资源描述
2400兆瓦巴昆水电工程
座落于马来西亚沙捞越洲的装机容量为2400兆瓦的巴昆水电工程一旦完工，即将成为东南亚最大的水电工程，同时也是世界最大的私营水电站。
作者：Eogn Failer 和Mohd. Danel Abong
1995年初兴建巴昆水电工程的计划被马来西亚政府批准通过。这个庞大的工程方案将需要一个装机容量为2400兆瓦的水电发电设备和一个HVDC/HVAC能量传输系统来连接沙捞越与马来西亚半岛现有的传输网络。
这个工程由三个混凝土引水隧洞、 一个高为205米的混凝土面堆石大坝、一个门控滑槽泄洪道和一些发电设备组成。被视为单独项目的能量传输系统有两个变压站，由两条500千伏双极HVDC高架线和四条传输能力为700兆瓦、每条长度约为670千米的500千伏HVDC的水下电缆连接。
巴昆水电站的挑战不仅仅在于它的大小以及结构和安装的复杂，而且还在于精简的策略、缩小的投资、安全保障和操作，尤其是它的执行和操作都由私营部门完成。整个工程将以固定的价格，在全承包的基础上落实执行。它将成为有史以来上世界最大的单一工程合同项目。
工程的历史背景
沙捞越是婆罗沙洲岛上的两个马来西亚州之一。它蕴藏着马来西亚最大的水能，估计蕴藏量达到20000兆瓦。
1979年底，德国政府向马来西亚当局提供的技术援助导致了国际劳工组织领导下的SAMA工程联盟的形成。担任马来西亚执行代理的则是沙捞越电力供应公司（简称为SEACO）。
1981中期，沙捞越水力潜能的最佳开发总体规划设计方案发表了，确定了四个主要水电开发方案，分别是：装机容量为2400兆瓦的Bakun，装机容量为900兆瓦的Murum，装机容量为770兆瓦的Pelagus和装机容量为950兆瓦的Baleh。
从经济和技术上看，巴昆是最具吸引力的开发方案。这一点在随后于1983年11月结束的具体可行性分析中也被证实了。1987年末，工程设计和相应的投标文件完成了，其特色有：210米高、总体积为2850万立方米的地核式填石大坝，无闸门溢洪道以及总装机容量为2400兆瓦的发电设备。但由于十九世纪八十年代中期马来西亚经济日益萧条，这个工程一直被拖延。
私营化及其落实
在过去的八年里，马来西亚经历了经济上的飞速发展，使经济从以传统农业和采矿行业主转换为以其他产业，如制造业和专业服务为主。在国家经济日益繁荣、前景一片光明的同时，国家对电的需求也在飞速的增加。
马来西亚政府制定了2020年的最终目标：即最终成为一个工业国家。这个目标使他们对能创造低成本、洁净能源的巴昆水电站重新又产生了兴趣。根据国家政府有关私营的基本政策，电力供应法于1990年颁布。这个法令允许拥有执照、能有效利用能源、具实施操作能力的私营者在马来西亚境内发电和卖电。1994年Ekran Berhad 被邀请提交建议方案,随后在1995年初他还被当地政府邀请继续进行巴昆水电站的开发。
Ekran Berhad立足于沙捞越活跃的建筑和木材行业，于1995年五月中旬提出河流引水的招标文件。1995年七月初，就收到了来自国际建筑公司或公会的八个投标书。河流引水的工程的建筑于1995年十一月初开工。
在国际建筑和制造业公会的资格预选之后，1995年七月中旬修改后的主要工程的投标文件也被提出。1996年一月中旬按照规定时间工程的开发者Ekran Berhad收到了投标书。基于1996年六月之前的资金终止，一期工程将于2002年中期开始正常投产发电。
为了使水电站拥有者对于设计、建筑和成本的投资风险减到最小，同时为了保护这个巨大工程的融资。整个工程（包括能量传输）都是按照单一合同、以固定的价格全私营承包。价值工程学是必要的契约准备，允许市民承包商和制造商在特殊的情况下或在工作方法上对设计有所修改。如此，就质量、表现、操作、维护和费用来说，使工程最优化。这个合同的资金将会按照付款的时间表来支付。
工程方案的修正
巴昆水电站现有的投标设计基本上按照1987年的设计观念设计，除了修正是根据最近的水电惯例和现有的技术发展水平设计。除了节约花费，这些修正的净结果缩短总工期。使其由原来的9年零9个月缩为六年多。这是改善工程的重要性在经济上的表现。
位置和气候
