历时5年半,中国在尼罗河上修建了座“非洲三峡”
你知道吗?全世界最长的大坝既不在欧美发达国家,也不在中国境内,而是在非洲。
它来自非洲的苏丹共和国,位于首都喀土穆以北350公里的尼罗河上,全长9285米,相当于三峡大坝的三倍,美国胡佛水坝的25倍。其漫长的坝身包含了5种坝型,工程量之巨大几乎可以与三峡工程相媲美。它就是麦洛维大坝。
麦洛维大坝虽然不建在中国,但却是不折不扣的“中国制造”。2003年6月,中国水利电力对外公司牵头与中国水利水电建设集团公司强强联手,击败了55家国际知名公司组成的44个联营体,一举夺得了苏丹麦洛维大坝土建工程承包合同。工程在2003年7月正式开工,历时5年半建设完成,总投资超过16亿美元。
麦洛维大坝全景
(一)麦洛维大坝如何改变苏丹经济?
苏丹共和国位于非洲东北部,国土面积188万平方公里,是非洲面积第三大国,素有“世界火炉”之称,全国气候差异很大,北部是干旱的撒哈拉沙漠,南部则是潮湿的沼泽和热带雨林。
苏丹国内并不缺少水资源,但分布却极不均衡,落后的基础设施使得国内真正可以耕种的土地极少,而且洪涝和干旱交替,人民苦不堪言。
同时,苏丹国内的供电情况也十分堪忧。在2003年以前,苏丹国内没有一个完整的国家电网,只能靠分散布置的一些燃油发电机来提供电力,不仅污染巨大,而且电价十分昂贵,只有少数富人才用得起,更谈不上支援国内的工业发展了。
苏丹在非洲的位置
全长6700公里的尼罗河,有2000多公里流经苏丹境内,青尼罗河与白尼罗河在喀土穆汇集之后水量大增,其中蕴藏了巨大的能量可以供人利用。但苏丹工业基础薄弱,技术落后,没有能力独立修建一个横跨尼罗河的巨型水利枢纽。
在中国企业和5400多名职工的努力下,麦洛维大坝最终建成,电站全部十台机组于2010年4月8日并网发电,苏丹半个世纪的梦想最终得以实现。
麦洛维水电站的总装机容量高达1250兆瓦,它的建成使得苏丹全国的总电力供应翻了两倍,苏丹民用电和工业用电费用直接降低了25%,农业用电降低30%。
配套兴建的5万伏高压输电线路将电站所发的电输往全国,形成以麦洛维为中心的全国电网,使苏丹从一个没有国家电网的国家,一跃成为拥有先进国家电网的国家。
廉价的水电还将目前用于发电的原油置换了出来用于出口创汇,改变了苏丹的能源结构。
不仅仅是供电方面,麦洛维水利设施还大大改善了尼罗河两岸的生态环境,使水渠呈网状布散在撒哈拉沙漠边缘,增加了100多万亩耕地,惠及400多万苏丹农民,一举改变了苏丹的农业格局。共有超过1/3的苏丹人民从麦洛维大坝中获益,麦洛维大坝堪称苏丹国家起飞的生命之坝。
(二)在尼罗河上修建大坝难在哪儿?
