[乌克兰]　O.V.格雷纳斯

埃塞俄比亚复兴大坝工程的设计优化方案

[乌克兰]O.V.格雷纳斯

摘要：埃塞俄比亚复兴大坝工程是目前非洲在建的最大水电项目，且其输电项目将成为该国和东非电网的骨干网架。电站原设计装机容量为5 250 MW，2011年进行了设计优化。该设计优化方案不仅提高了电站的装机容量，提出了许多合理的改进措施，还重点考虑到建筑物美学和安全方面等因素，使工程的性能大为改观。

关键词：水电站；水电站设计；设计优化方案；复兴大坝工程；埃塞俄比亚

1工程概况

埃塞俄比亚复兴大坝工程位于青尼罗河上，距离亚的斯亚贝巴西北约500 km，目前正在施工中。项目业主为埃塞俄比亚电力公司，主要承包商为意大利萨利尼-英波基洛(Salini-Impregilo)公司。该项目于2010年12月开工，计划合同工期为78个月，2010年11月至2011年1月完成初步设计。2011年10月，乌克兰水电工程(UKrhydroproject)公司受业主委托对初步设计成果进行了优化，在设计优化方案中提高了装机容量，并对建筑物布置进行了优化。

作为复兴大坝工程设计优化的一部分，优化后电站总装机容量提高至6 000 MW，潜在发电能力提高约 2.5%，且成本有所降低。在优化方案中，对建筑物总体布置进行了详细研究，包括电站厂房及附属建筑物、厂房控制室等，同时还对安保、建筑特色、主要外观进行了重点优化。主坝为碾压混凝土重力坝，坝高170 m，坝顶长1 800 m，混凝土方量1 000万m3，建成后将为非洲最大的大坝之一。水库库容为630亿m3，淹没面积1 800 km2。

计划在电站厂房安装16台单机375 MW的混流式发电机组(右岸10台、左岸6台)，预计年发电量为15 000 GW·h。其他建筑物还包括1座副坝、1条溢洪道和1条输电线路(长140 km)，副坝为混凝土面板堆石结构，最大坝高50 m，填筑方量1 600万m3；溢洪道位于左岸，为混凝土结构，泄洪能力为15 000 m3/s。

据报道，截止2014年年底，该项目已完成超过40%的工作量，并创造了24 h连续浇筑23 200 m3碾压混凝土的世界纪录。2015年年初，已完成大坝混凝土浇筑225万m3。

2主要特征及总体布置

该项目的主体及附属建筑物设计不仅要满足技术运行要求，还要便于材料运输，设置人行道，以确保施工安全。

此次设计优化的范围包括： 碾压混凝土重力坝，坝高170 m； 左、右岸电站厂房及尾水系统、控制室、检查站和开放式变压器场； 500 kV开关站以及厂房控制室。

该电站的左、右岸都有公路连接，且设有停车场。两岸的电站厂房通过下游的大桥、大坝顶部的人行道及坝体内部的廊道相连。两岸厂房周围都设置了环形通道，包括消防车紧急通道。

设计优化后，厂房控制室从工程大楼移出，检查站设在右岸入口处，为安保人员提供了相邻区域的广阔视野。同时该项目区内设有以工程防护设施和门禁系统为基础的综合安保一体化系统。

2.1厂房周边区域

在该项目周边区域，还设置了一些主要及附属建筑物(包括前面提到的控制室和检查站)。变压器、油箱(用于盛放应急排放的变压器油)和柴油发电机组设置在下游一开放区域，且均设有工程进场道路。

该区域设计地面高程为518 m，在设计中优化了排水方案，以利于各建筑物周围地表水的排放。沿公路表面设置了纵坡，有利于地表水流排向特定的排水沟；在大坝 575.5 m高程和坝脚 518.0 m高程设置排水沟作为大坝排水设施。汇集到以上排水沟的水流将排入下游尾水渠中。此外，厂房坝段下游结合处收缩缝区域也设置了排水沟，用于收集来自下游厂房的地面水流和上部结构顶部的水流。

2.2厂房区域设施

在厂房周边区域的设计优化中，乌克兰水电工程公司特别关注了园林景观和相关设施。为满足实际需要，沿着左、右岸厂房交通通道区域设置了各种设施，包括供水管网、消防系统、生活和工业污水处理系统、高压电缆和通信系统，同时为以上系统设置了照明装置。

