贊比西河水電資源開發前景

［津巴布韋］ S.Z.姆朗加 等

1 概述

贊比西河是非洲第4大河流(排名在剛果河、尼羅河、尼日爾河之后)，從贊比亞西北省的源頭到入印度洋河口，全長約2700 km。該河在維多利亞瀑布的平均流量為1000 m3/s，印度洋入海口流量達到3000 m3/s。贊比西河流域面積135萬km2，流經8個國家，即贊比亞、津巴布韋、納米比亞、博茨瓦納、安哥拉、馬拉維、坦桑尼亞和莫桑比克。

從卡宗古拉到盧安瓜，贊比西河形成了贊比亞和津巴布韋的國界。從源頭到卡宗古拉，河流主要受天然湖泊(巴羅茨(Barotse)洪泛平原和喬貝(Chobe)沼澤的自然調節。巴羅茨平原自身的蓄洪能力在正常洪水位情況下為86億m3，在高洪水位時高達270億m3，高洪水位可持續大約1個月。從洪峰出現在巴羅茨平原上游的查武馬，到出現在維多利亞瀑布，要經過6周時間。

從卡宗古拉到印度洋，贊比西河干流上已建有3座水電站，裝機3449 MW。計劃新建8座水電站，在原有裝機基礎上將新增5538 MW裝機。另外，通過計劃的卡里巴南岸(South Bank)水電站擴建，還可以增加300 MW裝機。而在卡里巴北岸(North Bank)水電站，相應300 MW裝機也即將完成。卡博拉巴薩(Cabora Bassa)水電站北岸尚可新增1200 MW裝機。

已對贊比西河的水電資源進行過多次研究，這些研究由非洲中部電力公司(CAPCO)發起，隨后由CAPCO重組建立的贊比西河管理局繼續進行。首份研究報告完成了沿贊比西河具有開發潛力的壩址的水電開發方案。通常，研究結果產生的遠景規劃是要充分利用從維多利亞瀑布到印度洋這一河段總的可利用水頭。

1993年，巴托卡合資咨詢公司(BJVC)開展的電力系統研究對整個流域水電資源進行了最全面的研究。在此次研究中，為了模擬分析，核對了贊比西河上所有已建和擬建水電站的優質物理數據。使用這些信息，研究得出了從已有水電站聯合調度運用中獲得的發電收益。

2 水文概況

贊比西河的流量記載可以追溯到1907年，來自在維多利亞瀑布建造的最早水文站。據該水文站資料顯示，贊比西河多年平均流量1050 m3/s。當流入印度洋的河口三角洲時，流量增加到3000 m3/s。贊比西河的流量具有顯著的季節性，1～6月份6個月的流量占全年總流量的80%，一年中流量最大的是3月和4月。在維多利亞瀑布水文站記載的月平均最大流量為8720 m3/s，出現在1958年3月;最小流量92 m3/s，出現在1996年11月。

3 水電規劃綜述

3.1 卡通博拉壩

擬建的卡通博拉(Katombora)水庫位于卡通博拉險灘的上游端，維多利亞瀑布上游42 km處，該壩的建設將有效地調節巴托卡(Batoka)水電站上游贊比西河河水。然而，卡通博拉壩形成的巨大淺庫將淹沒大量的土地，這些土地分屬贊比亞、津巴布韋、納米比亞、博茨瓦納4個國家。此外，由于水域面積寬廣，庫水將會有大量的蒸發損失。

預可研階段，推薦30 m高的碾壓混凝土重力壩，兩岸間壩長約3.2 km。估計庫容將達到650億m3，水域面積7700 km2。下泄洪水由2 km長的S形溢流堰和12個泄水閘門控制的底孔綜合控制。

3.2 維多利亞瀑布南岸水電站

擬建的維多利亞瀑布南岸(Victoria Falls South Bank)水電站位于維多利亞瀑布上游，是一座徑流式水電站。受維多利亞瀑布最小流量的限制，該水電站只能在夜間運行，保持贊比亞和津巴布韋間用水量的平衡。調節壩建在維多利亞瀑布上游20 km處，夜間蓄的水能在白天保證水電站的正常運行，并不會對維多利亞瀑布的自然流態產生負面影響。為了盡量減少對維多利亞瀑布流量的影響，當維多利亞瀑布天然流量的25%至少超過100 m3/s時，才允許發電;否則應停止發電。

為避免對旅游業產生影響，水電站的主體工程均布置在地下，維多利亞瀑布南岸水電站的主要設計參數如下:

夜間蓄水壩的蓄水量 1600萬m3

電站型式 一座地下發電廠房

裝機 390 MW

投資 3.24億美元

發電單價 2.10美分/kW·h

3.3 德弗爾峽水電站

作為徑流式電站，規劃的德弗爾峽(Devil’s Gorge)水電站可以充分利用規劃中的巴托卡水電站和已建的卡里巴(Kariba)水庫之間的有效水頭。工程需要在卡里巴水庫庫尾、哥萬依河入贊比西河河口下游建造一座碾壓混凝土重力拱壩。德弗爾峽水電站設計參數如下:

水庫集水面積 57萬km2

庫容 16.8億m3

壩型 雙曲混凝土拱壩

壩高 140 m

主溢洪型式 淹沒式閘控泄洪洞

閘孔數 9

溢洪洞尺寸 8.5 m(寬)×9.5 m(高)

輔助溢洪道 S型閘控溢流堰

輔助溢洪道閘門數 5

輔助溢洪道尺寸 14 m(寬)×9 m(高)

電站型式 兩座地下廠房(一座位于北岸，一座位于南岸)

