25th Anniversary Contest - Canadian Dam Association (CDA-ACB)

Avantages pour la société [Traduire]

La centrale électrique Pointe du Bois de 75 MW est située sur le cours inférieur de la rivière Winnipeg après qu'elle s'écoule de la province voisine de l'Ontario (environ 38 km au nord-est du lac du Bonnet, au Manitoba). Il s'agit de la plus ancienne centrale hydraulique encore en activité sur la rivière Winnipeg et a été construite à l'origine par la ville de Winnipeg pour être la principale source d'approvisionnement en électricité de la ville en plein essor des Prairies qui se voulait le «Chicago du Nord». Lorsque la station est entrée en service, de nombreux résidents de Winnipeg cuisinaient encore sur des poêles à bois et lisaient à la lampe à pétrole ou à la chandelle le soir. De plus, le réservoir en amont a une superficie d'environ 19 kilomètres carrés, ce qui offre depuis plus de 100 ans des possibilités récréatives de qualité dans la région des chalets du Manitoba.

Avantages pour la société [Traduire]

The 75-MW Pointe du Bois Generating Station is located on the lower reaches of the Winnipeg River after it flows out of the neighboring province of Ontario (approximately 38 km northeast of Lac du Bonnet, Manitoba). It is the oldest hydraulic generating station still in operation on the Winnipeg River and was originally built by the city of Winnipeg to be the main supply of electricity to the booming prairie city that aimed to be the “Chicago of the North.” When the station went into service, many Winnipeg residents still cooked on wood-fired stoves and read by kerosene lamp or candlelight in the evening. In addition, the upstream reservoir is approximately 19 square kilometers in size which has provided premium recreational opportunities in Manitoba cottage country for over 100 years.

Bénéfices économiques [Traduire]

Lorsque Pointe du Bois a commencé à produire de l'électricité en 1911, elle provenait des trois premières unités. Au fur et à mesure que la demande augmentait et que l'équipement et le financement devenaient disponibles, d'autres unités ont été ajoutées par étapes. Les dernières unités supplémentaires ont été ajoutées en 1926, portant le nombre total d'unités à 16. Le tarif du kWh pour l'électricité de cette centrale a été fixé à 3,3 cents - un tarif qui est resté inchangé jusqu'en 1968. Une grande partie de l'électricité produite par cette centrale - sur environ 599 millions de kWh par an en moyenne – sont générés par certaines des 16 mêmes turbines Francis à arbre horizontal installées il y a plus de 100 ans. Manitoba Hydro a acquis Pointe du Bois dans le cadre de son achat de Winnipeg Hydro en 2002. Comparées à l'équipement moderne, les turbines plus anciennes de Pointe du Bois reflètent les turbines exposées dans les musées; cependant, la station produit toujours de l'électricité et s'est amortie plusieurs fois. Il a été construit à l'origine pour 3,25 millions de dollars, une somme énorme à l'époque, mais relativement peu coûteuse par rapport au coût d'une nouvelle centrale hydroélectrique aujourd'hui. Le déversoir d'origine, installé en 1911 et modernisé dans les années 1920 et à nouveau dans les années 1950, a été entièrement remplacé en 2014 pour un coût de 560 millions de dollars. Les études de sécurité des barrages réalisées ont montré que malgré des travaux de réhabilitation répétés au cours des décennies précédentes, l'ancien déversoir ne répondait plus aux directives de sécurité modernes de l'Association canadienne des barrages en matière de capacité et de stabilité des crues. De plus, un nouveau déversoir améliorerait la fiabilité ainsi que la sécurité des travailleurs et du public.

Bénéfices économiques [Traduire]

When Pointe du Bois first started generating power in 1911, it came from the first three units. As demand grew and equipment and funding became available, more units were added in stages. The final additional units were added in 1926, bringing the total number of units to 16. The per kWh rate for electricity from this station was set at 3.3 cents – a rate that remained unchanged until 1968. Much of the electricity this station produces – on average annually about 599 million kWh – is generated by some of the same 16 horizontal-shaft Francis turbines installed over 100 years ago. Manitoba Hydro acquired Pointe du Bois as part of its purchase of Winnipeg Hydro in 2002. Compared to modern equipment, the older turbines at Pointe du Bois mirror turbines on display in museums; however, the station still produces power and has paid for itself many times. It was originally built for $3.25 million, a huge amount of money at the time, but relatively inexpensive when compared to cost of a new hydroelectric generating station today. The original spillway, installed in 1911 and upgraded in the 1920s and again in the 1950s, was replaced entirely in 2014 at a cost of $560 million. Dam Safety studies done showed that despite repeated rehabilitation work over the previous decades, the old spillway no longer met modern Canadian Dam Association safety guidelines for flood capacity and stability. In addition, a new spillway would improve reliability as well as worker and public safety.

Valeurs techniques [Traduire]

Le barrage multi-sections comprenait un barrage en enrochement de 215 m et un barrage-poids en béton de 170 m. Les vannes du déversoir constituées de batardeaux en bois devaient être abaissées et relevées manuellement pour contrôler le niveau d'eau dans le bief avant la construction de la grande centrale électrique de 170 m. Chaque générateur, dans des conditions de débit normales, est entraîné par 3,6 millions de mètres cubes d'eau par jour avec une chute d'eau d'environ 14 m.

