。

4) 主机间、安装间在立面上分两层布置，副厂房紧靠主厂房下游，分三层布置。厂房主体建筑物布置紧凑，功能分区明晰。

5) 升压变电站布置在尾水闸墩平台上，场地开阔，无障碍物阻隔，能够满足出线安全要求。

6) 尾水渠采用正向出水，渠道顺直，尾水流态总体平稳，但2级电站Maglic左岸尾水渠边坡对尾水出流略有阻滞，建议下阶段优化。

7) 厂房进厂交通采用水平进厂方式，机电设备运输从厂房下游现有公路分道经上坝、进厂专用道路到达回车场进入安装间，设备装卸通过厂内桥机吊装到位。厂房至大坝坝顶可通过楼梯等垂直交通方式解决，厂房交通系统较为顺畅。

8) 个别梯级间水头衔接不紧密，存在水能资源利用不充分的问题(如1、2级电站间未利用水头约8.8m，6、7级电站间未利用水头约2.2m，7、8级电站间未利用水头约5.1m)。建议下阶段进一步研究充分利用水能资源的措施。

(3) 过鱼设施

1) 本工程中所有梯级电站均为河床坝后式电站，鱼道布置思路一致，型式相同。鱼道结合闸、坝建筑物布置于电站旁侧，进口布置于泄水闸下游，出口避开了电站进水口，布置方案可行。建议进一步分析鱼道进口出口侧水流状况，探明是否有涡流、回流及似水区，尤其是出口(靠近泄水闸处)的水流状况，如有必要需设置隔墙。同时建议对鱼道侧岸坡做进一步稳定分析。

2) 设计根据洄游鱼类(Barbus)特性选择了隔板式鱼道，细部结构根据此鱼种量身定制。建议进一步核实当地水体鱼类生态状况，以确保鱼道种类选择的前提正确可靠性。

3) 从设计方案上看所有鱼道未设置休息段，建议针对鱼类品种，每10～20个隔板设置一平底休息池，长度不宜小于两倍池长。

4) 鱼道纵坡描述图纸与报告有不符之处，下阶段应核实。

表2-3    伊巴尔河10级电站建筑工程主要特性表

2.4         公路改建

拟开发河段沿河有贯通塞尔维亚中部与南部之间重要交通要道，Kraljevo–Kosovska-Mitrovica的铁路线及Kraljevo-Raška 的M-22主干公路。

M-22主干公路是连接伊巴尔河10个梯级电站的唯一公路，库区内该公路路线起点位于第一级电站Lakat HPP大坝左岸岸坡，沿伊巴尔河左岸向上，至第八级电站 Ušće HPP大坝下游1.7km处跨过伊巴尔河沿伊巴尔河右岸继续向上爬坡至第十级电站Bojanici HPP大坝上游6.1km处再次跨过伊巴尔河沿伊巴尔河左岸向上展线。库区内该公路路线全长52.32km。

由于伊巴尔河沿河公路、铁路海拔高程较低，公路及铁路改建难度及投资较大，故设计方案以不淹没铁路为条件，但水库蓄水后对M-22主干公路部分路段存在路基浸没问题，主要影响到的第2、3、4、6级电站库区内的路段。

2.4.1       公路改建布置

大坝的建设和水库的形成将导致M-22主干公路某些路段被洪水淹没，对于淹没段，必须进行道路搬迁改建，且路面标高需超过未来水库正常蓄水位2m以上。

(1) 第2级Maglic HPP段公路改建

第2级Maglic HPP主要影响路段桩号从km395+700.00到km399+599.51，长度3884.34m。改建后长度2344.80m，桩号km395+700.00到km399+584.34。

改建路段路线位于现有路段左侧，靠近现有路段的路基开挖开口线。kmk397+300到km397+800段，改建路段路基全部位于现有路段路面。km399+200到终点km399+584.34段，是对现有路面进行改造，施工期车辆采用交替通行的方式通过。施工过程中，爆破作业会造成交通中断，部分路段需要占道施工。

(2) 第3级Dobre Strane HPP段公路改建

第3级Dobre Strane HPP主要影响路段桩号km401+372.29到km403+617.15，长度2244.86m。改建后长度2226.69m，桩号km401+372.29到km403+598.98。

