秘魯查格亞水電站的開發(fā)建設(shè)

[英國]　A.喬杜里 等

?

秘魯查格亞水電站的開發(fā)建設(shè)

[英國]A.喬杜里 等

摘要：秘魯查格亞水電站建在瓦亞加河上，混凝土面板堆石壩壩高為202 m，通過左岸的引水隧洞和壓力管道將庫水輸送到裝機(jī)400 MW的地面廠房，建在壩下的輔助廠房則利用生態(tài)流量額外發(fā)電。介紹了該水電站的工程特征，闡述了在項(xiàng)目融資、設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中所面臨的挑戰(zhàn)，分享了環(huán)境與社會(huì)管理方面的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：水電站；查格亞水電站；秘魯

早在1994年，準(zhǔn)備開展預(yù)可行性研究時(shí)，秘魯電力部門就將投資12億美元的查格亞(Chaglla)工程列為開發(fā)對象。然而直到2009年12月，秘魯能源部與巴西奧德布萊切特(Odebrecht)投資公司控股的瓦亞加電力公司(Empresa de Generación Huallaga SA ，EGH)簽訂了明確的特許合約后，工程才得到實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。按照秘魯能源市場的運(yùn)作程序，EGH有權(quán)建設(shè)、擁有、運(yùn)營該電站。2011年2月，莫特麥克唐納(Mott Macdonald)被任命為美洲開發(fā)銀行(IADB)獨(dú)立工程師，代表出資人對該工程進(jìn)行技術(shù)、合同以及經(jīng)濟(jì)方面的審查。從2013年7月融資完成以來，在工程建設(shè)和運(yùn)行檢測階段，莫特麥克唐納通過適當(dāng)?shù)募径?年度定期回訪、進(jìn)展報(bào)告和支付確認(rèn)等方法，幫助出資人對工程進(jìn)行管理。

1場區(qū)地理位置和交通

該工程位于秘魯瓦努科(Huanuco)省的查格亞和欽查(Chinchao)地區(qū)。長達(dá)33.7 km的永久進(jìn)場道路，建在瓦亞加河的左岸，從場址一直延伸到瓦努科-廷戈瑪麗亞(Tingo Maria)高速公路。永久進(jìn)場道路建成以前，工程施工的臨時(shí)進(jìn)場道路是利用瓦努科-廷戈瑪麗亞高速公路到班巴馬卡(Bambamarca)的煤渣道路。

2工程結(jié)構(gòu)及參與者

奧德布萊切特公司是開發(fā)商和工程總承包商(EPC)。主要貸款機(jī)構(gòu)包括美洲開發(fā)銀行、巴西社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展銀行(BNDES)以及德國的德意志銀行(Deutsche Bank AG ,Germany)。EPC指定阿爾斯通(Alstom)公司作為該工程的機(jī)電供應(yīng)商，而巴西的技術(shù)工程師為工程提供設(shè)計(jì)咨詢，巴西CNEC沃利·帕森斯(Worley Parsons)則為業(yè)主工程師。

3水文地質(zhì)狀況

3.1水文

工程控制流域?qū)儆谕邅喖?Huallaga)河流域的一部分。上部高山屬半干旱氣候，下部峽谷氣候濕潤。壩址位于帕瑙(Panao)河和瓦亞加河交匯處的下游，流域面積為7 150 km2。由于數(shù)據(jù)收集困難和水文站點(diǎn)缺乏，因而采用模擬方法來估算水文參數(shù)。丹麥水力研究所(DHI)利用自主研發(fā)的NAM模型，合成了降水徑流模式下壩址長序列徑流，流量具有季節(jié)性，日流量與月平均流量間存在顯著的差異。工程設(shè)計(jì)洪水如下。

(1) 基于2種極端概率分析，岡貝爾分布(Gumbel)和對數(shù)皮爾遜-Ⅲ型分布常見型，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇洪水，流量為1 800 m3/s；

(2) 基于可能最大降水與最大洪水(PMP/PMF)的研究，最大洪水流量定為6 527 m3/ s。

3.2地質(zhì)

