瑞典大坝和泄洪道的改扩建工程

瑞典大瀑布电力公司(Vattenfall)在其国内进行了大量涉及水电厂改造(如梅萨尔电厂等改造项目)的水电投资，且不断加大在海外的投资力度，还正在进行大范围的大坝和溢洪道改造。目前最引人注目的是贝格弗森(Bergeforsen)大坝改造项目。

瑞典大量的水电站建于20世纪50年代水电站扩张的高峰期，因此,属于公共事业公司资产的许多大坝的坝龄已超过1个世纪。那时建造的大坝可通过的洪水流量相当于百年一遇的洪水。

充足的流量对水力发电来说至关重要。由于2012年径流量充足，瀑布公司旗下独资或控股的水力发电厂的发电量为42.2 TW·h。

该公司在瑞典的水电装机容量大约为7.8 GW(其持有全部或大部分股份的电厂装机容量为8.2 GW)，在德国拥有水电装机容量2.88 GW,其中大部分为抽水蓄能电站。此外，在芬兰和荷兰也有少量的水电站。

该公司所属的瑞典水电厂在2012年的发电量为36.5 TW·h，与2011年29.5 TW·h发电量相比，提高了23.7%。该公司称，这归功于水库所蓄的水量大和电厂设备的利用率高。

1 大坝安全与防洪标准

瑞典没有涵盖大坝安全规划的专门法律，只是参照环境法规和民事保护法中的相关规定。

在帮助编制必要的准则过程中，水电行业的工作集中在设计洪水和大坝总体安全2个方面。

为了对设计洪水进行研究，20世纪80年代中期，当时的水电部门和瑞典气象与水文研究所(SMHI)成立了联合调查研究委员会。1990年编制了最终报告，2007年出台了准则的修订版。

根据修订后的安全准则，可将设计洪水给大坝造成的潜在后果分为两大类，Ⅰ类的潜在后果最严重。

根据该准则，产生Ⅰ类潜在后果的设计洪水的重现期，不能准确合理地加以估算和说明。但是，通过与洪水频率分析相比，表明此类洪水计算得出的洪水重现期平均超过了万年一遇。还有一个附加的规定,就是被归类为Ⅰ类防洪设计后果的大坝,也应该能在水库或河流保持正常壅水水位时,至少可以通过百年一遇的洪水。

在2010年出版的《瑞典大坝安全系统审查》报告(英文版出版于2011年)中称，包括水电和采矿部门的坝、以及运河和一些防洪堤坝在内，瑞典大约有10 000座坝。另外，根据2008年公布的最新数据，有185座坝被归类为Ⅰ类坝(ⅠA，ⅠB)，293座被归类为Ⅱ类坝。

该报告中称，Ⅱ类坝在最高水位时必须能够通过至少百年一遇的洪水。同时还强调，此类建筑物还应能通过经权衡利弊后决定的规模更大的洪水。

水电行业在与SMHI分离后，于1997年制定了自己的大坝安全准则(RIDAS)。2007年，采矿行业单独发布了关于大坝安全的等效准则。

在《瑞典大坝安全系统审查》中，瑞典电网要求制定更加明确的和更具约束力的大坝安全规章，并要求按失事后果对大坝进行强制性分类。该报告还主张推动更加正规和严格的大坝安全报告制度，特别是对最高失事后果风险的建筑物更应如此。

2 大坝和泄洪道改造工程

为确定设计洪水和大坝安全准则，开展了大量的建模和仿真模拟工作，包括设置和校准全河宽水文模型。该项工作关注的第一条河流是吕勒文(Lulealven)河，该河流上的坝都是大瀑布电力公司全资拥有。然后在其他流域继续进行该项工作，这些流域的水电站都属合资建设。

在完成上述工作以后，大瀑布电力公司开始了一个长期投资计划，以对其水电资产进行必要的改进。

该公司正在采取的升级改造方案范围很广，从加固和加高现有建筑物到扩大泄洪道、增加闸门、使用现代化仪器等，并对进水口也采取了各种改造措施。

投资计划的第一期为2002～2007年，需要投资金额约为12亿瑞典克朗。第二期投资计划直至2013年到期。至2011年，大瀑布电力公司的第二期投资，即对大坝的改建，提高大坝安全性(包括溢洪道改造工程)方面的投资额约为20亿瑞典克朗。

第二期(2007～2013年)的预算约为9亿瑞典克朗，而最终的总投资接近21亿瑞典克朗。到目前为止，贝格弗森大坝的改造费用总计为26亿瑞典克朗。

近年来，大瀑布电力公司完成的主要改造项目包括：

(1) 乌美芬河上的阿加勒(Ajaure)大坝坝顶的加高。

(2) 位于安格尔曼文河的斯滕库拉福斯(Stenkullafors)大坝泄洪闸的拓宽工作，使其泄洪能力增加了400 m3/s。

(3) 对瑞典北部一些大坝进行加固，扩建吕勒文河上水库的库容，以削减洪峰流量。

自2000年以来，所有改造工程的总费用接近30亿瑞典克朗。该公司预测，未来每年的正常预算为1.6亿～1.7亿瑞典克朗。当然，如果要设计和建造规模更大的项目，那么这些正常费用还将会增加。