改建路段路线位于现有路段左侧，靠近现有路段的路基开挖开口线。改建路段前半段，左移幅度较大。改建路段后半段，与现有路面重叠。该段施工过程需要占道施工，会造成交通中断。

(3) 第4级Bela Glava HPP段公路复建

第4级Bela Glava HPP主要影响路段桩号从km405+800.00到km407+384.24，长度1384.24m。改建后长度1335.92m，桩号km405+800.00到km407+335.92。

改建路段路线位于现有路段左侧，靠近现有路段的路基开挖开口线，沿着伊巴尔河左岸岸坡向上展线。

施工过程中，爆破作业会造成交通中断，部分路段需要占道施工。

(4) 第6级Cerje HPP段公路复建

第6级Cerje HPP主要影响路段桩号从km413+452.2到km415+814.17，长度2361.97m。改建后长度2344.80m，桩号km413+452.2到km415+797.0。

改建路段路线位于现有路段左侧，靠近现有路段的路基开挖开口线。局部路段，右侧路基位于现有道路路堑上，路堤位于现有道路路面。

施工过程中，仅保留3m宽行车道，车辆采取交替通行的方式通过。

插图5-7    第2、3、4、6级电站公路改建示意图

2.4.2       评估意见

(1) M-22主干公路是科索沃和塞尔维亚中部之间非常重要的交通线路，车流量较大，目前2、3、4、6级电站影响路段的改线方案设计基本都是在原公路的基础上抬高并向靠山侧偏移，右侧路堤基本落在现有公路路基上，因此施工期车辆只能采用交替通行的方式通过施工路段，部分施工路段需爆破开挖，还会造成交通中断。建议结合地质情况，复核优化改建路段路线，确保车辆在施工期能正常通行。

(2) 第4级Bela Glava HPP梯级改建公路转角较大，起始点之间直线距离仅600余米，左岸边坡岩体陡峭，如采用隧道连接，进出洞条件较好，建议下阶段研究采用隧道方式改建的可行性，以避免施工期干扰该路段车辆正常通行。

(3) 第6级Cerje HPP梯级改建公路左岸岸坡地形较平缓，建议改建段路线在现有基础上继续向左侧偏移，抬高路面高程，尽量保证改建公路路线与现有路线水平间隔30m以上，以避免施工期干扰该路段车辆正常通行。

(4) 第2级Maglic HPP、第3级Dobre Strane HPP梯级左岸公路山高坡陡，路线继续向左侧偏移难度较大，采用隧道方式由于长度较长，投资将大大增加。

2.5         铁路保护

在伊巴尔河谷梯级电站库区，还有Lapovo-Kraljevo-Djeneral-Jankovic洲际铁路通过，在伊巴尔河梯级电站设计过程中，塞尔维亚铁路委员会规定了在该条铁路安全地带的伊巴尔河建造水电站的技术条件。

设计单位对铁路沿线水库影响区范围内的设施状况进行了评估，评估结果表明，水库修建后，铁路路基基本保持稳定，但也有局部可能会发生沉降或失稳。

铁路沿线设施主要为挡墙、隧道、涵洞和桥梁等。10个梯级电站影响的具体设施见下表：

表2-4    10个梯级电站影响的具体设施表

2.5.1       防护布置

(1) 路基挡墙防护

根据铁路路基挡墙不同的基础，设计单位拟定了4种加固挡墙的设计方案。

第一种加固挡墙方案：在路基挡墙临河侧河岸建造悬臂式挡墙，挡墙后土石回填，墙顶土石坡比为1：1.5，回填料顶部宽5m。

第二种加固挡墙方案：采用9m和5m长锚索对路基挡墙进行锚固。

第三种加固挡墙方案：采用加筋格宾进行加固处理。格宾网由双绞钢丝网编织成，网内填充大块石。为加强结构，格宾网边缘采用加粗钢绞线。这种方法主要优点是施工技术简单，材料来源大坝修建及复建道路多余的开挖料，人工成本较低。

对于不设置挡墙的路堤，进行防护前，将表层土清除。采用开挖料进行回填，临河侧边坡坡比为1:2，表面铺设一层50cm厚块石。回填料顶部修筑4.0m宽路堤，堤顶高于正常蓄水位1m。堤顶进行绿化处理。