壩址基巖為普卡拉(Pucara)組鈣質(zhì)灰?guī)r。普卡拉下中段(P-Ⅱ)為厚層暗灰色至黑色瀝青灰?guī)r、碳質(zhì)粉砂巖、燧石灰?guī)r和碳質(zhì)礫巖，并含方解石脈和透鏡體、白云巖夾層和巖溶洞穴；普卡拉中段(P- Ⅲ-Ⅳ，Ⅴ)為白色堅(jiān)硬“斑馬紋結(jié)構(gòu)”的白云巖和深到淺灰色石灰?guī)r。局部有砂巖、泥灰?guī)r和火山巖露頭，閃長巖分布較廣。

壩址區(qū)的瓦亞加河谷為不對稱的V形深谷，山峰呈鏈狀延伸，海拔3 300 m以上。暴雨或地震導(dǎo)致的山體滑坡、泥石流和崩塌遍布。研究表明，壩址區(qū)滑坡多屬淺層座滑型，滑體方量不大。壩址區(qū)分布的鈣質(zhì)巖石為可溶巖，巖溶現(xiàn)象發(fā)育。然而，在查格亞地區(qū)，只發(fā)育有小型巖溶。對現(xiàn)場進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查，對地質(zhì)、水文地質(zhì)、地貌和構(gòu)造條件有了充分的了解。

4工程主要特征

4.1大壩

壩址位于狹窄的V形峽谷，左、右岸壩肩山坡地形坡角分別為60°和75°。壩高202 m，由于地形陡峭，壩頂長度只有230 m，壩頂長高比不超過1∶1，庫長17.3 km，庫區(qū)面積466 hm2，庫容3.57億m3，其中日調(diào)節(jié)庫容僅為480萬m3。

大壩為混凝土面板堆石壩(CFRD)，堆石料和過渡料總量大約為8×106m3，部分開挖于河流沖積層，絕大部分是各個(gè)隧洞開挖料。

4.2溢洪道

溢洪道位于左壩肩，為3個(gè)寬13 m、高14.5 m的半圓形隧洞，采用噴射混凝土支護(hù)，長度分別為754，834 m和934 m；為了規(guī)避一側(cè)的山谷，平面布置呈曲線狀。正常溢洪道布置為混凝土槽溢洪道，由于河谷兩岸陡峭，需要開挖很陡的坡。為了保證在設(shè)計(jì)隧洞布置下保持水庫水位，通過隧洞下游出口弧形閘門調(diào)節(jié)流量。此外，隧洞上游進(jìn)口設(shè)有事故閘門，平時(shí)敞開，只在隧洞和弧形閘門檢查、維護(hù)時(shí)關(guān)閉。

4.3導(dǎo)流工程

導(dǎo)流工程是直徑12.5 m、長1 126 m 的半圓形導(dǎo)流隧洞，采用混凝土襯砌，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，豎井(8.5 m×16.5 m)深50 m，帶檢修閘門的控制結(jié)構(gòu)布置于地下洞室(40 m×19.5 m)。上游圍堰(心墻壩)高為66.6 m，下游圍堰高為8.6 m。

4.4引水隧洞

引水隧洞為8 m跨度的馬蹄形隧洞，在瓦亞加河的左岸，與河流平行布置，總長約為14.3 km。為便于施工，設(shè)計(jì)有4條施工支洞，將引水洞分為5段。引水洞布置為水平與垂直洞段相結(jié)合，能最大限度地保證從左岸支流河床下穿時(shí)隧洞上覆巖體保留足夠的厚度，同時(shí)減少施工支洞的長度。

考慮到外水壓力較高，在下穿河床位置引水洞采用鋼襯并增設(shè)了排水廊道。

4.5主廠房

地面廠房位于左岸，裝機(jī)容量為400 MW(2臺(tái)200 MW的立式混流式水輪機(jī)組)，廠房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，按照100 a一遇洪水設(shè)計(jì)。

4.6副廠房

壩趾處設(shè)副廠房，副廠房內(nèi)的裝機(jī)容量為 6 MW(單臺(tái)機(jī)組，為臥式混流式水輪機(jī)組)，利用下泄的生態(tài)流量3.68 m3/s發(fā)電。

