巴基斯坦水利工程建設回顧與思考

［美國］M.菲尼斯 等

巴基斯坦地形多樣，這給該國1.87億居民在獲取清潔水源和可靠電力方面帶來挑戰。然而，該國自1947 年獨立以來水利基礎設施的建設與擴建有助于解決這些挑戰，這些工程提高了該國的防洪和灌溉能力，更好地滿足了居民對能源的需求。

自20 世紀50 年代末以來，美國美華集團(MWH)在該國許多大型水利基礎設施工程建設的各個階段(從初期工程論證，可行性研究和詳細設計到建設管理、工程完工運行)均發揮了重要作用。

1 水資源利用

1960 年，印度和巴基斯坦簽署的《印度河用水條約》是巴基斯坦發展的基石。該條約有助于解決印、巴雙方水資源開發利用的相關問題。

印度河是巴基斯坦最長的河流，也是其唯一的大型水系。發源于西藏高原，由雪水和雨水補給，流經該國眾多的巖谷和沖積平原，在卡拉奇市附近注入阿拉伯海。印度河有5 條較大的支流:杰赫勒姆河、杰納布河、拉維河、薩特萊杰河以及比亞斯河。由于擔心印度的水源河流被印度控制，因此條約規定:印度使用薩特萊杰河、比亞斯河和拉維河的河水(在該條約中稱之為“東部河流”)，而印度河干流、杰赫勒姆河、杰納布河(亦即“西部河流”)則歸巴基斯坦使用。該條約還促成了史無前例的印度河流域調水工程(IBP)，建設曼格拉和德爾貝拉等壩進行調水，將可能流失的水擋住，并流往巴基斯坦。

作為IBP 的一部分，旨在為巴基斯坦蓄水、分水的擬建、完建工程仍是當今世界上調水量最大的工程。于20 世紀70 年代完建。之后，巴基斯坦水電開發局(WAPDA)為實現巴基斯坦2025 年規劃目標，恢復了水電開發。這項計劃從20 世紀90 年代末開始，旨在幫助確保未來水電開發滿足世界人口增長最快的國家對水資源和能源的需求。

2 曼格拉壩

IBP 的核心工程是曼格拉壩，該壩是巴基斯坦水資源開發的典范工程，也是世界上最大的水壩之一。工程于1962 年開工，1967 年完建。為以后幾十年的水資源開發利用，并與印度河上的德爾貝拉壩一同在該國蓄水灌溉和發電方面起決定性作用。

曼格拉壩是為解決全球最干旱地區之一的灌溉問題而興建的首批工程之一，是巴基斯坦發展經濟的骨干工程。在該壩建成之前，巴基斯坦的農業灌溉依賴印度河多變的水流，導致農作物產量較低，且無法預測。在該國796 095 km2的國土面積中，目前295 000 km2為耕地，227 000 km2是灌溉用地。已建水利工程蓄水量不足該國河流徑流量的20%。由于水庫泥沙淤積，蓄水量逐年減少。

曼格拉工程是一座綜合水利樞紐工程，水庫庫容約達68.46億m3。其中，58.59億m3可用于發電和灌溉。原壩高116 m，壩頂長3 353 m，包括位于杰赫勒姆河左岸附近的組合型發電廠房和灌溉泄水孔，由5 條直徑為7.9 m、每條長595 m 的隧洞輸水、供水。

廠房出水不是直接排入杰赫勒姆河，而是流入比該河低9 m 的邦(Bong)渠。邦渠位于廠房下游15 km 處，將其一部分水流排入杰赫勒姆河，剩余水流排入建于1912 年的上杰赫勒姆渠。廠房里原設有4 臺水輪發電機組，總裝機容量達400 MW。

巴基斯坦政府于1958 年成立了WAPDA，全面負責該國大型水利工程建設。WAPDA 聘請哈爾扎(Harza)工程公司設計曼格拉壩容量達31 148 m3/s的溢洪道。該公司后經整合成立了MWH，也是WAPDA 的總顧問公司，參與過大量區域性工程建設，包括1973 年完工的德爾貝拉壩。該工程中溢洪道設計存在巨大挑戰，要求引水口容量能通過實測最大洪水流量(31 148 m3/s)，同時要設法應對極為復雜的地形和強度較弱的嵌入黏土夾層的砂巖地基。為應對這些挑戰，設計采用9 個淹沒孔口，由寬11 m、高12 m 的弧形閘門控制。這些淹沒孔口將水排入2 個消能池，每個消能池設計并配備了各種消能設施，并將水流減緩到合理流速后再流入杰赫勒姆河。

