繼世紀工程三峽水電站之后，又一個(gè)重大水電工程走進(jìn)人們視野。媒體報道，8月3日，裝機規模全球第二、在建規模全球第一的水電站——白鶴灘水電站進(jìn)入主體工程全面建設階段。專(zhuān)家表示，這是繼金沙江溪洛渡、向家壩水電站建成投產(chǎn)和烏東德水電站核準建設以來(lái)，中國乃至世界水電史上又一具有里程碑意義的重大事件。
白鶴灘水電站董建設，在世界能源變革和中國企業(yè)走出去的背景下，意義重大。據悉，白鶴灘水電站不僅是世界首個(gè)單機容量機組突破100萬(wàn)千瓦的水電站，而且是國內首個(gè)100%國產(chǎn)機組的大型水電站。這意味著(zhù)，我國水電建設能力又跨上了一個(gè)全新的臺階。
引入“智能建造”
白鶴灘水電站以高壩大庫、百萬(wàn)機組、復雜的地質(zhì)條件和工程技術(shù)等課題成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。白鶴灘水電站地形地質(zhì)環(huán)境復雜，需要攻克高地震烈度、壩身大泄量、柱狀節理玄武巖松弛變形控制、復雜地質(zhì)條件下全壩采用低熱混凝土澆筑施工、高地應力條件超大規模地下洞室群開(kāi)挖支護、千米高邊坡地質(zhì)穩定與施工安全、百萬(wàn)千瓦級水電機組制造安裝等一系列世界級難題，堪稱(chēng)“中國乃至世界技術(shù)難度最高的水電工程”。白鶴灘水電站是代表著(zhù)世界水電最高水平的創(chuàng )新工程和智能工程。
白鶴灘水電站從前期論證到全面建設，前后歷時(shí)11年，工程規模巨大。溪洛渡大壩被稱(chēng)為“智能大壩”，白鶴灘則是在溪洛渡大壩基礎上智能全面升級的2.0版。中國三峽集團在承襲溪洛渡工程“智能大壩”先進(jìn)建設理念的基礎上，在建設白鶴灘水電站過(guò)程中提出了“智能建造”的理念。專(zhuān)家認為，通過(guò)實(shí)施“智能建造”，可有效解決白鶴灘水電站拱壩的一系列技術(shù)及管理問(wèn)題。
在建設過(guò)程中，最常被提及的一個(gè)指標，就是溫度。眾所周知，混凝土有水化熱，澆筑入倉后體積膨脹，遇寒又會(huì )收縮，熱脹冷縮后，會(huì )使大壩產(chǎn)生溫度裂縫，因此有“無(wú)壩不裂”的說(shuō)法。為了破解大壩澆筑過(guò)程中，混凝土溫度防裂的世界性難題，在整個(gè)工程建設中，將采用融合智能分析和控制技術(shù)的方法，打造一個(gè)水電超級工程。據了解，全壩31個(gè)壩段，每一倉混凝土都埋設有數支溫度計和冷卻水管，澆筑好的混凝土鋪著(zhù)“保溫被”，現場(chǎng)還有降溫噴霧器隨時(shí)待命。
白鶴灘全壩使用低熱水泥混凝土，這在世界上還是第一次。對低熱水泥混凝土研究十余年的長(cháng)江三峽技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展有限公司執行董事、黨委書(shū)記李文偉表示，為了從源頭上解決大壩的溫度裂縫問(wèn)題，三峽工程應用了中熱水泥，白鶴灘大壩將全面采用低熱水泥，其水化熱比中熱水泥低15%，后期強度性能優(yōu)于中熱水泥，并能減少后期冷卻手段，以降低成本。“美國的胡佛大壩雖使用低熱水泥，但其占比只有40%左右?！薄爸灰胧┑卯?，大壩將不會(huì )產(chǎn)生溫度裂縫”。
“智能建造”這一理念將貫穿白鶴灘水電站整個(gè)工程的全生命建設周期。中國三峽集團白鶴灘工程建設部副主任陳文夫說(shuō)：“在施工過(guò)程中我們在壩體里面埋設了成千上萬(wàn)個(gè)傳感器，通過(guò)它的話(huà)可以采集壩體的溫度、壩體的受力、以及混凝土成型的狀態(tài)。這一數據能夠實(shí)時(shí)傳到我的IPAD（平板電腦）上，通過(guò)它可以實(shí)現精細化的管理，提升質(zhì)量和效率，建設無(wú)縫大壩。”“我們利用數字技術(shù)進(jìn)行大壩全生命周期工作性態(tài)監控。生產(chǎn)施工數據都會(huì )被采集和分析，從而實(shí)現施工質(zhì)量全過(guò)程的在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控和預報、預警及智能控制，可以根據實(shí)際情況調整施工方案，即做到'全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制’?！卑Q灘工程建設部副主任陳文夫打了個(gè)形象的比方，就像一個(gè)人頭痛腦熱，不用大夫，靠自己就能夠采集血液等進(jìn)行體檢，然后開(kāi)出應對處方。
