巴基斯坦水利工程建設(shè)回顧與思考

［美國(guó)］M.菲尼斯 等

巴基斯坦地形多樣，這給該國(guó)1.87億居民在獲取清潔水源和可靠電力方面帶來(lái)挑戰(zhàn)。然而，該國(guó)自1947 年獨(dú)立以來(lái)水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與擴(kuò)建有助于解決這些挑戰(zhàn)，這些工程提高了該國(guó)的防洪和灌溉能力，更好地滿(mǎn)足了居民對(duì)能源的需求。

自20 世紀(jì)50 年代末以來(lái)，美國(guó)美華集團(tuán)(MWH)在該國(guó)許多大型水利基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的各個(gè)階段(從初期工程論證，可行性研究和詳細(xì)設(shè)計(jì)到建設(shè)管理、工程完工運(yùn)行)均發(fā)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(fā)展的基石。該條約有助于解決印、巴雙方水資源開(kāi)發(fā)利用的相關(guān)問(wèn)題。

印度河是巴基斯坦最長(zhǎng)的河流，也是其唯一的大型水系。發(fā)源于西藏高原，由雪水和雨水補(bǔ)給，流經(jīng)該國(guó)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(dān)心印度的水源河流被印度控制，因此條約規(guī)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(chēng)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(wú)前例的印度河流域調(diào)水工程(IBP)，建設(shè)曼格拉和德?tīng)栘惱葔芜M(jìn)行調(diào)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(dāng)今世界上調(diào)水量最大的工程。于20 世紀(jì)70 年代完建。之后，巴基斯坦水電開(kāi)發(fā)局(WAPDA)為實(shí)現(xiàn)巴基斯坦2025 年規(guī)劃目標(biāo)，恢復(fù)了水電開(kāi)發(fā)。這項(xiàng)計(jì)劃從20 世紀(jì)90 年代末開(kāi)始，旨在幫助確保未來(lái)水電開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足世界人口增長(zhǎng)最快的國(guó)家對(duì)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(kāi)發(fā)的典范工程，也是世界上最大的水壩之一。工程于1962 年開(kāi)工，1967 年完建。為以后幾十年的水資源開(kāi)發(fā)利用，并與印度河上的德?tīng)栘惱瓑我煌谠搰?guó)蓄水灌溉和發(fā)電方面起決定性作用。

曼格拉壩是為解決全球最干旱地區(qū)之一的灌溉問(wèn)題而興建的首批工程之一，是巴基斯坦發(fā)展經(jīng)濟(jì)的骨干工程。在該壩建成之前，巴基斯坦的農(nóng)業(yè)灌溉依賴(lài)印度河多變的水流，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量較低，且無(wú)法預(yù)測(cè)。在該國(guó)796 095 km2的國(guó)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(guó)河流徑流量的20%。由于水庫(kù)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(kù)庫(kù)容約達(dá)68.46億m3。其中，58.59億m3可用于發(fā)電和灌溉。原壩高116 m，壩頂長(zhǎng)3 353 m，包括位于杰赫勒姆河左岸附近的組合型發(fā)電廠房和灌溉泄水孔，由5 條直徑為7.9 m、每條長(zhǎng)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(shè)有4 臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)400 MW。

巴基斯坦政府于1958 年成立了WAPDA，全面負(fù)責(zé)該國(guó)大型水利工程建設(shè)。WAPDA 聘請(qǐng)哈爾扎(Harza)工程公司設(shè)計(jì)曼格拉壩容量達(dá)31 148 m3/s的溢洪道。該公司后經(jīng)整合成立了MWH，也是WAPDA 的總顧問(wèn)公司，參與過(guò)大量區(qū)域性工程建設(shè)，包括1973 年完工的德?tīng)栘惱瓑?。該工程中溢洪道設(shè)計(jì)存在巨大挑戰(zhàn)，要求引水口容量能通過(guò)實(shí)測(cè)最大洪水流量(31 148 m3/s)，同時(shí)要設(shè)法應(yīng)對(duì)極為復(fù)雜的地形和強(qiáng)度較弱的嵌入黏土夾層的砂巖地基。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)采用9 個(gè)淹沒(méi)孔口，由寬11 m、高12 m 的弧形閘門(mén)控制。這些淹沒(méi)孔口將水排入2 個(gè)消能池，每個(gè)消能池設(shè)計(jì)并配備了各種消能設(shè)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(cè)設(shè)計(jì)建造了一座緊急溢洪道，只有當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)最高正常蓄水位1.2 m時(shí)才開(kāi)閘運(yùn)用，兩座溢洪道一起運(yùn)用可通過(guò)最大可能洪水。

