[美国]M.菲尼斯 等
巴基斯坦地形多样,这给该国1.87亿居民在获取清洁水源和可靠电力方面带来挑战。然而,该国自1947 年独立以来水利基础设施的建设与扩建有助于解决这些挑战,这些工程提高了该国的防洪和灌溉能力,更好地满足了居民对能源的需求。
自20 世纪50 年代末以来,美国美华集团(MWH)在该国许多大型水利基础设施工程建设的各个阶段(从初期工程论证,可行性研究和详细设计到建设管理、工程完工运行)均发挥了重要作用。
1960 年,印度和巴基斯坦签署的《印度河用水条约》是巴基斯坦发展的基石。该条约有助于解决印、巴双方水资源开发利用的相关问题。
印度河是巴基斯坦最长的河流,也是其唯一的大型水系。发源于西藏高原,由雪水和雨水补给,流经该国众多的岩谷和冲积平原,在卡拉奇市附近注入阿拉伯海。印度河有5 条较大的支流:杰赫勒姆河、杰纳布河、拉维河、萨特莱杰河以及比亚斯河。由于担心印度的水源河流被印度控制,因此条约规定:印度使用萨特莱杰河、比亚斯河和拉维河的河水(在该条约中称之为“东部河流”),而印度河干流、杰赫勒姆河、杰纳布河(亦即“西部河流”)则归巴基斯坦使用。该条约还促成了史无前例的印度河流域调水工程(IBP),建设曼格拉和德尔贝拉等坝进行调水,将可能流失的水挡住,并流往巴基斯坦。
作为IBP 的一部分,旨在为巴基斯坦蓄水、分水的拟建、完建工程仍是当今世界上调水量最大的工程。于20 世纪70 年代完建。之后,巴基斯坦水电开发局(WAPDA)为实现巴基斯坦2025 年规划目标,恢复了水电开发。这项计划从20 世纪90 年代末开始,旨在帮助确保未来水电开发满足世界人口增长最快的国家对水资源和能源的需求。
IBP 的核心工程是曼格拉坝,该坝是巴基斯坦水资源开发的典范工程,也是世界上最大的水坝之一。工程于1962 年开工,1967 年完建。为以后几十年的水资源开发利用,并与印度河上的德尔贝拉坝一同在该国蓄水灌溉和发电方面起决定性作用。
曼格拉坝是为解决全球最干旱地区之一的灌溉问题而兴建的首批工程之一,是巴基斯坦发展经济的骨干工程。在该坝建成之前,巴基斯坦的农业灌溉依赖印度河多变的水流,导致农作物产量较低,且无法预测。在该国796 095 km2的国土面积中,目前295 000 km2为耕地,227 000 km2是灌溉用地。已建水利工程蓄水量不足该国河流径流量的20%。由于水库泥沙淤积,蓄水量逐年减少。
曼格拉工程是一座综合水利枢纽工程,水库库容约达68.46亿m3。其中,58.59亿m3可用于发电和灌溉。原坝高116 m,坝顶长3 353 m,包括位于杰赫勒姆河左岸附近的组合型发电厂房和灌溉泄水孔,由5 条直径为7.9 m、每条长595 m 的隧洞输水、供水。
厂房出水不是直接排入杰赫勒姆河,而是流入比该河低9 m 的邦(Bong)渠。邦渠位于厂房下游15 km 处,将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。厂房里原设有4 台水轮发电机组,总装机容量达400 MW。
巴基斯坦政府于1958 年成立了WAPDA,全面负责该国大型水利工程建设。WAPDA 聘请哈尔扎(Harza)工程公司设计曼格拉坝容量达31 148 m3/s的溢洪道。该公司后经整合成立了MWH,也是WAPDA 的总顾问公司,参与过大量区域性工程建设,包括1973 年完工的德尔贝拉坝。该工程中溢洪道设计存在巨大挑战,要求引水口容量能通过实测最大洪水流量(31 148 m3/s),同时要设法应对极为复杂的地形和强度较弱的嵌入黏土夹层的砂岩地基。为应对这些挑战,设计采用9 个淹没孔口,由宽11 m、高12 m 的弧形闸门控制。这些淹没孔口将水排入2 个消能池,每个消能池设计并配备了各种消能设施,并将水流减缓到合理流速后再流入杰赫勒姆河。