白鶴灘水電站建設規模之大、難度之高、影響之深遠，位居世界水電工程前列。“白鶴灘水電站有一個(gè)獨特的地質(zhì)現象，那就是玄武巖柱狀節理?！敝锌圃涸菏筷愖骒辖榻B，它是發(fā)育玄武巖中的一種原生張性破裂結構?！皬男螤钌峡淳拖覃湲攧诘氖項l一樣，開(kāi)挖后則容易產(chǎn)生松弛、崩落等現象?！标愖骒险f(shuō)，在國內外工程中，柱狀節理玄武巖偶有碰到，但分布位置未涉及主體建筑物，因而對其特性的研究甚少。陳祖煜說(shuō)，白鶴灘是國內首個(gè)利用柱狀節理玄武巖作為壩基的高拱壩工程，科研人員首次系統和深入地開(kāi)展了柱狀節理玄武巖工程特性研究并掌握了其處理措施。該工程選擇微新柱狀節理玄武巖作為建基面，對開(kāi)挖表層巖體預留保護層、預錨、強化灌漿等處理。
白鶴灘水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，壩高289米，壩體混凝土總量約720萬(wàn)方，建成后水庫總庫容206.27億方。據了解，這個(gè)大壩擋水以后，它承受的壓力是1650萬(wàn)噸，這一個(gè)重量相當于1100萬(wàn)輛家用轎車(chē)的總重量。這么巨大的水壓力靠一個(gè)雙曲拱壩把它傳遞到兩岸的山體里面，它的安全性是非常高的。
全部中國制造
白鶴灘水電站壩址位于四川省涼山州寧南縣和云南省昭通市巧家縣境內的金沙江干流下游河段上，是國務(wù)院已批復的《長(cháng)江流域綜合規劃（2012—2030年）》中的一級水電站，是三峽集團開(kāi)發(fā)建設的金沙江下游四個(gè)水電梯級—烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩中的第二個(gè)梯級。
金沙江白鶴灘水電站裝機16臺，總裝機規模達1600萬(wàn)千瓦，是僅次于三峽工程的世界第二大水電站，單機容量達到百萬(wàn)千瓦，引領(lǐng)世界水電進(jìn)入“百萬(wàn)單機時(shí)代”。 白鶴灘工程建設部主任汪志林說(shuō)，白鶴灘水電站是當今世界在建的綜合技術(shù)難度最大的水電工程，其在建裝機容量、抗震參數、地下洞室群規模等均居全球第一。特別是白鶴灘水電站將首次全部采用我國國產(chǎn)的百萬(wàn)千瓦級水輪發(fā)電機組，這是我國重大水電裝備繼三峽機組國產(chǎn)化之后、在向家壩80萬(wàn)千瓦機組國產(chǎn)化的基礎上產(chǎn)生的又一次歷史性的巨大飛躍，建成后我國重大工程建設水平將達新高度，將開(kāi)創(chuàng )世界水電百萬(wàn)千瓦級水輪發(fā)電機組的新紀元。
在白鶴灘水電站眾多工程技術(shù)指標中，“百萬(wàn)機組”格外引人注目?！皬娜龒{到金沙江，從30萬(wàn)千瓦到70萬(wàn)千瓦，再到100萬(wàn)千瓦，中國水電裝備設計制造實(shí)現了兩次大的跨越。在三峽，我們走的是'引進(jìn)、消化吸收、再創(chuàng )新’的路子；而在白鶴灘，我們實(shí)現了完全自主創(chuàng )新?！比龒{集團副總經(jīng)理樊啟祥說(shuō)。
“經(jīng)過(guò)三峽工程等一系列重點(diǎn)工程建設，中國水電裝備的設計制造能力得到飛速發(fā)展。目前，向家壩和溪洛渡水電站都采用了技術(shù)已經(jīng)成熟的70萬(wàn)千瓦級巨型水輪機組。這是目前全世界單機容量最大的機組群，然而，還有一個(gè)高點(diǎn)等待人們去征服，那就是'百萬(wàn)機組’。它就像是水電行業(yè)的珠穆朗瑪峰，大家都想上去看一看?！痹谡劦讲捎谩鞍偃f(wàn)機組”的初衷時(shí)，樊啟祥打了這樣一個(gè)比方。100萬(wàn)千瓦的單機容量，超過(guò)了國內外很多水電站的總裝機規模。布置于左右岸電站廠(chǎng)房?jì)?、目前全球僅有的16臺“超級機組”，將世界水電帶入“百萬(wàn)單機時(shí)代”。
