基于系统动力学的正常蓄水位与水利工程项目投资关系的研究与分析

分类号密级_UDC学号硕士学位论文ThesisforMastersDegree论文题目基于系统动力学的正常蓄水位与水利工程项目投资关系的研究与分析申请学位类别_________管理学硕士专业名箱^管理科学与工程研究生姓名___________李依勐导师姓名、职称邹坦教授二〇一五年六月 学位论文独创性声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含已获得江西理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。研究生签名：冷1、知>时间：汐年A月8曰学位论文版权使用授权书本人完全了解江西理工大学关于收集、保存、使用学位论文的规定：即学校有权保存按要求提交的学位论文印刷本和电子版本，学校有权将学位论文的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。本人允许本学位论文被查阅和借阅，同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，并通过网络向社会公众提供信息服务。保密的学位论文在解密后适用本授权书学位论文作者签名（手写）：导师签名（手写）：签字曰期：>15年£月&曰签字曰期：9年6月8曰 分类号：密级：UDC：学号：6120120259硕士学位论文基于系统动力学的正常蓄水位与水利工程项目投资关系的研究与分析ResearchandanalysisoftheRelationshipbetweentheNormalWaterLevelandtheHydraulicEngineeringProjectInvestmentbasedonSystemDynamics学位类别：管理学硕士作者姓名：李依勐学科、专业：管理科学与工程研究方向：工程管理指导教师：邹坦教授授2015年3月11日 江西理工大学硕士论文摘要摘要水利水电工程项目投资问题一直以来都是值得关注的。水利工程项目具有它自己的特殊性：工期长、投资高、技术复杂等等。水利工程投资额动辄上千万上亿元，而大部分的水利工程开发的项目投资方为国家或者当地政府，所以对水利水电工程项目的投资控制与管理对于国民经济的影响来说是十分有必要的。本文在对水利和水电工程项目投资问题选取了一个切入点——正常蓄水位。正常蓄水位是水利工程中重要的指标值。它从某种简单的体现上就只是一个数值，但是这个数值它可以影响水工建筑物的尺寸、机电的选取、淹没范围补偿等许多特征指标值的大小，即影响了水利工程投资额。对于正常蓄水位与这些特征指标值的影响根源分析，本文通过对这些特征指标值的设计原理、计算公式整理，寻求其与正常蓄水位的影响点所在。在发现了影响点之后，由点到面的进行正常蓄水位与各特征指标值建模。本文分别建立了正常蓄水位与建筑工程投资、机电设备及安装工程投资、金属结构及安装工程投资、施工临时设施费用、独立费用、移民与环境投资的几个大系统模型。其中还建立了正常蓄水位与坝体造价（分别建立了与重力坝、拱坝、堆石坝坝体造价系统模型）、厂房造价、水轮机机组造价、水轮发电机机组造价、起重机机组造价等子系统。本文还通过某在建的水电站项目案例来建测系统模拟运行情况，对比模型模拟结果和实际结果产生的误差率进行原因分析。通过本文的正常蓄水位与水利水电工程投资的系列模型可以在设计初期对某个或者多个正常蓄水位方案尽快地计算出水利水电投资的金额，对于投资者来说可以对投资金额明显高出预期的蓄水位方案进行初筛，再在此基础上进行进一步的优化分析。关键词：水利工程投资；系统动力学；正常蓄水位 AbstractAbstractWaterconservancyandhydropowerengineeringprojectinvestmentproblemhasalwaysbeenofconcern.Waterconservancyprojecthasitsownspecialcharacteristics:longconstructionperiod,highinvestment,complextechnologyandsoon.Investmentinwaterconservancyprojectcostsfrommilliontobillion,andmostoftheinvestorsarestateorlocalgovernments,sothecontrolandmanagementofthewaterconservancyandhydropowerprojectisverynecessaryfortheimpactofthenationaleconomy.Thispaperselectsnormalwaterleveltobeapointofhydropowerengineeringprojectinvestmentproblem.Normalwaterlevelisanimportantindexofwaterconservancyproject.It’sjustanumber,whichaffectsthehydraulicstructuresize,electromechanicalselection,submergedareacompensationandmanyfeaturesofotherindexes.Italsoaffectstheamountofinvestmentofwaterconservancyproject.Analysisoftheeffectontherootofthenormalwaterlevelandthesecharacteristicsindexes,thispapersortingthroughthecalculationformulaofthedesignprinciplestoseekfortherelationshipbetweennormalwaterlevelandthecharacteristicsindexes.Afterdiscoveringtheimpactpoint,buildamodelofthenormalwaterlevelandthecharacteristicindices.Thispaperhasthemodelsofnormalwaterlevelwithconstructionengineeringinevstment,installationengineeringinvestment,metalstructureinvestment,constructionoftemporaryfacilitiesfee,independentfees,resettlementandenvironmentinvestment.Whichalsobuildthemodelsfornormalwaterlevelofthedamsandthecost(wereestablishedwiththegravitydamandarchdam,thestonedamcostmodel),factorybuildingcost,hydroturbinecost,hydrogeneratorcostandsoon.Thispaperalsouseantrueexamplefortestingthemodels,comparingmodelsimulationresultsandactualresultsofanalysis.Throughaseriesofmodelsinthispaper,theinvestorscanqucklydecidechoosethenormalwaterlevelschemefortheprojectinvestment,andthenonthebasisofitforfurtheranalysis.Keywords:Hydraulicengineeringprojectinvestment;systemdynamics;thenormalwaterlevelII 江西理工大学硕士论文目录目录摘要----------------------------------------------------------------------------------------------------------------IAbstract--------------------------------------------------------------------------------------------------------II第一章绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------1-1.1选题背景-----------------------------------------------------------------------------------------1-1.1.1我国水利工程建设与发展---------------------------------------------------------------1-1.1.2我国水利工程投资的现状---------------------------------------------------------------1-1.2论文研究目的和意义------------------------------------------------------------------------2-1.3国内外水利工程投资管理概况-----------------------------------------------------------2-1.3.1国外水利工程投资管理概况-------------------------------------------------------------2-1.3.2国内水利工程投资管理概况-------------------------------------------------------------3-1.４系统动力学研究现状------------------------------------------------------------------------3-1.４.1系统动力学在国外的发展--------------------------------------------------------------3-1.４.2系统动力学在国内的发展--------------------------------------------------------------3-1.5正常蓄水位方案选择及优化的研究现状--------------------------------------------4-1.5.1正常蓄水位方案国内研究现状---------------------------------------------------------4-1.5.2正常蓄水位方案评价的计算机模型现况---------------------------------------------5-1.6本文研究的主要内容------------------------------------------------------------------------6-1.7本文研究框架----------------------------------------------------------------------------------6-第二章水利工程的投资概述-------------------------------------------------------------------------8-2.1水利工程的投资控制-------------------------------------------------------------------------8-2.2水利工程概（估）算的组成概述-------------------------------------------------------8-第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系-----------------------------------------------10-3.1正常蓄水位与坝体造价的系统关系-------------------------------------------------10-3.1.1正常蓄水位与重力坝体----------------------------------------------------------------14-3.1.2正常蓄水位与拱坝坝体----------------------------------------------------------------14-3.2正常蓄水位与厂房造价的系统关系-------------------------------------------------27-3.2.1主厂房主要控制尺寸-------------------------------------------------------------------27-3.2.2正常蓄水位与厂房土建造价关系模型建立-----------------------------------------32-3.3正常蓄水位与建筑工程造价的系统关系-------------------------------------------33-第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系------------------------------------35-4.1水电站水轮机机组设备选型-------------------------------------------------------------35-4.1.1装机容量的确定--------------------------------------------------------------------------32-4.1.2水轮机设计水头的选择-----------------------------------------------------------------32- 江西理工大学硕士论文目录4.1.3水轮机机组台数的选择-----------------------------------------------------------------32-4.2正常蓄水位与水轮机机组造价的系统关系---------------------------------------39-4.3水轮发电机的选择------------------------------------------------------------------------41-4.4正常蓄水位与水轮发电机机组造价的系统关系------------------------------42-4.5水电站主厂房内桥式起重机的选择------------------------------------------------43-4.5.1桥式起重机型式、台数和工作级别的选择--------------------------------------43-4.5.2桥式起重机主要工作参数确定------------------------------------------------------43-4.6正常蓄水位与起重机造价的系统关系-----------------------------------------------45-4.7正常蓄水位与机电设备及安装工程造价的系统关系-------------------------46-第五章正常蓄水位与金属结构及安装工程投资关系----------------------------------------------48-5.1金属结构主要部分的设计原理---------------------------------------------------------------48-5.1.1闸门设计-----------------------------------------------------------------------------------48-5.1.2钢管设计-----------------------------------------------------------------------------------48-5.1.3拦污栅的选配-----------------------------------------------------------------------------48-5.1.4启闭机的选配-----------------------------------------------------------------------------48-5.2正常蓄水位与金属结构造价关系-------------------------------------------------------------51-第六章正常蓄水位与施工临时工程投资关系-------------------------------------------------------54-6.1施工临时工程投资的组成---------------------------------------------------------------------