裝機 1520 MW

發電單價 1.93美分/kW·h

3.4 卡里巴南北岸水電站擴容

根據最初的擴容設計，已建卡里巴水電站考慮增加兩臺150 MW水輪機組。但是，在德弗爾峽水電站建成之前，這并不能增加額定功率，而是提供峰值功率和備用容量。北岸的擴容工程預計2013年年底完成。隨著主體工程承包商中國水電集團承包合同的簽署，南岸水電站的施工正在積極推進。兩座電站的工程范圍包括:新建一座地下發電廠房、引水管、尾水隧洞和地面混合變壓器。

3.5 穆帕塔峽水電站

規劃的穆帕塔峽(Mupata Gorge)水電站是一座調蓄水庫，與已建的卡博拉巴薩水電站庫尾銜接。這一壩址的勘測設計尚處于初步設計階段，為了保證有充足的庫容，根據壩址地質條件，推薦修建堆石壩，水庫將淹沒馬納波爾斯和已建的部分禁獵區。

穆帕塔峽水電站的設計參數如下:

壩型 碾壓混凝土重力拱壩

壩高 90 m

電站型式 壩下獨立式廠房

裝機 1085 MW(10臺發電機組)投資 15.16億美元

發電單價 2.02美分/kW·h

3.6 巴托卡峽水電站

3.6.1 項目背景

巴托卡峽(Batoka Gorge)水電站設計為徑流式電站，在維多利亞瀑布下游約54 km處將修建橫跨贊比西河的碾壓混凝土重力拱壩。形成的水庫將淹沒整個巴托卡峽谷，兩座地下電站分別布置在左右岸，每座電站裝機800 MW。1993年，由合資企業巴托卡顧問公司(BJVC)所進行的研究認為，巴托卡峽是卡博拉巴薩水電站上游經濟上最可行的壩址，主要是因其發電成本低，對環境的負面影響小。

1993年，對巴托卡峽水電站進行了詳細的設計和投資估算，融資和開工只等津巴布韋和贊比亞政府的批準。主要設計參數如下:

水庫集水面積 508000 km2水庫水域面積 25.6 km2

庫容 16.8億m3

壩型 碾壓混凝土重力拱壩壩高 181 m

溢洪道 壩頂弧形閘門溢流

閘孔數 12

溢洪道尺寸 14 m(寬)×13 m(高)

電站型式 兩座地下廠房(一座北岸，一座南岸)

裝機 1600 MW(2×800 MW)投資 24.89億美元

發電單價 1.78美分/kW·h 3.6.2 額定功率

基于1907年8月至2005年6月的觀測數據，對水電蘊藏量進行了模擬研究。結果表明:在裝機1600 MW、保證率99%情況下，單機額定功率為247 MW。單機額定功率小，是由于維多利亞瀑布天然流量低。在保證率為95%和90%時，單機額定功率分別為317 MW和373 MW。對不同組合條件下單機和平均發電量的研究表明，與卡里巴水電站聯合調度運用，可以獲得極大的發電效益。雨季，巴托卡峽水電站滿負荷運行，可以充分利用天然流量，而卡里巴水電站則減少發電量，儲存多余的來水。當維多利亞瀑布上游來水量減少時，卡里巴水電站可以增加發電量，從而增加全年的聯合發電量。提高現有發電機的功率后，卡里巴水電站裝機1470 MW，聯合調度模擬研究結果見表1。

3.6.3 項目審批

津巴布韋和贊比亞兩個國家的決議是兩國同意興建巴托卡峽水電站的先決條件。決議達成后，政府機構于2012年2月9日批準了巴托卡峽水電站開工建設，批文同意建立工程咨詢委員會，并負責協調下列事務:

(1)為可行性研究籌措資金，了解1993年以來的最新研究成果;

(2)修改工程可行性研究，2013年12月底完成;

(3)開展環境影響與社會影響評估研究，2013年12月底完成;

(4)開工建設，2019～2020年完成。

3.6.4 實施現狀

承擔修改工程可行性研究、巴托卡峽水電站環境影響評價和社會影響評價研究的咨詢公司的職責范圍已經制訂，2012年9月意向書已在相關媒體公示。共收到15份工程可行性研究投標書、10份環境影響和社會影響評價投標書。使用世界銀行指南之“項目意向書評價指南——咨詢公司”中的方法對其進行了評估，因為世界銀行為這些研究提供資金。

咨詢公司也將對已提出的幾種工程開發模式開展研究，如建設、管理和輸電(輸電是兩個國家最為關心的問題)、發電機制造、采購、施工以及其他。兩個咨詢服務的提案要求書已制訂，并已提交給世界銀行待審，一旦收到銀行的審查意見，提案要求書將被轉發給候選公司。

修建南北兩岸進出巴托卡峽水電站施工現場的道路工程合同也在簽署中，道路的修建也有助于在可行性研究工作期間的現場交通。

3.7 姆潘達恩庫瓦、博羅馬和盧帕塔水電站

贊比西河干流最后3個梯級均位于莫桑比克境內，以優化利用卡布拉巴薩(Cahora Bassa)水電站與印度洋之間的剩余水頭。幾個規劃壩址主要作蓄水水庫，在一個梯級的發電水頭與下一個梯級的最高尾水位之間達成平衡。

姆潘達恩庫瓦(Mphanada Nkuwa)水電站位于卡布拉巴薩水電站下游70 km處，距贊比西河在印度洋的三角洲約400 km，裝機1600 MW。2002年，莫桑比克政府最先吸引投資者開發的便是這一梯級，但沒有簽訂合同。

下一個梯級，博羅馬(Boroma)電站，裝機444 MW。最后一個梯級，盧帕塔(Lupata)水電站距印度洋約300 km，裝機654 MW。