秘魯查格亞水電站的開發建設

[英國]　A.喬杜里 等

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秘魯查格亞水電站的開發建設

[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400 MW的地面廠房，建在壩下的輔助廠房則利用生態流量額外發電。介紹了該水電站的工程特征，闡述了在項目融資、設計和建設過程中所面臨的挑戰，分享了環境與社會管理方面的經驗。

關鍵詞：水電站；查格亞水電站；秘魯

早在1994年，準備開展預可行性研究時，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，工程才得到實質性的進展。按照秘魯能源市場的運作程序，EGH有權建設、擁有、運營該電站。2011年2月，莫特麥克唐納(Mott Macdonald)被任命為美洲開發銀行(IADB)獨立工程師，代表出資人對該工程進行技術、合同以及經濟方面的審查。從2013年7月融資完成以來，在工程建設和運行檢測階段，莫特麥克唐納通過適當的季度/年度定期回訪、進展報告和支付確認等方法，幫助出資人對工程進行管理。

1場區地理位置和交通

該工程位于秘魯瓦努科(Huanuco)省的查格亞和欽查(Chinchao)地區。長達33.7 km的永久進場道路，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。永久進場道路建成以前，工程施工的臨時進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工程結構及參與者

奧德布萊切特公司是開發商和工程總承包商(EPC)。主要貸款機構包括美洲開發銀行、巴西社會與經濟發展銀行(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電供應商，而巴西的技術工程師為工程提供設計咨詢，巴西CNEC沃利·帕森斯(Worley Parsons)則為業主工程師。

3水文地質狀況

3.1水文

工程控制流域屬于瓦亞加(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。由于數據收集困難和水文站點缺乏，因而采用模擬方法來估算水文參數。丹麥水力研究所(DHI)利用自主研發的NAM模型，合成了降水徑流模式下壩址長序列徑流，流量具有季節性，日流量與月平均流量間存在顯著的差異。工程設計洪水如下。

(1) 基于2種極端概率分析，岡貝爾分布(Gumbel)和對數皮爾遜-Ⅲ型分布常見型，導流標準為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

壩址基巖為普卡拉(Pucara)組鈣質灰巖。普卡拉下中段(P-Ⅱ)為厚層暗灰色至黑色瀝青灰巖、碳質粉砂巖、燧石灰巖和碳質礫巖，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)為白色堅硬“斑馬紋結構”的白云巖和深到淺灰色石灰巖。局部有砂巖、泥灰巖和火山巖露頭，閃長巖分布較廣。

壩址區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。暴雨或地震導致的山體滑坡、泥石流和崩塌遍布。研究表明，壩址區滑坡多屬淺層座滑型，滑體方量不大。壩址區分布的鈣質巖石為可溶巖，巖溶現象發育。然而，在查格亞地區，只發育有小型巖溶。對現場進行了地質調查，對地質、水文地質、地貌和構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，庫區面積466 hm2，庫容3.57億m3，其中日調節庫容僅為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，絕大部分是各個隧洞開挖料。

4.2溢洪道

溢洪道位于左壩肩，為3個寬13 m、高14.5 m的半圓形隧洞，采用噴射混凝土支護，長度分別為754，834 m和934 m；為了規避一側的山谷，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。為了保證在設計隧洞布置下保持水庫水位，通過隧洞下游出口弧形閘門調節流量。此外，隧洞上游進口設有事故閘門，平時敞開，只在隧洞和弧形閘門檢查、維護時關閉。

4.3導流工程

導流工程是直徑12.5 m、長1 126 m 的半圓形導流隧洞，采用混凝土襯砌，設計洪水標準為50 a一遇，豎井(8.5 m×16.5 m)深50 m，帶檢修閘門的控制結構布置于地下洞室(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，設計有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合，能最大限度地保證從左岸支流河床下穿時隧洞上覆巖體保留足夠的厚度，同時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了排水廊道。

4.5主廠房

地面廠房位于左岸，裝機容量為400 MW(2臺200 MW的立式混流式水輪機組)，廠房為鋼筋混凝土結構，按照100 a一遇洪水設計。

4.6副廠房

壩趾處設副廠房，副廠房內的裝機容量為 6 MW(單臺機組，為臥式混流式水輪機組)，利用下泄的生態流量3.68 m3/s發電。

4.7輸電線路

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

5融資過程中的挑戰

2010年底，奧德布萊切特公司與相關銀行進行了首次接洽，旨在擔保設計方案一經確定，就可以達成明確的融資協議。擔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委員會(Private Investment Promotion Agency of Peru(Proinversión's))主持的競賣確定的。本次拍賣的目的是，在減輕收入波動的同時，通過確保承購商發電收益，來促進大型電力項目的銀行可貼現性。

考慮到最終的特許權協議，奧德布萊切特公司需要在2011年7月開始啟動該工程。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(前秘魯發展銀行，金融開發公司)的過渡性融資。奧德布萊切特公司當時不希望長期債務融資要等到2013年7月5日才簽訂。

在融資的早期階段，許多商業銀行都傾向于大額證券承銷模式。但當歐元區金融危機加劇，一些歐洲貸款機構從拉丁美洲金融市場撤退時，奧德布萊切特決定從非洲經濟委員會借貸，以補充美洲防務委員會的結構性A / B貸款和金融開發公司的長期貸款。巴西國家開發銀行參與項目融資，將巴西的貨物和服務輸出到該項目。