54-6.2正常蓄水位与施工临时工程造价的系统关系---------------------------------------------54-第七章正常蓄水位与工程独立费用投资关系-------------------------------------------------------57-7.1建设管理费用-------------------------------------------------------------------------------------57-7.1.1项目建设费用-----------------------------------------------------------------------------57-7.1.2工程建设监理费--------------------------------------------------------------------------57-7.1.3联合试运转费-----------------------------------------------------------------------------57-7.2生产准备费----------------------------------------------------------------------------------------58-7.3科研勘测设计费---------------------------------------------------------------------------------58-7.4建设及施工场地征用费------------------------------------------------------------------------58-7.5其他费用------------------------------------------------------------------------------------------59-第八章正常蓄水位与移民与环境工程投资关系----------------------------------------------------61-8.1水库淹没实物指标的确定----------------------------------------------------------------------61-8.1.1水库的回水水面线线的计算-----------------------------------------------------------61-8.1.2通过正常蓄水位计算水库淹没范围--------------------------------------------------61-8.2水库移民征地补偿及移民安置----------------------------------------------------------------62-8.3水土保持工程-------------------------------------------------------------------------------------62-8.4环境保护工程-------------------------------------------------------------------------------------63-8.5正常蓄水位与移民与环境投资关系----------------------------------------------------------63-第九章预备费与建设期融资利息----------------------------------------------------------------------65-9.1预备费----------------------------------------------------------------------------------------------65-9.2建设期融资利息----------------------------------------------------------------------------------65-第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用----------------------------------------------------66-10.1模型模拟运行方式概述----------------------------------------------------------------------66- 江西理工大学硕士论文目录10.2L水电站项目概况-----------------------------------------------------------------------------66-10.2.1L水电站项目初期设计----------------------------------------------------------------66-10.3L水电站项目建筑工程造价模型模拟-----------------------------------------------------67-10.3.1正常蓄水位与坝体造价模型模拟---------------------------------------------------67-10.3.2正常蓄水位与厂房造价模型模拟---------------------------------------------------68-10.3.3正常蓄水位与建筑工程造价模型模拟---------------------------------------------69-10.4L水电站项目机电工程造价模型模拟-----------------------------------------------------70-10.5L水电站项目金属工程造价模型模拟-----------------------------------------------------71-10.6L水电站项目施工临时工程造价模型模拟-----------------------------------------------73-10.7L水电站项目施工独立费用造价模型模拟-----------------------------------------------73-10.8L水电站项目移民与环境工程造价模型模拟--------------------------------------------75-10.9L水电站项目的预备费与建设期融资利息-----------------------------------------------77-第十一章模型检验及分析--------------------------------------------------------------------------------79-11.1模型的边界检测--------------------------------------------------------------------------------79-11.2模型的运行检测--------------------------------------------------------------------------------79-11.3模型的结果检验及分析----------------------------------------------------------------------79-第十二章结论与展望--------------------------------------------------------------------------------------82-12.1本论文不足之处--------------------------------------------------------------------------------82-12.2本论文创新之处--------------------------------------------------------------------------------82-12.3本论文的后续研究展望----------------------------------------------------------------------83-参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------84- 第一章绪论第一章绪论1.1选题背景近几年，我国的经济迅猛发展，而对于能源开发的需求同样也是十分急迫的。伴随着能源开发的发展，越来越多的环境污染、能源危机问题给我们敲响了警钟，这些问题在某种角度上限制了社会进步的节奏，反而导致能源开发弊大于利的局势。水电是可再生清洁资源，人类可对其大规模商业化开发利用，近几年水电工程也的确给我国的经济进步带来了巨大的变化。对于我国水电项目经济及技术的研究，各界学者、专家从未停止探索的脚步，目标是使我国的水电工程项目的经济技术水平创世界一流水准。本论文的选题来自于导师所主持的江西省对外科技合作项目“运用系统动力学对水利工程项目投资与决策的优化”，本文主要对其中水利工程的投资部分进行详细研究。1.1.1我国水利工程建设与发展新中国成立初期，我国的经济还没有飞速发展，在体制上面也没有完全成熟，导致水利建设在一段模糊的时期内进行。1980年至2000年初期，是我国水电建设发展的一个高潮。此期间，我国大批专家、学者摸索出了一系列的方式、方法，运用科学技术、创新思维，使我国的水电建设突飞猛进，尤其是新坝型的创新，在国际上也堪称标杆。近20年，我国的水电工程建设延续了高速发展的形势。这期间，国家有关部门组织了水电重点科技攻关项目，更加激发了水电技术创新，对我国水电建设[1]产生了重大影响。21世纪我国水电工程的建设仍然是不可松懈。时代在变化，科技在更新，水电工作者要紧跟科技的步伐，在巨人的肩膀上继续奋斗。我们只有采取科学可行的措施，21世纪水电开发的战略目标才能如期实现。1.1.2我国水利工程投资的现状近年来，水利工程建设投资资金的来源有国家预算规划内的拨款、国家预-1- 第一章绪论[2]算内的专项资金、国内贷款、外贸、自筹资金、水利建设基金及其他投资等。这种多元化的投资形势使得我国水利工程的投资管理复杂程度增加，投资控制能力需要加强，现阶段的水利工程投资还存很多问题，选取以下几点跟本论文相关的问题：（1）对于初期设计阶段的投资控制做的还并不是很好，而更加重视施工实施阶段的投资控制。（2）对于项目的投资总体筹划和优化并不是很明确，注意力更偏向于阶段性具体的费用。（3）对于影响投资相关因素缺少联系性的分析，更偏向于因素单一的影响分析。1.2论文研究目的和意义在现阶段水利工程投资的状况背景下，针对以上几个问题，本文望能从水利项目中的影响造价的因素之一——正常蓄水位作为一个切入点，系统动力学作为辅助工具，探讨正常蓄水位以及其有关的因素与水利项目工程投资的关系。通过此关系，可以解决在建设初期资料不完全的情况下在对一个或者多个正常蓄水位方案的项目投资初选。为水利工程项目投资方案优化提供了另一个方法，为水利工程项目投资方案提供一个新角度进行分析，进而对方案进行更全面的优化。其它研究者可以通过方案优化得到水利工程项目新的投资额进行进一步的经济评价分析，组成一个完整的水电工程项目投资方案决策优化过程。本文除了提供正常蓄水位为切入点的项目投资方案优选新方式，还结合系统动力学软件VENSIM计算项目投资额，是将水利项目投资计算与系统动力学软件模型相结合的新尝试。1.3国内外水利工程投资管理概况1.3.1国外水利工程投资管理概况在国外，水利工程项目投资方可以是政府也可以是个人。政府投资的大型水利枢纽工程，有着严格的管理制度与要求。其中美国重视建设的质量、工期与投资三者之间关系，制定了严格的操作程序以及组织了监督机构；英国政府对水-2- 第一章绪论利工程项目的管理重点放在有关政策和法规的制定上，主要通过规划审批、设计审查、施工检查等环节来实现等。对于私人投资项目，政府主要是对其公共利益的监督管理，是否会影响城市规划、打扰周围居民影响等等。1.3.2国内水利工程投资管理概况1950年后我国的工程造价管理制度建立完成。当时对于水利工程造价的管理主要是政府的行政指令直接控制，这种行为使得建筑产品价格严重偏离价值以及对生产者与经营者的积极性与创造性产生了打击。我国对于水利工程造价的管理体制改革期望是建立以市场形成价格为主的价格机制，而政府主要以宏观调控[3]为主。在水利工程投资管理方面，近年来，国内也有学者将其它行业的先进管理技术和管理思想如全面质量管理、精益制造、并行工程、集成管理、供应链管理等引入建筑业，提出了全生命周期集成化管理、精益建设、建筑业供应链管理等管理思想。1.４系统动力学研究现状系统动力学（systemdynamics，SD）是一门将计算机仿真技术与系统科学[4]理论相结合的科学。[5]1.4.1系统动力学在国外的发展系统动力学诞生于国外，而其在国外发展的过程中有以下几个重要时期：（1）20世纪50—60年代的诞生萌芽期1956年，美国的麻省理工学院一位名叫杰伊·弗莱斯特的教授创新地提出了系统动力学这门学科。初期，系统动力学在工业企业管理中运用广泛，之后，系统动力学的应用范围日益扩大，几乎遍及各类系统，深入到各种领域之中。（2）20世纪70—80年代的发展成熟期这一时期的主要成就有：WORDII模型以及以此为基础所编著的《世界动力学》（Forrester1973b)；WORLDIII模型以及以此为基础编著的《增长的极限》(MeadowsDHetal.1972)和《趋向全球的平衡》(MeadowsDHetal.1974)。这些研究让世界的目光转向系统动力学，也使得系统动力学在全球范围内得到迅速的发展。（3）20世纪90年代后的广泛应用与传播期在这段时期，各行各业，各种研究领域都有系统动力学的影子，系统动力学-3- 第一章绪论的应用及影响范围已被扩大。1.4.2系统动力学在国内的发展20世纪70年代末期，系统动力学被引入到我国。在20多年的时间里，系统动力学得到了飞速的发展。1986至1993年期间，我国成立了国内系统动力学学会筹委会、国际系统动力学学会中国分会以及中国系统工程学会系统动力学专业委员会，这些组织团结了一批批系统动力学的专家学者，推进了系统动力学在[6]我国发展与壮大的步伐。全国系统动力学者和专家在城市规划、企业管理方面、工业管理、科学技术[7]研究、环境保护、国家发展等应用研究领域中取得了巨大的成绩。其中比较杰出的研究学者有国际系统动力学会中国分会主席，复旦大学教授王其藩，在经济领域中江西理工大学谢英亮教授，在应用领域中南昌大学贾仁安教授、胡玉奎等，他们都是系统动力学发展的积极推动者。1.5正常蓄水位方案选择及优化的研究现状近几年，正常蓄水位综合评价技术有很大的发展，学者与专家提出了很多方法，比如有模糊数学理论、灰色关联分析、灰色层次分析、多层模糊综合评价法、加速遗传投影寻踪法、可能性熵聚类法等等方法来对正常蓄水位方案进行综合评[8]价及决策优化。方法很多，但是依旧存在一定的问题，比如对于正常蓄水位方案与其它影响因素结合起来分析不足，而更多是偏向针对影响因素的独立分析；对于模型的建立比较少，尤其是在一定软件基础上的计算机模型建立。1.5.1正常蓄水位方案评价国内研究现状对于正常蓄水位方案方案的综合评价，国内的学者以及研究人员以不同的角度及影响因素对其进行分析，这些研究思路值得我们借鉴：[9][10]在薛云飞的《环境敏感因素对电站正常蓄水位选择的影响》及张英的《建设征地对正常蓄水位选择影响分析》，都是从某一个投资影响因素来探讨其和正常蓄水位选择的联系，前者是以环境因素，例如地址条件、坝址型式、水库淹没等探讨对于正常蓄水位方案优化比选，后者是以征地建设的投资补偿探讨对正常蓄水位方案选取的影响。-4- 第一章绪论[11][12]胡亮和李香春在《红石水电站正常蓄水位抬高的可行性》探讨的是正常蓄水位抬高对于水电站的投资影响，正常蓄水位的抬高能满足新增库容的需要却也会会增加移民和环境工程的补偿费用，对于二者之间的权益进行研究分析，得出抬高正常蓄水位所增加的库容带来的效益比补偿费用高，所以可以进行正常蓄水位的抬高。[13]在孙世军的博士论文《松原市壅水坝正常蓄水位优化模型研究》中通过敏感性分析得出其正常蓄水位变化比较敏感的环境影响因子和不敏感的影响因子，运用了环境评价以及工程分析手段结合运筹学进行正常蓄水位方案决策，其论文中工程投资费用最小化决策形式下的正常蓄水位优化模型研究将对本论文有帮助。[14]赵万里和王瑞莲在《基于模糊主成分分析的水库正常蓄水位优选法》中先是生产正常蓄水位方案，然后选取正常蓄水位评价指标，建立出模糊主成分分析法，将原有的指标简化为主成分指标，使水库的正常蓄水位方法选择更加简单。[15]李艳平和唐金鹏的《多旁水库正常蓄水位比选》中以多旁水库为例，通过各方案的供水能力以及水库淹没调查两反面进行计算及分析其投资差别、效益差别，采用内部收益率法进行比较分析，得出最终的正常蓄水位方案。1.5.2正常蓄水位方案评价的计算机模型现况正常蓄水位方案计算机综合评价模型是十分必要以及急迫需求的。之前的学者使用C语言编程操作Excel,并且加入人性化的界面设计，开发出一个软件项目模型；还有运用VB进行编程的一个正常蓄水位方案快速评价程序。这些模型的建立都是一些初步的尝试，并不能成为一个大范围推广的专业性软件。