Le nouveau déversoir et les barrages en remblai associés ont été en grande partie achevés en 2014. La structure du déversoir a finalement été située à l'extrême est de la rivière, ce qui a permis de terminer l'ensemble du déversoir et la majeure partie de l'excavation de la roche à sec. Cela a éliminé bon nombre des risques de construction du projet associés aux travaux dans les cours d'eau, aux travaux de batardeaux temporaires et aux activités de construction dans le mouillé. Cet emplacement nécessitait une approche courbe et des canaux de décharge qui nécessitaient des études simultanées de modèles hydrauliques physiques et numériques pour optimiser la nouvelle conception. Cette conception de déversoir à 7 baies a réduit la quantité totale de béton requise et a établi une source locale de roche pour la construction et les améliorations du nouveau barrage. Le nouveau déversoir a été conçu pour laisser passer tout le débit de la rivière pour l'Inflow Design Flood (IDF) sans dépendre du débit de la centrale électrique. Il s'agissait d'une mise à niveau importante par rapport au déversoir d'origine et offrait une flexibilité accrue pour s'adapter à diverses alternatives futures pour les unités de production vieillissantes. À l'heure actuelle, Manitoba Hydro prévoit continuer d'exploiter la centrale, notamment en étudiant des options pour remplacer un certain nombre de groupes électrogènes.

Valeurs techniques [Traduire]

The multi section dam included a 215 m rockfill dam and a 170 m concrete gravity dam. Spillway gates consisting of timber stop logs needed to be manually lowered and raised to control the water level in the forebay before the large 170 m powerhouse was constructed. Each generator under normal flow conditions, is driven by 3.6 million cubic meters of water a day with a waterfall drop of approximately 14 m.

The new spillway and associated embankment dams were substantially completed in 2014. The spillway structure was ultimately located on the far east side of the river which allowed for the entire spillway and most of the rock excavation to be completed in the dry. This eliminated many of the project construction risks associated with in-stream work, temporary cofferdam works, and in-the-wet construction activities. This location required curved approach and discharge channels which necessitated simultaneous hydraulic physical and numerical model studies to optimize the novel design. This 7-bay spillway design reduced the total amount of concrete required and established a local source of rock for the new dam construction and upgrades. The new spillway was designed to pass the entire river flow for the Inflow Design Flood (IDF) with no reliance on the Powerhouse flow. This was a significant upgrade from the original spillway and provided enhanced flexibility to accommodate various future alternatives for the ageing generating units. At present, Manitoba Hydro plans to continue operating the station including investigating options to replace a number of the generating units.

Contexte historique [Traduire]

La construction a commencé en 1907 et le premier obstacle a été d'amener le personnel et l'équipement de construction sur un site qui, à l'époque, était entouré d'une épaisse forêt boréale et n'était accessible qu'en canot ou en petit bateau. Pour faciliter le besoin de transporter des travailleurs, des matériaux de construction et de l'équipement lourd, le nouveau service public d'électricité de Winnipeg a construit un chemin de fer jusqu'au site. La tâche consistait à construire une piste, avec deux ponts sur la rivière Winnipeg et la rivière Lee, à partir de la ville voisine de Lac du Bonnet à environ 60 km du site.

Les méthodes de construction lourde à cette époque, comparées aux méthodes actuelles, reposaient plus sur la force brute qu'autre chose. Cela comprenait le défrichement manuel de tous les arbres et l'abattage d'arbres qui servaient de traverses de chemin de fer ou de construction de cabanes pour le camp de travail. Des perceuses à vapeur ont été utilisées et des chevaux ont été gardés sur place pour déplacer les matériaux. Les travaux se sont également poursuivis pendant les mois d'hiver exténuants lorsque la rivière a gelé.

Premièrement, le site et la centrale électrique devaient être développés, ce qui n'était pas une tâche facile étant donné son emplacement éloigné de Winnipeg sur la roche nue du Bouclier canadien. La centrale continue d'abriter 16 groupes turbo-alternateurs, dont 15 turbines Francis à double arbre horizontal et un turbo-alternateur Straflo fabriqué par GE Canada. L'unité Straflo a été mise en service le 2 novembre 1999 et a remplacé l'une des turbines Francis d'origine. L'unité Straflo a permis d'augmenter la capacité de la centrale à 75 MW.

Contexte historique [Traduire]

Construction began in 1907 and the first hurdle was getting construction staff and equipment to a site that at the time was surrounded by thick boreal forest and only accessible by a canoe or a small boat. To facilitate the need to transport workers, construction materials and heavy equipment, Winnipeg’s new electrical utility built a railroad to the site. The task was to construct a track, complete with two bridges over the Winnipeg River and Lee River, from the nearby town of Lac du Bonnet roughly 60 km away from the site.

The methods of heavy construction at that time, when compared to current methods, relied more on brute force than anything else. This included clearing the land of all trees by hand, and hewing trees that were used as railway ties or to build cabins for the work camp. Steam powered drills were used, and horses were kept on site to move materials. Work also continued during the grueling winter months when the river froze over.

First, the site and powerhouse had to be developed which was no easy job given its remote location from Winnipeg on the bare rock of the Canadian Shield. The powerhouse continues to house 16 turbine-generator units, including 15 double-horizontal-shaft Francis turbines and one GE Canada-made Straflo turbine-generator. The Straflo unit was commissioned on Nov. 2, 1999 and replaced one of the original Francis turbines. The Straflo unit helped increase the capacity of the generating station to 75 MW.