(2) 隧道防护

铁路沿线各隧道断面均为马蹄形，浆砌石衬砌厚40cm。沿隧道设有排水孔，隧道底部设有一排水沟。

大部分隧道离库区较远，未受库区蓄水影响，因此设计未考虑这部分隧道的防护工作，对于距离库区较近，受到库区蓄水影响到隧道，为了防止洪水从岩体渗透到隧道产生额外的静水压力破坏隧道衬砌，在隧道前100m，洞壁设置排水管，深1m，间排距3m，，排水接入现有的排水管道。

(3) 桥涵防护

涵洞作为铁路沿线排水、引水的设施，由于大坝的修建和水库的形成，某些涵洞将部分或全部被淹没，在铁路区域内可能会发生洪水，甚至会使铁路被淹没。

库区有部分涵洞洞顶会被库水淹没，但是根据对涵洞进行水力计算，水库蓄水后，这些涵洞不会受到危害，过流能力满足要求。设计考虑对涵洞浸水部分结构喷涂防水材料。

2.5.2       评估意见

(1) 水库蓄水后，铁路沿线设施受影响最大的就是部分路段的路基，这些路段的路基在被库水浸没后，易产生失稳。为防止路基挡墙基础被库水位滔刷进而引起挡墙失稳，设计考虑对挡墙进行加固处理方案基本合理。

(2) 进一步复核受库水位影响到隧道段设置排水孔的范围，库区范围内隧道衬砌多为浆砌石砌筑，浸水后，可能影响到衬砌的稳定性，建议洞内衬砌局部做挂网喷砼处理。

(3) 库区范围内部分涵洞在蓄水后洞顶被浸没，建议进一步复核涵洞的结构稳定性。

(4) 库区范围内部分桥梁为钢架桥，水库蓄水后，湿度增大，建议考虑对受影响钢架桥进行表面防锈处理。

2.6         水力机械

(1) 伊巴尔梯级十个电站装机容量均为2×6300kW或2×8000kW，水轮机运行水头范围11m～17m，水轮机型式选择立轴轴流转浆式机组是合适的。下阶段对灯泡贯流式机组和轴流转浆式机组的方案进一步比较选择，且每个电站都选用相同的机型和参数。

目前两种机型在国内均有多家机组制造厂有生产能力，设备的制造和采购都不存在困难。国内制造厂有哈尔滨电机有限公司、东方电气集团东方电机有限公司、上海福伊特水电设备有限公司、天津阿尔斯通水电设备有限公司、东芝水电设备(杭州)有限公司、浙江富春江水电设备股份有限公司、天津市天发重型水电设备制造有限公司、四川东风电机厂有限公司等。

(2) 水轮机主要技术参数选择：机组额定转速均为187.5r/min、水轮机吸出高度等参数选择基本合适。

(3) 主厂房桥机主够起重量均为50t，跨度均为12.7m，根据设备安装及检修要求，桥机参数选择基本合适。

(4) 技术供水系统水源均采用大坝取水，经粗滤滤水器、增压泵、精滤滤水器后供至机组各冷却器，技术供水方式及主要设备选择是合适的。

(5) 渗漏排水及检修排水方案及设备选择基本合适。

(6) 压缩空气系统方案及设备选择是合适的。

2.7         电气设备

(1) 水电站的电气接线方案基本合理。下阶段，可根据电缆规模、位置，对部分电站可采用35kV电压等级出线，35kV高压设备可采用金属封闭开关柜设备。

(2) 现有接入系统方案为：在10个水电站中间位置，共需修建4座110kV变电站，每座水电站均采用一回110kV出线接至变电站，方案基本合理。下阶段，可根据电站规模、位置，对部分可电站采用35kV电压等级，在变电站升压至110kV送出的方案进行比较，110kV变电站采用GIS方案与现有敞开式方案之间进行比较。进一步优化。