4.7輸電線路

220 kV輸電線路長為127 km，將工程現(xiàn)場變電站與秘魯國家電網(wǎng)(SEIN)帕拉沙(Paragsha)變電站相連。

5融資過程中的挑戰(zhàn)

2010年底，奧德布萊切特公司與相關(guān)銀行進(jìn)行了首次接洽，旨在擔(dān)保設(shè)計(jì)方案一經(jīng)確定，就可以達(dá)成明確的融資協(xié)議。擔(dān)保的大部分是從電力承購商處獲得。

2011年3月，出售了為期15 a的284 MW電力，供電從2016年10月開始。這是由秘魯投資促進(jìn)委員會(huì)(Private Investment Promotion Agency of Peru(Proinversión's))主持的競賣確定的。本次拍賣的目的是，在減輕收入波動(dòng)的同時(shí)，通過確保承購商發(fā)電收益，來促進(jìn)大型電力項(xiàng)目的銀行可貼現(xiàn)性。

考慮到最終的特許權(quán)協(xié)議，奧德布萊切特公司需要在2011年7月開始啟動(dòng)該工程。這需要在長期融資完成前先終止與西班牙對外銀行、 法國巴黎銀行以及興業(yè)銀行的過渡性融資，然后增加從挪威銀行、三井住友銀行和德意志銀行(前秘魯發(fā)展銀行，金融開發(fā)公司)的過渡性融資。奧德布萊切特公司當(dāng)時(shí)不希望長期債務(wù)融資要等到2013年7月5日才簽訂。

在融資的早期階段，許多商業(yè)銀行都傾向于大額證券承銷模式。但當(dāng)歐元區(qū)金融危機(jī)加劇，一些歐洲貸款機(jī)構(gòu)從拉丁美洲金融市場撤退時(shí)，奧德布萊切特決定從非洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)借貸，以補(bǔ)充美洲防務(wù)委員會(huì)的結(jié)構(gòu)性A / B貸款和金融開發(fā)公司的長期貸款。巴西國家開發(fā)銀行參與項(xiàng)目融資，將巴西的貨物和服務(wù)輸出到該項(xiàng)目。

奧德布萊切特公司與貨方的談判異常艱難，爭議的焦點(diǎn)主要是工程債務(wù)的規(guī)模。影響債務(wù)規(guī)模的技術(shù)因素主要是裝機(jī)容量、發(fā)電量和P95水文特征，涉及到的技術(shù)問題主要是大壩設(shè)計(jì)、溢洪道設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(10 000 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn))和導(dǎo)流隧洞。另一個(gè)需要考慮的主要問題是，奧德布萊切特公司作為發(fā)起人和承包商按照公平原則風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)，以及可容許的意外開支。在環(huán)境和社會(huì)方面，包括長127 km的輸電線路沿線的征地拆遷，也是一個(gè)需要解決的關(guān)鍵問題。

莫特麥克唐納支持貸方和奧德布萊切特公司做到以風(fēng)險(xiǎn)可控促進(jìn)融資。大壩設(shè)計(jì)在該領(lǐng)域頂尖專家巴亞爾多·馬特龍(Bayerdo Materon)和加布里埃爾·費(fèi)爾南德斯(Gabriel Fernandes)監(jiān)督下進(jìn)行，作為專家小組(POE)成員，他們每3~6個(gè)月就會(huì)到工程現(xiàn)場進(jìn)行檢查指導(dǎo)。溢洪道方案的修改設(shè)計(jì)能夠滿足可能最大洪水的要求。根據(jù)莫特麥克唐納所做的可能最大損失(MPL)分析，確定了工程保險(xiǎn)。銀行和奧德布萊切特公司同意征地計(jì)劃，降低了輸電線相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，對EPC合同進(jìn)行修訂，解決了融資可能性問題。

查格亞的最終融資方案是：

(1) A部分，巴西國家發(fā)展銀行貸款3.40億美元，美洲開發(fā)銀行貸款1.50億美元；

(2) B部分，各種商業(yè)貸款1.835億美元，德意志銀行控股的金融發(fā)展公司(Cofide)貸款1億美元，奧德布萊切特投資4.25億美元。

查格亞成功的工程融資，榮獲了紐約《項(xiàng)目融資》雜志頒發(fā)的 2013 年度拉丁美洲電力獎(jiǎng)和倫敦《基礎(chǔ)設(shè)施》雜志頒發(fā)的2013 年電力獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。