淹沒(méi)式閘門(mén)所具有的更大泄水容量也使其可以縮短閘首工程的長(zhǎng)度。常規(guī)堰頂閘門(mén)必須達(dá)到30.5 m高才能以數(shù)量、寬度相同的閘門(mén)通過(guò)同樣大的流量。該工程從最高的二級(jí)水庫(kù)到河流的落差達(dá)100 m，巨大的水能需在消能池中消耗。這是這座溢洪道需設(shè)計(jì)2 個(gè)消能池的主要原因之一。溢洪道施工需要開(kāi)挖2 140 萬(wàn)m3，澆筑鋼筋混凝土910 萬(wàn)m3，使用鋼筋32 000 t。

3 曼格拉大壩加高工程

為適應(yīng)大壩加高、水庫(kù)擴(kuò)容，設(shè)計(jì)消能池和閘門(mén)的位置相當(dāng)重要。2002 年，啟動(dòng)了恢復(fù)水庫(kù)庫(kù)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(xiàng)目由MWH、巴基斯坦國(guó)家工程服務(wù)公司(NESPAK)、聯(lián)合咨詢(xún)工程公司(ACE)等公司聯(lián)合實(shí)施。項(xiàng)目實(shí)施完工后，可使平均灌溉泄水量達(dá)35.77 億m3。由于大壩加高，最高庫(kù)水位抬升了12.2 m，年均發(fā)電量也增加了644 GW·h。

每隔10 a 對(duì)曼格拉水電站增加2 臺(tái)裝機(jī)容量相同的機(jī)組，直到總裝機(jī)容量達(dá)到1 000 MW 為止。

電站每一次升級(jí)改造都需要對(duì)印度河流域條約進(jìn)行修訂。由于該壩的主要目標(biāo)是灌溉，其次是水力發(fā)電，因此一般依據(jù)灌溉泄水量請(qǐng)求(訂單，平均每隔10 d 發(fā)出一次請(qǐng)求)來(lái)發(fā)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(mǎn)足灌溉供水和能源需求方面起決定性作用。2011 年，WAPDA 再次請(qǐng)求MWH 和NESPAK對(duì)水電站的擴(kuò)容改造進(jìn)行可行性研究。水電占該國(guó)總發(fā)電量近40%，研究有助于量化水電增長(zhǎng)的潛力。WAPDA 目前正在計(jì)劃另建裝機(jī)25 000 MW 的工程，預(yù)計(jì)將于2020 年前完工。工程建成后，將使該國(guó)的總裝機(jī)容量達(dá)42 000 MW。

2011 年開(kāi)展的可行性研究包括對(duì)一系列設(shè)備改造方案進(jìn)行調(diào)研及評(píng)估，并得出結(jié)論:在常水流和運(yùn)行條件下，可將該電站的總裝機(jī)容量增至1 310 MW。該研究對(duì)正在運(yùn)行的設(shè)備狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，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(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化的程度和可靠性，減少斷電的發(fā)生。對(duì)4 個(gè)可行的建設(shè)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)評(píng)估，從中找出經(jīng)濟(jì)上最可行的方案。WAPDA 目前正在通過(guò)確定整個(gè)工作范圍，為下階段電站改造工程做準(zhǔn)備。這次升級(jí)改造完成后，可提供更多的清潔可再生能源，同時(shí)又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響。

4 其他工程開(kāi)發(fā)

(1)德?tīng)栘惱瓑?。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，?973 年建成，壩高148 m，水庫(kù)面積近259 km2。盡管該工程的主要目標(biāo)是灌溉，位于主壩右側(cè)的廠房裝機(jī)容量可達(dá)3 478 MW。

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

(4)巴沙(Basha Diamer)壩。計(jì)劃興建高281m 的RCC 重力拱壩，該壩建成后將成為世界上同類(lèi)壩中最高大壩，水庫(kù)庫(kù)容98.68億m3，電站裝機(jī)容量為4 500 MW。該工程于2009 年獲批興建，位于德?tīng)栘惱髩紊嫌?，是滿(mǎn)足蓄水需求規(guī)劃的關(guān)鍵性工程。

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

(6)德蘇(Dasu)水電站。裝機(jī)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(jīng)為該工程分期開(kāi)發(fā)的詳細(xì)工程設(shè)計(jì)、編制招標(biāo)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(jī)96 MW，首批機(jī)組已于2012年1 月7 日并網(wǎng)發(fā)電，開(kāi)始試運(yùn)行。

