秘鲁查格亚水电站的开发建设

[英国]　A.乔杜里 等



秘鲁查格亚水电站的开发建设

[英国]A.乔杜里 等

摘要：秘鲁查格亚水电站建在瓦亚加河上，混凝土面板堆石坝坝高为202 m，通过左岸的引水隧洞和压力管道将库水输送到装机400 MW的地面厂房，建在坝下的辅助厂房则利用生态流量额外发电。介绍了该水电站的工程特征，阐述了在项目融资、设计和建设过程中所面临的挑战，分享了环境与社会管理方面的经验。

关键词：水电站；查格亚水电站；秘鲁

早在1994年，准备开展预可行性研究时，秘鲁电力部门就将投资12亿美元的查格亚(Chaglla)工程列为开发对象。然而直到2009年12月，秘鲁能源部与巴西奥德布莱切特(Odebrecht)投资公司控股的瓦亚加电力公司(Empresa de Generación Huallaga SA ，EGH)签订了明确的特许合约后，工程才得到实质性的进展。按照秘鲁能源市场的运作程序，EGH有权建设、拥有、运营该电站。2011年2月，莫特麦克唐纳(Mott Macdonald)被任命为美洲开发银行(IADB)独立工程师，代表出资人对该工程进行技术、合同以及经济方面的审查。从2013年7月融资完成以来，在工程建设和运行检测阶段，莫特麦克唐纳通过适当的季度/年度定期回访、进展报告和支付确认等方法，帮助出资人对工程进行管理。

1场区地理位置和交通

该工程位于秘鲁瓦努科(Huanuco)省的查格亚和钦查(Chinchao)地区。长达33.7 km的永久进场道路，建在瓦亚加河的左岸，从场址一直延伸到瓦努科-廷戈玛丽亚(Tingo Maria)高速公路。永久进场道路建成以前，工程施工的临时进场道路是利用瓦努科-廷戈玛丽亚高速公路到班巴马卡(Bambamarca)的煤渣道路。

2工程结构及参与者

奥德布莱切特公司是开发商和工程总承包商(EPC)。主要贷款机构包括美洲开发银行、巴西社会与经济发展银行(BNDES)以及德国的德意志银行(Deutsche Bank AG ,Germany)。EPC指定阿尔斯通(Alstom)公司作为该工程的机电供应商，而巴西的技术工程师为工程提供设计咨询，巴西CNEC沃利·帕森斯(Worley Parsons)则为业主工程师。

3水文地质状况

3.1水文

工程控制流域属于瓦亚加(Huallaga)河流域的一部分。上部高山属半干旱气候，下部峡谷气候湿润。坝址位于帕瑙(Panao)河和瓦亚加河交汇处的下游，流域面积为7 150 km2。由于数据收集困难和水文站点缺乏，因而采用模拟方法来估算水文参数。丹麦水力研究所(DHI)利用自主研发的NAM模型，合成了降水径流模式下坝址长序列径流，流量具有季节性，日流量与月平均流量间存在显著的差异。工程设计洪水如下。

(1) 基于2种极端概率分析，冈贝尔分布(Gumbel)和对数皮尔逊-Ⅲ型分布常见型，导流标准为50 a一遇洪水，流量为1 800 m3/s；

(2) 基于可能最大降水与最大洪水(PMP/PMF)的研究，最大洪水流量定为6 527 m3/ s。

3.2地质

坝址基岩为普卡拉(Pucara)组钙质灰岩。普卡拉下中段(P-Ⅱ)为厚层暗灰色至黑色沥青灰岩、碳质粉砂岩、燧石灰岩和碳质砾岩，并含方解石脉和透镜体、白云岩夹层和岩溶洞穴；普卡拉中段(P- Ⅲ-Ⅳ，Ⅴ)为白色坚硬“斑马纹结构”的白云岩和深到浅灰色石灰岩。局部有砂岩、泥灰岩和火山岩露头，闪长岩分布较广。