國際大壩委員會(huì )榮譽(yù)主席賈金生表示，從三峽到向家壩電站，再到白鶴灘，增加的不僅是容量，更需要高精尖的技術(shù)作支撐。“這足已證明中國不僅在建壩規模上領(lǐng)先世界，技術(shù)制造也已進(jìn)入引領(lǐng)的階段?！?/span> 白鶴灘工程建設過(guò)程中的一系列科研攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng )新，將全面提升我國水電行業(yè)的勘測、設計、制造、施工、運行管理水平，進(jìn)一步鞏固和提升中國水電行業(yè)在世界的引領(lǐng)地位。
目前，水電作為我國優(yōu)質(zhì)的可再生能源，還未充分發(fā)揮其重要作用。雖然按裝機量和工程數量、大小來(lái)看，我國已經(jīng)成為當之無(wú)愧的世界水電第一大國，但是我國水電開(kāi)發(fā)程度和發(fā)達國家相比仍有較大差距，還有較廣闊的發(fā)展前景。數據顯示，發(fā)達國家水能資源開(kāi)發(fā)程度總體較高，如瑞士達到92%，法國為88%，意大利為86%，而我國水電開(kāi)發(fā)程度僅為37%，還有很大的發(fā)展空間。
白鶴灘水電站是充分發(fā)掘我國水能資源的重要一步。白鶴灘水電站，再加上金沙江下游的烏東德、溪洛渡、向家壩三個(gè)電站，它們總裝機容量達4646萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量達1900億千瓦時(shí)，相當于兩個(gè)“三峽工程”。白鶴灘水電站建成后將與其它電站一起送電至華東、華中和華南等地區，成為國家能源戰略布局“西電東送”的骨干電源點(diǎn)，成為帶動(dòng)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的能源“引擎”。
注重生態(tài)保護
白鶴灘水電站是金沙江下游干流河段四個(gè)水電梯級中的第二個(gè)梯級電站，其開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，同時(shí)注重生態(tài)保護，兼顧防洪、航運、攔沙，發(fā)展庫區航運和改善下游通航條件等綜合利用效益，并促進(jìn)地方經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展。
白鶴灘水電站是構筑長(cháng)江生態(tài)屏障的重要一環(huán)，與流域梯級水庫群共同承擔著(zhù)涵養、修復長(cháng)江流域生態(tài)環(huán)境的重大責任，是節能減排的生態(tài)工程。當前，中國溫室氣體排放總量居世界首位，煤炭消費量超過(guò)全球半數，化石能源使用過(guò)多已成為嚴重霧霾的重要原因，水電和其他非化石能源發(fā)展變得愈發(fā)迫切。國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》明確，到2020年，力爭常規水電裝機達到3.4億千瓦。作為國家能源戰略“西電東送”的骨干電源，白鶴灘電站平均發(fā)電624.43億度，相當于北京市2015年全年用電量的2/3，相當于杭州全年的用電量。每年可節約標準煤約1968萬(wàn)噸，減少排放二氧化碳5160萬(wàn)噸、二氧化硫17萬(wàn)噸、氮氧化物約15萬(wàn)噸，能有效改善我國能源結構、減少大氣污染物排放，節能減排效益顯著(zhù)。
金沙江是長(cháng)江上游干流河段，全長(cháng)2308公里，流域面積近50萬(wàn)平方公里，其干流落差3300米。除了提供綠色電能，金沙江的這四個(gè)梯級水電站，還承擔著(zhù)長(cháng)江防洪的重要任務(wù)，可配合三峽水庫調度，提高長(cháng)江中下游防洪能力和長(cháng)江流域水資源綜合利用效率。中國三峽集團董事長(cháng)盧純表示，白鶴灘水電站是金沙江下游四個(gè)梯級電站——烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩中的第二級，加上三峽工程、葛洲壩工程，總裝機將達7169.5萬(wàn)千瓦，全部總發(fā)電量將達2932億千瓦時(shí)，屆時(shí)將建成全球最大“清潔能源走廊”。
