美國雷德羅克水電站的建設(shè)

[美國]

J.利文斯頓

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設(shè)計與施工

美國雷德羅克水電站的建設(shè)

[美國]

J.利文斯頓

摘要：美國愛荷華州的雷德羅克大壩建于1969年，當(dāng)時是將其作為一項防洪工程來建設(shè)，以保護下游的居民區(qū)和農(nóng)田。美國密蘇里河能源服務(wù)局計劃在此基礎(chǔ)上開發(fā)雷德羅克水電站。對該電站的工程概況、建筑物組成、方案擬定，以及工程參建各方的基本情況作了簡要描述。

關(guān)鍵詞：碾壓粘土心墻壩；混凝土重力壩；水中設(shè)施；雷德羅克水電站；美國

1項目概述

雷德羅克(Red Rock)大壩位于美國愛荷華州得梅因(Des Moines)河上，距佩拉(Pella)西南部大約4.8 km，距得梅因東南部大約72 km。1969年，耗資8 880萬美元建成了原雷德羅克壩，當(dāng)時是將其作為一項防洪工程來建設(shè)，以保護下游的居民區(qū)和農(nóng)田。雷德羅克水庫是愛荷華州最大的水庫，水域面積超過60.7 km2，土地面積141.6 km2。這里廣闊的水域和庫周地帶是休閑娛樂的好去處，可在此游泳、釣魚、登山、露營以及觀鳥等。

該大壩由碾壓土壩段和混凝土重力壩控制壩段組成。壩長為1 730 m，壩高為33.5 m，坐落于沖積平原上，壩頂海拔高程為243 m，由美國陸軍工程師團(USACE)負(fù)責(zé)運行。

該項目的開發(fā)商是尼爾森(Nelson)能源公司，2006年，開發(fā)商獲得了美國聯(lián)邦能源管理委員會(FERC)的初步許可證，于2011年建造和運營該水電項目。2014年，密蘇里河能源服務(wù)局(MRES)購買了該項目的建設(shè)和經(jīng)營權(quán)，并進行了工程管制設(shè)計(regulatory design)審查和最終的許可管理。

審批和許可程序一般需要比較長的時間，因為對一般意義上的許可條款和條件，應(yīng)當(dāng)留有解釋的余地，所以通過該過程并非易事。有超過30多項的許可、申請和計劃必須在工程開工之前就提出申請并獲得批準(zhǔn)。主要許可包括FERC授予的許可，由USACE所授予的、且已經(jīng)過修改的代號為408的許可證以及由愛荷華州的自然資源部門授予的代號為401的水質(zhì)認(rèn)證許可。

自MRES開始接管該項目的工作以來，即開始在聯(lián)邦和州一級的水電行業(yè)采取了一系列加速和鼓勵水電項目開發(fā)的行動及措施。在2013年，美國總統(tǒng)奧巴馬簽署了一項法律，以促進水電站建設(shè)的許可程序。同時，國會也通過了一項法案，授權(quán)對水電項目實施生產(chǎn)稅收抵免。奧巴馬總統(tǒng)特別指出，雷德羅克水電工程在其所允許的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)名錄中，其目的是優(yōu)先考慮重大基礎(chǔ)設(shè)施項目。同年，愛荷華州議會通過了一項法案，允許水電項目享受與風(fēng)能項目相同的免稅政策。這也就意味著，雷德羅克水電項目將是新法律實施以后的第一個受益項目。

2任務(wù)艱巨

雷德羅克水電站工程額定裝機容量36.4 MW，一般來說，在4～7月豐水期，其出力可高達55 MW，電站每年所發(fā)的電量將足以滿足大約18 000戶居民的用電需求，也就是該水電站每年將產(chǎn)出大約178.6 GW·h的電力。該地區(qū)的電力需求量呈穩(wěn)定增長的趨勢，這就意味著MRES需要尋找新的電力資源。最終選擇修建該水電工程，是因為它能兼顧地區(qū)資源需求與資源分布位置，并使其能源多樣化。

雷德羅克水電站項目是一項非常艱巨的任務(wù)，但MRES對工程公司和總承包方的實力非常有信心，相信他們有能力安全有效地完成這個項目的施工建設(shè)任務(wù)。無論美華集團美洲公司(MWH Americas)，還是艾姆斯(Ames)建設(shè)集團，都具有極其豐富的設(shè)計、施工等方面的經(jīng)驗。與其他建設(shè)項目相比，雷德羅克水電站項目在建設(shè)過程中至少面對以下2項獨特的挑戰(zhàn)。

(1) 大壩開閘泄洪，庫水位變幅波動，由USACE控制。

(2) 項目工地內(nèi)的有效空間有限。

為此，MRES和美華集團已經(jīng)在設(shè)計和規(guī)劃階段采取了額外的措施，以盡量減輕這些因素的影響。

3上游建設(shè)項目

(1) 在大壩上游側(cè)建一73 m×40 m的T型防滲墻。防滲墻由26個不同尺寸的單元墻段組成，其中較大單元墻段就布有83.406 kg的鋼筋，混凝土澆筑量為553 m3；另外還有一些單元墻段的基礎(chǔ)部分置于基巖12.8 m的深處。

(2) 建設(shè)1座30 m高的混凝土地下連續(xù)防滲墻，墻基部分深入 T-15高速公路以下26 m深處，以確保大壩工程在建設(shè)過程中的穩(wěn)定性。

(3) 修建1座咬合樁式圍堰，用以保護進水口的施工。

(4) 通向壓力管道的進水口建筑物施工。

4項目主要參建方

不同公司在這個項目中發(fā)揮著各自重要的作用,詳述如下。

(1) 西部明尼蘇達市電力管理局(WMMPA)是該項目的業(yè)主并獲得融資，用于提供電力設(shè)施以服務(wù)市政公用事業(yè)。該管理局是MRES的成員之一，是其在明尼蘇達州設(shè)立的分局。雙方簽署了有關(guān)電力供應(yīng)和管理服務(wù)方面的協(xié)議，以在此協(xié)議條款下為項目服務(wù)。項目建成后，該局將成為水電站的運營方。

(2) 美華集團美洲公司芝加哥辦事處是雷德羅克水電站工程的設(shè)計工程公司。主要承擔(dān)包括進水口結(jié)構(gòu)、壓力管道以及廠房等在內(nèi)的發(fā)電設(shè)施的設(shè)計。

(3) 位于愛荷華州羅克拉皮茲的大衛(wèi)格蘭特雷克公司及其合作伙伴為電力輸送及公用事業(yè)設(shè)施工程的建設(shè)單位，其主要建設(shè)項目包括變電站、輸電線路，以及與項目有關(guān)的一些公用設(shè)施等。

(4) 艾姆斯建設(shè)集團是雷德羅克水電站工程的總承包商。該集團總部位于明尼蘇達州的伯恩斯維爾，并在整個美國中西部地區(qū)以及加拿大均設(shè)有多個辦事處。

(5) 福伊特(Voith)水電公司是雷德羅克水電站工程機房設(shè)備的主要供應(yīng)商，主要提供工程所需的水輪機和發(fā)電機設(shè)備。

(茆金柱趙秋云編譯)

收稿日期：2015-12-07

文章編號：1006-0081(2016)05-0011-02

中圖法分類號：TV641.41；TV641.43

文獻標(biāo)志碼：A