(3) 电站配置的直流电源、控制保护和通讯系统满足对电厂控制管理的需求。

2.8         金属结构

(1) 进水口设置2扇倾斜式拦污栅，清污机选用移动式清污门机，拦污栅的检修设备采用坝顶双向门机，拦污栅布置及启闭机选型合理。

(2) 2台机进口设置1扇检修闸门，启闭设备共用双向门机，闸门布置及启闭机选型合理。

(3) 3孔泄洪闸设置3扇弧形工作闸门和1扇检修闸门，泄洪闸工作闸门采用舌瓣式弧形闸门，检修闸门采用平面叠梁闸门。工作弧形采用液压启闭机操作(清单缺工程量)，检修闸门共用坝顶双向门机，闸门布置及启闭机选型合理。但是舌瓣式弧形闸门结构复杂，需要设置2套液压启闭机，工程量大，不推荐采用。

(4) 2台机尾水出口设置1扇检修闸门，启闭设备采用单向门机，闸门布置及启闭机选型合理。

3          梯级电站开发时序分析

3.1         制约因素分析

制约梯级电站开发的因素分为内因及外因。内因主要包括径流、洪水、地形地质条件、枢纽布置、施工条件及建筑物设计技术、机电设备制造安装水平及电站经济指标。外因主要有：梯级衔接、淹没损失、移民安置难度、施工干扰、环境影响程度等。

流域内有Raška、Ušće、Lakat等水文站，其资料基本始于上世纪四十年代，水文基本资料基础较好。各梯级电站控制集水面积较大(均大于7000km²)，径流相对丰沛，河道高地森林茂密，在干流及主要支流锡特尼察(Sitnica)河上游均有较大水库，径流年内分配相对均衡，工程河段水利资源条件良好。

流域内暴雨强度小，高地森林茂密，加之上游干、支流上游水库调蓄作用，梯级电站洪峰流量相对较小。洪水频率100年一遇时，最上游梯级洪水洪峰流量1249m³/s，最下游梯级洪水洪峰流量也仅1371m³/s。洪水频率1000年一遇时，最下游梯级洪水洪峰流量仅2523m³/s。泄洪问题不突出，泄水建筑物规模小。

工程区主要由两个不同地貌单元构成，从第八级Ušće以上为不对称的宽谷地区，地形坡度约10º，以下河谷则具有峡谷特征，岸坡坡度可达20~35º。依巴河流域地区由两个大地构造单元构成：依巴根地区和依巴蛇绿岩杂岩区，工程区位于后者所属区内，广泛分布的地层岩性为超基性侵入岩——橄榄岩，局部因变质作用蛇绿石化，另分布有灰岩、花岗岩、辉绿岩脉等杂岩。工程区地震主要受外围地震波及影响，历史地震最大影响烈度为6.3度。地震专题研究表明，500年重现期基本烈度为Ⅷ度(约相当于国内50年超越概率10%的基本烈度)，基岩地震动峰值加速度为0.2g。水库区库盆主要为橄榄岩组成的基岩岸坡，坡积物厚度总体较小，一般2~3m，个别电站局部略厚，坝上游左岸道路下分布覆盖层岸坡，天然状态下库岸边坡稳定性好。水库库盆封闭条件好，不存在水库渗漏问题。库区无较大规模的滑坡、泥石流等不良地质现象。坝区地层岩性为橄榄岩、蛇纹岩，属硬岩类，岩石致密坚硬。坝基河床覆盖层厚度<10m，组成物质为卵砾石层，本阶段布置方案是将覆盖层挖除直接基岩建基。枢纽区具备修建闸坝的条件，无影响方案成立的重大工程地质问题。工程区调查了5个人工骨料场，自下游向上游均有分布，皆属硬岩类，储量巨大，均满足人工骨料使用要求。

拟开发河段在初步设计中进行了梯级个数及引水式开发与河床式开发方案比较，鉴于河段平均比降仅2.83‰，推荐河床式开发方案是合适的，考虑不影响铁路线，采用10个梯级布局基本合适，各梯级水位基本衔接。受沿河铁路、公路的影响，各梯级电站均采用泄洪冲沙闸 “大排大泄”的布置型式，在洪水情况下，全开闸门，基本不壅高洪水位，确保洪水顺利过坝，可以确保沿线铁路防洪标准不降低。各梯级电站枢纽均采用“河床式厂房+3孔泄洪冲沙闸+两岸挡水坝段”的布置形式是合适的。最大坝高在23m～28.9m，承载力要求低，基础处理简单，筑坝难度低，建筑物安全有保障。