在主溢洪道的西侧设计建造了一座紧急溢洪道,只有当水库水位超过最高正常蓄水位1.2 m时才开闸运用,两座溢洪道一起运用可通过最大可能洪水。
淹没式闸门所具有的更大泄水容量也使其可以缩短闸首工程的长度。常规堰顶闸门必须达到30.5 m高才能以数量、宽度相同的闸门通过同样大的流量。该工程从最高的二级水库到河流的落差达100 m,巨大的水能需在消能池中消耗。这是这座溢洪道需设计2 个消能池的主要原因之一。溢洪道施工需要开挖2 140 万m3,浇筑钢筋混凝土910 万m3,使用钢筋32 000 t。
为适应大坝加高、水库扩容,设计消能池和闸门的位置相当重要。2002 年,启动了恢复水库库容的程序。曼格拉大坝及其附坝加高工程包括将主坝和副坝加高9 m,还包括闸首工程、主溢洪道孔口的改造以及在紧急溢洪道上游修建一座控制堰。该项目由MWH、巴基斯坦国家工程服务公司(NESPAK)、联合咨询工程公司(ACE)等公司联合实施。项目实施完工后,可使平均灌溉泄水量达35.77 亿m3。由于大坝加高,最高库水位抬升了12.2 m,年均发电量也增加了644 GW·h。
每隔10 a 对曼格拉水电站增加2 台装机容量相同的机组,直到总装机容量达到1 000 MW 为止。
电站每一次升级改造都需要对印度河流域条约进行修订。由于该坝的主要目标是灌溉,其次是水力发电,因此一般依据灌溉泄水量请求(订单,平均每隔10 d 发出一次请求)来发电。
大坝加高工程于2010 年完工,但仍不能确保曼格拉大坝在满足灌溉供水和能源需求方面起决定性作用。2011 年,WAPDA 再次请求MWH 和NESPAK对水电站的扩容改造进行可行性研究。水电占该国总发电量近40%,研究有助于量化水电增长的潜力。WAPDA 目前正在计划另建装机25 000 MW 的工程,预计将于2020 年前完工。工程建成后,将使该国的总装机容量达42 000 MW。
2011 年开展的可行性研究包括对一系列设备改造方案进行调研及评估,并得出结论:在常水流和运行条件下,可将该电站的总装机容量增至1 310 MW。该研究对正在运行的设备状况进行了评价,分析了其局限性,确定了不仅要增加输出电量,而且要提高现行设计标准现代化的程度和可靠性,减少断电的发生。对4 个可行的建设方案进行了经济评估,从中找出经济上最可行的方案。WAPDA 目前正在通过确定整个工作范围,为下阶段电站改造工程做准备。这次升级改造完成后,可提供更多的清洁可再生能源,同时又不会对环境造成不良影响。
(1)德尔贝拉坝。该坝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,坝高148 m,水库面积近259 km2。尽管该工程的主要目标是灌溉,位于主坝右侧的厂房装机容量可达3 478 MW。
(3)尼勒姆-杰赫勒姆(Neelum-Jhellum)水电工程。作为2025 年展望计划中首批确立的建设工程之一,该工程装机969 MW,目前正在建设。包括在杰赫勒姆河上兴建一座长135 m、高46 m 的混凝土重力引水坝,一条长约28.5 km的引水隧洞,横穿复杂地质条件的喜马拉雅山,且贯穿穆扎法拉巴德断层线。
(4)巴沙(Basha Diamer)坝。计划兴建高281m 的RCC 重力拱坝,该坝建成后将成为世界上同类坝中最高大坝,水库库容98.68亿m3,电站装机容量为4 500 MW。该工程于2009 年获批兴建,位于德尔贝拉大坝上游,是满足蓄水需求规划的关键性工程。
(5)New Bong Escape 水电工程。装机84 MW,距离曼格拉坝约8 km。该坝是巴基斯坦私人投资开发的第一座水电站,利用曼格拉电站厂房泄水发电。