白鶴灘水庫是長(cháng)江防洪體系的重要組成部分，控制流域面積43.03萬(wàn)平方千米，占金沙江流域面積的91%，防洪庫容為75億立方米，相當于1.5個(gè)太湖容量，僅次于三峽工程和丹江口工程，具有超強的防洪能力。白鶴灘水電站采用混凝土雙曲拱壩壩型，水庫具有年調節能力，正常蓄水位825米，防洪限制水位785米，水庫控制流域面積43萬(wàn)平方公里，占金沙江流域面積的91%。投入運行后，白鶴灘水庫可使下游宜賓市的防洪能力提高至100年一遇，同時(shí)提高瀘州、重慶等城市的防洪能力，配合三峽水庫承擔長(cháng)江中下游防洪任務(wù)。白鶴灘水電站水庫防洪庫容巨大，“通過(guò)長(cháng)江中上游水庫群的聯(lián)合調度，可在很大程度上提高長(cháng)江中下游的防洪能力?！敝袊こ淘涸菏苦嵤厝时硎?。
白鶴灘水電站所在的河段屬于干熱河谷地區，這個(gè)地區的植被比較少，水土流失比較嚴重，地質(zhì)災害也頻繁，電站建設充分融入了綠色理念，建立了一整套完善的環(huán)境保護體系。樊啟祥指出，“白鶴灘電站建成以后，梯級水庫的形成會(huì )改變這個(gè)河段的局地氣候，會(huì )有利于水土保持，有利于植被的生長(cháng)。同時(shí)的話(huà)，我們在電站建設過(guò)程當中，也采取了一些植被恢復技術(shù)，這些對于金沙江下游河段綠水青山都是非常有意義的。”
工程嚴格落實(shí)過(guò)魚(yú)設施、魚(yú)類(lèi)增殖放流等水生生態(tài)保護措施。白鶴灘水電站建設將改變壩址上下游河段水文情勢，阻隔魚(yú)類(lèi)遷移，造成魚(yú)類(lèi)生境破碎化，淹沒(méi)原有魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵場(chǎng)，進(jìn)一步加劇圓口銅魚(yú)及其他長(cháng)江上游珍稀、特有及保護魚(yú)類(lèi)種質(zhì)資源喪失的風(fēng)險。針對電站建設和運行對魚(yú)類(lèi)的影響，白鶴灘電站將采取集運過(guò)魚(yú)系統過(guò)魚(yú)、依托烏東德魚(yú)類(lèi)增殖放流站實(shí)施魚(yú)類(lèi)增殖放流、設置人工魚(yú)巢等補救措施，蓄水前完成各項魚(yú)類(lèi)保護措施建設。工程截流前建成烏東德魚(yú)類(lèi)增殖放流站，形成運行管理和技術(shù)能力，承擔烏東德、白鶴灘兩電站的增殖放流任務(wù)，放流對象為圓口銅魚(yú)、長(cháng)薄鰍、鱸鯉、齊口裂腹魚(yú)、長(cháng)鰭吻鮈、四川白甲魚(yú)、裸體鰍鮀、前臀鮡等長(cháng)江上游珍稀、特有保護魚(yú)類(lèi)，總放流規模不低于105萬(wàn)尾/年。與此同時(shí)，還將開(kāi)展增殖放流標志跟蹤監測評估，根據監測結果調整增殖放流對象及規模。
作為我國水電史上里程碑式的工程，白鶴灘水電站不僅將中國的高拱壩技術(shù)推到了世界最前沿，建成后，白鶴灘工程對我國能源結構調整、長(cháng)江經(jīng)濟帶建設、生態(tài)環(huán)境、區域經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展，移民脫貧致富，以及進(jìn)一步鞏固中國水電在世界水電領(lǐng)域的領(lǐng)先地位等方面都有重大意義。根據施工總體規劃，白鶴灘水電站大壩將于2021年5月下閘蓄水，同年首批機組投產(chǎn)發(fā)電，全部機組將于2022年底建成投產(chǎn)。它的建成，對推動(dòng)長(cháng)江經(jīng)濟帶發(fā)展、優(yōu)化我國能源結構、促進(jìn)節能減排、提升我國裝備制造能力和流域防洪減災能力、助力庫區脫貧攻堅和經(jīng)濟社會(huì )快速發(fā)展都具有十分重要的戰略意義。
媒體報道，云南省昆明市向北300公里，水流澎湃的金沙江下游，一片沿江綿延10余公里的區域正在緊張有序施工。超過(guò)1.3萬(wàn)名工人、300余公里的巨大洞室群、隨處可見(jiàn)的高大吊塔匯集成一道靚麗的風(fēng)景線(xiàn)……這一切告訴人們，中國又一座千萬(wàn)千瓦級水電工程建設藍圖，即將顯現在世人面前，并最終在中國西部影印成永恒的風(fēng)景，銘刻在世界水電建設的歷史豐碑上。
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