而我国正缺少这种专业性的正常蓄水位综合评价模型软件，希望更多的学者、专家以及软件开发者可共同研究如何运用计算机软件模型来提高我国对于正常蓄水位方[16]案综合评价的效率和质量。本论文提到的以系统动力学为工具来探讨水利工程投资方案优化只是软件发展的一小步尝试，它还有很多可以深入细入研究的空间。-5- 第一章绪论1.6本文研究的主要内容在现阶段水利工程投资的状况背景下，望能从水利项目中的影响造价的因素之一——正常蓄水位作为一个切入点，系统动力学作为工具，探讨正常蓄水位以及其有关的因素与水利项目工程投资的一个关系。通过此关系，在系统动力学软件中分别建立系统模型，并且运用实例进行模型检测，对检测的数据进行对比分析，研究模型存在的问题及原因。1.7本文研究框架根据本文研究内容，绘制本文研究框架如下：-6- 第一章绪论水利工程投资组成工程部分移民环境部分建机电金属施工独水库水土环境筑设备结构临时立移民保持保护工及安设备工程费征地工程工程程装工及安用补偿程装工程分别与正常蓄水位建立系统模型通过某水电项目案例对模型进行模拟计算模型模拟结果与实际结果作误差分析结论与展望-7- 第二章水利工程的投资概述第二章水利工程的投资概述水利工程投资是其投资主体为实现预定的生产及经营目标而预先垫付资金的行为，根据我国现阶段对水利工程投资费用的构成分析，水利工程的投资费用[17]主要由固定资产投资、建设期融资利息以及流动资金构成。2.1水利工程的投资控制水利工程的投资数额巨大，若不加以控制很容易在某个环节上造成资金浪费。对于水利工程项目的投资控制，在设计初期的投资控制是最为重要的，在此阶段若投资控制不做好则会造成巨大的资金浪费，反之可以起到节约资金的作用[18]。投资决策阶段产生的投资估算值是后阶段控制的基础，如果在此阶段中的投资估算值偏高，不仅会对本阶段的经济指标产生恶化，还会为后期的投资浪费埋[19]下伏笔；如果在此阶段中的估算值偏低，虽然项目经济指标表面上看是美好的，但可能造成后期的费用偏低而导致施工质量下降。本文的研究背景就是在投资决策阶段。此阶段处于设计初期，很多数据十分模糊，且需要提供一种快速并且尽量准确的投资计算方法，是有一定难度的。本文对水利工程投资投资决策的突破点在于从正常蓄水位为切入点，探讨其与水利投资的关系，通过正常蓄水位方案的选择为水利投资的控制及优化提供一种新的方式。2.2水利工程概（估）算的组成概述本文将水利工程投资的组成分为水利工程概算部分的投资、预备费用及建设[20]，期贷款利息费用三部分占主要成分以及与本文研究内容关系紧密的是水利工程概算部分的投资。水利工程概算的组成可以由下图表示：-8- 第二章水利工程的投资概述建筑工程机电设备及安装工程工程部分金属结构及安装工程施工临时工程水利工程概算的组成独立费用水库移民征地补偿移民和环境部分水土保持工程环境保护工程图2.1水利工程概算的组成（1）建筑工程。指的是水利枢纽建筑物、永久建筑物，比如坝体、厂房等。（2）机电设备及安装工程。水电站中电厂内的机电设备，比如水轮机机组、水轮发电机机组、起重机等。（3）金属结构设备及安装工程。水利工程建设中所需要的金属结构设备，比如闸门、拦污栅、钢管、启闭机等。（4）施工临时工程。在水利工程建设施工前或者过程中临时施工的工程项目，比如导流工程、隧洞工程、办公福利建筑等。（5）独立费用。指为水利水电工程建设管理、生产准备、可以勘测等工作在建设期间需要的费用。（6）水库移民征地补偿。指对于库区淹没区内征地、对原居民的补偿以及新建设所需费用。（7）水土保持工程。指对水利项目开发过程中尽量减少水土流失工作部分所需费用。（8）环境保护工程。指对水利项目开发过程中对环境保持、修复工作所需费用。-9- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系本文的研究背景是在方案设计初期对水利工程投资的分析，所以在估算水利工程建筑工程部分造价选取的是影响较大的造价因素，分别是各类坝体工程造价与地面、地下各类厂房造价。坝体选取了常见的重力坝、拱坝以及土石坝，研究其在设计初期的正常蓄水位方案下大致的坝体积与其材料价格，大致得出的坝体工程造价。地面、地下厂房则根据厂房设计面积与当地区的厂房造价指标大致得出其工程造价。影响坝体造价的组成是混凝土工程量与土石方开挖填筑量，而在设计初期，土石方开挖量在没有开挖方案的前提下很难量化计算。所以本文在造价计算中没有分析土石方开挖填筑量，但对于坝体造价应该计入土石方开挖填筑造价，一般来说，混凝土造价占坝体造价的70%左右，故坝体造价为混凝土造价乘以系数1.43估算得出。建筑工程除坝体造价与厂房造价之外的其它部分造价与正常蓄水位的方案影响不明显，在本文中的研究意义不大，故其造价本文并没有具体分析。不过在计算建筑工程投资时，还是需要考虑到建筑工程其它部分的造价，假设坝体造价与厂房造价所占总投资的80%，则建筑工程部分造价为坝体与厂房造价之和乘以系数1.25估算得出。3.1正常蓄水位与坝体造价的系统关系正常蓄水位方案的提出是一个比较复杂的过程，要综合项目的地形地貌、库容曲线、防洪、效益等等一些客观影响。可行性研究阶段与设计阶段的衔接其中一步就是在几个正常蓄水位方案中来选取其中一个最优的方案，一般选择最优方案是遵循“突出主要因素，兼顾其他因素”原则。以下通过数理公式来分别阐述正常蓄水位与重力坝、拱坝与堆石坝之间的计算关联。3.1.1正常蓄水位与重力坝体从重力坝体体积设计原理推导与正常蓄水位的数理关系并且建立系统模型。3.1.1.1重力坝体的体积推导-10- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系在前人对重力坝造价的分析中，发现重力坝造价主要取决于坝体混凝土上的工程量[21]。所以重力坝造价的关键就是其坝型，而要找寻正常蓄水位与其坝型计算的数理关系就要从设计角度出发，找出公式之间的数理关系。（1）坝顶高程设计原理坝顶高程一般为静水位、风浪影响下的雍高以及安全超高的三者之和。静水位这里就以正常蓄水位代替，用公式表示就是：HZhZ坝高正基(3.1)Z正为正常蓄水位的高程，Z正为坝基高程，两者之差加上设计高差为坝高,[22]由《混凝土重力坝设计规范》中的官厅公式可得：hhhh1%zc(3.2)h为防浪墙顶与正常蓄水位之间的距离m;h可由以下三个变量相加计算51h，h0.0166vD43，当得出；h1%为累计频率为1%的波浪高度m;波高ll02gD/v20~250时，为累计频率的5%的波高h5%，D为吹程；hz为设计洪水位、2校核洪水位与波浪中心线之间高差m;hhlcth2H，L为波长；hc为安全zLL超高，按下表可得：[23]表3.1洪水位与大坝安全等级关系表安全级别ⅠⅡⅢ运用情况（1级）（2级）（3级）设计洪水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3（2）坝顶宽度设计原理一般来说，坝顶宽度取决于施工的需要和适应应用，值为最大坝高的[24]8%-10%，最小不得小于2m。则预估坝顶B为B0.1H坝高。（3）坝体剖面设计原理取一般常见的重力坝体型如图：-11- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系图3.1重力坝剖面图B——坝顶宽度a上——上游坡面折点距坝顶的长度系数a下——下游坡面折点距坝顶的长度系数b上——上游坡面坡度系数b下——下游坡面坡度系数可见，重力坝剖面的几何形式是可以通过以上数据推算得出：S(1a)Hb(1a)H0.5(1a)Hb(1a)H0.5BH下下下上上上2222(1a)Hb*0.5(1a)Hb*0.5BH下下上上222BH0.5H[(1a)b(1a)b]下下上上(3.3)由于B=0.1H,则：222H{0.10.5[(1a)b(1a)b]}下下上上(3.4)假设坝体长度为L且约等于河谷宽度,则坝体混凝土总体积可近似为：222VLH{0.10.5[(1a)b(1a)b]}下下上上222L(ZhZ){0.10.5[(1a)b(1a)b]}正基下下上上(3.5)通过以上推算，得出重力坝体积与正常蓄水位的一种隐性关系。重力坝的造价大部分是由重力坝混凝土造价组成的，而重力坝混凝土造价则是由混凝土单价乘以体积量得出，所以可由系统动力学软件建模得出重力坝正常蓄水位与重力坝总造价的系统关系。为了方便模型中数据计算，引出一个重力坝截面积综合系数：-12- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系22重力0.10.5[(1a)b(1a)b]ab下下上上(3.6)则坝体混凝土总体积的一个简便表达式为：2VLH*重力ab(3.7)3.1.1.2正常蓄水位与重力坝体造价系统关系由公式推导过程可知，正常蓄水位与重力坝体造价的关系为：正常蓄水位→坝高→重力坝体型体积→重力坝造价。通过以上对正常蓄水位与混凝土重力坝造价关系的数理分析，可在系统动力学软件VENSIM中建立模型。模型如下：正常蓄水位坝基高程防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位高差重力坝高度上游坡面折点距坝顶的重力坝长度长度系数a上下游坡面折点距坝顶的长度系数a下重力坝体积坝截面积系数混凝土造价占重上游坡面坡度系数b上力坝总造价比例重力坝混凝土总造价下游坡面坡度系数b下重力坝总造价重力坝混凝土单价图3.2正常蓄水位与重力坝体造价关系模型模型中方程说明整理如下：（1）重力坝高度=正常蓄水位+防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位高差-坝基高程（2）重力截面积系数=0.1+0.5*(1-上游坡面折点距坝顶的长度系数a上)^2*上游坡面坡度系数b上+0.5*(1-下游坡面折点距坝顶的长度系数a下)^2*下游坡面坡度系数b下（3）重力坝体积=重力坝长度*重力坝高度^2*重力坝截面积系数（4）重力坝混凝土总造价=重力坝体积*重力坝混凝土单价-13- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系（5）重力坝总造价=重力坝混凝土总造价/混凝土造价占总造价比例系数/100003.1.2正常蓄水位与拱坝坝体从拱坝体积设计原理推导与正常蓄水位的数理关系，并在软件中建立系统模型。3.1.2.1拱坝坝体设计原理（1）选定坝曲线拱坝坝轴线的位置、形状和中心角的选择在很大程度上决定了两岸拱座的位置、合力方向以及全坝各高程水平拱的曲率，所以应根据坝址地形和地质条件来合理确定。根据设计经验，拱坝坝顶部拱圈最大中心角宜根据不同的水平拱型式，[25]以采用80°—110°为宜。本文中在估算拱坝体积时需要坝高中部位置处的相关数据，于是假设坝轴线为单心圆弧时，坝高中部位置坝轴线半径r0、半中心角A（A=L中=R中）和_坝高中部河谷宽度L的关系为：_Lr02sinA(3.8)（2）坝顶高程拱坝的坝顶高程与重力坝坝顶高程确定方法类似，由静水位加相应情况下的风浪涌高和安全超高得出。静水位这里就以正常蓄水位代替，用公式表示就是：HZhZ坝高正基(3.9)Z正为正常蓄水位的高程，Z正为坝基高程，两者之差加上设计高差为坝高，h的计算方法参考重力坝中计算解释。（3）坝顶宽度Tc【1】拱坝坝顶厚度可由经验公式由初步拟定。T0.01[H(1.2~2.4)L]cc(3.10)H——拱坝高度L——坝顶处河谷宽度c（4）坝底宽度TB【2】坝底宽度同样可根据经验公式初步拟定。1公式出处：《水工建筑物》，中国水利水电出版社，公式（7-25）2公式出处：《水工建筑物》，中国水利水电出版社，公式（7-26）-14- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系_0.7LHTB[](3.11)H——拱坝高度_L——两岸利用基岩面间的水平直线距离沿坝高的平均值[]——坝体混凝土的容许压应力,国内一般取4-7MPa，建模过程中5MPa.（5）拱坝体积估算拱坝体积估算不像重力坝体积估算那样相对简单，严格上来说，拱坝的体积需要运用专业软件来确定。但是在设计初期，为了更快的估算出拱坝体积，可以通过计算辛普森公式推导得出，即：1Vh(A4AA)1m26(3.12)h——计算坝块高度A1——上端截面面积A2——下端截面面积Am——中间端截面面积图3.3辛普森公式示意图辛普森公式的推导原理就是将坝体的单位长度的坝块部分估算体积，为了计算方便，也可以用以下此公式：1Vh(AA)122(3.13)在估算整个大坝体积的时候，我们在大坝的单位长度内，从坝底至坝高分为Hn个段，则hn。-15- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系[26]图3.4拱坝单位长度分段示意图在已知TC、TB可通过《砌石坝设计》拱冠梁经验断面表格得出分段层厚度：表3.2分层段厚度经验数据表h/H拱厚T0.00Tc0.10Tc+0.123△T0.20Tc+0.226△T0.30Tc+0.340△T0.40Tc+0.443△T0.50Tc+0.528△T0.60Tc+0.623△T0.70Tc+0.698△T0.80Tc+0.792△T0.90Tc+0.897△T1.00Tb单位长度的大坝体积可通过辛普森公式估算得出：VV*L单位(TT)(TT)(TT)(TT)c11223n1Bh*[...]*L2222-16- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系(TT)cBh*[TTT....T]*L(3.14)123n12令S截面和T1T2T3Tn1H(TT)CBV*[S]*L截面和则n2(3.15)_2AL式中L为坝高程中部两岸弧长，L2*r0*由上式r0代入弧3602sinA长公式，可得：A1_L***L180sin(A)(3.16)H(TT)A1_CB最后得出：V*[S截面和]****Ln2180sin(A)(3.17)V——拱坝体积H——拱坝高n——拱坝单位距离坝高分段段数TC——拱坝坝顶厚度TB——拱坝坝底厚度S截面和——拱坝单位距离坝高分段后各截面段面积和，STTTT截面和123n1。A——拱坝中部半中心角角度__L——坝高中部河谷宽度L，可通过坝顶以及坝底河谷弦长L、L的平均值CB_LLCB得出，即L23.1.2.2正常蓄水位与拱坝坝体造价的系统关系从以上公式推导可以分析得出，正常蓄水位与拱坝坝体造价的关系为：正常蓄水位→拱坝坝高→拱坝体型与体积→拱坝坝体造价。并在系统动力学软件VENSIM中建立正常蓄水位与拱坝坝体造价的关系模型。模型如下：-17- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系大坝单位长度截面分段防浪墙与正常蓄水n段正常蓄水位位高度差坝底厚度TB坝基高程拱坝高程中部半圆大坝单位心角度A长度截面分段截面坝顶弦长LC坝底弦长LB两岸利用基岩面间的水平面积和S拱坝坝高直线距离沿坝高的平均值拱坝体积估值坝顶厚度TC拱坝材料单价拱坝坝体造价估值图3.5正常蓄水位与坝体造价关系表模型中方程说明整理如下：（1）拱坝坝高=正常蓄水位+防浪墙与正常蓄水位高度差-坝基高程（2）两岸利用基岩面间的水平直线距离沿坝高的平均值=(坝底弦长LB+坝顶弦长LC)/2（3）坝底厚度TB=0.7*两岸利用基岩面间的水平直线距离沿坝高的平均值*拱坝坝高/5（4）坝顶厚度TC=0.01*(拱坝坝高+2.4*坝顶弦长LC)（5）拱坝体积估值=拱坝坝高/大坝单位长度截面分段n段*((坝底厚度TB+坝顶厚度TC)/2+大坝单位长度截面分段截面面积和S)*拱坝高程中部半圆心角度A/180*3.14*两岸利用基岩面间的水平直线距离沿坝高的平均值/sin(拱坝高程中部半圆心角度A)（6）拱坝坝体造价估值=拱坝体积估值*拱坝材料单价3.1.3正常蓄水位与堆石坝坝体从拱坝体积设计原理推导与正常蓄水位的数理关系，并在软件中建立系统模型。-18- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系3.1.3.1堆石坝坝体设计原理（1）坝顶高程堆石坝坝顶高程的计算是由正常情况运行及非正常情况下运行时的静水位与相应的超高d二者之和所得的值予以确定，本文中坝顶高程可以近似等于正常[27]【3】蓄水位加相应的超高。d按照下式计算：dRhApz(3.18)Rp——累计频率p的爬高值hz——风浪影响下所引起的坝前水位壅高A——安全加高首先根据工程等级确定设计波浪爬高的累积频率，1级、2级和3级坝采用累积频率为1%的爬高值R1%，4级和5级坝采用累积频率为5%的爬高值R5%。R为正向来波在单坡上的平均爬升高度,称为波浪爬高。当坡度系数为【4】m=1.5~5时，计算公式为：1KK(hL)2wmmR1(1m2)2(3.19)hm——平均波高L——平均波长mK——考虑坝面粗糙率及渗透性的系数，采用下表数据：3公式出处：《水工建筑物》，中国水利水电出版社，公式（8-54）4公式出处：《水工建筑物》，中国水利水电出版社，公式（3-60）-19- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系表3.3坝坡护面类型表坝坡护面类型K沥青混凝土1.0混凝土或混凝土板护坡0.9砌石护坡0.75~0.8不透水基础0.6~0.65透水基础0.5~0.55草皮0.85~0.9K——经验系数，采用下表数据：w表3.4经验数据表V≤11.52.02.53.03.54.0≥5gH11.01.021.081.161.221.251.281.30Kw【5】当m≤1.25时，平均波浪爬高R为：RKKRhw0m(3.20)R0为无风情况下，平均波高hm1m时，光滑不透水护面（K1)的爬高值，按下表采用：表3.5爬高值经验数据表m00.51.01.251.241.452.202.50R0求出平均波浪爬高R后，根据下表，即可求得所需概率的爬高R。