梯级电站装机均两台，单机容量6300kW至8000kW，水轮机运行水头范围11m～17m，目前水轮机型式选择立轴轴流转浆式机组基本合适。对于低水头水电站，贯流式水轮机具有相当的技术经济优势，已逐步取代轴流机组，经过40余年的研究与实践，我国对贯流式机组设备开发、研制及贯流式水电站设计和运行技术均取得了很大的发展和成就。对于25m以下低水头水电站开发，优先选择贯流式机组，已基本形成共识。因此梯级电站在水轮发电机组的制造及安装水平上，各梯级均无难度。

工程区物资供应条件、交通条件、外来物质运输条件、施工供电条件等相差不大，施工导流均采用分期导流，枢纽建筑物布置基本雷同，闸、坝低，导流流量小，河床覆盖层浅，枢纽工程分两期施工，采用分期导流方式是合适的。一期围三孔泄洪闸、鱼道及部分挡水坝段，束窄河床过流；二期围厂房坝段、剩余挡水坝段，已建成的三孔泄洪闸过流。下阶段可重点研究一期围堰围厂房坝段及部分挡水坝段，二期围泄洪闸坝段、鱼道及剩余挡水坝段的可能性。

各梯级交通运输主要依托国道M-22，各施工工作面通过临时桥梁和场内临时道路与M22相连，可满足各部位施工要求。各梯级电站施工工期如下：一级水电站42个月，二级水电站48个月，三级水电站42个月，四级水电站42个月，五级水电站39个月，六级水电站51个月，七级水电站36个月，八级水电站38个月，九级水电站44个月，十级水电站38个月。

3.2         技术指标分析

梯级电站以不淹没洲际铁路，尽量少淹干线公路、避开用于体育和娱乐旅游(漂流等)的特定河段，避开特定居民点等原则进行布局。通过以上制约因素分析，径流、洪水、地形地质条件、枢纽布置、施工条件、机电设备制造等各梯级电站相差不大，不是工程的制约因素，其制约因素主要为：经济指标、移民安置难度、道路改建难度及施工等。

为便于分析，本次评估依据设计报告将10个梯级电站的主要技术和经济指标列表见附件1：塞尔维亚伊巴尔(IBAR)河项目10个梯级电站技术经济指标对比表。从表可见：

①从流域特性看，工程区以第7 Ušće HPP梯级为界，可分上、下两段。下段7个电站(1～7)流域面积相对较大，在7488km²～7695km²之间，但增量有限，坝址多年平均流量在54.0m³/s～55.6m³/s；上段(8～10)三个梯级电站流域面积在6760km²～6879km²之间，面积增加量少，坝址多年平均流量在44.9m³/s～46.1m³/s；因此，就水力资源丰沛程度而言，下段好于上段。

②从地形、地质条件开看，工程区同样以第7 Ušće HPP梯级为界，可分上、下两段。下段6个梯级河谷相对狭窄，坝轴线较短，长度分别为107.6m、146.4m、96.6m、128.6m、120.5m、及121.0m，由于坝高相差小，梯级坝体混凝土量相对略小，两岸防渗工程量少。上段(含第7Ušće HPP梯级)河谷开阔，坝轴线较长，依次为：174.0m、155.0m、132.8m及196.1m，上游梯级坝体混凝土量相对略大，两岸防渗工程量大。

③利用水头看，上游梯级河段地形开阔，淹没大，因此壅高水位相对略低，上游梯级均在12m以下，下游地形相对狭窄，壅高水位基本在12m以上。梯级电站装机容量，下游梯级电站基本大于上游梯级，其多年平均发电量亦然，上游梯级(4级)多年平均发电量均在3825万kW.h以下，下游梯级电站基本在5013万kW.h以上。

④就移民安置难度而言，梯级电站安置人口均较少，其中第1梯级Lakat涉及略多，为30人，第3梯级DobreStrane HPP，第4梯级 Bela Glava HPP不涉及人口，难度最小。

⑤梯级电站以不淹没洲际铁路为控制，对水库淤积后可能影响的路段进行边坡级基础加固与防护，对铁路隧洞增设引排水措施，对桥涵进行了行洪分析，铁路防护投资以第3梯级DobreStrane HPP为甚，为94.1万欧元，其余各梯级均采取了相应措施，下游梯级由于地形相对陡峻，投资略大，梯级电站铁路防护投资在1.7万欧元～91.8万欧元。

