赞比西河水电资源开发前景

2013-04-09津巴布韦姆朗加

水利水电快报 2013年11期

［津巴布韦］ S.Z.姆朗加等

1 概述

赞比西河是非洲第4大河流(排名在刚果河、尼罗河、尼日尔河之后)，从赞比亚西北省的源头到入印度洋河口，全长约2700 km。该河在维多利亚瀑布的平均流量为1000 m3/s，印度洋入海口流量达到3000 m3/s。赞比西河流域面积135万km2，流经8个国家，即赞比亚、津巴布韦、纳米比亚、博茨瓦纳、安哥拉、马拉维、坦桑尼亚和莫桑比克。

从卡宗古拉到卢安瓜，赞比西河形成了赞比亚和津巴布韦的国界。从源头到卡宗古拉，河流主要受天然湖泊(巴罗茨(Barotse)洪泛平原和乔贝(Chobe)沼泽的自然调节。巴罗茨平原自身的蓄洪能力在正常洪水位情况下为86亿m3，在高洪水位时高达270亿m3，高洪水位可持续大约1个月。从洪峰出现在巴罗茨平原上游的查武马，到出现在维多利亚瀑布，要经过6周时间。

从卡宗古拉到印度洋，赞比西河干流上已建有3座水电站，装机3449 MW。计划新建8座水电站，在原有装机基础上将新增5538 MW装机。另外，通过计划的卡里巴南岸(South Bank)水电站扩建，还可以增加300 MW装机。而在卡里巴北岸(North Bank)水电站，相应300 MW装机也即将完成。卡博拉巴萨(Cabora Bassa)水电站北岸尚可新增1200 MW装机。

已对赞比西河的水电资源进行过多次研究，这些研究由非洲中部电力公司(CAPCO)发起，随后由CAPCO重组建立的赞比西河管理局继续进行。首份研究报告完成了沿赞比西河具有开发潜力的坝址的水电开发方案。通常，研究结果产生的远景规划是要充分利用从维多利亚瀑布到印度洋这一河段总的可利用水头。

1993年，巴托卡合资咨询公司(BJVC)开展的电力系统研究对整个流域水电资源进行了最全面的研究。在此次研究中，为了模拟分析，核对了赞比西河上所有已建和拟建水电站的优质物理数据。使用这些信息，研究得出了从已有水电站联合调度运用中获得的发电收益。

2 水文概况

赞比西河的流量记载可以追溯到1907年，来自在维多利亚瀑布建造的最早水文站。据该水文站资料显示，赞比西河多年平均流量1050 m3/s。当流入印度洋的河口三角洲时，流量增加到3000 m3/s。赞比西河的流量具有显著的季节性，1～6月份6个月的流量占全年总流量的80%，一年中流量最大的是3月和4月。在维多利亚瀑布水文站记载的月平均最大流量为8720 m3/s，出现在1958年3月;最小流量92 m3/s，出现在1996年11月。

3 水电规划综述

3.1 卡通博拉坝

拟建的卡通博拉(Katombora)水库位于卡通博拉险滩的上游端，维多利亚瀑布上游42 km处，该坝的建设将有效地调节巴托卡(Batoka)水电站上游赞比西河河水。然而，卡通博拉坝形成的巨大浅库将淹没大量的土地，这些土地分属赞比亚、津巴布韦、纳米比亚、博茨瓦纳4个国家。此外，由于水域面积宽广，库水将会有大量的蒸发损失。

预可研阶段，推荐30 m高的碾压混凝土重力坝，两岸间坝长约3.2 km。估计库容将达到650亿m3，水域面积7700 km2。下泄洪水由2 km长的S形溢流堰和12个泄水闸门控制的底孔综合控制。

3.2 维多利亚瀑布南岸水电站

拟建的维多利亚瀑布南岸(Victoria Falls South Bank)水电站位于维多利亚瀑布上游，是一座径流式水电站。受维多利亚瀑布最小流量的限制，该水电站只能在夜间运行，保持赞比亚和津巴布韦间用水量的平衡。调节坝建在维多利亚瀑布上游20 km处，夜间蓄的水能在白天保证水电站的正常运行，并不会对维多利亚瀑布的自然流态产生负面影响。为了尽量减少对维多利亚瀑布流量的影响，当维多利亚瀑布天然流量的25%至少超过100 m3/s时，才允许发电;否则应停止发电。

为避免对旅游业产生影响，水电站的主体工程均布置在地下，维多利亚瀑布南岸水电站的主要设计参数如下:

夜间蓄水坝的蓄水量 1600万m3

电站型式一座地下发电厂房

装机 390 MW

投资 3.24亿美元

发电单价 2.10美分/kW·h

3.3 德弗尔峡水电站

作为径流式电站，规划的德弗尔峡(Devil’s Gorge)水电站可以充分利用规划中的巴托卡水电站和已建的卡里巴(Kariba)水库之间的有效水头。工程需要在卡里巴水库库尾、哥万依河入赞比西河河口下游建造一座碾压混凝土重力拱坝。德弗尔峡水电站设计参数如下:

水库集水面积 57万km2

库容 16.8亿m3

坝型双曲混凝土拱坝

坝高 140 m

主溢洪型式淹没式闸控泄洪洞

闸孔数 9

溢洪洞尺寸 8.5 m(宽)×9.5 m(高)

辅助溢洪道 S型闸控溢流堰

辅助溢洪道闸门数 5

辅助溢洪道尺寸 14 m(宽)×9 m(高)

电站型式两座地下厂房(一座位于北岸，一座位于南岸)

装机 1520 MW

发电单价 1.93美分/kW·h

3.4 卡里巴南北岸水电站扩容

根据最初的扩容设计，已建卡里巴水电站考虑增加两台150 MW水轮机组。但是，在德弗尔峡水电站建成之前，这并不能增加额定功率，而是提供峰值功率和备用容量。北岸的扩容工程预计2013年年底完成。随着主体工程承包商中国水电集团承包合同的签署，南岸水电站的施工正在积极推进。两座电站的工程范围包括:新建一座地下发电厂房、引水管、尾水隧洞和地面混合变压器。

3.5 穆帕塔峡水电站

规划的穆帕塔峡(Mupata Gorge)水电站是一座调蓄水库，与已建的卡博拉巴萨水电站库尾衔接。这一坝址的勘测设计尚处于初步设计阶段，为了保证有充足的库容，根据坝址地质条件，推荐修建堆石坝，水库将淹没马纳波尔斯和已建的部分禁猎区。

穆帕塔峡水电站的设计参数如下:

坝型碾压混凝土重力拱坝

坝高 90 m

电站型式坝下独立式厂房

装机 1085 MW(10台发电机组)投资 15.16亿美元

发电单价 2.02美分/kW·h

3.6 巴托卡峡水电站

3.6.1 项目背景

巴托卡峡(Batoka Gorge)水电站设计为径流式电站，在维多利亚瀑布下游约54 km处将修建横跨赞比西河的碾压混凝土重力拱坝。形成的水库将淹没整个巴托卡峡谷，两座地下电站分别布置在左右岸，每座电站装机800 MW。1993年，由合资企业巴托卡顾问公司(BJVC)所进行的研究认为，巴托卡峡是卡博拉巴萨水电站上游经济上最可行的坝址，主要是因其发电成本低，对环境的负面影响小。

1993年，对巴托卡峡水电站进行了详细的设计和投资估算，融资和开工只等津巴布韦和赞比亚政府的批准。主要设计参数如下:

水库集水面积 508000 km2水库水域面积 25.6 km2

库容 16.8亿m3

坝型碾压混凝土重力拱坝坝高 181 m

溢洪道坝顶弧形闸门溢流

闸孔数 12

溢洪道尺寸 14 m(宽)×13 m(高)

电站型式两座地下厂房(一座北岸，一座南岸)

装机 1600 MW(2×800 MW)投资 24.89亿美元

发电单价 1.78美分/kW·h 3.6.2 额定功率

基于1907年8月至2005年6月的观测数据，对水电蕴藏量进行了模拟研究。结果表明:在装机1600 MW、保证率99%情况下，单机额定功率为247 MW。单机额定功率小，是由于维多利亚瀑布天然流量低。在保证率为95%和90%时，单机额定功率分别为317 MW和373 MW。对不同组合条件下单机和平均发电量的研究表明，与卡里巴水电站联合调度运用，可以获得极大的发电效益。雨季，巴托卡峡水电站满负荷运行，可以充分利用天然流量，而卡里巴水电站则减少发电量，储存多余的来水。当维多利亚瀑布上游来水量减少时，卡里巴水电站可以增加发电量，从而增加全年的联合发电量。提高现有发电机的功率后，卡里巴水电站装机1470 MW，联合调度模拟研究结果见表1。

3.6.3 项目审批

津巴布韦和赞比亚两个国家的决议是两国同意兴建巴托卡峡水电站的先决条件。决议达成后，政府机构于2012年2月9日批准了巴托卡峡水电站开工建设，批文同意建立工程咨询委员会，并负责协调下列事务:

(1)为可行性研究筹措资金，了解1993年以来的最新研究成果;

(2)修改工程可行性研究，2013年12月底完成;

(3)开展环境影响与社会影响评估研究，2013年12月底完成;

(4)开工建设，2019～2020年完成。

3.6.4 实施现状

承担修改工程可行性研究、巴托卡峡水电站环境影响评价和社会影响评价研究的咨询公司的职责范围已经制订，2012年9月意向书已在相关媒体公示。共收到15份工程可行性研究投标书、10份环境影响和社会影响评价投标书。使用世界银行指南之“项目意向书评价指南——咨询公司”中的方法对其进行了评估，因为世界银行为这些研究提供资金。

咨询公司也将对已提出的几种工程开发模式开展研究，如建设、管理和输电(输电是两个国家最为关心的问题)、发电机制造、采购、施工以及其他。两个咨询服务的提案要求书已制订，并已提交给世界银行待审，一旦收到银行的审查意见，提案要求书将被转发给候选公司。

修建南北两岸进出巴托卡峡水电站施工现场的道路工程合同也在签署中，道路的修建也有助于在可行性研究工作期间的现场交通。