p5公式出处：《水工建筑物》，中国水利水电出版社，公式（3-61）-20- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系P（%）0.112451014203050h/Hm1<0.12.662.232.071.901.841.641.531.391.220.960.1~0.32.442.081.941.801.751.571.481.361.210.97>0.32.131.861.761.651.611.481.391.311.190.99表3.6爬高值计算表SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》和DL/T5395—2007《碾压式土石坝设计规范》推荐，波浪中心线雍高h的计算公式为：z2KVDhcosz2gHm(3.21)K——综合摩擦系数，一般为63.610V——风速D——吹程H——风区水域平均水深mβ——坝轴线法线与风向之间的夹角[28]公式中的安全加高A应根据坝的级别按以下表格数据计算：表3.7安全加高计算表坝的级别1234、5正常运行1.51.00.70.5非常运行1.00.70.50.3通过以上公式，根据坝的级别选定其相应的超高d可以在设计初期确定数值。（2）坝顶宽度坝顶宽度取决于构造、坝高、交通要求、坝区区域地质、施工条件情况，以及考虑防汛抗险的需要。本文中为了减少模型外界变量，对于坝顶的宽度采取坝【6】顶最小宽度，而其最小宽度可按经验公式计算：6公式出处：《水工建筑物》，中国水利水电出版社，公式（8-61）-21- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系BH(3.22)式中，H——坝高（3）堆石坝剖面确定坝高、坝顶宽度之后，接下来确定坝坡。坝坡坡度对坝体稳定和工程量的大小起重要作用，而根据防渗体材料以及防渗体在坝内位置来选择堆石坝坝[29]坡坡度。对于不同的防渗体材料以及防渗体位置可以组合的堆石坝类型比较多，而且皆影响到坝体造价。堆石坝结构组成可以将堆石坝分为均质坝、塑性心[30]墙坝、塑性斜墙坝、多种材料心墙坝等。为了方便建模计算，本文选用两种常见的堆石坝类型，一种是防渗体为心墙的堆石坝，另一种是防渗体为斜墙的堆石坝。（4）心墙堆石坝体积估算图3.6心墙堆石坝剖面图堆石坝体积可以用剖面积乘以坝长估算得出。而由于堆石坝内结构的组成不同，则组成其结构的材料不同；不同的材料单价不同，则坝体造价不可单纯的由整个坝体剖面积乘以坝长得出。在本文中，将心墙堆石坝简单的分为三部分组成，即心墙、护脚以及坝体，即V堆石坝V心墙V护脚V坝体。分别求得以上三部分的体积再乘以相应的材料单价得出的值即可接近实际的堆石坝造价值。本模型中分别设上、下游的坝坡设计分别为n阶和j阶，上游坝体分阶高度-22- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系分别为HHH上1、上2…上n，对应的坡度分别为m上1、m上2…m上n，下游坝体分阶高度分别为H下1、H下2…H下j，对应的坡度分别为m下1、m下2…m下j。心墙的上游坡度为m心上，下游坡度为m心下，护脚底部宽度为B护脚低，护脚高为H。护脚心墙体积的计算。心墙剖面可以近似一个梯形，根据梯形的求面积公式以及体积公式，可得：B[BH*(mm)]心上心下V*H*L心墙2(3.23)B——坝顶宽度，近似心墙宽度H——坝高mm心上、心下——心墙上、下游坡度系数L——堆石坝长度护脚体积的计算。护脚剖面比较简单，一般可近似于一个三角形，不过根据不同的工程应按照实际情况处理。护脚底部宽度以及护脚高度在设计初期可以确定，可推导出计算公式：B*H护脚低护脚V*L护脚2(3.24)B护脚低——护脚底部宽度H护脚——护脚高度L——堆石坝长度坝体体积计算。坝体剖面积计算比较复杂，因为上、下游坡度分阶，且每个阶段坡度不一样，所以必须拆开分面积计算。拿上游坝体剖面积为例，可分为一个三角形以及若干个梯形的面积之和减去包含的部分心墙剖面积，下游坝体同理计算，并且减去护脚剖面积。公式如下：-23- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系m*H*H（m*H*2m*H)（m*Hm*Hm*H)*2m*H上1上1上1上1上1上2上2上1上1上2上2上n1上n1上n上nV[*H*H]*L坝体上2上n222m下1*H下1*H下1（m下1*H下1*2m下2*H下2）*H下2（m下1*H下1m下2*H下2m下j1*H下j1）*2m下j*H下j[*H]*L下j222B[BH*(m心上m心下)]B护脚低*H护脚H*B*H*L*L22(3.25)经过整理之后可得：222m*Hm*Hm*H上1上1上2上2上n上nV[m*H*H（m*Hm*Hm*H)*H]*L坝体上1上1上2上1上1上2上2上n1上n1上n2222m*Hm*Hm*H下1下1下2下2下j下j[m*H*H（m*Hm*Hm*H）*H]*L下1下1下2下1下1下2下2下j1下j1下j2H*BV心墙V护脚(3.26)（5）斜墙堆石坝体积估算图3.7斜墙堆石坝剖面示意图斜墙的体积计算。斜墙可以近似看做一个梯形，设计初期可以通过水力计算得出斜墙顶长以及斜墙底长，斜墙的剖面积便可以得到计算。通过斜墙剖面积与-24- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系坝长，便可得出斜墙体积的近似值。(LL)bcV*H*L斜墙2(3.27)护脚的体积计算。斜墙堆石坝的护脚体积与心墙堆石坝的护脚体积计算方法类似，同公式（3.24）。可得：B*H护脚低护脚V*L护脚2（3.24）坝体的体积计算。斜墙堆石坝的坝体体积与心墙堆石坝坝体体积的推算方法一致。经过整理之后可得：222m*Hm*Hm*H上1上1上2上2上n上nV[m*H*H（m*Hm*Hm*H)*H]*L坝体上1上1上2上1上1上2上2上n1上n1上n2222m*Hm*Hm*H下1下1下2下2下j下j[m*H*H（m*Hm*Hm*H）*H]*L下1下1下2下1下1下2下2下j1下j1下j2H*BV斜墙V护脚（3.25）3.1.3.2正常蓄水位与堆石坝总体积造价估值关系模型通过以上方程公式可以得出正常蓄水位与堆石坝体积的关系大致为：正常蓄水位→堆石坝坝高→堆石坝体型体积→堆石坝造价。通过系统动力学软件VENSIM建立模型。在模型中，设上下游的分阶为三个阶段，若实际情况不止三个阶段可以按照上述公式原理建立实际模型。-25- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系上游分阶上游分阶下游分阶下游分阶第第一段坡第一段高第一段坡一段高度度度系数度系数上游分阶第下游分阶二段高度第二段坡度系数坝体体积下游分阶第上游分阶计算下游二段高度第二段坡坝体体积剖面积度系数计算上游坡剖面积上游分阶第下游分阶三段高度第三段坡下游分阶第上游分阶度系数三段高度第三段坡度系数坝体体积计算上下游剖面积心墙或斜墙坝体体积顶处宽度堆石坝坝长超高d正常蓄水位心墙或斜墙体积堆石坝坝顶宽度坝高护脚高度心墙或斜墙护脚体积底部宽度护脚底部宽度心墙或斜墙材料单价堆石坝总体积造价估值护脚材料单价坝体材料单价图3.8正常蓄水位与堆石坝造价系统关系图-26- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系模型中，方程说明整理如下：(1)坝体体积计算上游坡剖面积=(上游分阶第一段坡度系数*上游分阶第一段高度^2+上游分阶第二段坡度系数*上游分阶第二段高度^2+上游分阶第三段坡度系数*上游分阶第三段高度^2)/2+上游分阶第一段坡度系数*上游分阶第一段高度*上游分阶第二段高度+(上游分阶第一段坡度系数*上游分阶第一段高度+上游分阶第二段坡度系数*上游分阶第二段高度)*上游分阶第三段高度(2)坝体体积计算下游剖面积=(下游分阶第一段坡度系数*下游分阶第一段高度^2+下游分阶第二段坡度系数*下游分阶第二段高度^2+下游分阶第三段坡度系数*下游分阶第三段高度^2)/2+下游分阶第一段坡度系数*下游分阶第一段高度*下游分阶第二段高度+(下游分阶第一段坡度系数*下游分阶第一段高度+下游分阶第二段坡度系数*下游分阶第二段高度)*下游分阶第三段高度(3)坝体体积计算上下游剖面积=坝体体积计算上游坡剖面积+坝体体积计算下游剖面积(4)坝高=正常蓄水位+超高d(5)心墙或斜墙体积=(心墙或斜墙底部宽度+心墙或斜墙顶处宽度)/2*坝高*堆石坝坝长(6)护脚体积=护脚底部宽度*护脚高度*堆石坝坝长*坝高/2(7)坝体体积=坝体体积计算上下游剖面积*堆石坝坝长+坝高*堆石坝坝顶宽度-护脚体积-心墙或斜墙体积(8)堆石坝总体积造价估值=坝体体积*坝体材料单价+心墙或斜墙体积*心墙或斜墙材料单价+护脚体积*护脚材料单价3.2正常蓄水位与厂房造价的系统关系计算水电站主厂房造价，应该是按照设计单位出的图纸，进行预算。而在投资决策方案初期，没有图纸的情况下，可以通过主厂房的轮廓尺寸、已有数据、经验数据进而快速地计算主厂房造价。本节通过水电站厂房设计原理推导出与正常蓄水位的关系并在系统软件中建立模型。3.2.1主厂房主要控制尺寸（1）主厂房长度-27- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系主厂房长度主要由三部分组成：机组段长度（机组间距）L、安装间长度L21[31]以及边机组段的附加长度L。1）机组段长度。通常，中低水头水电站机组段长度是由水轮机蜗壳平面尺寸控制，高水头电站机组段长度是由发电机定子尺寸以及周边设备布置决定。【7】由水轮机蜗壳平面尺寸控制时可以运用以下经验公式：LRR2a112（3.27）RR1、2——蜗壳平面+X和-X向的宽度a——外围混凝土厚度，一般不宜小于0.8m可见机组段长度L1与水轮机的直径D1有关系，统计资料表明，采用金属蜗壳的电站，L1/D1一般为4左右，而采用混凝土蜗壳的电站L1/D1为3.5-3.9。在【8】设计初期，缺乏蜗壳尺寸资料时，可采用以下经验公式估算：L3.6Dh对于金属蜗壳：11（3.28）L2.4Dh对于混凝土蜗壳：11（3.29）式中，h——经验参数，金属蜗壳取h=1.0-3.5m，混凝土蜗壳取h=4.5-8.0m，水头高的取小值，低的取大值。【9】当机组段长度是由发电机的外型尺寸影响可以套用以下经验公式计算：LD2ts1f（3.30）式中，Df——风罩外径t——风罩壁厚s——相邻风罩外壁净距，根据设备布置要求选取，并应保留必要宽度的通道一般为1.5-2.0m（2）安装间长度。当设计初期缺乏资料时，安装间长度可取1.25-1.5倍机[32]组段长度，本文中取1.5倍的机组段长度即：L1.5L21（3.31）（3）边机组段的附加长度。由于吊装边机组时吊钩范围受主主厂房端墙的限制，需要将边机组段增加一个附加长度L。影响附加长度的因素有：吊车台数、吊钩范围、蜗壳型式、安装场位置（左岸、右岸）、厂内是否有进水阀门等。在初期设计中缺乏设计时，附加长度一般可取0.2-1.0D。1当安装场位于主机间左边时取小值，即：L0.2D1（3.32）当安装场位于主机间右边时取大值，即：LD1（3.33）7公式出处：《水工设计手册》，中国水利水电出版社，第8卷水电站建筑物，公式（5.3-1）8公式出处：《水工设计手册》，中国水利水电出版社，第8卷水电站建筑物，公式（5.3-2）、（5.3-3）9公式出处：《水工设计手册》，中国水利水电出版社，第8卷水电站建筑物，公式（5.3-4）-28- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系综上所述，主厂房长度L可按下式计算：LnLLL12nL1.5La*D111（3.34）L1——机组段长度a——安装场位置左岸或者右岸对应的系数D1——水轮机直径（2）主厂房宽度通常，将主厂房发电机层以上称为水上部分，发电机层以下称为水下部分。主主厂房宽度是由主主厂房的水上以及水下两部分综合考虑确定。1）主厂房水下部分宽度。主厂房水下部分宽度是由下游侧与上游侧两部分宽度组成，下游侧宽度B下1主要取决于尾水管尺寸以及尾水阀门的布置，而上游侧宽度B下2取决于蜗壳进口布置、主阀以及机组其它附属设备的布置。厂内还有机械管路、电气出线和排水廊道等都应尽量利用已有空间进行布置，一般不增加主厂房宽度。设计初期缺乏资料，可采取以下经验公式计算：B3.5~4.5D下11，由于系数幅度不大，则可取中间值，即B4D下11Bb*D下21（3.35）式中，D1——水轮机直径b——为经验系数，随转轮直径而异，当D1=0.6-1.0m时，相应取b=1.8-6.02）主厂房水上部分宽度。主厂房水上部分宽度也分为上游侧与下游侧两部[33]分宽度。影响宽度的因素为发动机尺寸、调速器、油压装置以及上、下游侧通道布置要求，结合主厂房上部结构型式和尺寸确定。厂内主通道宽度一般为1.5-2.0m，辅通道宽度一般为1.0-1.5m。一般情况，可按以下公式确定：BD/2SB上1f上游侧通道上游侧检修预留宽度（3.36）BD/2SB上2f下游侧通道下游侧检修预留宽度（3.37）式中，Df——风罩外径S——上、下游通道布置要求上/下游侧通道B——机器工作场地、检修预留宽度上/下游检修预留宽度（3）主厂房建筑面积确定主厂房的建筑造价计算严格上应该按照图纸进行计算，可是在设计初期缺少图纸，就需要通过计算建筑面积以及当地厂房造价指标来估算厂房土建造价。通过以上公式可以推算出，主厂房建筑面积估值公式：-29- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系SL*(BB)SL*(BB)主厂房上1上2或者主厂房下1下2（3.38）即S[(n1.5)La*D]*(4b)D或者主厂房111S[(n1.5)La*D]*(DSBSB)主厂房11f上游侧通道上游侧检修预留宽度下游侧通道下游侧检修预留宽度（3.39）式中L1——机组段长度n——机组段数量a——安装场位置左岸或者右岸对应的系数(0.2-1)b——为经验系数，随转轮直径而异，当D1=6.0-1.0m时，相应取b=1.8-6.0D——水轮机直径1D——风罩外径fS——上、下游通道布置要求上/下游侧通道B——机器工作场地、检修预留宽度上/下游检修预留宽度（4）副厂房面积确定副厂房的位置宜紧靠主厂房，可集中布置也可分散布置,一般情况下副厂房可分为以下几个功能室[34]：表3.8副厂房房间功能图序号房间名称1中央控制室2通信载波室3蓄电池室生4开关室5产励磁盘室6电缆室副7空压机室8水泵室、通风机室厂9厂内油库-30- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系10试验室房11电工室12机修室13工具室14值班室办15会议室公16副资料室厂17盥洗室房18走道、楼梯在设计初期阶段，分别设定各个功能室的室内面积，便可相加得出副厂房的建筑面积。3.2.2正常蓄水位与厂房土建造价关系模型建立影响厂房土建造价的一个因素是厂房尺寸，而水轮机直径与厂房尺寸有着很大的关系。影响水轮机直径的一个因素是设计水头，而设计水头又与正常蓄水[35]位有着关系。所以自然就可以将正常蓄水位与厂房造价联系起来。ND11.59.81QH11p（3.40）式中，N——水轮机单机额定出力Q——单位流量11H——设计水头p——水轮机原型效率通过以上公式梳理，在系统动力学软件VENSIM上做出正常蓄水位与厂房土建造价关系模型。-31- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系正常蓄水位水轮机单机单位流量额定出力原型效率设计水头经验系数b风罩外径机组段长度水轮机直径水上部分厂房上游侧通道宽度机组段数量水上部分厂房上游侧检修预留宽度主厂房长度主厂房综合宽度水上部分厂房下游侧通道宽度安装场位置综水上部分厂房下游侧检修预留宽度合系数a主厂房层数副厂房建筑面积主厂房建筑面积生产副厂房面积厂房建筑面积当地厂房办公副厂房面积单位面积造价指标厂房土建造价估值图3.9正常蓄水位与厂房土建造价系统关系模型中方程整理如下：（1）水轮机直径=(水轮机单机额定出力/单位流量/原型效率/设计水^1.5/9.81)^0.5（2）主厂房长度=(机组段数量+1.5)*机组段长度+安装场位置综合系数a*水轮机直径（3）主厂房综合宽度=(经验系数b+4)*水轮机直径或者主厂房综合宽度=风罩外径+水上部分厂房上游侧检修预留宽度+水上部分厂房上游侧通道宽度+水上部分厂房下游侧检修预留宽度+水上部分厂房下游侧通道宽度（4）机组段长度=4*水轮机直径（5）主厂房建筑面积=主厂房综合宽度*主厂房长度*主厂房层数（6）副厂房建筑面积=办公副厂房面积+生产副厂房面积（7）厂房建筑面积=主厂房建筑面积+副厂房建筑面积（8）厂房土建造价估值=厂房建筑面积*当地厂房单位面积造价指标/10000-32- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系3.3正常蓄水位与建筑工程造价的系统关系通过本节对正常蓄水位与坝体造价、厂房造价的数理关系研究分析，可以得出正常蓄水位与水利工程建筑工程的造价也是相关的。由于在设计初期阶段，对于建筑工程的其它工程造价并没有具体分析，而只是详细分析了坝体造价以及厂房造价两部分，望在此阶段通过正常蓄水位方案中可以明确的数据快速大致地对坝体、厂房进行造价计算，乘以一定的所占比例系数得出大致的建筑工程造价。