坝址区的瓦亚加河谷为不对称的V形深谷，山峰呈链状延伸，海拔3 300 m以上。暴雨或地震导致的山体滑坡、泥石流和崩塌遍布。研究表明，坝址区滑坡多属浅层座滑型，滑体方量不大。坝址区分布的钙质岩石为可溶岩，岩溶现象发育。然而，在查格亚地区，只发育有小型岩溶。对现场进行了地质调查，对地质、水文地质、地貌和构造条件有了充分的了解。

4工程主要特征

4.1大坝

坝址位于狭窄的V形峡谷，左、右岸坝肩山坡地形坡角分别为60°和75°。坝高202 m，由于地形陡峭，坝顶长度只有230 m，坝顶长高比不超过1∶1，库长17.3 km，库区面积466 hm2，库容3.57亿m3，其中日调节库容仅为480万m3。

大坝为混凝土面板堆石坝(CFRD)，堆石料和过渡料总量大约为8×106m3，部分开挖于河流冲积层，绝大部分是各个隧洞开挖料。

4.2溢洪道

溢洪道位于左坝肩，为3个宽13 m、高14.5 m的半圆形隧洞，采用喷射混凝土支护，长度分别为754，834 m和934 m；为了规避一侧的山谷，平面布置呈曲线状。正常溢洪道布置为混凝土槽溢洪道，由于河谷两岸陡峭，需要开挖很陡的坡。为了保证在设计隧洞布置下保持水库水位，通过隧洞下游出口弧形闸门调节流量。此外，隧洞上游进口设有事故闸门，平时敞开，只在隧洞和弧形闸门检查、维护时关闭。

4.3导流工程

导流工程是直径12.5 m、长1 126 m 的半圆形导流隧洞，采用混凝土衬砌，设计洪水标准为50 a一遇，竖井(8.5 m×16.5 m)深50 m，带检修闸门的控制结构布置于地下洞室(40 m×19.5 m)。上游围堰(心墙坝)高为66.6 m，下游围堰高为8.6 m。

4.4引水隧洞

引水隧洞为8 m跨度的马蹄形隧洞，在瓦亚加河的左岸，与河流平行布置，总长约为14.3 km。为便于施工，设计有4条施工支洞，将引水洞分为5段。引水洞布置为水平与垂直洞段相结合，能最大限度地保证从左岸支流河床下穿时隧洞上覆岩体保留足够的厚度，同时减少施工支洞的长度。

考虑到外水压力较高，在下穿河床位置引水洞采用钢衬并增设了排水廊道。

4.5主厂房

地面厂房位于左岸，装机容量为400 MW(2台200 MW的立式混流式水轮机组)，厂房为钢筋混凝土结构，按照100 a一遇洪水设计。

4.6副厂房

坝趾处设副厂房，副厂房内的装机容量为 6 MW(单台机组，为卧式混流式水轮机组)，利用下泄的生态流量3.68 m3/s发电。

4.7输电线路

220 kV输电线路长为127 km，将工程现场变电站与秘鲁国家电网(SEIN)帕拉沙(Paragsha)变电站相连。

5融资过程中的挑战

2010年底，奥德布莱切特公司与相关银行进行了首次接洽，旨在担保设计方案一经确定，就可以达成明确的融资协议。担保的大部分是从电力承购商处获得。

2011年3月，出售了为期15 a的284 MW电力，供电从2016年10月开始。这是由秘鲁投资促进委员会(Private Investment Promotion Agency of Peru(Proinversión's))主持的竞卖确定的。本次拍卖的目的是，在减轻收入波动的同时，通过确保承购商发电收益，来促进大型电力项目的银行可贴现性。

考虑到最终的特许权协议，奥德布莱切特公司需要在2011年7月开始启动该工程。这需要在长期融资完成前先终止与西班牙对外银行、 法国巴黎银行以及兴业银行的过渡性融资，然后增加从挪威银行、三井住友银行和德意志银行(前秘鲁发展银行，金融开发公司)的过渡性融资。奥德布莱切特公司当时不希望长期债务融资要等到2013年7月5日才签订。