巴昆水电站位于沙捞越的中部，婆罗沙洲的西北部，在形成Rajang 河的上部流域Balui河上。选择的大坝坝址位于一个长于2千米宽、700米高的峡谷，在这Balui河横过一座突出的山脉。
沙捞越的气候以其常年的高温、湿润、丰富的降雨为主要特色。这是由于11∽2月份受东北季风气候影响、3∽7月份受西南季风气候影响有结果。在集水区上年平均降雨面积大约4500毫米，年平均温度和蒸发量分别为25℃和1300毫米。
地震情况
沙捞越以及它临近的地区，包括中国南海、文莱、沙巴州（即北婆罗州）和加里曼丹（即婆罗州）的东北部，座落在一个地区地质条件相对稳定的地区，位于印尼和腓力比（希腊马其顿地区古城）活跃的火山带的内部。自1870年以来，小到中级地震曾在沿沙捞州海岸的古晋（马来西亚港市）至米尔发生过。沙捞州最强裂的震动发生在1994年2月12日,其最大的量级达到里克特震级的5.1级，地震中心位于诗巫（马来西亚沙捞越西部港市）东边的几百公里处。尽管如此，并没有什么大型的建筑物遭到破坏。
由于已记录的地震事件数量并不多，决定性的方法被采取来获得意义重大的地震设计参数。地面最大加速度是应用一个破裂长度级别关系来揭露菲律宾群岛及其邻近区域的地震情况。估计地震最大潜能为6.3级，这导致在此区域产生约一个为0.12g的水平地面加速度。
由地质学分析，普遍惯性使地面加速度减小它的1/3。尽管如此，考虑到巴昆水电工程（根据1989年出版的国际大坝委员会指南，第72条）的重要性、尺寸、风险级，水平和垂直加速度分别为+/-0.10g和+/-0.05g，这两个值被指定为基本地震设计参数。
地质学和工程地质学
位于巴昆大坝处的岩石是碎屑状的沉淀物，如：含粘性或硅酸盐的沙岩、粉砂岩、页岩。
为了对大坝所处位置的地质情况有个清楚的认识，广泛的地质调查在前期学习中展开。主要包括：
——棱形核心钻屑超过7000米；
——工程所在区域及其附近地区的地质表面；
——三个探测进口；
——大的秤岩石力学原位试验；
——岩石和土壤试验室试验。
沙岩在大坝的附近区域是最主要的岩石类型，占了大约70%的比例，露出100米厚大块的沙洲。从分类学上说，它们都是由有角和含量极少的石英和长石颗粒构成的杂沙岩。包含剩余的30%连续页岩是硬化的粘土石，多为沉沙。从它们的大小上看它们属于泥岩。
坝址处的垫床是最显著类型的断层,方位改变不多。床击几乎垂直到河谷，向上游倾角为60゜-65゜的方向。层面的间距从大块的杂沙岩和只有几微米的薄板状粉砂岩次序排列的页岩。联合的系统能被细分为两个急剧倾斜的固结横接缝,走向大致与河川平行和与一个几乎垂直地减低垫床的相对平的斜接缝平行。
穿过坝的任一坝墩没有发现断层段。在10m 到 30 m 分隔区发现了唯一的较小剪力带。它们的厚度一般为几公分，特殊情况下可达到0.5米。
流速及流水量和洪水
基于追溯到1962年至1948年当中历史记载的流速及流水量和降雨量记录，为了模拟能源产生长期的流速及流水量系列，利用港口进入管制4多方位、多变化的衰退模型和一个多变的可移动类降雨量-表面流水模型。
对于面积为14750平方千米的大集水区，巴昆大坝坝址处的长年平均径流量为1314立方米每秒，相当于每年2810毫米的净表面径流量。45年来再生的流速及流水量系列月平均流速及流水量适度变化，从八月的817立方米每秒到十二月的1720立方米每秒。
大体上因为河流引水工厂的设计，也因为溢洪道和厂房的布局，一项洪水发生频率的分析开始展开，利用极端的价值类型进行可能性分布。基于21年每年的洪水记录，可以得到洪水频率函数：
式中：为洪水的多年重现期。
考虑到经济方面和建筑物级别，溢洪道的设计洪水重现期约为15年（辅助围堰）和500年（主围堰），被采用的最大洪水位为水库流入峰值，大约为51900立方米每秒。
装机容量，力量和能源
水库的最大施工水位为228米，装机容量为2400兆瓦。这些数据早在1983年就在详细的电力系统研究中决定下来，到1994年被最终确定，为能量和动力的售卖建立了初步的税收组织。
基于最近45年的再生的流速及流水量数据，存储容量为19.2bn立方米的巴昆水电站的水力潜能再度被估算。以连续动力在最佳化程序中作为目标函数，被决定的方案在表中被列出的显著参数为客观函数。