正常蓄水位与建筑工程造价系统关系如下：拱坝坝高拱坝体积坝体材料单价坝体造价比例系数正常蓄水位重力坝坝高重力坝体积坝体造价建筑工程造价堆石坝坝高堆石坝体积坝体、厂房造价设计水位厂房造价坝体、厂房工程费用比水轮机尺寸例系数厂房尺寸厂房面积当地厂房造价指标图3.10正常蓄水位与建筑工程造价关系其中方程整理如下：（1）拱坝：坝体造价=拱坝体积*坝体材料单价*坝体造价比例系数重力坝：坝体造价=重力坝体积*坝体材料单价*坝体造价比例系数堆石坝：坝体造价=堆石坝体积*坝体材料单价*坝体造价比例系数（2）厂房造价=厂房面积*当地厂房造价指标（3）坝体、厂房造价=坝体造价+厂房造价（4）建筑工程造价=坝体、厂房造价*坝体、厂房工程费用比例系数（5）坝体造价比例系数=1.43（按不同项目情况预估）（6）坝体、厂房工程费用比例系数=1.25（按不同项目情况预估）本人对于水利工程专业理解有限，对于建筑工程除坝体、厂房造价之外的工程项目与正常蓄水位方案是否有关望更多的专家学者可以对其进行深入研究，-33- 第三章正常蓄水位与建筑工程部分投资关系使得水利建筑工程的造价部分可以得到更加准确的进行概（估）算。-34- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系在设计初期投资阶段，选择对机电设备及安装工程概算影响较大的几个因素进行与正常蓄水位关系的研究分析，分别是水轮机设备及安装费用、发电机设备及安装费用、起重机设备及安装费用等。由于水利工程机电设备造价的技术含量高，设计门类广，安装造价往往难以控制[36]，所以在此假设主要的影响因素费用总和占机电设备及安装工程总费用的60%，即主要因素费用总和乘以系数1.66的值为机电设备及安装工程总费用的估算值。4.1水电站水轮机机组设备选型水电站水轮机机组的选型与其造价有很大关系，而通过水轮机机组设备的选型设计研究，寻找正常蓄水位与其之间的关系，并且建立模型。4.1.1装机容量的确定在水电站设计初期选择机电设备之前，根据水电站建址的一些客观因素，可以确定水电站几个重要基础指标。水电站装机容量便是重要基础指标之一，影响装机容量的因素众多，水电站装机容量也与水电站各机电设备的选择紧密相关。装机容量的选择与当地区河流的本身特征以及电力系统负荷特性有关，还与上游梯级的调节性能以及机组引用流量、水电站自身的调节性能、设计电站的供电范围、电网的电源结构、地区能源分布等因素有密切联系，所以装机容量的选[37]取影响因素是多方面的，具有很多的不确定因素。在大量的中小型水电站的水能计算中，设计初期不具备一定的资料和条件，可以用求N装最简易的方法大致求得：N=9.81×Q×η×H（4.1）装式中，H为水电站设计水头，Q为平均流量。4.1.2水轮机设计水头的选择水电站水头是水电站上游、下游某断面水位差，此水位差所呈的重力势能可转换为动能。而水流经过水工建筑物的过程中必将产生一定的沿程摩擦阻力损失与其他的局部损失，所以毛水头并不等于电站净水头，中间必须扣除一定的损失[38]。一般，除了设计水头之外，水电站常用到的特征水头有以下三种情况：-35- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系（1）水轮机最大工作水头H。它是上、下游水位同期出现的最大值，此max数据影响水电机结构强度的设计。一般计算H的公式为：maxHZZhmax正下min损失（4.2）式中，Z——上游正常蓄水位正Z——下游最低水位下minh——压力引水系统的水头损失损失（2）水轮机最小工作水头H。它是上、下游水位中可能同期出现的最小min差值，也是水轮机在低效区时保证水轮机安全稳定运行的最低水头。一般计算H的公式为：minHZZhmin死下max损失（4.3）式中，Z——上游死水位死Z——下游最高水位下maxh——压力引水系统的水头损失损失（3）水轮机平均水头H一般采用加权平均水头，计算H可以运用以下cp。cp公式：HZZcp上cp下cp（4.4)式中，Z——为上、下游平均水位上/下cp水轮机的设计水头和水轮机特征值、电网要求、水库调节性能、电站的发电量以及投资有着紧密关系，并且和水轮机的其它参数例如转轮直径、机组台数也都有关系。设计水头的选择严格意义上，需要拟定设计水头方案，计算各方案的年发电量、投资等，经过经济比较来确定。在水电站规划和初期方案比较阶段，详细的设计水头方案策划时间不足，则设计水头也可按以下公式计算：H(1.1~1.2)H（小值适用于调节性能较差的水电站，大值适用pmin于调节性能较好的水电站）(4.5)H0.9H（适用于河床式水电站轴流式水轮机）(4.6)pcpH0.95H（适用于坝后式水电站、混流式水轮机）(4.7)pcp4Hmax④Hp（适用于调节性能较好的水电站）(4.8)Hmax2(1)Hmin得出设计水头后，可以通过适用水头来初选水轮机型式，具体运用哪种型式的水轮机应根据实际情况而定。下表为水轮机—水头选型表：-36- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系表4.1水轮机—水头选型表适用水头型式大中型中小型水斗式＞300＞100冲击式双击式斜击式20～300定浆式3～70轴流式转浆式3～80全贯流式＜25灯泡式＜25反击式贯流式半贯流式轴伸式竖井式混流式30～7005～200斜流式40～120确定了采用水轮机型式后，连同水轮机型式以及最高水头查询该型式水轮机的《水轮机转轮型谱参数表》，可以得出各型号模型水轮机在最优工况下的单位转速n110M、单位流量MQ110M、最高效率以及限制工况点的单位流量Q11M限、气蚀系数m等参数。根据初步并比较可以缩小水轮机型号范围，进一步确定水轮机型号。4.1.3水轮机机组台数的选择在已知水电站装机容量的前提下，可以拟定不同水轮机机组台数方案。机组台数直接影响到机组投资额，所以机组台数的确定需要通过拟定方案后确定最优方案。根据水轮机的设计规范，简单常用的机组台数方案确定一般有以下几个步骤：（1）通过已知的装机容量以及拟定的机组台数，水轮机的单机出力值就可以通过以下公式得出：N装Nn台f(4.9)式中，N——水电站的装机容量装-37- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系n——选定的机组台数台——发电机效率f（2）根据处理确定转轮直径ND11.59.81QH11p(4.10)式中，N——水轮机单机额定出力Q——单位流量11H——设计水头p——水轮机原型效率（3）由上式所得出的的转轮直径D,查表得出水轮机的标准直径。1（4）计算得出原型水轮机的最高效率D1M1(15)maxMmaxD1(4.11)式中，——为模型水轮机的最高效率MmaxD——模型水轮机的转轮直径1M（5）计算效率修正值maxMmax(4.12)（6）验证单位参数是否需要修正：max1Mmax(4.13)（7）计算单位转速的修正值：maxnn(1)11110MMmax(4.14)(8)计算原型水轮机在水轮机效率达到最高值时运行工况下的单位转速：nnn110110M11(4.15)式中，n——模型水轮机最优工况下的单位转速110M（9）计算原型水轮机的转速：-38- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系nH110cpnD1(4.16)式中，H——加权平均水头cp（10）通过原型水轮机转速结合发电机转速确定水轮机的标准转速。（11）计算原型水轮机的效率：M(4.17)（12）在最大水头、设计水头和最小水头三种情况下计算水轮机的单位转速n11：nD1n11H(4.18)式中,n——查得的水轮机标准转速H——分别计算出Hmax、Hp、Hmin下的n11值水轮机型号是根据以上所得的水轮机单位转速在模型综合特性曲线上所穿[39]越的最高效率区域的方案选择。得出水轮机型号与机组台数后便可通过寻市场价估算出水轮机机组的造价。4.2正常蓄水位与水轮机机组造价的系统关系决定水轮机机组造价最重要的两个因素一个是机组台数还有一个就是水轮机型号。通过以上公式，可以得知，正常蓄水位在这两个因素中都具有影响。在机组台数的确定中，正常蓄水位→水电站发电水头→水电站装机容量→拟定的机组台数以及单机容量→水轮机直径→水轮机设计水头单位转速→机组台数的选定。在水轮机型号的确定中，正常蓄水位→水电站最大工作水头→水轮机型号初选→水轮机型号的确定。在水轮机机组数量与水轮机型号的方案从拟定到确定是一个动态的过程，有着反复确定以及甄选的过程。通过系统动力学软件VENSIM建立起正常蓄水位与水轮机机组造价的关系，因为变量内在关系复杂存在动态改变，在运用模型的时候也需要动态、灵活地操作。-39- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系正常蓄水位下游最低水位压力引水系统的水水电站最大设计流量头损失工作水头水电站发电水头水电站最小水电站出力系数水轮机设计水头工作水头水轮机拟定台数方上游平均水位案水电站装机容量模型水轮机的转轮水轮机单机容量水轮机单直径水轮机型号下游平均水位位流量水轮机直径水电站平均水头模型水轮机最高效模型水轮率机在最优原型水轮机工况下的最高效率单位转速水轮机市场水轮机原型效率单价原型水轮机转速水轮机单原型水轮机在最位转速修优工况下的单位正值效率修正值转速选定水轮机机组台数水轮机机组造价原型水轮机在设计水头下的单位转速图4.1正常蓄水位与水轮机机组造价关系图模型中方程式整理如下：（1）水电站最大工作水头=正常蓄水位-下游最低水位-压力引水系统的水头损失（2）水电站最小工作水头=上游死水位-下游最高水位-压力引水系统的水头损失（3）水电站平均水头=上游平均水位-下游平均水位（4）调节性能好的水电站：水轮机设计水头=1.2*水电站最小工作水头调节性能差的水电站：水轮机设计水头=1.1*水电站最小工作水头河床式水电站轴流式水轮机：水轮机设计水头=0.9*水电站平均水头坝后式水电站、混流式水电站：水轮机设计水头=0.95*水电站平均水头调节性能较好的水电站：水轮机设计水头=4*水电站最大工作水头/(水电站最大工作水头^0.5/水电站最小工作水^0.5+1)^2-40- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系（5）水电站装机容量=水电站出力系数*水电站发电水头*设计流量（6）水轮机单机容量=水电站装机容量/水轮机拟定台数方案/初设发电（7）水轮机直径=(水轮机单机容量/9.81/水轮机单位流量/水轮机设计水头^1.5/水轮机原型效率)^0.5（8）原型水轮机最高效率=模型水轮机最高效率*(模型水轮机的转轮直径/水轮机直径)^0.2（9）效率修正值=原型水轮机最高效率-模型水轮机最高效率（10）水轮机单位转速修正值=模型水轮机在最优工况下的单位转速*((原型水轮机最高效率/模型水轮机最高效率)^0.5-1)（11）原型水轮机在最优工况下的单位转速=模型水轮机在最优工况下的单位转速+水轮机单位转速修正值（12）原型水轮机转速=原型水轮机在最优工况下的单位转速*水电站平均水头^0.5/水轮机直径（13）原型水轮机在设计水头下的单位转速=原型水轮机转速*水轮机直径/水轮机设计水头^0.5（14）水轮机机组造价=水轮机市场单价*选定水轮机机组台数4.3水轮发电机的选择水轮发电机是在电磁感应原理的基础上将机械能转换为电能，一般，采用与水轮机同步的发电机：通过水轮机的选型，装机容量、机组台数、单机出力、厂房型式以及引水方式的确定后，便可进行水轮发电机的选择。选择水轮发电机型号要根据以下几个基本特征值：（1）发电机容量发电机的功率与水轮机的出力相适应，二者的关系公式为：NN**发发传(4.19)式中，N——水轮机的输出功率——发电机效率发——传动效率传选择发电机的系列产品是根据发电机容量标准值，所以计算出的发电机容量应与标准值对照，取相近的值：5、12、18、26、40、55、75、100、125、160、200、250、320、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3200（KW）。（2）发电机电压-41- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系在我国，水轮发电机的机端电压一般有400V、6300V、10500V。在选择发电机时，要考虑便于维修管理，尤其是山区的小型水电站受到技术因素的影响，一般选择400V。（3）发电机转速发电机的转速应该与水轮机同步，以取得最大的经济效益和传动效益。发电机的转速可由以下公式求得：120fn发P(4.20)P——水轮发电机的磁极数f——频率50Hz而磁极数P与转速的关系在以下表格中可以得出：表4.1磁极数与同步转速关系表磁极数4681012141620同步转速15001000750600500428.6375300（r/min)通过以上得出的发电机容量、电压、转速结合配套的水轮机的型式特性，可查询水轮发电机的产品目录，即选择水轮发电机机组型号，同样通过已知的型号寻价后便可计算得出水轮发电机机组的造价。4.4正常蓄水位与水轮发电机机组造价的系统关系通过以上对水轮发电机型号选型过程中可以发现其与正常蓄水位并没有直接关系，但是由于水轮发电机与水轮机之间的关系密切，而且水轮机型号与台数的选择与正常蓄水位有着一定关系，所以正常蓄水位与水轮发电机也有着间接关系，与其机组造价也有着间接关系：正常蓄水位→水轮机机组型号、台数的选择→水轮机发电机机组型号、台数选择→水轮机发电机机组造价。通过以上分析可以得出：水轮机发电机机组的选型及投资需定性与定量方式同时分析计算得出。通过系统动力学软件VENSIM可以将其关系图画出，如下：-42- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系传动效率发电机效率水轮机输出功率正常蓄水位发电机容量水轮机型号发电机电压发电机转速水轮发电机机水轮机机组台数组型号发电机磁极数发电机机组台数发电机励磁方式水轮发电机机组单价水轮发电机机组造价图4.2正常蓄水位与水轮发电机机组造价关系图模型中方程有：（1）发电机容量=传动效率*发电机效率*水轮机输出功率（2）发电机转速=120*50/发电机磁极数（3）水轮发电机机组造价=发电机机组台数*水轮发电机机组单价4.5水电站主厂房内桥式起重机的选择主厂房内桥式起重机选择内容主要包括型式、台数、工作级别以及主要工作参数和附属装置的确定等。4.5.1桥式起重机型式、台数和工作级别的选择桥式起重机可按操作分为电动和手动；按桥架结构分为双梁和单梁；按小车数量可分为单小车与双小车。-43- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系选配桥机的前提环境可以分为以下几种情况：（1）在同一个主厂房内装机台数n≤4台时，按安装或者检修一台水轮发电机组选配；（2）n=5-9台时，按同时安装或检修两台机组选配；（3）n=10-14台时，按同时安装或检修两台或者两台以上机组选配。可见，桥式起重机的选择与主厂房内装机台数有关。同时，桥机的选择与最重吊运件的重量有关：（1）最重吊运件的重量Q≤100t的中小型机组，同一个主厂房内部分装机1台数，一般只配一台单小车桥机，或1-2台吨位较小的单小车。（2）最重吊运件的重量Q=101-500t的大中型机组，主厂房内装机台数n1≤4台时，应对1D/1S（D为单小车，S为双小车）进行比较；当n=5-9台时，应分别对1D/1S、另加1d进行比较。（3）最重吊运件的重量Q=501-1050t的大型机组，当主厂房内机组台数n1≤4台时，应对2D/(1-2)S进行比较；当n=5-9台时，应对2D/(1-2)S、另加1d进行比较；当n=10-14台时，对2s+2d/3s进行比较。（4）最重吊运件的重量Q=1051-2300t的特大型机组，当主厂房内机组台1数n≤4台时，可选2S；当n=5-9台时，可选2s+1d；n=10-14台时，对2s+2d/3s进行比较；当n≥5台时，同一个主厂房内最好设有两个安装场或安装场设在主厂房中部。4.5.2桥式起重机主要工作参数的确定（1）额定起重量。桥机的额定起重量Q为最重吊运件的重量Q加上平衡梁1的重量Q2和专用吊具重量Q3。实际选择的桥机其额定起重量必须等于或者略大于计算的额定起重量，否则，起重机要超载运行。（2）跨度和吊运范围。桥机的跨度和吊运范围是根据机电设备布置要求以及主厂房尺寸所确定。（3）起升高度。桥机起升高度由吊钩上下极限位置间的距离决定，而此极限位置距离跟发电机型式有关系。起升高度与桥机本身的重量、造价都由一定关系，高度越高桥机自重大、价格高，反之，高度低则自重轻、价格低。（4）工作速度。桥机工作速度在设计上与机组容量、装机台数有关，实际也与桥机吊装效率、安全运行以及桥机自重有关。对于不同的适用范围，有不同的速型。而对于同一种速型，桥机型式与额定起重量不相同，工作速度也不相同。通过以上桥式起重机的主要参数的确定，可以选择桥式起重机的组合型式，即得出桥机这部分的造价。-44- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系4.6正常蓄水位与起重机造价的系统关系在选择起重机型号的过程中，与正常蓄水位没有直接关系，但是与水轮机机组的数量与起重机的型式与台数有关系，而水轮机机组与正常蓄水位又有着一定关系，所以可以将正常蓄水位与起重机的型号选择以及造价关系列出：正常蓄水位→水轮机机组台数→起重机的型式与台数选择→起重机的机组造价。需定性与定量方式同时分析计算得出。