美国雷德罗克水电站的建设

[美国]

J.利文斯顿



设计与施工

美国雷德罗克水电站的建设

[美国]

J.利文斯顿

摘要：美国爱荷华州的雷德罗克大坝建于1969年，当时是将其作为一项防洪工程来建设，以保护下游的居民区和农田。美国密苏里河能源服务局计划在此基础上开发雷德罗克水电站。对该电站的工程概况、建筑物组成、方案拟定，以及工程参建各方的基本情况作了简要描述。

关键词：碾压粘土心墙坝；混凝土重力坝；水中设施；雷德罗克水电站；美国

1项目概述

雷德罗克(Red Rock)大坝位于美国爱荷华州得梅因(Des Moines)河上，距佩拉(Pella)西南部大约4.8 km，距得梅因东南部大约72 km。1969年，耗资8 880万美元建成了原雷德罗克坝，当时是将其作为一项防洪工程来建设，以保护下游的居民区和农田。雷德罗克水库是爱荷华州最大的水库，水域面积超过60.7 km2，土地面积141.6 km2。这里广阔的水域和库周地带是休闲娱乐的好去处，可在此游泳、钓鱼、登山、露营以及观鸟等。

该大坝由碾压土坝段和混凝土重力坝控制坝段组成。坝长为1 730 m，坝高为33.5 m，坐落于冲积平原上，坝顶海拔高程为243 m，由美国陆军工程师团(USACE)负责运行。

该项目的开发商是尼尔森(Nelson)能源公司，2006年，开发商获得了美国联邦能源管理委员会(FERC)的初步许可证，于2011年建造和运营该水电项目。2014年，密苏里河能源服务局(MRES)购买了该项目的建设和经营权，并进行了工程管制设计(regulatory design)审查和最终的许可管理。

审批和许可程序一般需要比较长的时间，因为对一般意义上的许可条款和条件，应当留有解释的余地，所以通过该过程并非易事。有超过30多项的许可、申请和计划必须在工程开工之前就提出申请并获得批准。主要许可包括FERC授予的许可，由USACE所授予的、且已经过修改的代号为408的许可证以及由爱荷华州的自然资源部门授予的代号为401的水质认证许可。

自MRES开始接管该项目的工作以来，即开始在联邦和州一级的水电行业采取了一系列加速和鼓励水电项目开发的行动及措施。在2013年，美国总统奥巴马签署了一项法律，以促进水电站建设的许可程序。同时，国会也通过了一项法案，授权对水电项目实施生产税收抵免。奥巴马总统特别指出，雷德罗克水电工程在其所允许的基础设施建设名录中，其目的是优先考虑重大基础设施项目。同年，爱荷华州议会通过了一项法案，允许水电项目享受与风能项目相同的免税政策。这也就意味着，雷德罗克水电项目将是新法律实施以后的第一个受益项目。

2任务艰巨

雷德罗克水电站工程额定装机容量36.4 MW，一般来说，在4～7月丰水期，其出力可高达55 MW，电站每年所发的电量将足以满足大约18 000户居民的用电需求，也就是该水电站每年将产出大约178.6 GW·h的电力。该地区的电力需求量呈稳定增长的趋势，这就意味着MRES需要寻找新的电力资源。最终选择修建该水电工程，是因为它能兼顾地区资源需求与资源分布位置，并使其能源多样化。

雷德罗克水电站项目是一项非常艰巨的任务，但MRES对工程公司和总承包方的实力非常有信心，相信他们有能力安全有效地完成这个项目的施工建设任务。无论美华集团美洲公司(MWH Americas)，还是艾姆斯(Ames)建设集团，都具有极其丰富的设计、施工等方面的经验。与其他建设项目相比，雷德罗克水电站项目在建设过程中至少面对以下2项独特的挑战。

(1) 大坝开闸泄洪，库水位变幅波动，由USACE控制。

(2) 项目工地内的有效空间有限。

为此，MRES和美华集团已经在设计和规划阶段采取了额外的措施，以尽量减轻这些因素的影响。

3上游建设项目

(1) 在大坝上游侧建一73 m×40 m的T型防渗墙。防渗墙由26个不同尺寸的单元墙段组成，其中较大单元墙段就布有83.406 kg的钢筋，混凝土浇筑量为553 m3；另外还有一些单元墙段的基础部分置于基岩12.8 m的深处。

(2) 建设1座30 m高的混凝土地下连续防渗墙，墙基部分深入 T-15高速公路以下26 m深处，以确保大坝工程在建设过程中的稳定性。

(3) 修建1座咬合桩式围堰，用以保护进水口的施工。

(4) 通向压力管道的进水口建筑物施工。

4项目主要参建方

不同公司在这个项目中发挥着各自重要的作用,详述如下。

(1) 西部明尼苏达市电力管理局(WMMPA)是该项目的业主并获得融资，用于提供电力设施以服务市政公用事业。该管理局是MRES的成员之一，是其在明尼苏达州设立的分局。双方签署了有关电力供应和管理服务方面的协议，以在此协议条款下为项目服务。项目建成后，该局将成为水电站的运营方。

(2) 美华集团美洲公司芝加哥办事处是雷德罗克水电站工程的设计工程公司。主要承担包括进水口结构、压力管道以及厂房等在内的发电设施的设计。

(3) 位于爱荷华州罗克拉皮兹的大卫格兰特雷克公司及其合作伙伴为电力输送及公用事业设施工程的建设单位，其主要建设项目包括变电站、输电线路，以及与项目有关的一些公用设施等。

(4) 艾姆斯建设集团是雷德罗克水电站工程的总承包商。该集团总部位于明尼苏达州的伯恩斯维尔，并在整个美国中西部地区以及加拿大均设有多个办事处。

(5) 福伊特(Voith)水电公司是雷德罗克水电站工程机房设备的主要供应商，主要提供工程所需的水轮机和发电机设备。

(茆金柱赵秋云编译)

收稿日期：2015-12-07

文章编号：1006-0081(2016)05-0011-02

中图法分类号：TV641.41；TV641.43

文献标志码：A