在本次实践中,支队先后前往了中国地质工程集团有限公司中东部非洲分公司(以下简称“中国地质集团”)、卢旺达那巴龙格河二号水电站项目施工现场以及肯尼亚卡瑞曼纽大坝等地进行座谈、参观,从多重视角了解卢旺达和肯尼亚的水资源情况以及水利建设项目、中非联合研究的重难点,领略中国公司援建非洲创造的一个又一个奇迹。
水井
1月23日,支队成员前往中国地质集团展开座谈。公司栾总为大家介绍了中国地质集团的基本概况、社会责任与品牌形象以及未来展望。随后,水井项目负责人为大家详细介绍了中国援助卢旺达200口水井项目的背景以及施工过程。
自1999年以来,中国地质集团高质量完成农田水利领域项目,包括卢旺达穆扬扎大坝项目、卢旺达KANYUNYUMBA坝及农田项目共17个,卢旺达80%的重点农田水利项目均由中国地质集团实施。除农田水利工程外,中国地质集团还承建了打井、城市供排水、公路工程、工业与民用建筑等项目,并捐建饮水工程、义务抢修紧急工程,实施中国政府援卢旺达200口井项目、中国政府援卢旺达穆桑泽职业技术学校项目。中国地质人努力践行“一带一路”合作倡议,长期扎根非洲,积极参与高质量共建“一带一路”的八项行动,积极寻求与卢旺达的深度合作,在卢旺达国家发展中留下浓墨重彩的一笔。
卢旺达是一个内陆国家,境内多山,年降水量丰富,但供水设施却相对较少,管网覆盖范围十分有限。当地居民只能靠在河沟、湖渠、沼泽中取水饮用。许多乡村在旱季面临缺水,而在雨季面临水质恶化的情况,饮用水问题十分严峻。由中国政府援助、中国地质集团负责承建的卢旺达200口井项目,彻底改变了这里的一切。项目于2019年11月22日正式开始实施,累计在卢旺达11个地区的181个乡村建设170口手压泵井、10口太阳能供电的潜水泵井和20口监测井,解决了近11万民众饮水难的问题,极大地改善了卢旺达的用水条件。
在进行前期物探工作时,中国地质集团选择最大概率出水的地方进行试验。经过不懈努力,成功找到了水源,将整个项目的干井率和因水质不达标被废弃率控制在了20%。在之后的施工过程中,项目遇到了极大的挑战。因为所需钻井深度均在100米左右,需要依靠大型机器来完成,但很多村中道路狭窄崎岖,大型机器无法进入。因此中国地质集团需要先对一些村庄的道路进行扩建,花费了大量时间和精力。此外,大型设备工作需要一定的施工平台,会暂时占用部分居民的生活用地,需要与村民进行沟通协调。所幸村民们大都对项目十分支持,不仅为设备腾出空间,还自发轮流看护设备,使项目得以按期进行。在施工过程中,为保证水质安全,额外安装了井水过滤系统,最终通过当地的饮水检测后正式投入使用。
水电
离开中国地质集团,实践支队来到了卢旺达那巴龙格河二号水电站工程现场参观。那巴龙格河是卢旺达主要河流之一,也是尼罗河上游源头的一部分,全长351公里,是卢旺达最长的河流。那巴龙格河二号水电站是中卢合作的重要成果,坝体高59米,也是目前世界上在淤泥上建起来的最高的堆石坝。该项目是大型多功能综合性水利水电开发项目,包含大坝、泄洪系统、引水发电系统、开关站、输变电线路等工程,后续配套有灌区、供水等子项。项目主要功能包括发电、防洪、灌溉等,水库总库容8.038亿立方米,建设总工期56个月。
据项目负责人介绍,项目重难点主要有二。一是45米深软土基坑的开挖。由于水电站大坝地基属于淤泥质软基,在这种基础上进行软岩筑坝属于世界级难题。那巴龙格河二号水电站地基淤泥超45米,基岩属前寒武纪的石英砂岩、钙质砂岩、泥质砂岩、页岩等,砂岩与页岩以互层状为主,土体流动性大,承载力差,施工难度较高。为提高软土地基承载力、减小上部坝体和下部坝基的整体沉降,施工方决定采用桩径1.2米的振冲碎石桩基础处理方案对基础软弱土层进行处理。