由于马来西亚半岛和沙捞越地区对电力的特定需求，电力资源要满足基本的、高峰期的需求。此外，这些机电设计是为拦污栅提供频率控制和弯矩面设计的。除了能发电产生能源，巴昆水电站以拥有极大的洪水控制能力和改善Rang 江的通航条件为特色。
工程规划
巴昆水电站的规划图见图2，由河流引水工厂、混凝土面填石坝、溢洪道、动力引水建筑物、八个动力渠道和电站厂房组成。
河流引水工程
河流引水工程由三个1400米长的混凝土引水隧洞、一个右岸设有熔栓的约60米高的向上游的附加围堰、一个与主坝和下游围堰形成整体的90米高的主围堰构成。引水隧洞座落于右岸桥墩，并相互平等，间距为35米。它们以圆环交叉为特色，其内径为12米，造成约为14米的开挖直径。河流转移的主要尺寸如围堰高度和隧洞直径，是根据历史记录的洪水位计算而来。下游附属围堰和主围堰为挡住15年一遇和500年一遇的洪水而建造的。
混凝土面堆石大坝
选择混凝土面的主要理由因为巴昆工程拥有质量非常好的堆石，经过处理后的适合施工的地形条件。另外，沙捞越洲盛行的热带气候条件对地核式填石大坝的建筑结构具有限制作用。
在最近的几十年，重要的发展出现在设计和混凝土坝的结构 ，像很多最近国际会议和出版物中记载的一样。目前，最高的混凝土坝是位于墨西哥的高为187米的Augamilpa 大坝。而在完成之后，巴昆大坝即将成为世界上最高的混凝土坝之一。巴昆大坝的设计以其最大高度为205米和总容量为15.6×106 m3、上游和下游的坡度均为1：1.4为特色。
大坝由一个建在可靠的岩床上的钢筋混凝土柱基支承。依靠水压力和岩床的质量，柱基的宽度大约在5米到10米之间。巴昆大坝的混凝土面的面积大约为120000平方米，与世界上其他主要的混凝土坝相比较，它相当有用。混凝土面板的厚度逐渐地从30厘米增加，在坝趾处增加到最大值93厘米。混凝土面处于15米宽度范围内。钢的增强将会是大约 0.3% 的平板十字架每个方向的区段并且被放在单身的层之内。根据河流分流安排和建筑进度表，混凝土面的结构建筑计划分两个或三个步骤进行。
大坝的主要堆石由向上游的地域 3A 和下游的地域 3 B, 连同中间的 3 C 和 3D立体地域组成。当水库的水全满时，流体负荷主要地被传送到区域3A，引起了这一地域的额外压缩。因此区域3A应当由质量特别好且包装完好的杂砂岩填满以防止其沉降。
下游堆石3B也是良好堆石，从微风化的杂砂岩或稍好的类似于3A，但是为了适应必需挖掘的特大岩石并且允许有柔性的引炸式样和操作，将会放在1.5米高的起重机中。
中央区域，即3C和3D区域，被认为是任意的堆石地域, 依照地质学原理在这个区域内按比例分布。这种观念将能灵活地提供直接生产且放置混合的堆石材料而不需要堆积，同时还能减少废材料的数量, 减少工程时间和花费。
为了使基础的渗流减到最少并且最终除去管道系统和腐蚀的危险，沿着三排最大深度为150米的大坝柱基采取连续的帷幕灌浆。
溢洪道
溢洪道的设计最大流量近15000立方米每秒，相应的径流PMF流入峰值为519000立方米每秒。因为计算洪水位，假定PMF会在最大的操作水位（228米）进入水库，则水库的最大超高水位为4.8米。
溢洪道包括一个15米宽的门控溢洪堰、一个配有15米宽21.25米长线形门和停靠点的24.5米高的海港。堰的下游方向，滑槽从它的开始宽度72米缩为50米，当径流PMF达到流入峰值时引起大约为300 m3/s/m的比流量。四个溢洪道门在水库的最大操作水位228米全部意外开放，比流量将达到216 m3/s/m。
为了防止混凝土板层发生因高速水流而引起气穴现象，沿着608米长的混凝土滑槽，在倾斜分别为6%，14%，25%处，设置了四个通风口。出于水力和建筑的原因，滑槽平板的直线延伸处被选为两个通风口，倾角之间的延伸改变在通风口处集中。溢洪道在一个跃斗处终止，在这里将溢出的水流抛向一个天然瀑布下的水潭，其最小挑距大约为150米。
发电厂房
地面式厂房靠近坝基，座落于河流左岸，设计可容纳八台机组装置、单相变压器和隔气开关。电站厂房由八个单元分区、两个架设港、一个卸载港组成，总长度325米。为了方便发电机组的安装和检修，厂房内还安装了两台承载能力为4000千牛的起重机。
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