(8) 本吉(Bunji)水電站。擬建，裝機(jī)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(yù)計(jì)工程建設(shè)工期為9 a。

(9)科哈拉(Kohala)水電站。擬建，裝機(jī)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(yíng)電力及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)委員會(huì)(PPIB)之下的私營(yíng)部門(mén)建設(shè)。預(yù)計(jì)工期為6 a。

5 水利建設(shè)成功因素及思考

曼格拉壩是在一個(gè)工程的運(yùn)行壽命期內(nèi)進(jìn)行維護(hù)及擴(kuò)容改造，雖面臨巨大的挑戰(zhàn)，但仍取得較大成功。在復(fù)雜多變的環(huán)境下進(jìn)行水利建設(shè)，需謹(jǐn)慎進(jìn)行社區(qū)規(guī)劃、融資等。

2.4 影響新生兒黃疸嚴(yán)重程度相關(guān)危險(xiǎn)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(shí)體質(zhì)量、頭顱血腫、喂養(yǎng)方式、開(kāi)奶時(shí)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(jié)果顯示:開(kāi)奶時(shí)間、母嬰血型不合、喂養(yǎng)方式是新生兒黃疸病情嚴(yán)重程度的主要危險(xiǎn)因素(P<0.05)。見(jiàn)表3。

(1)水庫(kù)移民。發(fā)展中國(guó)家建設(shè)可持續(xù)水利工程面臨的挑戰(zhàn)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(xiàn)有的米爾普爾(Mirpur)市建一座新城，需配備現(xiàn)代化的基礎(chǔ)設(shè)施和公共福利設(shè)施。此外，在曼格拉水庫(kù)周邊地區(qū)還要建4 座小城鎮(zhèn)。移民安置工作目前已完成80%，目前工作重點(diǎn)是著力提高移民的生活質(zhì)量。

(2)融資。世界銀行和亞洲開(kāi)發(fā)銀行等提供資金的機(jī)構(gòu)在促進(jìn)大型基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)方面起著重要作用。盡管融資關(guān)系常常在服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)成本之間要進(jìn)行權(quán)衡，但巴基斯坦已充分體會(huì)到為優(yōu)質(zhì)工程服務(wù)進(jìn)行投資帶來(lái)的好處。

私人融資也開(kāi)始推動(dòng)巴基斯坦的工程建設(shè)。擬建裝機(jī)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(shè)單位享有工程設(shè)計(jì)財(cái)務(wù)、采購(gòu)、運(yùn)行、維護(hù)及確保工程安全的專(zhuān)有權(quán)。盡管該工程建設(shè)單位是巴基斯坦當(dāng)?shù)氐囊患夜?，?lái)自亞洲國(guó)家(如韓國(guó)和中國(guó))的開(kāi)發(fā)商目前仍支配著巴基斯坦的水電開(kāi)發(fā)市場(chǎng)。

(3)工作人員。在發(fā)展中國(guó)家開(kāi)展工作可能很難，目前在183 個(gè)國(guó)家“開(kāi)展業(yè)務(wù)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(jí)合作伙伴在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和計(jì)劃實(shí)施方面起關(guān)鍵作用。此外，在發(fā)展中國(guó)家找到既懂專(zhuān)業(yè)、工作態(tài)度又好的工作人員相當(dāng)重要，所以需在專(zhuān)業(yè)技能和偏僻艱苦環(huán)境中工作承受力之間找到平衡。

在發(fā)展中國(guó)家建設(shè)大型工程，有助于促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展。如裝機(jī)容量為1 450 MW 的巴羅塔水電工程雇用了13 000 名當(dāng)?shù)厝耍⒗迷S多當(dāng)?shù)毓?，促進(jìn)了工程所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)。

目前參與建設(shè)尼勒姆－杰赫勒姆水電工程的1 500人中，接近70%的人來(lái)自于當(dāng)?shù)睾凸こ趟诘?。該工程的建設(shè)將會(huì)給當(dāng)?shù)貛?lái)3 億多美元的收入。

由于還有近60 000 MW 的水電蘊(yùn)藏量亟待開(kāi)發(fā)，且需要灌溉農(nóng)田約809.37萬(wàn)hm2才能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的人口需求，水利工程仍是支撐巴基斯坦不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要基石。

通過(guò)工程建設(shè)，實(shí)施印度河流域調(diào)水工程等項(xiàng)目和規(guī)劃，采取相關(guān)舉措，未來(lái)幾十年內(nèi)水利基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)和投資仍將是巴基斯坦的焦點(diǎn)。