在主溢洪道的西側設計建造了一座緊急溢洪道，只有當水庫水位超過最高正常蓄水位1.2 m時才開閘運用，兩座溢洪道一起運用可通過最大可能洪水。

淹沒式閘門所具有的更大泄水容量也使其可以縮短閘首工程的長度。常規堰頂閘門必須達到30.5 m高才能以數量、寬度相同的閘門通過同樣大的流量。該工程從最高的二級水庫到河流的落差達100 m，巨大的水能需在消能池中消耗。這是這座溢洪道需設計2 個消能池的主要原因之一。溢洪道施工需要開挖2 140 萬m3，澆筑鋼筋混凝土910 萬m3，使用鋼筋32 000 t。

3 曼格拉大壩加高工程

為適應大壩加高、水庫擴容，設計消能池和閘門的位置相當重要。2002 年，啟動了恢復水庫庫容的程序。曼格拉大壩及其附壩加高工程包括將主壩和副壩加高9 m，還包括閘首工程、主溢洪道孔口的改造以及在緊急溢洪道上游修建一座控制堰。該項目由MWH、巴基斯坦國家工程服務公司(NESPAK)、聯合咨詢工程公司(ACE)等公司聯合實施。項目實施完工后，可使平均灌溉泄水量達35.77 億m3。由于大壩加高，最高庫水位抬升了12.2 m，年均發電量也增加了644 GW·h。

每隔10 a 對曼格拉水電站增加2 臺裝機容量相同的機組，直到總裝機容量達到1 000 MW 為止。

電站每一次升級改造都需要對印度河流域條約進行修訂。由于該壩的主要目標是灌溉，其次是水力發電，因此一般依據灌溉泄水量請求(訂單，平均每隔10 d 發出一次請求)來發電。

大壩加高工程于2010 年完工，但仍不能確保曼格拉大壩在滿足灌溉供水和能源需求方面起決定性作用。2011 年，WAPDA 再次請求MWH 和NESPAK對水電站的擴容改造進行可行性研究。水電占該國總發電量近40%，研究有助于量化水電增長的潛力。WAPDA 目前正在計劃另建裝機25 000 MW 的工程，預計將于2020 年前完工。工程建成后，將使該國的總裝機容量達42 000 MW。

2011 年開展的可行性研究包括對一系列設備改造方案進行調研及評估，并得出結論:在常水流和運行條件下，可將該電站的總裝機容量增至1 310 MW。該研究對正在運行的設備狀況進行了評價，分析了其局限性，確定了不僅要增加輸出電量，而且要提高現行設計標準現代化的程度和可靠性，減少斷電的發生。對4 個可行的建設方案進行了經濟評估，從中找出經濟上最可行的方案。WAPDA 目前正在通過確定整個工作范圍，為下階段電站改造工程做準備。這次升級改造完成后，可提供更多的清潔可再生能源，同時又不會對環境造成不良影響。

4 其他工程開發

(1)德爾貝拉壩。該壩是印度河流域工程的核心工程之一。工程位于印度河干流上，于1973 年建成，壩高148 m，水庫面積近259 km2。盡管該工程的主要目標是灌溉，位于主壩右側的廠房裝機容量可達3 478 MW。

(3)尼勒姆－杰赫勒姆(Neelum－Jhellum)水電工程。作為2025 年展望計劃中首批確立的建設工程之一，該工程裝機969 MW，目前正在建設。包括在杰赫勒姆河上興建一座長135 m、高46 m 的混凝土重力引水壩，一條長約28.5 km的引水隧洞，橫穿復雜地質條件的喜馬拉雅山，且貫穿穆扎法拉巴德斷層線。

(4)巴沙(Basha Diamer)壩。計劃興建高281m 的RCC 重力拱壩，該壩建成后將成為世界上同類壩中最高大壩，水庫庫容98.68億m3，電站裝機容量為4 500 MW。該工程于2009 年獲批興建，位于德爾貝拉大壩上游，是滿足蓄水需求規劃的關鍵性工程。