在融资的早期阶段，许多商业银行都倾向于大额证券承销模式。但当欧元区金融危机加剧，一些欧洲贷款机构从拉丁美洲金融市场撤退时，奥德布莱切特决定从非洲经济委员会借贷，以补充美洲防务委员会的结构性A / B贷款和金融开发公司的长期贷款。巴西国家开发银行参与项目融资，将巴西的货物和服务输出到该项目。

奥德布莱切特公司与货方的谈判异常艰难，争议的焦点主要是工程债务的规模。影响债务规模的技术因素主要是装机容量、发电量和P95水文特征，涉及到的技术问题主要是大坝设计、溢洪道设计基础数据(10 000 a一遇洪水标准)和导流隧洞。另一个需要考虑的主要问题是，奥德布莱切特公司作为发起人和承包商按照公平原则风险分担，以及可容许的意外开支。在环境和社会方面，包括长127 km的输电线路沿线的征地拆迁，也是一个需要解决的关键问题。

莫特麦克唐纳支持贷方和奥德布莱切特公司做到以风险可控促进融资。大坝设计在该领域顶尖专家巴亚尔多·马特龙(Bayerdo Materon)和加布里埃尔·费尔南德斯(Gabriel Fernandes)监督下进行，作为专家小组(POE)成员，他们每3~6个月就会到工程现场进行检查指导。溢洪道方案的修改设计能够满足可能最大洪水的要求。根据莫特麦克唐纳所做的可能最大损失(MPL)分析，确定了工程保险。银行和奥德布莱切特公司同意征地计划，降低了输电线相关风险，对EPC合同进行修订，解决了融资可能性问题。

查格亚的最终融资方案是：

(1) A部分，巴西国家发展银行贷款3.40亿美元，美洲开发银行贷款1.50亿美元；

(2) B部分，各种商业贷款1.835亿美元，德意志银行控股的金融发展公司(Cofide)贷款1亿美元，奥德布莱切特投资4.25亿美元。

查格亚成功的工程融资，荣获了纽约《项目融资》杂志颁发的 2013 年度拉丁美洲电力奖和伦敦《基础设施》杂志颁发的2013 年电力奖等多个奖项。

6设计和施工挑战

查格亚大坝高202 m，是目前拟建的最高混凝土面板堆石坝之一。大坝坐落在高山峡谷中，河谷呈V形，两侧坝肩延伸300 m以上，增加了伸缩缝的压力，从而增加了混凝土面板开裂的风险，因此选择抗变形能力强的河流冲积砾石作为上游坝肩填筑材料。

大坝设计，特别是混凝土趾板和止水设计是该项工程的关键，对于设计者来说具有极大的挑战性。在大坝填筑过程中，业主方的工程师和莫特麦克唐纳每季度到现场监测访问，对设计方案进行评估、改进，给予了设计人员极大的支持，使大坝设计风险得到有效管控。

对该工程的建设而言，有许多难题：比如在偏远的丘陵地区建设水电站常遇到的进场道路建设、地下工程开挖遇到的涌水、围岩条件差和偶遇的挤压变形等等，这些都与总承包所预想的相同。其中最突出的是溢洪道与左坝肩趾板施工的相互干扰，溢洪道施工包括进场道路、进口土石方开挖和大坝填筑，这一问题严重影响了工程的进度。由于总承包商在施工期间对施工组织设计进行了创新性修改，使项目进度的延误最大限度地得以减小。

7项目形象进度

由于泄洪隧洞上游端开挖和左坝肩上游侧基础工程之间的干扰，大坝填筑和溢洪道上游端的工作是2016年 2 月能否实现交付验收的关键线路。

最初，引水隧洞遇到了涌水和围岩条件差等情况，进展缓慢，处在关键路径上。现在进展顺利，2014年10月已完成87%洞段的施工。然而仍然有部分洞段需要从沟谷下穿过，可能使引水隧洞施工又变成关键路径。