通过系统动力学软件VENSIM绘制出的关系模型如下：最重吊运件平衡梁的重量正常蓄水位专用吊具重量设计起重机型式额定起重量主厂房尺寸水轮机机组数及台数跨度、吊运范围工作速度起重机型号以及台起升高度数确定水轮机发电机型式机组容量起重机单价确定起重机台数确定起重机造价图4.3正常蓄水位与起重机造价系统关系图模型中的方程式整理如下：（1）额定起重量=专用吊具重量+平衡梁的重量+最重吊运件（2）起重机造价=起重机单价确定*起重机台数确定4.7正常蓄水位与机电设备及安装工程造价的系统关系本章节是探讨设计初期决策阶段中正常蓄水位与机电设备及安装工程造价-45- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系之间的关系。分别通过正常蓄水位与水轮机机组选型、水轮发电机机组选型、起重机选型的关系分析正常蓄水位与水轮机机组造价、水轮发电机机组造价以及起重机造价的关系。由于水利工程机电设备及安装工程的造价不仅仅只包括以上所分析的三类工程，而在设计初期为了快速及尽量准确地确定机电设备及安装总造价只得利用一些前期数据进行计算占有比例最大的几部分造价，将得出的结果乘以一定的比例系数概算出水利工程机电设备及安装工程的造价。整个系统关系可以通过以下模型了解：正常蓄水位水轮机机组造价设计水头水轮机机组台数水轮机机组的水轮机市场价水利工程机选型电设备及安装造价起重机型号水轮发电机水轮机发组市场价电机组的型号机电设备起重机市场价起重机台数费用比例系数起重机造价水轮机发电机水轮机发组造价电机组的台数图4.4正常蓄水位与水利工程机电设备及安装造价系统关系图模型中所包含的方程式整理如下：（1）水轮机机组造价=水轮机市场价*水轮机机组台数（2）水轮机发电机组造价=水轮发电机组市场价*水轮机发电机组的台数（3）起重机造价=起重机台数*起重机市场价（4）水利工程机电设备及安装造价=(起重机造价+水轮机发电机组造价+水轮机机组造价)*机电设备费用比例系数（5）机电设备费用比例系数=1.66（按不同项目情况估算）对于正常蓄水位与机电设备及安装工程造价的关系从定性以及定量两面去进行研究，尤其是对于水轮机机组台数及型号的选择，是一个动态且需反复调整-46- 第四章正常蓄水位与机电设备及安装工程投资关系的过程，对此本模型有一定的限制。望更多学者在此基础上可以更加深入的研究正常蓄水位与机电设备及安装工程造价的系统关系，使其更加准确。-47- 第五章正常蓄水位与金属结构及安装工程投资关系第五章正常蓄水位与金属结构及安装工程投资关系在近代的工程中水利水电工程主要的金属结构大多数是采用钢铁材料制造，他们的制造以及加工，常有机械造业的性质，如精度要求、公差配合等。一般来说，金属结构主要包括闸门、钢管、拦污栅以及启闭机[40]。在设计初期投资决策阶段，对金属结构及安装工程造价的概算采取对金属结构主要部分的造价进行概算乘以一定的比例系数得出。金属结构主要部分的造价包括闸门造价、钢管造价、拦污栅造价、清理机造价以及启闭机造价，大致占金属结构总造价的70%。为了的出正常蓄水位与金属结构主要部分造价的关系，先要从金属结构主要部分的设计原理进行分析研究，探讨正常蓄水位与其的关系。5.1金属结构主要部分的设计原理5.1.1闸门设计与闸门的造价相关的因素有闸门的个数、孔口尺寸和闸门材料。闸门的个数在设计初期可以根据孔口的个数来计算，一般为孔口个数的两倍。闸门的孔口尺寸主要取决于过闸流量等，一般来说水头高时，多采用宽高比小的孔口；水头低时，孔口选用的宽高比可以稍微大一些[41]。5.1.2钢管设计（1）钢管轴线的选定钢管轴线的选定与布置受地形、地质、水文、气象、水能、水利机械、施工、钢管的制造与安装、运输运行及检修等影响，还与正常蓄水位、水电站下游水位与高程、水轮机机组中心高程、各台机组间的中心距离和坐标有关。涉及专业范围比较多，需共同分析研究比较，确定最优的钢管总体布置方案。在设计初期，金属结构专业人员可按经验，根据现有的数据，快速的确定管轴线。（2）管轴线的几何尺寸确定简单的钢管轴线长度与角度可以运用投影几何进行计算；复杂的管轴线计算可以采用列表法。若管线很长，中间转折处又很多，可以采用多个坐标原点进行计算。在计算完毕后，绘制出管轴线的几何尺寸图。（3）钢管经济直径的计算-48- 第五章正常蓄水位与金属结构及安装工程投资关系钢管的经济直径对于钢管的造价、水力损失等有着十分重要的关系。钢管的经济直径的计算方法并不是单一且需根据项目本身的情况进行计算。在设计初[42]期，一般选择水电站钢管直径的经典经验公式有：1）彭德舒公式：35.2QmaxD7Hp(5.1)2）G.S.Sarkaria公式：0.43PD0.7090.65H(5.2)3）Bier公式：0.465PD0.201H(5.3)4）美国垦务局公式：2QD1.5164maxH(5.4)上述各式中：D——钢管直径Q——水轮机最大引用流量maxH(H)——水轮机计算或者设计水头PP——计算出力对于钢管经济直径更准确的方法研究，国内众多学者都在参与其中，在以上经验公式的基础上近几年来提出了各种不同的计算公式，由于公式众多没有一一列出，在设计初期，一般运用经验公式便可得出大致的钢管经济直径。（4）钢管的厚度计算在计算出钢管经济直径的基础上，根据水电站压力钢管设计规范中的经验公式可以得出钢管的最小厚度：Dt4(mm)(5.5)800式中，D——钢管经济直径通过以上公式分别得出钢管的长度、经济直径以及厚度便可估算出钢材的用量以及造价。若严谨的计算钢材用量必须根据以上数据进行管道展开计算，此计算方法十分复杂和精细，在设计初期选择方案期间不适合运用。估算钢材的用量-49- 第五章正常蓄水位与金属结构及安装工程投资关系可以直接用截面积乘以长度以及结合钢材线密度得出。估算管道钢材重量的公式为：2D2DG[(t)]**L*22(5.6)式中，D——钢管经济直径t——钢管厚度L——钢管长度——钢材线密度5.1.3拦污栅的选配拦污栅一般设置在水电站的进水口处用以拦截可能进入引水道内的杂物，以保护水轮机、闸门、阀及管道等设备的正常运行。（1）拦污栅结构拦污栅最基本的组成结构是栅条和金属框架。栅条一般是由扁钢制作而成，截面为矩形，厚度一般为6-12mm，且栅条的侧向支撑间距不宜大于70倍栅条厚[43]度。支撑框架主要包括主横梁、起重桁架、边梁以及支撑行走部分等组成。栅条的间距不宜过大，过大的话拦污效果不明显，且对设备有损害，而间距太窄的话容易使得杂物在栅条上堆积而造成堵塞，一般栅条是根据水轮机的类型和尺寸以及电站的杂物性质、数量选择最大允许极限值来选择。下表表示水轮机型式与栅条间距的关系。表5.1水轮机型式与拦污栅挑间距关系水轮机型式以及代号栅条间距l(mm)轴流式轴流转浆式ZED/201轴流定浆式ZD混流式混流式HLD/301斜流式XL贯流式贯流转浆式GZ参照轴流式规定贯流定浆式GD冲击式水击式CJ一般20~65mm左右（4）拦污栅用量估算通过对拦污栅的结构进行分析可以估算出拦污栅的用量。若拦污栅为成品采-50- 第五章正常蓄水位与金属结构及安装工程投资关系购的话，决定拦污栅用量的因素为进水口个数以及尺寸；若拦污栅为现场加工制作则影响因素为栅条的高度、厚度以及个数，支撑桁架长度、高度以及布置形式。由于栅条的个数与水轮机型式有关，而水轮机的尺寸及型式在上文中得出与正常蓄水位有关，所以拦污栅的用量以及造价也与正常蓄水位有一定的关系。其公式大致为：拦污栅栅条钢材总重=栅条个数×栅条厚度×栅条高度×钢材线密度+拦污栅支撑框架型式及重量5.1.4启闭机的选配启闭机的型式一般根据闸门型式、尺寸、孔口数量和运行条件等因素以及启闭机本身的特点来选择。由于启闭机也是起重机械的一种，因此，它的设计计算与结构造型与一般起重机械差不多。启闭机的基本参数有起重容量、扬程、启闭速度、吊点间距、轨距、幅度。这些基本参数与选定的闸门重量、闸门运行条件、闸门吊耳位置等因素相关，与闸门是相配套的，同起重机与水轮机组的关系一致。确定了闸门的一些基本因素就可以进行起重机的型式选配，便可确定起重机台数以及型号，了解市场价后，快速地估算出起重机造价。5.2正常蓄水位与金属结构造价关系正常蓄水位与金属结构的造价关系的衔接点是正常蓄水位与水轮机、过闸流量的关系。闸门部分：正常蓄水位→设计水头→过闸流量→闸门口尺寸→闸门数量级尺寸→闸门造价；钢管部分：正常蓄水位→设计水头→水轮机最大引水流量→钢管直径及厚度→钢管钢材总量→钢管造价；拦污栅部分：正常蓄水位→设计水位→水轮机型号尺寸、进水口尺寸→栅条间距、个数、高度→栅条总重→拦污栅造价；启闭机部分：正常蓄水位→设计水头→过闸流量→闸门个数、尺寸→启闭机台数、型号→启闭机造价。通过软件VENSIM建立直观模型如下：-51- 第五章正常蓄水位与金属结构及安装工程投资关系正常蓄水位水轮机最大引水流量设计水头钢管直径水轮机直径过闸流量进水口尺寸钢管厚度进水口宽度闸孔尺寸栅条间距闸门个数进水口高度钢管长度闸门数以及选型栅条个数拦污栅支撑框栅条宽度栅条高度启闭机型号选配架型式及重量钢管钢材总重栅条厚度启闭机台数拦污栅栅条钢材线密度钢材总重启闭机单价闸门体积重量钢材市场价格主要部分启闭机造价闸门制作造价比例钢管造价拦污栅造价系数材料单价闸门造价水电站金属结构造价图5.1正常蓄水位与金属结构及安装工程造价的系统关系模型中方程整理如下：（1）钢管直径=(5.2*水轮机最大引水流量^3/设计水头)^0.143（彭德舒公式）（2）钢管厚度=钢管直径/800+4（3）钢管钢材总重=((钢管直径/2+钢管厚度/1000)^2-(钢管直径/2)^2)*3.14*钢管长度*钢材线密度（4）钢管造价=钢材市场价格*钢管钢材总重（5）栅条高度=进水口高度（6）栅条个数=进水口宽度*闸门个数/栅条间距+1（7）拦污栅栅条钢材总重=栅条个数*栅条厚度*栅条高度**栅条宽度*钢材线密度+拦污栅支撑框架型式及重量（8）拦污栅造价=拦污栅栅条钢材总重*钢材市场价格（9）启闭机造价=启闭机单价*启闭机台数（10）闸门造价=闸门体积重量*闸门制作材料单价（11）水电站金属结构造价=（启闭机造价+拦污栅造价+钢管造价+闸门造价）*主要部分造价比例系数（12）主要部分造价比例系数=1.43（按项目实际情况估算）-52- 第五章正常蓄水位与金属结构及安装工程投资关系通过对金属结构工程中的闸门设计、钢管设计、拦污栅的选配以及启闭机的选型过程中，推导出正常蓄水位与其存在的隐性关系。同时也推导出，正常蓄水位与其造价的系统关系。本章节还是存在着不足，比如说主要部分造价比例系数的确定以及其它影响金属结构造价部分的忽略，需更多学者与专家进一步的对其进行分析。-53- 第六章正常蓄水位与施工临时工程投资关系第六章正常蓄水位与施工临时工程投资关系在水利水电工程建设中，为保证主体工程在干地环境下施工的顺利进行，应按照施工进度要求建造一系列的临时性工程，不论这些工程结构如何，均视为临时工程。6.1施工临时工程投资的组成施工临时工程就像一个小型的水利工程项目，它也是由建筑工程、机电设备及安装工程、金属结构工程独立费用等组成[43]。具体有施工导流工程、围堰工程、交通工程、临时房屋建筑工程场外供电工程以及其它临时工程组成。由于其与项目施工现场、水文环境有关，根据项目投资的经验数据来看，一般临时工程的投资占建筑工程、机电设备及安装、金属结构及安装投资之和的10%左右进行估算。6.2正常蓄水位与施工临时工程造价的系统关系正常蓄水位与施工临时工程的关系并不如建安工程、机电工程、金属结构工程明显。施工临时工程中的导流工程涉及的工程量与水文地质关系密切，涉及的水位是防洪水位，与正常蓄水位关系不大。交通工程、场外供电工程是与现场环境关系紧密，由设计人员设计，并不涉及正常蓄水位。在施工临时工程中，临时工程房屋的建设表面上与正常蓄水位无关，但是事实上有一定关联。由前几章中可得，正常蓄水位与设计水头、装机容量、水轮机机组的台数有关，而在水轮机机组选型一节中可以得知水轮机机组的台数与管理人员的数量是有关系的。管理人员属于建设单位人员，而管理人员的数量的多或者少就意味着对于临时工程中办公及福利设施的投入是增多还是减少，所以正常蓄水位与施工临时造价也是具有一定关系的。通过系统动力学软件VENSIM可将正常蓄水位与临时设施费用的系统关系模型建立。-54- 第六章正常蓄水位与施工临时工程投资关系正常蓄水位设计水头水轮机机组台数衬砌工程量隧洞直径建设单位工隧洞造价作人员数隧洞开挖隧洞长度方量临时房屋隧洞工程量导流工程费用工程费用围堰顶宽施工临时设施费围堰高程围堰工程量围堰造价围堰边坡围堰拆除费用交通工程费用防渗体工程量当地交通工程造价指标图6.1正常蓄水位与施工临时设施费用系统关系图此模型为纯关系模型。关于正常蓄水位于施工临时设施费用关系能否进一步量化，也望更多专家学者对其进行研究分析。而在本文投资模型中，估算的施工临时工程投资费用模型如下：机电及建设工程总造价建筑工程造价金属及结构工程总造价施工临时工程造价造价比例系数图6.2施工临时工程比例关系图-55- 第六章正常蓄水位与施工临时工程投资关系施工临时工程造价=(建筑工程造价+机电及建设工程总造价+金属及结构工程总造价)*造价比例系数-56- 第七章正常蓄水位与独立费用投资关系第七章正常蓄水位与工程独立费用投资关系水利水电工程独立费用指的是建设工程过程中实际发生的且与工程有直接关系却很难摊入到某个单位工程的其它工程和费用，以下对组成其的各项费用取费标准及系数参考《水利工程设计概算编制规定》进行研究分析。7.1建设管理费用此项费用指的是在工程的筹备期间和建设期间在管理工作方面所需投入的各项费用，包括项目建设费用、工程建设监理费用以及联合试运转费用三项。7.1.1项目建设费用此项费用由建设单位开办费及建设单位经常费组成。（1）建设单位开办费建设单位开办费指的在工程建设过程中需要购置的办公及生活设施以及交[44]通工具等，与建设单位的定员人数有关，费用标准如下：表7.1开办费费用标准表建设单位人＜20人21-40人41-70人71-140人＞141人数开办费（万120120-220220-350350-700700-850元）（2）建设单位经常费建设单位经常费包括人员经常费和工程管理经常费。建设单位人员经常费包括括各种工资、办公费、资料书籍费、差旅费、交通费、修理费、水电费等等这些在建设过程中需要开支的经常费用。一般是由费用指标、定员人员以及计算期三者之间的乘积得出。工程管理经常费一般为上述的建设单位开办费用以及人员经常费用之和乘以0.35-0.4之间的系数计算得出。7.1.2工程建设监理费工程建设监理费用是指支付给建设过程中聘任的建立单位人员费用，与建设人员经常费用的组成大致相同。在设计初期，此费用的估算值一般由建安工程总-57- 第七章正常蓄水位与独立费用投资关系费用的乘以2.5%得出。7.1.3联合试运转费在所有机电设备安装完毕之后竣工验收之前，需要其中大中型的机电设备进行整套的带负荷试运转，测试机电设备安装及运行情况，而此过程中必定消耗了一定的人力物力，而工资及水电费用等就组成了联合试运转费用。而试运转费用的多少取决于检测的机电设备其自身特性，取费标准如下表：[45]表7.1联合试运转费用取费标准类别项目指标水电站工程单机容量（万kW）≤1≤2≤3≤4≤5≤6≤10≤20≤30≤40＞40费用（万元/台）345678911121622泵站工程电力泵站25-30元/kW7.2生产准备费根据设计概算规范，生产准备费中提前进厂费与生产职工培训费取建安工程费为基准乘以系数0.5%，备品备件购置费、工器具及生产家具购置费根据机电、金属设备购置费用之和的基础上乘以系数0.5%得出。7.3科研勘测设计费科研勘测设计费中，工程科学研究试验费用按建安工程费用的0.5%计算，工程勘测设计费用按国家计委、建设部价格[2002]10号文关于发布《工程勘察设[46]计收费管理规定》的通知中规定的建安工程费用的5%计算。7.4建设及施工场地征用费建设及施工场地征用费是指在规划建设及施工现场范围后，对此范围进行的永久、临时地工程征地并且对此作出的补偿费用。此项费用取费标准与移民和环境部分中的水库移民征地补偿费用标准是一致的。-58- 第七章正常蓄水位与独立费用投资关系7.5其他费用其他费用指的是除以上费用之外需要投入的独立费用，包括定额编制管理费及工程保险费等。此费用的综合系数为0.29%，计取基础为建安工程费用。7.6正常蓄水位于水利水电独立费用系统关系由于正常蓄水位影响了电站的运行规模，则影响到了建设单位人员数量，对于建设管理费用就有着间接的影响。同样，正常蓄水位与机电选型有关，即与机电设备的单机容量与台数也是有关，所以也与设备的试运转费用有关。生产准备费用、科研勘测设计费和其它费用的取费标准是在建安工程费用之上乘以一定的百分比，而建安工程费用在前几章节推导出是与正常蓄水位有一定关系，所以，这些费用也与正常蓄水位有关。可以得出以上费用与正常蓄水位的关系为：正常蓄水位→水电站运行规模→建设人员数量→建设人员经常费、建设人员开办费→工程管理经常费；正常蓄水位→机电设备台数、单机容量→联合试运转费用；正常蓄水位→建安工程费→生产准备费、科研勘测设计费、其他费用建设及施工场地征用费一般为移民和环境部分中的水库移民征地补偿费用的一部分。在系统动力学软件VENSIM中可建立正常蓄水位与独立费用的关系模型：-59- 第七章正常蓄水位与独立费用投资关系经常费用计算期费用指标建设人员数量建设单位人员经常费水电站运行规模工程管理经常费建设单位开办费机电设备台数水利水电联合试运转费用工程独立费用单机容量正常蓄水位单机容量相对费用工程监理费系数工程监理费机电、金设备费用系数属设备费建设及施工场地生产准备费用征用费建安准备费系数科研勘测设计费科研勘测设其他费用系数建安工程费用计费系数其他费用图7.1正常蓄水位与水利工程独立费用系统关系图模型中的方程式整理如下：（1）建设单位人员经常费=建设人员数量*经常费用计算期*费用指标（2）工程管理经常费=(建设单位人员经常费+建设单位开办费)*0.38（3）工程监理费=建安工程费用*工程监理费系数（4）联合试运转费用=单机容量相对费用*机电设备台数（5）生产准备费=建安工程费用*生产准备费系数+机电、金属设备费用*设备费用系数（6）科研勘测设计费=建安工程费用*科研勘测设计费系数（7）其他费用=其他费用系数*建安工程费用（8）水利水电工程独立费用=工程管理经常费+建设单位人员经常费+建设单位开办费+建设及施工场地征用费+生产准备费+科研勘测设计费+联合试运转费用+其他费用+工程监理费本章节对正常蓄水位与独立费用的研究分析相对完整，但不代表不存在细节上的忽视。