⑥对M-22公路干线的影响及干扰而言，下游6个梯级电站基本涉及公路改线，仅第1梯级LakatHPP、第5梯级Gradina HPP不涉及，其余均存在公路改线问题。其中第2梯级Maglič HPP 公路改线3.88km，第3梯级.Dobre Strane HPP 公路改线2.24km，第4梯级Bela Glava HPP 公路改线1.38km，第6梯级Cerje HPP 公路改线2.36km。目前的改线方案设计是在原公路的基础上抬高，施工期对现有公路进行管制，采用半道通行的办法，对交通运输及改线公路施工将存在干扰。第4梯级Bela Glava HPP改线上坝公路及坝前段，由于左岸边坡较缓，改线公路展线容易，该段为一弯道地形，也可采用“裁弯取直”布置暗线方案，以降低施工期间干扰。第2、3、6梯级改线公路位于坝前、库中，其边坡陡峻，改线公路展线困难，施工干扰大，改线段长，施工交通困难，若布置暗线方案，公路隧洞较长，投资巨大，尤一第2梯级Maglič HPP为甚。

⑦由于水力资源、地形地质条件相对略差，上游梯级电站经济指标相对差，下游梯级相对好，鉴于梯级电站装机利用小数数相差较大，经济指标采用单位电能投资排序。从好到差的排序为：

第4梯级       Bela Glava HPP，0.62欧元/kW.h；

第1梯级       Lakat HPP，0.70欧元/kW.h；

第3梯级       Dobre Strane HPP，0.72欧元/kW.h；

第6梯级       Cerje HPP，0.72欧元/kW.h；

第5梯级       Gradina HPP，0.74欧元/kW.h；

第2梯级       Maglič HPP，0.81欧元/kW.h；

第7梯级       Glavica HPP，0.81欧元/kW.h；

第8梯级       Ušće HPP，0.83欧元/kW.h；

第9梯级       Gokčanica HPP，0.87欧元/kW.h；

第10梯级     Bojanići HPP，0.89欧元/kW.h。

3.3         建设时序建议

拟开发河段沿河有贯通塞尔维亚中部与南部之间重要交通要道，Kraljevo–Kosovska-Mitrovica的铁路线及Kraljevo-Raška 的M-22主干公路，河道上段人口、耕地及房屋较多，经济指标差。电站施工期及运行期对公路的影响将制约工程建设进度，梯级电站建设顺序考虑的因素为：经济指标、移民安置难度、道路改建难度及施工等。

经综合分析，本次评估建议梯级开发顺序：

一期开发经济指标好，无干线公路改建，多改线难度低，干扰小，移民少的第4梯级，Bela Glava HPP，第1梯级. Lakat HPP，第5梯级 Gradina HPP。

二期开发涉及干线公路改建，且难度大，干扰大，移民少的第3梯级 Dobre Strane HPP，第6梯级 Cerje HPP，第2梯级 Maglič HPP。

三期开发余下梯级电站，包括第7梯级 Glavica HPP，第8梯级 Ušće HPP，第9梯级 Gokčanica HPP，第10梯级 Bojanići HPP。

4          评估结论和风险因数

4.1         评估结论

工程河段水利资源条件良好，区域构造稳定性好。岩基上建闸坝及厂房，基础承载能力高。河床式开发方案合适，基础处理简单，筑坝难度低，建筑物安全有保障，在水轮发电机组的制造技术常规。施工技术简单，施工条件好，目前的设计方案基本可行。本次评估推荐三期开发。

4.2         风险因素

水库泥沙淤积后对铁路线的影响。

4.3         工作建议

1、目前泄洪冲沙闸采用有槛折线形型实用堰，槛高约4m，水库泥沙淤积后，将导致上游水位洪水位上升，建议采用平底闸并加大下泄能力设计。

2、梯级公路改线施工建议按先易后难，委托专业队伍进行。

3、梯级电站建基面条件较好，研究抬高建基面、降低坝高方案。

4、结合机组机型选择，研究惯流式机组及其厂房布置方案。

 附件1：塞尔维亚伊巴尔(IBAR)河项目10个梯级电站技术和经济指标对比表