6設(shè)計(jì)和施工挑戰(zhàn)

查格亞大壩高202 m，是目前擬建的最高混凝土面板堆石壩之一。大壩坐落在高山峽谷中，河谷呈V形，兩側(cè)壩肩延伸300 m以上，增加了伸縮縫的壓力，從而增加了混凝土面板開裂的風(fēng)險(xiǎn)，因此選擇抗變形能力強(qiáng)的河流沖積礫石作為上游壩肩填筑材料。

大壩設(shè)計(jì)，特別是混凝土趾板和止水設(shè)計(jì)是該項(xiàng)工程的關(guān)鍵，對于設(shè)計(jì)者來說具有極大的挑戰(zhàn)性。在大壩填筑過程中，業(yè)主方的工程師和莫特麥克唐納每季度到現(xiàn)場監(jiān)測訪問，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評估、改進(jìn)，給予了設(shè)計(jì)人員極大的支持，使大壩設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)得到有效管控。

對該工程的建設(shè)而言，有許多難題：比如在偏遠(yuǎn)的丘陵地區(qū)建設(shè)水電站常遇到的進(jìn)場道路建設(shè)、地下工程開挖遇到的涌水、圍巖條件差和偶遇的擠壓變形等等，這些都與總承包所預(yù)想的相同。其中最突出的是溢洪道與左壩肩趾板施工的相互干擾，溢洪道施工包括進(jìn)場道路、進(jìn)口土石方開挖和大壩填筑，這一問題嚴(yán)重影響了工程的進(jìn)度。由于總承包商在施工期間對施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行了創(chuàng)新性修改，使項(xiàng)目進(jìn)度的延誤最大限度地得以減小。

7項(xiàng)目形象進(jìn)度

由于泄洪隧洞上游端開挖和左壩肩上游側(cè)基礎(chǔ)工程之間的干擾，大壩填筑和溢洪道上游端的工作是2016年 2 月能否實(shí)現(xiàn)交付驗(yàn)收的關(guān)鍵線路。

最初，引水隧洞遇到了涌水和圍巖條件差等情況，進(jìn)展緩慢，處在關(guān)鍵路徑上?，F(xiàn)在進(jìn)展順利，2014年10月已完成87%洞段的施工。然而仍然有部分洞段需要從溝谷下穿過，可能使引水隧洞施工又變成關(guān)鍵路徑。

廠房主要土建工程已基本完成，機(jī)電設(shè)備的安裝工作按計(jì)劃在2015年2月完成，220 kV變電站的建設(shè)和安裝完成了98%以上，長127 km的輸電線路按計(jì)劃在2015年3月完成。帕拉沙變電站正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)可提前完工。

到目前為止，主要的水力機(jī)械施工集中在隧道襯砌及壓力鋼管施工上，其他方面的施工進(jìn)展則取決于大壩、溢洪道土建和引水洞掘進(jìn)進(jìn)度。到2014年10月，工程已完成了大約85%。

8環(huán)境和社會(huì)因素的管理

從一開始，大約是工程建設(shè)的前1 a，開發(fā)商就注重培養(yǎng)與周邊社區(qū)公平友好、互惠互利的關(guān)系。因此，一項(xiàng)旨在免費(fèi)培養(yǎng)當(dāng)?shù)厝藚⑴c水電項(xiàng)目建設(shè)的計(jì)劃得到成功推進(jìn)。到目前為止，已培訓(xùn)出當(dāng)?shù)仄鲋?、木工、駕駛員、旅店服務(wù)員等1 500余名，為當(dāng)?shù)鼐用駝?chuàng)造了2 500多個(gè)就業(yè)崗位。

該工程對當(dāng)?shù)鼐用裆钭钪庇^的影響是進(jìn)場道路建設(shè)，臨近社區(qū)認(rèn)為對他們是一件好事，道路的修建有助于他們的醫(yī)療、教育和貿(mào)易。施工前，沒有可靠的公共交通通往最近的城鎮(zhèn)，出行需花6 h，而且路況比較差，現(xiàn)在只需要1 h，當(dāng)?shù)氐?個(gè)運(yùn)輸公司提供這條線路的客運(yùn)服務(wù)。