比如正常蓄水位与建设人员数量具体关系还需要更进一步的深入分析，才可使得概算值更加接近实际。-60- 第八章正常蓄水位与移民与环境工程投资关系第八章正常蓄水位与移民与环境工程投资关系不同的正常蓄水位方案对于水利工程投资的影响也许对于建筑工程投资部分的影响并不明显，但是对于移民与环境工程的影响是不可忽略的。我国的水利工程一般处在山区，而山区的地形非常复杂，可能抬高一米的蓄水位对于移民和环境投资的影响轻则十万百万，大则千万不止。因为正常蓄水位的改变，会改变淹没范围，而淹没范围的改变是根据当地情况而定的，也许正常蓄水位多一米的淹没范围就到达了某个城镇。一般淹没城镇的补偿费用巨大，对于投资来说，很容易超出预期投资额。所以正常蓄水位与水利工程的投资若进行比选，应该特别重视其与移民环境方面的投资额的计算。水利工程的移民和环境投资包括水库移民征地补偿费用、水土保持费用以及环境保护费用。在确定这些费用的前提下需要通过研究分析得出水库淹没实物指标，其是移民和环境投资的计算基础数据。8.1水库淹没实物指标的确定水库淹没实物指标的确定是对移民和环境工程投资概算的基础。水库淹没实物指标包括人口、耕地、林地、建筑物等各种实物数据，不可单一以淹没线下人口密度为标准衡量。对于水库淹没实物指标除了定量分析，还需要政府部门或者建设人员走访调查定性分析。一般，经常淹没区指的是正常蓄水位以下的淹没范围，临时淹没区受回水水位线所影响。8.1.1水库的回水水面线计算回水水面线一般的计算方法是根据实际水电站的特性以及运行方式，采用求解恒定渐变流微分方程，通过河道纵横断面资料、断面流量和河段粗糙率系数由下断面水位推求上断面水位。通过回水水面线的计算分析可以得出水库回水外包线。此过程应是专业的水利勘察设计人员精确计算，工程量大且按设计深度不同精确要求不同。8.1.2通过正常蓄水位计算水库淹没范围在初期方案决策阶段，可根据不同的正常蓄水位方案以及坝高，确定水库淹没范围。如何准确的确定水库淹没区的范围，不少专家学者对此做过深入的研究。-61- 第八章正常蓄水位与移民与环境工程投资关系以下简单介绍三种常见的选择方法，难度大小不同，其准确性不同，根据设计深[37]度以及效率选择。（1）正常蓄水位二维水库淹没区的计算方法此方法建立于对水库的水面是个绝对平面的假设，通过计算机在地形等高线中提取一条等于正常蓄水位的水位线，这条水位线与大坝相交便形成了一个水库淹没范围区域。（2）正常蓄水位结合DEM模型的水库淹没区计算方法此方法是利用库区1:10000的基础地理数据，建立起1:10000的DEM模型，对此模型进行初步处理后，将正常蓄水位水平面与模型的相交所组成的相交范围就是水库淹没区范围。（3）正常蓄水位基于3D-GIS技术的水库淹没区计算方法此方法模拟正常蓄水位水面为曲面而不是以上两种方法认为的平面。正常蓄水位的水面曲面与DEM模型结合，利用3D-GIS技术中的基本空间关系操作，便可得出三维交线。此交线所围成的区域范围便是水库淹没范围线。8.2水库移民征地补偿及移民安置1991年，国务院发布了《大中型水利水电工程建设征地补偿和移民安置条例》，这是我国专门为水库移民征地补偿和移民安置颁布的专用型法规。不同地区的补偿标准应按照当地实际的生产生活情况结合此安置条例进行计算，政府应[48]当让居民有据可查，对补偿费用的合理性不产生争议。8.3水土保持工程在水利项目建设的过程中，会发生水土流失的一些情况，对周边的环境会造成一定的影响。对于水土保持这专项工程，与主体建设是同时的，对于投资应根据施工实际情况进行概算。水土保持工程费用由工程措施费、植物措施费、施工辅助措施费、水土保持监测工程费、独立费用喝基本预备费六部分组成。水土保持工程投资费用严格意义上来说应该按照水利部《开发建设项目水土保持工程概（估）算编制规定进行编制。在初期规划阶段，此项投资估算应根据工程特点，以本地区已建的水利水[49]电工程水土保持措施作为类比，按综合指标法匡算水土保持投资。-62- 第八章正常蓄水位与移民与环境工程投资关系8.4环境保护工程如今，环境保护意识在水利工程中逐渐提高，一般来说，水利水电工程会产生一系列环境问题。如：水土流失、库岸崩塌、诱发地震、土地盐碱化、水库植被及生物链改变、水介疾病增大、气候改变等。环境保护工程是一项宏观与微观结合的大型工程，其设计以及投资费用的估算也应作为附属的独立项目研究分析。在初期规划阶段，此项工程估算也可根据工程特点，以本地区已建的水利水电工程水土保持措施作为类比，按综合指标法匡算环境保护投资。8.5正常蓄水位与移民与环境投资关系正常蓄水位与移民与环境工程投资的关系最主要的就体现在其对水库淹没范围及指标的影响。而水库淹没范围及指标是计算水库移民征地补偿费用、水土保持费用、环境保护费用的基础数据。相对来说，水库移民征地补偿费用与其关系密切，而水土保持、环境保护费用更多是与当地环境因素与设计规划关系密切。所以，正常蓄水位不论是定量分析还是定性分析都直接影响着移民与环境投资关系。通过系统动力学软件VENSIM可以绘制出此关系模型：-63- 第八章正常蓄水位与移民与环境工程投资关系淹没林地补偿费用标准淹没林地面积淹没林地补淹没耕地偿总费用补偿费用标准淹没耕地补偿总费淹没耕地面积用迁移文物遗址费用标准水库淹没指标迁移文物遗址淹没文物遗址总费用水库移民移民人口数征地补偿新建房屋面积新建房屋投水库淹没范围投资费用资总费用新建房屋投资费用标准正常蓄水位输变电线路改建长度新建设施投资费用公路改建面积公路设施改建费输变电线路改费用水土保持工程水利工程移民和投资费用环境投资费用环境保护工程投资费用图8.1正常蓄水位与水利工程移民和环境投资关系图模型中方程式整理如下：（1）淹没林地补偿总费用=淹没林地补偿费用标准*淹没林地面积（2）淹没耕地补偿总费用=淹没耕地补偿费用标准*淹没耕地面积（3）迁移文物遗址总费用=淹没文物遗址*迁移文物遗址费用标准（4）新建房屋投资总费用=新建房屋投资费用标准*新建房屋面积（5）新建设施投资费用=公路改建面积*公路设施改建费+输变电线路改建长度*输变电线路改费用（7）水库移民征地补偿投资费用=新建房屋投资总费用+新建设施投资费用+淹没林地补偿总费用+淹没耕地补偿总费用+迁移文物遗址总费用（8）水利工程移民和环境投资费用=水土保持工程投资费用+水库移民征地补偿投资费用+环境保护工程投资费用对于正常蓄水位与移民和环境工程费用概算要结合运用定量及定性进行综合分析。对于水库淹没区的选定是其关键点。而水库淹没区的选定需要结合勘测、地形地质、水文、库容以及专员走访调查共同决策的，所以在模型中无法体现其数量关系，也望更多专家学者对其进行研究。-64- 第九章预备费与建设期融资利息第九章预备费与建设期融资利息预备费与建设期融资利息是水利工程投资的组成部分。此部分与正常蓄水位方案无直接关系，但与工程部分投资费用总数有关。根据《水利工程设计概（估）算编制规定》可以得出预备费与建设期融资利息的计算方法：9.1预备费在工程施工过程中，会遇到设计变更以及国家政策性的突然变动这些意外情况，而基础预备费主要就是为了解决出现以上意外情况对于投资费用的一个机动变化。水利工程的建设期比较长，人员工资、材料和机械设备价格可能会在一个时期内上涨，而价差预备费就是解决价格上涨的情况下对于投资的机动变化。初步设计阶段的计算方法：根据工程规模、施工年限和地质条件等不同情况，按工程一至五部分（建筑工程、机电设备及安装工程、金属工程、施工临时工程、独立费用）投资合计的10％计算。9.2建设期融资利息此项费用的计算公式为：Nnn11S＝FmbmFnbnSmi(9.1)n1m12m0式中，N——合理建设工期；n——施工年度；m——还息年度；F、F——建设期内资金流量表中第n与m年的投资额；nmb、b——各施工年份融资额占当年投资额的比例；nmi——建设期融资利率；Sm——第m年的付息额度。由于本章节内容与正常蓄水位方案的选择并没有很大的关系，所以并没有对其进行详细分析，但是其是水利投资的组成一部分，应当将其计入水利投资费用中。-65- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用以上几章节分别介绍了水利工程投资的组成以及正常蓄水位与各组成部分所建立的模型，而对于模型的准确性以及实用性本章将结合一水电站实例作出研究与分析。本章节通过此水电站设计初期数据投入模型进行计算分析投资数额，并与其实际造价进行对比分析。10.1模型模拟运行方式概述本文运用的系统动力学软件为VENSIM,版本为PLE版。在建立好模型后，右键单击动态变量，输入已知值以及与其相关变量的关系式，点击“模拟”即保存了此方案的数值。查看运行结果则先点击动态变量，后单击“表格”即可。10.2L水电站项目概况L水电站位于G市H县的T村，是一座以发电为主营业务，并同时具有防洪及渔业养殖等综合效益的中小型水利工程。该水电站建筑物主要由混凝土溢流坝、浆砌石非溢流重力坝、河床式发电厂房、变电站等组成。溢流坝、河床式发电厂房、非溢流坝沿坝轴线呈“一”字形布置，河谷宽度约为175m，多年平均流量为106m/s。溢流坝分布在河床中部及左侧，厂房坝段构建于溢流坝右侧，左岸非溢流坝构建在溢流坝左侧，左侧与左岸山体连接，右岸非溢流坝构建在厂房坝段右侧，右侧与右岸山体连接，左、右岸非溢流坝均为浆砌石重力坝。L水电站厂房设计由主厂房和副厂房共同组成。主副厂房暂定为三层，主厂房别为流道层、中间层和运行层，副厂房布置在尾水管上方，共三层，分别是水泵室层、电缆层和电气副厂房层。10.2.1L水电站项目初期设计L水电站项目的正常蓄水位方案暂定为162m，坝基所在地区高程约为135m，预计3年建设完成，通过上游、下游的多年平均水头暂定设计水头为8.5m。通过水力设计，坝型剖面设计为：上游坡面系数为0.25，折点距坝顶高度系数为0.7；下游坡面系数为0.5，折点距坝顶高度系数为0.2。坝长根据河谷宽度，可初步设计为175m，其中溢流坝长度设计为100m。根据设计规范中的官厅公式可-66- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用得出防浪墙墙顶与正常蓄水位的安全高度为7.8m。L水电站的平均流量为106m³/s，根据设计水头8.5m，通过水电站装机容量公式N9.81*Q*H，估算得出水电站的装机容量需达到7954kW。初步设计装水电站装机容量为8000kW，设置2台4000kW的水轮机机组。主厂房尺寸可通过模型由水轮机直径得出，副厂房可初步设计为每层200㎡，共600㎡。由于设计水头为8.5m，通过表可以的出水轮机选型，为两台灯泡式贯流水轮机，单位流量设为1.03m³/s,原型效率初步设计为92.75%。根据溢流坝长度100m，设计为8孔每孔净宽约10m高为9m的溢流堰。金属结构方面，初步设计闸门包括工作闸门、事故闸门及检修闸门共16扇，钢管长度约为200m。本水电站项目环境保护工程投资暂定160万，水土保持工程投资暂定80万。10.3L水电站项目建筑工程造价模型模拟建筑工程造价模型分为正常蓄水位与坝体造价的模型以及正常蓄水位与厂房造价的模型。10.3.1正常蓄水位与坝体造价模型模拟本模型中的参数有：表10.1坝体造价模型参数参数名称参数数据参数单位正常蓄水位162m坝基高程136m防浪墙顶与水位高差7.8m坝体长度175m上游坡面折点距坝顶的长度系数a上0.7下游坡面折点距坝顶的长度系数a下0.2上游坡面坡度系数b上0.25下游坡面坡度系数b下0.5重力坝混凝土单价（查询当时期单价）295元/m³混凝土造价占重力坝总造价比例0.7运行得出的结果为：-67- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用图10.1坝体造价模型模拟结果图从中可以得出大坝的高度为33.8m，体积为54230.2m³，重力坝混凝土的总造价为1599.79万元，重力坝总造价为2285.42万元。10.3.2正常蓄水位与厂房造价模型模拟本模型的参数有：表10.2厂房造价参数表参数名称参数数据参数单位正常蓄水位162m设计水头8.5m单位流量1.03m³/s原型效率0.9275经验系数b2生产副厂房面积600㎡办公副厂房面积0厂房层数3机组段数量2安装场位置综合系数0.5当地工业厂房建筑面积指标（查询得出）1100元/㎡-68- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用模型运行后得出的结果如下：图10.2厂房造价模型模拟结果图通过表格可知，水轮机直径的长度为4.15m，机组段长度为16.6m，主厂房长度为60.17m，主厂房综合宽度为18.5m，主厂房的建筑面积为3339.77㎡，厂房的建筑面积为3939.77㎡，厂房造价估值为433.375万元。10.3.3正常蓄水位与建筑工程造价的模型模拟通过对坝体、厂房造价的分别模拟得出的结果进行建筑工程造价模型模拟，运行后的结果为：-69- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用图10.3建筑工程造价模型模拟结果图通过表格数据可知，L水电项目的建筑工程造价为3398.49万元。10.4L水电站项目机电工程造价模型模拟经过初设中对水轮机的装机容量，以及初步选型可以选定水轮机型号：GZ1250A-WP-450两台机组,水轮发电机机组型号为SFWG4000-68/5100，根据类似工程的机组设计可以初步设计机组附属的电气设备选型设计有主变压器为S9-5000/35(2台），厂用变压器1TLA型号为：SC9-351/63（2台），2TLA型号为S-315/35（1台），35kV的隔离开关型号为GW4-35D,35kV的电压互感器为JSXN-35(2台），35kV避雷针为HPB2-42/120（1台）等，桥式起重机选用单小车桥机。在对各个机电型号进行清点以及市场价寻价可以得出本模型需要参数：表10.3机电造价模型参数表参数名称参数数据参数单位正常蓄水位162m设计水头8.5m水轮机机组台数2台水轮机机组市场价（包括附属设备及安装费用）496.3万元/组水轮发电机机组市场价（包括附属设备及安装费用）336.8万元/组起重机机组市场价（包括附属设备及安装费用）55万元/组-70- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用模型运行的结果为：图10.4机电设备及安装造价模拟结果图从表格中可以得出水轮机机组造价为992.6万元，水轮机发电机组造价为673.6万元，起重机机组造价为110万元，水利工程机电设备及安装造价为2948.49万元。10.5L水电站项目金属工程造价模型模拟根据初步设计数据可以输入模型参数：-71- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用表10.5金属结构造价模型参数表参数名称参数数据参数单位正常蓄水位162m设计水头8.5m水轮机最大引水流量150m³/s闸门个数12个进水口高度10m进水口宽度9m钢材线密度7.85t/m³钢材市场价格（根据建设期当地的钢材价格）3000元/t钢管长度200m启闭机市场价500t主要部分造价比例系数1.43模型模拟结果如下：图10.5金属结构模型模拟结果图-72- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用结果分别得出钢管造价为165.886万元，闸门造价为339.12万元，拦污栅造价为26.08万元，启闭机造价为56.52万元，L水电站金属结构工程总造价为840.281万元。10.6L水电站项目施工临时工程造价模型模拟由于临时工程项目与正常蓄水位无明显关系，在概算期间取建筑工程造价、机电设备及安装工程造价以及金属结构工程总造价三者之和的10%进行概算。表10.6施工临时工程模型参数表参数名称参数数据参数单位建筑工程总造价3398.49万元机电设备及安装工程总造价2948.49万元金属结构工程总造价840.28万元临时工程造价比例系数0.1模型得出的结果为：图10.6施工临时工程造价模拟结果图可得出L水电站的临时工程造价为718.725万元。10.7L水电站项目施工独立费用造价模型模拟根据水电站装机容量以及发电规模可以初步设计水电站建设人员数量为20-73- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用人以下的小型水电站，建设单位开办费按20人以下的标准费用120万暂估。模型中的参数有：表10.7独立费用模型参数表参数名称参数数据参数单位正常蓄水位162m建安工程费用4117.21万元机电、金属设备费用3788.77万元建设人员数量20人建设单位开办费120万元费用指标（当地区费用指标）2.5万/人·年工程监理费系数0.025t/m³生产准备费的设备费用系数0.005元/t生产准备费的建安准备费用系数0.005m科研勘测设计费系数0.05t其他费用系数0.0029模型结果运行如下：-74- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用图10.7独立费用模型模拟结果图通过结果可以得出L水电站项目的独立费用为782.361万元。其中包括建设单位人员经常费175万元，建设单位开办费120万元，工程管理经常费112.1万元，联合试运转费用15万元，工程监理费102.93万元，生产准备费用39.53万元，科研勘测设计费205.861万元。