(5)New Bong Escape 水電工程。裝機84 MW，距離曼格拉壩約8 km。該壩是巴基斯坦私人投資開發的第一座水電站，利用曼格拉電站廠房泄水發電。

(6)德蘇(Dasu)水電站。裝機4 320 MW，為徑流式電站，壩高233 m，位于巴沙下游74 km 的印度河上。世界銀行已經為該工程分期開發的詳細工程設計、編制招標文件及工程施工向WAPDA 提供了資金支持。

(7)真納(Jinnah)水電站。工程位于真納攔河壩處的印度河上，裝機96 MW，首批機組已于2012年1 月7 日并網發電，開始試運行。

(8) 本吉(Bunji)水電站。擬建，裝機7100MW，位于吉爾吉特市附近的印度河上。目前已完成可行性研究。預計工程建設工期為9 a。

(9)科哈拉(Kohala)水電站。擬建，裝機1 100 MW，位于穆扎法拉巴德附近的杰赫勒姆河上。目前已完成該工程的可行性研究，將由私營電力及基礎設施建設委員會(PPIB)之下的私營部門建設。預計工期為6 a。

5 水利建設成功因素及思考

曼格拉壩是在一個工程的運行壽命期內進行維護及擴容改造，雖面臨巨大的挑戰，但仍取得較大成功。在復雜多變的環境下進行水利建設，需謹慎進行社區規劃、融資等。

2.4 影響新生兒黃疸嚴重程度相關危險因素的Logistic回歸分析 以新生兒黃疸病情輕重程度作為因變量，將胎齡、胎兒出生時體質量、頭顱血腫、喂養方式、開奶時間、母嬰血型不合6因素作為回歸性分析的自變量，建立Logistic回歸模型。結果顯示:開奶時間、母嬰血型不合、喂養方式是新生兒黃疸病情嚴重程度的主要危險因素(P<0.05)。見表3。

(1)水庫移民。發展中國家建設可持續水利工程面臨的挑戰之一就是移民。如作為曼格拉大壩加高工程的一部分，約有50 000 人需要搬遷，12 000多座房屋和其他建筑物被淹。搬遷人口的重新安置包括在現有的米爾普爾(Mirpur)市建一座新城，需配備現代化的基礎設施和公共福利設施。此外，在曼格拉水庫周邊地區還要建4 座小城鎮。移民安置工作目前已完成80%，目前工作重點是著力提高移民的生活質量。

(2)融資。世界銀行和亞洲開發銀行等提供資金的機構在促進大型基礎設施工程建設方面起著重要作用。盡管融資關系常常在服務質量和服務成本之間要進行權衡，但巴基斯坦已充分體會到為優質工程服務進行投資帶來的好處。

私人融資也開始推動巴基斯坦的工程建設。擬建裝機84 MW 的New Bong Escape 水電站是巴基斯坦第一座由私人融資興建的水電工程。該工程的建設單位享有工程設計財務、采購、運行、維護及確保工程安全的專有權。盡管該工程建設單位是巴基斯坦當地的一家公司，來自亞洲國家(如韓國和中國)的開發商目前仍支配著巴基斯坦的水電開發市場。

(3)工作人員。在發展中國家開展工作可能很難，目前在183 個國家“開展業務工作難易程度”排名中，世界銀行將巴基斯坦排在第105 位。

像NESPAK 和ACE 這樣的頂級合作伙伴在項目開發和計劃實施方面起關鍵作用。此外，在發展中國家找到既懂專業、工作態度又好的工作人員相當重要，所以需在專業技能和偏僻艱苦環境中工作承受力之間找到平衡。

在發展中國家建設大型工程，有助于促進其經濟發展。如裝機容量為1 450 MW 的巴羅塔水電工程雇用了13 000 名當地人，并利用許多當地公司，促進了工程所在地區經濟的快速增長。

目前參與建設尼勒姆－杰赫勒姆水電工程的1 500人中，接近70%的人來自于當地和工程所在地。該工程的建設將會給當地帶來3 億多美元的收入。

由于還有近60 000 MW 的水電蘊藏量亟待開發，且需要灌溉農田約809.37萬hm2才能滿足日益增長的人口需求，水利工程仍是支撐巴基斯坦不斷進步和經濟增長的重要基石。

通過工程建設，實施印度河流域調水工程等項目和規劃，采取相關舉措，未來幾十年內水利基礎設施工程建設和投資仍將是巴基斯坦的焦點。