(6)德苏(Dasu)水电站。装机4 320 MW,为径流式电站,坝高233 m,位于巴沙下游74 km 的印度河上。世界银行已经为该工程分期开发的详细工程设计、编制招标文件及工程施工向WAPDA 提供了资金支持。
(7)真纳(Jinnah)水电站。工程位于真纳拦河坝处的印度河上,装机96 MW,首批机组已于2012年1 月7 日并网发电,开始试运行。
(8) 本吉(Bunji)水电站。拟建,装机7100MW,位于吉尔吉特市附近的印度河上。目前已完成可行性研究。预计工程建设工期为9 a。
(9)科哈拉(Kohala)水电站。拟建,装机1 100 MW,位于穆扎法拉巴德附近的杰赫勒姆河上。目前已完成该工程的可行性研究,将由私营电力及基础设施建设委员会(PPIB)之下的私营部门建设。预计工期为6 a。
曼格拉坝是在一个工程的运行寿命期内进行维护及扩容改造,虽面临巨大的挑战,但仍取得较大成功。在复杂多变的环境下进行水利建设,需谨慎进行社区规划、融资等。
2.4 影响新生儿黄疸严重程度相关危险因素的Logistic回归分析 以新生儿黄疸病情轻重程度作为因变量,将胎龄、胎儿出生时体质量、头颅血肿、喂养方式、开奶时间、母婴血型不合6因素作为回归性分析的自变量,建立Logistic回归模型。结果显示:开奶时间、母婴血型不合、喂养方式是新生儿黄疸病情严重程度的主要危险因素(P<0.05)。见表3。
(1)水库移民。发展中国家建设可持续水利工程面临的挑战之一就是移民。如作为曼格拉大坝加高工程的一部分,约有50 000 人需要搬迁,12 000多座房屋和其他建筑物被淹。搬迁人口的重新安置包括在现有的米尔普尔(Mirpur)市建一座新城,需配备现代化的基础设施和公共福利设施。此外,在曼格拉水库周边地区还要建4 座小城镇。移民安置工作目前已完成80%,目前工作重点是着力提高移民的生活质量。
(2)融资。世界银行和亚洲开发银行等提供资金的机构在促进大型基础设施工程建设方面起着重要作用。尽管融资关系常常在服务质量和服务成本之间要进行权衡,但巴基斯坦已充分体会到为优质工程服务进行投资带来的好处。
私人融资也开始推动巴基斯坦的工程建设。拟建装机84 MW 的New Bong Escape 水电站是巴基斯坦第一座由私人融资兴建的水电工程。该工程的建设单位享有工程设计财务、采购、运行、维护及确保工程安全的专有权。尽管该工程建设单位是巴基斯坦当地的一家公司,来自亚洲国家(如韩国和中国)的开发商目前仍支配着巴基斯坦的水电开发市场。
(3)工作人员。在发展中国家开展工作可能很难,目前在183 个国家“开展业务工作难易程度”排名中,世界银行将巴基斯坦排在第105 位。
像NESPAK 和ACE 这样的顶级合作伙伴在项目开发和计划实施方面起关键作用。此外,在发展中国家找到既懂专业、工作态度又好的工作人员相当重要,所以需在专业技能和偏僻艰苦环境中工作承受力之间找到平衡。
在发展中国家建设大型工程,有助于促进其经济发展。如装机容量为1 450 MW 的巴罗塔水电工程雇用了13 000 名当地人,并利用许多当地公司,促进了工程所在地区经济的快速增长。
目前参与建设尼勒姆-杰赫勒姆水电工程的1 500人中,接近70%的人来自于当地和工程所在地。该工程的建设将会给当地带来3 亿多美元的收入。
由于还有近60 000 MW 的水电蕴藏量亟待开发,且需要灌溉农田约809.37万hm2才能满足日益增长的人口需求,水利工程仍是支撑巴基斯坦不断进步和经济增长的重要基石。
通过工程建设,实施印度河流域调水工程等项目和规划,采取相关举措,未来几十年内水利基础设施工程建设和投资仍将是巴基斯坦的焦点。