埃塞俄比亞復興大壩工程的設計優化方案

[烏克蘭]　O.V.格雷納斯

埃塞俄比亞復興大壩工程的設計優化方案

[烏克蘭]O.V.格雷納斯

摘要：埃塞俄比亞復興大壩工程是目前非洲在建的最大水電項目，且其輸電項目將成為該國和東非電網的骨干網架。電站原設計裝機容量為5 250 MW，2011年進行了設計優化。該設計優化方案不僅提高了電站的裝機容量，提出了許多合理的改進措施，還重點考慮到建筑物美學和安全方面等因素，使工程的性能大為改觀。

關鍵詞：水電站；水電站設計；設計優化方案；復興大壩工程；埃塞俄比亞

1工程概況

埃塞俄比亞復興大壩工程位于青尼羅河上，距離亞的斯亞貝巴西北約500 km，目前正在施工中。項目業主為埃塞俄比亞電力公司，主要承包商為意大利薩利尼-英波基洛(Salini-Impregilo)公司。該項目于2010年12月開工，計劃合同工期為78個月，2010年11月至2011年1月完成初步設計。2011年10月，烏克蘭水電工程(UKrhydroproject)公司受業主委托對初步設計成果進行了優化，在設計優化方案中提高了裝機容量，并對建筑物布置進行了優化。

作為復興大壩工程設計優化的一部分，優化后電站總裝機容量提高至6 000 MW，潛在發電能力提高約 2.5%，且成本有所降低。在優化方案中，對建筑物總體布置進行了詳細研究，包括電站廠房及附屬建筑物、廠房控制室等，同時還對安保、建筑特色、主要外觀進行了重點優化。主壩為碾壓混凝土重力壩，壩高170 m，壩頂長1 800 m，混凝土方量1 000萬m3，建成后將為非洲最大的大壩之一。水庫庫容為630億m3，淹沒面積1 800 km2。

計劃在電站廠房安裝16臺單機375 MW的混流式發電機組(右岸10臺、左岸6臺)，預計年發電量為15 000 GW·h。其他建筑物還包括1座副壩、1條溢洪道和1條輸電線路(長140 km)，副壩為混凝土面板堆石結構，最大壩高50 m，填筑方量1 600萬m3；溢洪道位于左岸，為混凝土結構，泄洪能力為15 000 m3/s。

據報道，截止2014年年底，該項目已完成超過40%的工作量，并創造了24 h連續澆筑23 200 m3碾壓混凝土的世界紀錄。2015年年初，已完成大壩混凝土澆筑225萬m3。

2主要特征及總體布置

該項目的主體及附屬建筑物設計不僅要滿足技術運行要求，還要便于材料運輸，設置人行道，以確保施工安全。

此次設計優化的范圍包括： 碾壓混凝土重力壩，壩高170 m； 左、右岸電站廠房及尾水系統、控制室、檢查站和開放式變壓器場； 500 kV開關站以及廠房控制室。

該電站的左、右岸都有公路連接，且設有停車場。兩岸的電站廠房通過下游的大橋、大壩頂部的人行道及壩體內部的廊道相連。兩岸廠房周圍都設置了環形通道，包括消防車緊急通道。

設計優化后，廠房控制室從工程大樓移出，檢查站設在右岸入口處，為安保人員提供了相鄰區域的廣闊視野。同時該項目區內設有以工程防護設施和門禁系統為基礎的綜合安保一體化系統。

2.1廠房周邊區域

在該項目周邊區域，還設置了一些主要及附屬建筑物(包括前面提到的控制室和檢查站)。變壓器、油箱(用于盛放應急排放的變壓器油)和柴油發電機組設置在下游一開放區域，且均設有工程進場道路。

該區域設計地面高程為518 m，在設計中優化了排水方案，以利于各建筑物周圍地表水的排放。沿公路表面設置了縱坡，有利于地表水流排向特定的排水溝；在大壩 575.5 m高程和壩腳 518.0 m高程設置排水溝作為大壩排水設施。匯集到以上排水溝的水流將排入下游尾水渠中。此外，廠房壩段下游結合處收縮縫區域也設置了排水溝，用于收集來自下游廠房的地面水流和上部結構頂部的水流。

2.2廠房區域設施

在廠房周邊區域的設計優化中，烏克蘭水電工程公司特別關注了園林景觀和相關設施。為滿足實際需要，沿著左、右岸廠房交通通道區域設置了各種設施，包括供水管網、消防系統、生活和工業污水處理系統、高壓電纜和通信系統，同時為以上系統設置了照明裝置。