在高程 575.5 m处，设置了龙门吊栈桥，用于起吊进水口闸门，沿着栈桥铺设龙门起重机轨道。变电站设施及油压设备也设置在栈桥上。左、右岸变电站周边区域将设安全围栏，并在入口处设置检查站和停车场。

2.3开关站区域

该项目设置了1座500 kV的开关站，距坝址约1.0 km。从建筑美学的角度出发，并考虑土方平衡的设计要求，该区域的设计高程为 532.0～533.61 m，并在一侧设置10%的斜坡。开关站设有2个入口，并有混凝土公路通向断路器、变压器、控制站。该开关站配备有消防系统、储油管道(存放变压器紧急排放的油)、有线电视及室外照明设施。沿周边设置了双重安全围栏，两道围栏间为宽5 m的警戒区。

左右岸厂房与开关站间架设了500 kV的交流输电线，其中右岸5个回路，左岸3个回路。

3建筑美学设计

该项目包含许多改善当地环境的设计，如在厂房周边区域建设园林景观；为避免在右岸厂房区域横穿道路，从检查站到控制室间设置步行区。

为使优化方案达到较好的建筑艺术效果，在连接安装间与坝肩的公路边设置休闲公园观光点，为园林区域的草坪配备自动浇水系统，夜间设有景观照明。从远观，突出滨河景观和河畔风景的混凝土大坝；从近看，突出以混凝土坝为背景的各建筑物。厂房区域内的建筑物是按照现代建筑学和埃塞俄比亚当地传统风格进行设计的，以确保建筑风格与该地区传统文化风格的融合，并利用该国传统手工制品来装饰厂房窗户的框架以及控制室的阳台。

该设计优化方案使用了大比例建筑分割，使平面墙和下沉式玻璃板形成鲜明对比，如此一来，左、右岸厂房看起来会很美观。大型墙面采用装饰件进行装饰，并在上部安装了三角形窗户。

厂房区域内的建筑物设计让常见建筑风格与装饰材料达到和谐统一。主厂房的室内装饰面由水泥墙面、玻璃幕墙、开放式带花边的金属桁架结构组成。安装间以及安装发电机组坝段的地面为光面花岗岩地面，持久耐用且美观。框架柱周边布设统一样式的立式LED灯，以弱化起重机栈桥的外形。

在工程大楼第3层的一面墙上安装装饰板。工程大楼紧邻电站厂房，63 m(长)×22 m(宽)，共4层，一楼层高为 4.2 m，其他层高均为 3.6 m，内设控制系统用房、各种行政和服务用房、安保服务用房、工作人员及管理设施用房。同时，该楼还设置了地下室，内有通信电缆，而且可连通地下廊道。设有1个中庭和1个内部休闲娱乐区，该中庭坐落于机组的轴线上，并通过半透明的防火玻璃幕墙与厂房隔开，从工程大楼可俯瞰主厂房。从该建筑面向厂房区域，可俯瞰整个枢纽，并可观察厂房尾水情况。在办公室周围安排各类生产车间，未来还规划在该区域设立博物馆，向公众展示该项目施工的整个过程。

4交通与安全考虑

为确保工程大楼的消防安全，通过防火分区隔离中庭区域与该大楼其他区域。与中庭毗邻的所有楼层都有独立的疏散通道。该楼设有两个外楼梯，即1部乘客电梯(载重400 kg)和1部客货两用电梯(载重630 kg)。

该楼为钢筋混凝土框架结构，框架尺寸为6 m×6 m。右岸电站厂房安装10台发电机组，每个厂房坝段安装2台机组，此外该厂房还设有2个安装间。为便于9、10号机组后期调试及提前发电，计划2号机组安装在4号与5号坝段之间。

厂房内部的垂直交通设施为电梯和独立楼梯，其中电梯设置在安装间。所有楼梯出口均可通向厂房外部。厂房内楼梯的设计可满足各种防火和保养要求，其设计高程可确保在洪水事件中提供逃生通道。

5结语

该电站的优化设计不仅增加了其装机容量，提高了约 2.5%的发电量，且通过若干实用的改进措施，有效改善了该水利枢纽周围的交通、通信以及安保条件。

对工作人员和参观者而言，在优化设计中，通过重点关注建筑特色、景观花园、内部装饰以及景观照明等，可有效提高该大型水电项目的观赏性。

周荣孙言译

(编辑：唐相茜)

收稿日期：2015-12-25

文章编号：1006-0081(2016)04-0026-02

中图法分类号：TV731

文献标志码：A