厂房主要土建工程已基本完成，机电设备的安装工作按计划在2015年2月完成，220 kV变电站的建设和安装完成了98%以上，长127 km的输电线路按计划在2015年3月完成。帕拉沙变电站正在建设中，预计可提前完工。

到目前为止，主要的水力机械施工集中在隧道衬砌及压力钢管施工上，其他方面的施工进展则取决于大坝、溢洪道土建和引水洞掘进进度。到2014年10月，工程已完成了大约85%。

8环境和社会因素的管理

从一开始，大约是工程建设的前1 a，开发商就注重培养与周边社区公平友好、互惠互利的关系。因此，一项旨在免费培养当地人参与水电项目建设的计划得到成功推进。到目前为止，已培训出当地砌筑工、木工、驾驶员、旅店服务员等1 500余名，为当地居民创造了2 500多个就业岗位。

该工程对当地居民生活最直观的影响是进场道路建设，临近社区认为对他们是一件好事，道路的修建有助于他们的医疗、教育和贸易。施工前，没有可靠的公共交通通往最近的城镇，出行需花6 h，而且路况比较差，现在只需要1 h，当地的2个运输公司提供这条线路的客运服务。

开发商还希望环境社会方面能做到可持续发展，保证工程建成后的良性循环。考虑到农业是项目影响区内的主要传统经济活动，瓦亚加电力公司与秘鲁国家辑毒处合作，正在实施一个农业技术援助项目，目的是提高咖啡和可可产量，发展相关组织，并将之推广到市场。截至目前，当地生产商已经从自产自销状态发展到产品行销到全国连锁超市。

为了尽量减少施工对环境和社会的影响，查格亚工程开发商使用了一种在南美首先尝试的创新方法，称为“圣塔克拉拉(Santa Clara)和马尔高庭高(Mallgotingo)峡谷流域河流生态补偿规划”，包括通过保持流动和补偿水生栖息地残留影响方式来改善综合生态系统，以确保这些栖息地的生态能够长久地维持。除了这些补偿活动以外，该工程的建设，还有助于改善圣马科斯大学自然史博物馆的基础设施，并支持廷戈玛丽亚国家公园快速评估方案的进展，第一次已登记超过400种动植物。

应该指出的是，水库排放的温室气体可以忽略不计。根据其在国家电网替换的化石燃料发电量，工程已经通过了清洁发展机制注册，成为联合国框架公约(UNFCCC) 有关气候变化的一部分。

由于创新以及与周边社区和国家机构建立的良好关系，装机容量为406 MW的查格亚水电工程被大自然保护协会和美洲开发银行推荐为社会和环境管理的典范，并在类似项目开发中得到推广应用。

9结语

查格亚工程即将完工，工程的试运行定于2016年2月。该工程本身的规模是最具技术挑战性的， 202 m高的混凝土面板堆石坝由私人融资建设，这是开发商、贷款人、总承包商(包括其设计人员)、专家组、业主工程师以及独立工程师之间精诚合作的典范工程。一旦建成，查格亚电站将成为秘鲁第三大水电站，大约可提供国家水电装机容量的13%。

刘建龙马贵生译

(编辑：赵秋云)目前，在该项目附近已发现275种以上的鸟类，其中包括3种濒危鹤类。在保护区内还发现另一濒危鸟类南部秃鹮，且已发现有30对正在繁殖。然而，2011年完工的贝德福德大坝夺去了这些物种的原始栖息地，迫使南非国家电力公司重新修建1个更大的人工筑巢区以弥补造成的损失。希望这些鸟类能在项目竣工之前找到新的筑巢区，目前已在新区布置了一些模拟物来吸引其移居。保护区人员正在对因大坝施工造成的栖息地变化进行观察，并发现有篦鹭和火烈鸟等新物种已迁移至此。

中图法分类号：TV631.778

文献标志码：A

文章编号：1006-0081(2016)02-0031-04

收稿日期：2015-11-09