振冲碎石桩是复合地基,对桩间土不起明显的排水固结和加密作用,它通过碎石桩对原地基土的置换,使碎石体在原地基土中起加筋作用。靠桩体比周围土的刚度大,使地基应力向碎石桩集中,达到提高整个复合地基承载力、降低压缩性的目的。目前,处理淤泥深度的世界水平不超过30米,该水电站应用技术目前已超过40米,技术指标在全世界处于领先地位。
此外,坝址两侧山体的地质构造复杂,节理、断层、褶皱发育,地层岩性复杂,软硬岩互层且软岩发育,导致边坡稳定性差。为应对这一挑战,施工团队需要不断补充地质勘查,收集重要信息,及时调整开挖支护措施,控制爆破参数并加强施工过程观测与监测。
针对卢旺达严重的水土流失问题,中国电力建设集团对泥沙淤积进行了系统论证和研究,对河流的泥沙含量、颗粒特性等进行了系统监测,认为那巴龙格河二道水电站回水长65公里,是典型的河道型水库,泥沙会按照淤积三角洲的形态首先淤积在上游,预测50年内淤积三角洲不会达到坝前。
那巴龙格河二号水电站项目如今已实现截流,展现了中国水电的高效履约能力和社会责任担当。该项目不仅为卢旺达提供了重要的电力资源,还有助于改善当地能源结构、加快工业化进程、创造就业和改善民生。
大坝
在实践的最后一天,支队前往肯尼亚的卡瑞曼纽大坝进行了实地调研。工作人员介绍了大坝的整体情况、结构设计、土质和水质情况以及水处理厂等,我们则与他们就水文测量、水土流失、结构细节等问题进行了讨论交流。
卡瑞曼纽大坝是集大坝、水处理厂和管线于一体的综合水利项目,位于距内罗毕约75公里的基安布郡。目前大坝已经全部完工并交由业主负责运营,是目前肯尼亚最好的大坝之一。大坝主体分为主坝、副坝和溢洪道三部分。水库深约60米,库容2640万立方米。水库主要用于为居民提供生活用水,不具有发电、防洪、灌溉功能。
不同于卢旺达,这里的水土流失并不严重。当地土壤多为红土,黏性较强,不易被水流冲刷携带。即使水库两岸土壤大多无植被覆盖且大雨较多,水土流失也极少。工作人员向我们介绍说:“在这里工作,如果衣服上沾一点这个红土,基本上就洗不掉了。”
由于下游部分管线尚未布设,加之当地经济水平落后,居民也会直接在水库及下泄水流中取水使用,因此通过水库供水管网的供水量只有3万立方米,低于设计6万立方米/日的供水量。目前水库内的水经过过滤沉淀后水质较好,可以直接饮用。
卡瑞曼纽大坝有一个特殊的消能装置,在参观的过程中,其结构让我很感兴趣。消能是水流势能和动能转化为湍流能和热能的过程,如果没有消能结构,山区河流的高能量会冲刷河床和河岸导致灾害。卡瑞曼纽大坝周边的地形地势决定了消能结构的重要性。不同于国内大型大坝建设消力池作为消能装置,卡瑞曼纽大坝的消能装置只是一个M形状的混凝土挡板。同行的张曼老师为我们讲解道:这样设计是为了节约成本。因为该大坝无防洪功能且流量较小,因此不需要消力池作为消能装置,这样的装置足以达到消能效果。张曼老师还提到,在我们国内,一些小河流上的大坝也可能会使用这种消能装置。
卡瑞曼纽供水项目配套的水处理厂处于大坝主体的下游,日处理量可达7万立方米,目前已运行14个月,实际处理量为3万立方米左右。水厂采用的方法是从水源地抽水进行统一消毒、沉淀、过滤,最后泵送至用户家中。用到的主要水处理药剂有聚合氯化铝、氯和熟石灰,作用分别对应絮凝沉淀、消毒和调节pH值。据了解,水厂运营的重难点是在原水水质多变的情况下持续输出符合要求的净水,是一种动态的管理。
卡瑞曼纽大坝供水项目始建于2019年8月,是中国共建“一带一路”倡议在肯尼亚的落地项目,也是肯尼亚政府“2030愿景”的旗舰项目之一。卡瑞曼纽大坝自运行以来发挥着水资源时空调节的作用,极大缓解了内罗毕及周边地区的用水问题,并且推动了当地的经济发展。
在赴卢旺达、肯尼亚调研“一带一路”中的水利建设过程中,我们真切感受到了中国援建非洲项目规划的广度、战略统筹的深度和人文关怀的温度。
责任编辑:贾倩颖