奧德布萊切特公司與貨方的談判異常艱難，爭議的焦點主要是工程債務的規模。影響債務規模的技術因素主要是裝機容量、發電量和P95水文特征，涉及到的技術問題主要是大壩設計、溢洪道設計基礎數據(10 000 a一遇洪水標準)和導流隧洞。另一個需要考慮的主要問題是，奧德布萊切特公司作為發起人和承包商按照公平原則風險分擔，以及可容許的意外開支。在環境和社會方面，包括長127 km的輸電線路沿線的征地拆遷，也是一個需要解決的關鍵問題。

莫特麥克唐納支持貸方和奧德布萊切特公司做到以風險可控促進融資。大壩設計在該領域頂尖專家巴亞爾多·馬特龍(Bayerdo Materon)和加布里埃爾·費爾南德斯(Gabriel Fernandes)監督下進行，作為專家小組(POE)成員，他們每3~6個月就會到工程現場進行檢查指導。溢洪道方案的修改設計能夠滿足可能最大洪水的要求。根據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。銀行和奧德布萊切特公司同意征地計劃，降低了輸電線相關風險，對EPC合同進行修訂，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，巴西國家發展銀行貸款3.40億美元，美洲開發銀行貸款1.50億美元；

(2) B部分，各種商業貸款1.835億美元，德意志銀行控股的金融發展公司(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《項目融資》雜志頒發的 2013 年度拉丁美洲電力獎和倫敦《基礎設施》雜志頒發的2013 年電力獎等多個獎項。

6設計和施工挑戰

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險，因此選擇抗變形能力強的河流沖積礫石作為上游壩肩填筑材料。

大壩設計，特別是混凝土趾板和止水設計是該項工程的關鍵，對于設計者來說具有極大的挑戰性。在大壩填筑過程中，業主方的工程師和莫特麥克唐納每季度到現場監測訪問，對設計方案進行評估、改進，給予了設計人員極大的支持，使大壩設計風險得到有效管控。

對該工程的建設而言，有許多難題：比如在偏遠的丘陵地區建設水電站常遇到的進場道路建設、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，溢洪道施工包括進場道路、進口土石方開挖和大壩填筑，這一問題嚴重影響了工程的進度。由于總承包商在施工期間對施工組織設計進行了創新性修改，使項目進度的延誤最大限度地得以減小。

7項目形象進度

由于泄洪隧洞上游端開挖和左壩肩上游側基礎工程之間的干擾，大壩填筑和溢洪道上游端的工作是2016年 2 月能否實現交付驗收的關鍵線路。

最初，引水隧洞遇到了涌水和圍巖條件差等情況，進展緩慢，處在關鍵路徑上。現在進展順利，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鍵路徑。

廠房主要土建工程已基本完成，機電設備的安裝工作按計劃在2015年2月完成，220 kV變電站的建設和安裝完成了98%以上，長127 km的輸電線路按計劃在2015年3月完成。帕拉沙變電站正在建設中，預計可提前完工。

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

8環境和社會因素的管理

從一開始，大約是工程建設的前1 a，開發商就注重培養與周邊社區公平友好、互惠互利的關系。因此，一項旨在免費培養當地人參與水電項目建設的計劃得到成功推進。到目前為止，已培訓出當地砌筑工、木工、駕駛員、旅店服務員等1 500余名，為當地居民創造了2 500多個就業崗位。

該工程對當地居民生活最直觀的影響是進場道路建設，臨近社區認為對他們是一件好事，道路的修建有助于他們的醫療、教育和貿易。施工前，沒有可靠的公共交通通往最近的城鎮，出行需花6 h，而且路況比較差，現在只需要1 h，當地的2個運輸公司提供這條線路的客運服務。

開發商還希望環境社會方面能做到可持續發展，保證工程建成后的良性循環。考慮到農業是項目影響區內的主要傳統經濟活動，瓦亞加電力公司與秘魯國家輯毒處合作，正在實施一個農業技術援助項目，目的是提高咖啡和可可產量，發展相關組織，并將之推廣到市場。截至目前，當地生產商已經從自產自銷狀態發展到產品行銷到全國連鎖超市。

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

應該指出的是，水庫排放的溫室氣體可以忽略不計。根據其在國家電網替換的化石燃料發電量，工程已經通過了清潔發展機制注冊，成為聯合國框架公約(UNFCCC) 有關氣候變化的一部分。

由于創新以及與周邊社區和國家機構建立的良好關系，裝機容量為406 MW的查格亞水電工程被大自然保護協會和美洲開發銀行推薦為社會和環境管理的典范，并在類似項目開發中得到推廣應用。

9結語

查格亞工程即將完工，工程的試運行定于2016年2月。該工程本身的規模是最具技術挑戰性的， 202 m高的混凝土面板堆石壩由私人融資建設，這是開發商、貸款人、總承包商(包括其設計人員)、專家組、業主工程師以及獨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第三大水電站，大約可提供國家水電裝機容量的13%。

劉建龍馬貴生譯

(編輯：趙秋云)目前，在該項目附近已發現275種以上的鳥類，其中包括3種瀕危鶴類。在保護區內還發現另一瀕危鳥類南部禿鹮，且已發現有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個更大的人工筑巢區以彌補造成的損失。希望這些鳥類能在項目竣工之前找到新的筑巢區，目前已在新區布置了一些模擬物來吸引其移居。保護區人員正在對因大壩施工造成的棲息地變化進行觀察，并發現有篦鷺和火烈鳥等新物種已遷移至此。

中圖法分類號：TV631.778

文獻標志碼：A

文章編號：1006-0081(2016)02-0031-04

收稿日期：2015-11-09