10.8L水电站项目移民与环境工程造价模型模拟在设计初期，此部分的工程造价中水土保持工程投资暂定160万，环境保护工程投资暂定为80万，对于水库移民土地征地部分也就是淹没补偿费用需要通过模型模拟计算。对于L水电站的淹没范围的研究，是通过计算机软件对地形绘制，并在162m的正常蓄水位线下确定的淹没区域。经过勘测分析以及走访调查发现，L水电站-75- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用的淹没范围区内为一个人口分散型小型农村，涉及村民人口130人左右，新建房屋面积标准按照20㎡/人，即2600㎡设计。淹没范围内的耕地面积为150亩，林地面积为200亩，无文物遗址。需要重新建设的输变电线路为3km，公路总面积为8000㎡左右。《大中型水利水电工程建设征地补偿和移民安置条例》中规定在水利水电工程征地过程中若是有必要征收耕地的情况下，对于此耕地范围内的土地补偿费及人员安置费二者费用之和应不少于此块耕地在被征收前三年平均年产值的16倍。参考当地区的产值报告，此淹没范围区的耕地年产值为450元，则耕地补偿费为7200元/亩。此地区涉及的林地为一般林地，非果园、种植林地，按照1000元/亩补偿。对于房屋拆迁和附属设施补助费用本工程参考当地市政府关于发布房屋拆迁安置补偿标准及价格评估规则的通知，确定混合四等房屋重置价位556元/m³。输变电线路的改建费用本地区设计到10kv的线路改造，按9万元/km计算。公路设施改建费用参考当地农村市政工程公路费用造价指标为200元/㎡。在模型中输入以下参数：表10.8移民与环境工程模型参数表参数名称参数数据参数单位淹没林地面积200㎡淹没林地补偿费用标准0.1万元淹没耕地面积150㎡淹没耕地补偿费用标准0.72万元移民人口数130人新建房屋面积2600㎡新建房屋投资费用标准0.0556万元输变电线路改建长度5km输变电线路改建费用指标9万元/km公路改建面积8000㎡公路设施改建费用指标0.02万元/㎡水土保持工程投资160万元环境保护工程投资80万元经过模型运行后的结果如下-76- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用：图10.8移民和环境投资费用模型模拟结果图通过结果可得知，淹没林地补偿总费用为20万元，淹没耕地补偿总费用为108万元，新建房屋投资总费用144.56万元，建设设施投资费用为205万元，水库移民征地补偿投资费用为477.56万元，水利工程移民和环境投资总费用为717.56万元。10.9L水电站项目的预备费与建设期融资利息本项目初设阶段设定预备费为建筑工程投资、机电设备及安装工程投资、金属结构及安装工程投资、施工临时设施投资以及独立费用投资之和的10%。可得预备费为868.83万元。L水电站项目的建设期为3年，分年进行贷款，贷款比例为静态投资额与预备费之和的70％，年贷款利率为5.76%，各年的投资额为：第一年2347.29万元，第二年为5457.683万元，第三年为1752.08万元。根据利息计算公式各年的利-77- 第十章模型在水利工程项目造价模拟中的运用息计算如下：（1）各年贷款：F1=2347.29*70%=1643.103(万元）F2=5457.683*70%=3820.378（万元）F3=1752.08*70%=1226.456（万元）（2）各年的利息：S1=0.5F1*i=0.5*1643.103*5.76%=47.32（万元）S2=(P1+0.5*F2)*i=(1643.103+47.32+0.5*3820.37)*5.76%=207.39（万元）S3=(P2+0.5*F3)*i=(1643.103+47.32+3820.37+207.39+0.5*364.69)*5.76%=364.69（万元）（3）建设期贷款利息为S=S1+S2+S3=619.4万元-78- 第十一章模型检验及分析第十一章模型检验及分析模型检验是检验本模型模拟情况下与实际情况下的结果吻合程度，并且通过吻合结果分析模型存在的问题。11.1模型的边界检测本文的研究背景是在水利工程项目的设计初期阶段，此阶段若是可以通过与正常蓄水位无关的公式及有关水库本身特性而得出的状态变量，便可构成模型边界，也就是说在本文的模型中，每个起作用的状态变量都归入其所属的类别中，边界上都是不必要追究其自变量的变量。11.2模型的运行检测本文的模型运行方式较为简单，容易出错的地方是各个变量之间的公式容易遗漏相关变量，若此错误产生则运行时系统会自动提醒遗漏的变量，且无法得出结果表格。通过系统提醒的错误原因可以对模型进行更改再次运行，直到系统自行检测正确且输出结果表格。11.3模型的结果检验及分析通过本模型正常蓄水位方案（162m）投资模拟结果与L水电站工程在同一正常蓄水位方案（162m）下可行性研究阶段的预算值进行吻合程度分析，即误差率分析。误差率=[（模型模拟结果-设计院预算结果）/设计院预算结果]×100%具体情况下表所示：-79- 第十一章模型检验及分析表11.1模拟结果与预算结果误差率分析表序号工程或费用名称模型模拟结果设计院预算结果误差率分析Ⅰa.建筑工程3398.493177.48066.9%b.机电设备及安装工程2948.493233.1882-8.8%c.金属结构及安装工程840.28962.0165-12.65%d.临时工程718.725691.75943.8%e.独立费用782.36784.7793-0.3%a-e部分8688.3458849.2240-1.8%合计基本预备费868.8345884.9224-1.8%建设期融资利息619.4559.285110.7%Ⅱ淹没补偿费用477.56443.587710.14%Ⅲ水保新增费用160.0000160.00000Ⅳ环保新增费用80.000080.00000工程总投资合计10893.6510977.0193-0.7%通过误差率分析可以得出以下几点结论：（1）在子系统中误差率最高的是金属结构及安装工程模型，造成此部分误差率高的原因是因为水电项目中金属结构设计的内容复杂且细小，而金属结构的重量密度大，一般忽视很小的部分却在造价上差异体现较大。（2）淹没补偿费用的误差率主要是因为在初期设计中，对于水库淹没区的范围以及人口无法进行详细的勘测，对于淹没面积、人口及基础设施的重建估算存在一定的误差。（3）建设期融资利息是根据静态投资之和以及年投资额度计算。产生误差的原因是在初期设计中对各年投资额度的估计并不明确，只是通过类似项目年度投资表进行类比计算得出。（4）机电设备及安装工程涉及范围很广，机电设备繁多，单价不统一，导致在设计初期的概算结果误差率较大。（5）施工临时工程投资费用具体是由施工区域的自身特征所决定，与正常蓄水位的关系并不密切，其估算值的计算方法并不是严谨的，而且对于不同的工-80- 第十一章模型检验及分析程此费用值差别也很大，在设计初期的投资预算中此项费用的估算是一难点。（5）本模型对工程总投资的模拟结果误差率较小，这是由于不同的子系统模拟费用占总投资费用的比例不同以及各子系统模型的正负误差相抵消所导致的。-81- 第十二章结论与展望第十二章结论与展望对于水利工程项目的投资，站在投资者的角度，其希望在设计初期就对投资有一定的预见性，也就是需要一个预估值。本文从正常蓄水位为切入点，探讨其与投资估算值的关系，并且建立模型。本文中的模型可以对一个或者多个正常蓄水位方案的投资进行估算，比较投资额进行方案初筛。下面总结一下本文的不足之处以及创新点。12.1本论文不足之处（1）对系统动力学软件的运用不够深入。对于本文的模型，都建立在简单的系统动力学软件运用上，在美化模型页面、模型内部分析等建模技巧方面都有待提高。（2）模型的精确性。本文对于正常蓄水位与水利投资所建立的模型只是一个初步尝试，模型建立的还是比较粗糙，边界上的动态变量比较多即需要设计初期阶段提供的数据较多，是否有重复与无效的动态变量需要更深入的研究探讨。（3）对水利工程的专业认识有限。由于本人非水利工程专业，无水利工程实践经验，对于水利工程专业的理解仅从教科书以及参考文献中得出，影响了模型的精确性，使模型结果产生了一定误差。（4）本文的内容具有局限性。由于本论文探讨的是基于系统动力学对正常蓄水位方案的投资方案估算研究，并没有对后部分效益做出分析；在正常蓄水位方案选取上，由于数据搜集的限制只选择了一个正常蓄水位方案作而没有进行多个蓄水位方案的比较，在内容上具有一定的局限，还是不够完整。（5）对于部分计取系数的准确性还有需提高。在施工临时工程费用、独立费用、预备费用等很多费用进行估算时对于计取系数的选择一般是按规范及经验数据得来的，对于系数的准确性一定是有偏差的，且不同的工程项目其特性不一致，有的偏差较小，有的偏差比较大，所以在设计初期估算出这些独立的费用难度较大。12.2本论文创新之处（1）坝体体积计算创新。在坝体体积的计算中，本文梳理了坝体计算公式，得出了一种通过正常蓄水位与坝面设计数据相结合的坝体体积新计算公式。（2）利用系统动力学软件将正常蓄水位与影响水利工程投资的各方面系统-82- 第十二章结论与展望（3）关系建立。本文通过寻找正常蓄水位与水利工程投资的隐性关系，分别建立了正常蓄水位与建筑工程投资、机电设备及安装工程投资、金属结构及安装工程投资、临时工程设施费用投资、独立费用、水库征地补偿投资等系统模型。（4）提供了一种新的水利工程投资概算方法。一般，对于水利工程的概算运用EXCEL表较多，而EXCEL表格的计算过程中数据关系不明显，数据紧密，容易出错。本文提供了基于系统动力学软件的一种计算方式，变量关系明显，且数据可以随查随改。12.3本论文的后续研究展望（1）对正常蓄水位方案的水利工程投资效益进行系统分析。在本文模型得出的投资金额的基础上对水利工程的效益分析才可组成一个完整的方案决策过程。（2）由于本人的专业学习有限，对于水利工程中很多分部分项工程并不是很了解，望更多的学者及研究人员对正常蓄水位与水利投资的关系继续深入挖掘。（2）对本文模型的扩展。本文所提供的模型还是有一定的局限性的，需要更加专业的学者对其进行补充和修改，提高其准确性。对于实际的水电站项目投资研究可以在本文模型基础上根据实际情况对其专门的建立模型，提高计算结果准确性。-83- 江西理工大学硕士论文参考文献参考文献[1]时云.用科学发展观分析我国水电开发的利弊[D].成都理工大学,2008.[2]王文珂.积极构建科学长效的投入机制吸引更多的社会资金投资水利[J].中国水利,2011,06:108-111.[3]白振南,黄明岩,塔娜.中小型水库土石坝设计规范浅析[J].水利科技与经济,2011,06:23-24.[4]陈里雄.工程项目年度投资和资金流量概算[J].大众科技,2011,07:101-102.[5]郭琦,郑九明.建设项目投资、工程造价、工程价格概念之比较[J].三峡大学学报(自然科学版),2002,03:266-267+279.[6]邹远勤.水利水电工程投资管理与控制方法研究[D].河海大学,2007.[7]吴党中.传力洞在处理拱坝软弱破碎带基础中的应用[D].浙江大学,2007.[8]王元行,王华敏.水利工程施工中设备材料的供应与管理[J].地下水,2006,03:102-104.[9]薛云飞,环境敏感因素对电站正常蓄水位选择的影响[J],东北水利水电,2008（11）1-3[10]张英,建设征地对正常蓄水位选择影响分析[J],水利规划与设计,2013(4):12-13[11][12]胡亮,李香春.红石水电站正常蓄水位抬高的可行性[J],东北水利水电,1997:42-45[13]孙世军.松原市壅水坝正常蓄水位优化模型研究[D].东北师范大学,2011.[14]赵万里,王瑞莲.基于模糊主成分分析的水库正常蓄水位优选法[J].水电能源科学,2013,02:74-76+94.[15]李艳平,唐金鹏.多旁水库正常蓄水位比选[J].广西水利,2013,02:19-21.[16]钟永光,钱颖,于庆东,杜文泉.系统动力学在国内外的发展历程与未来发展方向[J].河南科技大学学报(自然科学版),2006,04:101-104+0.[17]张云杰,邵荣,张建华,兰丹.大型被补偿水电站装机容量选择[J].水力发电,2006,11:19-21.[18]何青原.基于系统动力学的建设施工项目成本控制研究[D].武汉科技大学,2011.[19]王其藩.系统动力学的历史现状与未来[J].系统工程,1987,03:26-31.[20]郭享.基于三维地质模型的地下厂房参数化设计与方案优选研究[D].天津大学,2008.[21]徐长义.水电项目协调开发模式与综合评价研究[D].天津大学,2006.[22]杜建军.水库正常蓄水位方案综合评价及研究[D].西安理工大学,2005.[23]刘成刚.水利工程造价系统的设计与实现[D].四川大学,2005.[24]何力劲.灯泡贯流式水电站厂房设计及工程实例[D].河海大学,2006.[25]宁云龙.天津市中小型水利工程设计概算编制方法研究[D].天津大学,2004.[26]王琪.加强水利水电工程的设计管理对投资控制的意义[J].水利水电工程造价,2009,01:25-27.[27]周庆川.浅谈水利工程投资[J].魅力中国,2010,10:301.[28]刘建中.对《水利工程设计概(估)算编制规定》中独立费用的认识[J].西部探矿工程,2007,02:198-200.[29]卢晓春,田斌,王凯.基于Excel的重力坝挡水坝段断面优化设计研究[J].湖北水力发电,2007,03:8-11.[30]黄维.重力坝深层抗滑稳定分析[D].大连理工大学,2012.-84- 江西理工大学硕士论文参考文献[31]严磊.大坝运行安全风险分析方法研究[D].天津大学,2011.[32]王小杰.车家坝河水利枢纽碾压混凝土重力坝设计[J].河南科技,2014,02:71-72.[33]杨田.实例探析大坝除险加固设计[J].黑龙江水利科技,2014,02:56-58.[34]刘惟,刘晓刚,牛勇.皂市水利枢纽电站厂房设计[J].人民长江,2008,21:29-30+91.[35]张旭辉,袁明道.基于ANSYS平台的拱坝体型优化设计应用实践[J].广东水利水电,2008,04:5-8.[36]周晓泉,周文桐.水斗式水轮机的直径比[J].大电机技术,2008,04:41-44.[37]李佳明.复合土工膜面板堆石坝应力应变计算[D].西安理工大学,2010.[38]李芳敏,刘海秋.浅谈土石坝的施工[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010,06:192.[39]黄炳照,余群,顾建荣.中小型水电站厂房布置设计方法的探讨[J].水利水电科技进展,2000,01:51-54.[40]蔡秀连.清流县俞坊水库工程设计概算编制体会[J].黑龙江水利科技,2013,08:258-260.[41]秦守田.大中型水电站额定水头选择探讨[J].东北水利水电,2013,11:6-8+71.[42]王庆,李振华.水库移民变迁与后期扶持政策演进[J].湖北经济学院学报,2012,01:82-88+124.[43]陈忠润,李明相.关于反击式水轮机型号选择计算的分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2012,02:311-312.[44]劳光宁,袁永慧,黄启亮.水土保持方案投资估算编制存在的问题及建议[J].中国水土保持,2012,03:53-55.[45]宾仕勋.桥巩水电站工程金属结构设计[J].红水河,2012,04:71-75+78.[46]邓麦.水工建筑物拦污栅设计关键技术[J].科技传播,2012,19:143+142.[47]翁海红,王万奇.高水头平面钢闸门的特点及其破坏原因[J].中国水运(下半月),2009,08:178+192.[48]洪亮,何宗宜,李世祥,李向新.一种基于3DGIS的计算水库淹没区范围的算法研究[J].长江科学院院报,2009,09:85-87.[49]李志坚.小型水电站钢管管径选择探讨[J].广东水利水电,2005,05:52+68.[50]王其藩.高级系统动力学[M].北京:清华大学出版社，1995.[24]谢英亮，谢林海，袁红萍.系统动力学在财务管理中的应用「M].北京:冶金工业出版社，2008.[51]《混凝土拱坝设计规范》,中华人民共和国水利部,2003[52]《混凝土重力坝设计规范》,中华人民共和国水利部,2000[53]《水电站厂房设计规范》,中华人民共和国水利部,2001[54]《水利工程工程量清单计价规范》,中华人民共和国建设部,2007[55]《水力发电厂机电设计规范》,中华人民共和国国家发展和改革委员会,2004[56]《水利水电工程机电设计技术规范》,中华人民共和国水利部,2000-85- 致谢本职身份是学生的生命阶段也许就这样戛然而止了。最后三年年的研究生生涯在导师、任课老师、师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也幸福，在这篇论文即将付梓之际，思绪万千。首先感谢我的导师邹坦教授，让我参与了课题项目，并且论文的选题、开题都得到了他的帮助。在水利水电的专业知识领域中本人并不了解，是邹导师提供了相关的教材以及亲自讲解相关知识来为我顺利完成论文作铺垫。不仅仅是对论文的帮助，导师在思想和生活上都影响着我，他的为人处世之道、生活态度都值得我今后学习。其次感谢我研究生以及本科生涯中所有任课老师，是他们让我工程造价及管理的知识经验积累从无到有，他们对我的论文写作也有着一定的影响和帮助。最后感谢我的同学，遇到问题一起解决，在资料上共享，精神上相互支持。对我能完成论文的写作也是有很大的帮助。以上是我的致谢，由于本人水平有限，文字不足以表达所有心意。滴水之情当涌泉相报，对于我自己，会把这份感恩和回忆铭记于心，鞭策自己在未来的道路上更加努力。-86-