在高程 575.5 m處，設置了龍門吊棧橋，用于起吊進水口閘門，沿著棧橋鋪設龍門起重機軌道。變電站設施及油壓設備也設置在棧橋上。左、右岸變電站周邊區域將設安全圍欄，并在入口處設置檢查站和停車場。

2.3開關站區域

該項目設置了1座500 kV的開關站，距壩址約1.0 km。從建筑美學的角度出發，并考慮土方平衡的設計要求，該區域的設計高程為 532.0～533.61 m，并在一側設置10%的斜坡。開關站設有2個入口，并有混凝土公路通向斷路器、變壓器、控制站。該開關站配備有消防系統、儲油管道(存放變壓器緊急排放的油)、有線電視及室外照明設施。沿周邊設置了雙重安全圍欄，兩道圍欄間為寬5 m的警戒區。

左右岸廠房與開關站間架設了500 kV的交流輸電線，其中右岸5個回路，左岸3個回路。

3建筑美學設計

該項目包含許多改善當地環境的設計，如在廠房周邊區域建設園林景觀；為避免在右岸廠房區域橫穿道路，從檢查站到控制室間設置步行區。

為使優化方案達到較好的建筑藝術效果，在連接安裝間與壩肩的公路邊設置休閑公園觀光點，為園林區域的草坪配備自動澆水系統，夜間設有景觀照明。從遠觀，突出濱河景觀和河畔風景的混凝土大壩；從近看，突出以混凝土壩為背景的各建筑物。廠房區域內的建筑物是按照現代建筑學和埃塞俄比亞當地傳統風格進行設計的，以確保建筑風格與該地區傳統文化風格的融合，并利用該國傳統手工制品來裝飾廠房窗戶的框架以及控制室的陽臺。

該設計優化方案使用了大比例建筑分割，使平面墻和下沉式玻璃板形成鮮明對比，如此一來，左、右岸廠房看起來會很美觀。大型墻面采用裝飾件進行裝飾，并在上部安裝了三角形窗戶。

廠房區域內的建筑物設計讓常見建筑風格與裝飾材料達到和諧統一。主廠房的室內裝飾面由水泥墻面、玻璃幕墻、開放式帶花邊的金屬桁架結構組成。安裝間以及安裝發電機組壩段的地面為光面花崗巖地面，持久耐用且美觀。框架柱周邊布設統一樣式的立式LED燈，以弱化起重機棧橋的外形。

在工程大樓第3層的一面墻上安裝裝飾板。工程大樓緊鄰電站廠房，63 m(長)×22 m(寬)，共4層，一樓層高為 4.2 m，其他層高均為 3.6 m，內設控制系統用房、各種行政和服務用房、安保服務用房、工作人員及管理設施用房。同時，該樓還設置了地下室，內有通信電纜，而且可連通地下廊道。設有1個中庭和1個內部休閑娛樂區，該中庭坐落于機組的軸線上，并通過半透明的防火玻璃幕墻與廠房隔開，從工程大樓可俯瞰主廠房。從該建筑面向廠房區域，可俯瞰整個樞紐，并可觀察廠房尾水情況。在辦公室周圍安排各類生產車間，未來還規劃在該區域設立博物館，向公眾展示該項目施工的整個過程。

4交通與安全考慮

為確保工程大樓的消防安全，通過防火分區隔離中庭區域與該大樓其他區域。與中庭毗鄰的所有樓層都有獨立的疏散通道。該樓設有兩個外樓梯，即1部乘客電梯(載重400 kg)和1部客貨兩用電梯(載重630 kg)。

該樓為鋼筋混凝土框架結構，框架尺寸為6 m×6 m。右岸電站廠房安裝10臺發電機組，每個廠房壩段安裝2臺機組，此外該廠房還設有2個安裝間。為便于9、10號機組后期調試及提前發電，計劃2號機組安裝在4號與5號壩段之間。

廠房內部的垂直交通設施為電梯和獨立樓梯，其中電梯設置在安裝間。所有樓梯出口均可通向廠房外部。廠房內樓梯的設計可滿足各種防火和保養要求，其設計高程可確保在洪水事件中提供逃生通道。

5結語

該電站的優化設計不僅增加了其裝機容量，提高了約 2.5%的發電量，且通過若干實用的改進措施，有效改善了該水利樞紐周圍的交通、通信以及安保條件。

對工作人員和參觀者而言，在優化設計中，通過重點關注建筑特色、景觀花園、內部裝飾以及景觀照明等，可有效提高該大型水電項目的觀賞性。

周榮孫言譯

(編輯：唐相茜)

收稿日期：2015-12-25

文章編號：1006-0081(2016)04-0026-02

中圖法分類號：TV731

文獻標志碼：A