大瀑布电力公司有36座坝被归类为Ⅰ类坝，31座坝被归为Ⅱ类坝，另外有39座坝在这两类之外，通常被(非正式地)称为“Ⅲ类坝”。

到目前为止，改造工程已经使29项设施达到了防洪准则的要求。通过实施改造工程，有10座坝的泄洪道的泄洪能力已经得到增强，对15座坝的泄洪通道或消能设施进行了改造，另外有8项改造工程是用来提高大坝运行的可靠性。

在Ⅰ类设施的改造方面，采用了较为普通的大坝安全措施，包括对24个建筑物进行了加固处理，加高了8座坝的坝顶高程。另外，有21项设施为临时性超蓄洪水或削减洪水做好了准备。

大瀑布电力公司还在进行研究和开发有关大坝安全方面的项目。

除了标准项目和更小规模项目的泄洪闸以外，大瀑布电力公司通常还会雇用本公司以外的外国顾问和承包商，来审查和执行各种大坝安全改进措施、泄洪道改造工程以及削减洪水的措施。

最大的泄洪道改造和大坝安全升级改造工程，是大瀑布电力公司与其他公司合作的贝格弗森大坝改造工程，该工程位于瑞典中部，目前正在对该坝建造一个全新的岸边主泄洪道，期望以此来增加大坝原有泄洪设施的泄洪能力。

3 贝格弗森大坝

贝格弗森大坝位于因达尔萨尔文河最末的下游段，正好在位于瑞典东海岸的松兹瓦尔市的北部。该河全长为420 km，从东南流向波斯尼亚湾，是瑞典最长的河流之一。其他4个主要河流流域是安格尔曼河流域、乌美芬河流域、谢莱夫特文河流域、吕勒文河流域，均位于耶姆特兰山的集水区北部。

贝格弗森大坝是建于20世纪50年代的土石坝。其中央坝段长158 m，其中包括宽70 m的主泄洪道，有3个15 m(宽)×10 m(高)的泄洪闸，总泄洪能力为2 400 m3/s；紧邻泄洪道的是与历史洪水记录相关的宽16 m的非常泄洪设施，另外还有一座宽72 m的与地面厂房相连的取水建筑物。

贝格弗森大坝的原设计洪水为2 400 m3/s，这比计算的百年一遇洪水(2 160 m3/s)要高。但按照最新的大坝准则，该大坝被归类为Ⅰ类大坝，因而设计洪水现在被提高为3 380 m3/s。

在该大坝的坝趾处，有一条公路和一条铁路横跨下游的因达尔萨尔文河。

水电站运行总水头为23 m，该电站安装有4台轴流式机组，这些机组都是在1955～1959年间交付使用的，总装机容量为168 MW, 电站年发电量为735 GW·h。电站由大瀑布电力公司和一家合资的贝格弗森有限公司合作运行，大瀑布电力公司占有60%的股份。

贝格弗森电站是因达尔萨尔文河流域31座发电站中的一座。其中大瀑布电力公司拥有股权的电站有8座。

对现有的泄洪道或电站厂房进行改造，将会面临一些重大挑战，比如维修工程的时机选择、大型洪水事件等。

为此，拟在该坝上建造第2条泄洪道。在修建第2条泄洪道之前，为了满足根据大坝规范而最新计算的设计洪水(3 380 m3/s)的标准，短期的办法是使水库超蓄2 m，同时增加通过现有泄洪道的流量来宣泄这种设计洪水。由于大坝是按最初的设计洪水(2 400 m3/s)修建的，因此没有考虑通过电站厂房的泄洪。

作为该处的主要投资项目，新建的泄洪道位于大坝的西侧，新增泄洪道的泄洪能力为1 500 m3/s，该泄洪道已经按80～100 a一遇洪水标准设计，泄流能力增加到2 160 m3/s。

改造、扩建之后，泄洪道总泄流能力将达3 900 m3/s，远远超出设计洪水3 380 m3/s的标准。尽管将来气候变化会对此处的洪峰流量产生潜在的影响，但在泄洪能力方面还没有明确定量的统计或规定。不过，也可以将工程升级改造后泄洪能力超出的部分，看作是应对未来气候变化的备用泄洪容量。

新泄洪道由3个主要部分组成，即通到上游明渠的泄洪闸(25 m(宽)×10 m(高))、隧洞和下游明渠。在布局上，上游渠道通向大坝的侧边，泄洪道在隧洞内部转向，最后下游渠道将水流从切线方向引回到因达尔萨尔文河中。这样的布局几乎形成了一个直角转弯。

新泄洪道自2011年开始建造，计划于2014年完工。新泄洪道完工后，将对原泄洪闸进行改造。

在目前的规划中，该项目为大瀑布电力公司最大的大坝安全性改造工程投资项目。项目预算为6.25亿瑞典克朗，现在还没有为改造工程设立项目预算。