驾驭尼罗河这条世界上最长的河流并非易事。
在苏丹段,尼罗河水深不大,河流两侧坡度极缓,这也就是说,要想把尼罗河水位抬高到一个适宜发电的高度,就会在上游形成一个面积极为巨大的水库,水库总储量达到了124亿立方米,大坝的长度也将达到惊人的9.7公里。
因此,相比起一般的大坝,麦洛维大坝工程不仅工程量巨大,而且施工难度大,涉及的技术更是非常全面、非常复杂。
通常情况下,一座大坝只涉及到一至两种坝型,但麦洛维大坝的坝体实在太长,因而不得不针对不同的需求采用了5种坝型,包括混凝土面板堆石坝、粘土芯墙堆石坝、混凝土重力坝,还有土坝和闸坝,除了没有拱坝外,几乎覆盖了所有的河川枢纽坝形。
其中,混凝土面板堆石坝为整座大坝的主体,总长度5.8公里,面板总面积21.5万平方米,创下了世界面板坝之最。
一眼望不到边际的麦洛维大坝
麦洛维大坝处于半沙漠地区,施工条件十分恶劣,作为一个超大体积的混凝土工程,受到外界结构和地质约束的大坝本就很容易发生开裂。而麦洛维大坝所处的环境中不仅昼夜温差大,而且十分干旱,这会在混凝土内部造成巨大的内部拉应力,造成开裂。
干旱的环境还会造成混凝土表面失水量增加,进一步加剧裂缝的发展。大坝上的裂缝会随着大坝的运转逐渐深入,最终严重危害大坝的安全。
中国工程师们把国内的工程经验带到了麦洛维大坝中,经过系统的计算机应力模拟和细致的保温养护,并在裂缝产生时及时处理,项目部最终度过了大坝开裂的险关,没有影响到上游坝面的正常使用。
在一些特殊部位,如泄洪坝段的导流底孔等处,混凝土对温度的变化更为敏感,也更容易发生开裂。工程师们在这里进行了有针对性的局部加强来抵抗裂缝。
在整个五年半的施工过程中,麦洛维大坝工程的施工质量始终处于受控状态,在平均气温超过40度的高温干燥地区所施工的面板没有裂缝,创造了世界奇迹。
麦洛维大坝中,最重要的组成部分就是构成整座大坝最核心体积的黏土和碎石心墙。在左右岸的土堤上游一侧,还需要有防护大坝的大块石料。麦洛维大坝的体积实在太大,因此项目部不得不把大量的工时放在采石上。
为了提高开采的整体效率,工程师们采用了挤压爆破法来进行开采,简单说来,就是在一次爆破后并不急于清走全部炸出的土石,而是在现场预留出一定的渣堆,利用预留渣堆对爆区的挤压约束作用,控制爆堆的前冲距离,进而提高爆炸能量的利用率。
这样一来,可以减少岩石的抛掷运动和空气冲击波的能量损失,一次爆破就可以带来较大的产出。凿岩爆破和挖装还可以各自形成一个独立的施工作业区,进行平行作业,大大提高了工作效率。
不过,这种爆破方式对经验和技巧的要求很高。中国工程师们也是在施工过程中针对矿山的具体情况,不断地调整参数,改进工艺,才最终总结出了最为理想的爆破流程,在采石这一关键流程中提高了施工效率,为整个大坝的施工赶上了一大波工期。
挤压爆破法
(三)在欠发达国家施工,海量的物资供应如何保障?
要修建这样一座庞然大物,需要极其大量的钢筋水泥、机械设备和人员生活物资。苏丹的工业基础薄弱,物资极度匮乏,工程所需的大部分物资都要依靠进口,其中绝大多数要从中国国内直接采购。
这极大地提高了物资获得的难度和成本,除了国际工程物资保障常有的困难外,更为严重的是苏丹境内物资的清关运输。
当地的交通条件非常落后,从港口到工地只有一条长800公里、建于100多年前的米轨铁路,最大运输能力不到每月1万吨,而且火车时常抛锚,铁路经常中断。货物仅仅从港口运到现场,最短也需要7天时间,最长则需要整整三个月。
一百年前殖民者修建的老式米轨铁路
苏丹火车内景
公路的运输则更为恶劣,尤其是2005年达尔富尔地区开始大规模粮食运输,占用了当地绝大部分的运输力量,这给仅有的运输力量雪上加霜。
此外,港口的设备也十分落后,管理混乱,装卸货的速度十分缓慢,靠港船只要在锚地等待一周才能靠港。
为了能让物资的供应跟得上工程进度,不拖延工期,项目部进行了统一的物资保障体制。他们把物资分为普通的海运计划和紧急空运计划,即使是紧急空运,也提前一个月制定好规划计划,打好充足的提前量以确保万无一失。
为了避免清关工作成为物资保障的瓶颈,项目部专门增派了人员,成立苏丹港办事处,监督每一步的清关运输工作。
考虑到当地的运力捉襟见肘,项目部甚至在国内采购运输车辆,组建运输车队来自行运输货物。
这样一来,到达现场的物资流量最高达到了每月4万吨,有效解决了物资供应保障问题。此外,还通过与苏丹高层之间的协调,极大地简化了免税审核、清关报批等流程,提高了运输效率。
结语
2010年4月8日,麦洛维大坝电站并网发电,标志着大坝最终投入使用。一直以来,中国都是苏丹的最大投资国,未来源源不断的基建、交通和经贸项目,会越来越多地造福两国人民。
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