開發(fā)商還希望環(huán)境社會(huì)方面能做到可持續(xù)發(fā)展，保證工程建成后的良性循環(huán)?？紤]到農(nóng)業(yè)是項(xiàng)目影響區(qū)內(nèi)的主要傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，瓦亞加電力公司與秘魯國家輯毒處合作，正在實(shí)施一個(gè)農(nóng)業(yè)技術(shù)援助項(xiàng)目，目的是提高咖啡和可可產(chǎn)量，發(fā)展相關(guān)組織，并將之推廣到市場。截至目前，當(dāng)?shù)厣a(chǎn)商已經(jīng)從自產(chǎn)自銷狀態(tài)發(fā)展到產(chǎn)品行銷到全國連鎖超市。

為了盡量減少施工對環(huán)境和社會(huì)的影響，查格亞工程開發(fā)商使用了一種在南美首先嘗試的創(chuàng)新方法，稱為“圣塔克拉拉(Santa Clara)和馬爾高庭高(Mallgotingo)峽谷流域河流生態(tài)補(bǔ)償規(guī)劃”，包括通過保持流動(dòng)和補(bǔ)償水生棲息地殘留影響方式來改善綜合生態(tài)系統(tǒng)，以確保這些棲息地的生態(tài)能夠長久地維持。除了這些補(bǔ)償活動(dòng)以外，該工程的建設(shè)，還有助于改善圣馬科斯大學(xué)自然史博物館的基礎(chǔ)設(shè)施，并支持廷戈瑪麗亞國家公園快速評估方案的進(jìn)展，第一次已登記超過400種動(dòng)植物。

應(yīng)該指出的是，水庫排放的溫室氣體可以忽略不計(jì)。根據(jù)其在國家電網(wǎng)替換的化石燃料發(fā)電量，工程已經(jīng)通過了清潔發(fā)展機(jī)制注冊，成為聯(lián)合國框架公約(UNFCCC) 有關(guān)氣候變化的一部分。

由于創(chuàng)新以及與周邊社區(qū)和國家機(jī)構(gòu)建立的良好關(guān)系，裝機(jī)容量為406 MW的查格亞水電工程被大自然保護(hù)協(xié)會(huì)和美洲開發(fā)銀行推薦為社會(huì)和環(huán)境管理的典范，并在類似項(xiàng)目開發(fā)中得到推廣應(yīng)用。

9結(jié)語

查格亞工程即將完工，工程的試運(yùn)行定于2016年2月。該工程本身的規(guī)模是最具技術(shù)挑戰(zhàn)性的， 202 m高的混凝土面板堆石壩由私人融資建設(shè)，這是開發(fā)商、貸款人、總承包商(包括其設(shè)計(jì)人員)、專家組、業(yè)主工程師以及獨(dú)立工程師之間精誠合作的典范工程。一旦建成，查格亞電站將成為秘魯?shù)谌笏娬?，大約可提供國家水電裝機(jī)容量的13%。

劉建龍馬貴生譯

(編輯：趙秋云)目前，在該項(xiàng)目附近已發(fā)現(xiàn)275種以上的鳥類，其中包括3種瀕危鶴類。在保護(hù)區(qū)內(nèi)還發(fā)現(xiàn)另一瀕危鳥類南部禿鹮，且已發(fā)現(xiàn)有30對正在繁殖。然而，2011年完工的貝德福德大壩奪去了這些物種的原始棲息地，迫使南非國家電力公司重新修建1個(gè)更大的人工筑巢區(qū)以彌補(bǔ)造成的損失。希望這些鳥類能在項(xiàng)目竣工之前找到新的筑巢區(qū)，目前已在新區(qū)布置了一些模擬物來吸引其移居。保護(hù)區(qū)人員正在對因大壩施工造成的棲息地變化進(jìn)行觀察，并發(fā)現(xiàn)有篦鷺和火烈鳥等新物種已遷移至此。

中圖法分類號(hào)：TV631.778

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-0081(2016)02-0031-04

收稿日期：2015-11-09