中国花8年耗资1000亿,又一大坝问世,
进入21世纪,随着能源危机与环境问题的日益加剧,世界各个国家也开始了不遗余力地开发清洁可再生能源。
而我国在水电清洁能源的开发程度上也投入了巨大的人力物力。
特别是长江三峡大坝等一系列建设项目的完成,使我国在能源革命和应对气候变化等方面产生了积极意义。
而作为近年来水电清洁能源最具代表的乌东德水电站的建设投产,使我国攻克了一个个世界性难题,在技术和管理上不断突破和创新,创造了一个个中国奇迹。
乌东德水电站作为中国目前科技含量最高,拥有八项世界第一和十五项全球首次的水电站,在坝工技术、地下工程技术、装备制造以及安装技术等方面,全面提升了中国乃至世界的水坝建造技术水平,堪称世界最聪明大坝。
年开始,经过工程师们多年艰苦卓绝的勘探选址后,乌东德水电站开始进入全面施工阶段,每天都有两万多名工程技术人员和建设者夜以继日地在一线奋战。
前期工作通过修建交通公路、跨江大桥和供料缆机等平台,为后续建筑材料和大型设备进入建筑工地修建大坝主体做准备。
经过半年多的建设,这些工作都按时保质保量完成了。
而接下来才是整个乌东德水电站工程建设的重中之重,那就是浇筑拦水大坝、引水发电系统的建设以及发电机组的安装工程三部分。
而这三部分的工程量以及施工难度也是最大的。
创新驱动助力大坝“金刚不坏之身”
拦水大坝,是一座水电站能够正常运行的基础和前提。
乌东德位于金沙江干流上,作为金沙江下游的第一阶梯,整个河谷地质条件复杂多变,地形也呈深V状,导致作业难度极大,大坝坝面的选择和设计难度可以说是世界级的。
然而工程师们却没有被困难吓到,他们迎难而上,直面问题,通过不断的仿真模拟和可行性分析,最终研究讨论出了一套行之有效的方案。
工程技术人员因地制宜,设计了双曲拱坝的坝型。
这种坝型设计巧妙地利用了乌东德峡谷的地形地势,使其形成了极佳的受力体系。
最终建成后,坝顶高程达近千米,最大坝高米,坝底厚度51米,厚高比达到了惊人的0.19,创造了高山峡谷地区特高拱坝之最。
水坝建成后,水库的正常蓄水位达到米,而蓄水量也达到了巨大的58.63亿立方米。
对于如此巨大的水量,对大坝坝面形成了万吨的推力。
如何保障大坝的“金刚不坏之身”,避免大坝坝面以及内部不产生裂纹,此刻就显得尤为重要。
而大体积的混凝土的温控防裂一直都是世界性难题,可以作为成功参考的案例十分有限。
混凝土浇筑时,水泥水化放出的热量非常大,会导致混凝土在浇筑过程中一直处于高温状态。
而浇筑体内外温度差异过大的情况下,混凝土就非常容易产生裂缝,哪怕是头发丝程度的裂纹,都有可能对大坝产生致命的威胁。
再加上乌东德峡谷常年处于干旱气候,全年平均湿度只有15%左右,而全年约有半年时间温度会达到35℃以上,这对整个大坝坝面的浇筑难度又上升一个级别。
可以说工程技术人员的工作天时地利都不占。
然而聪明的中国工程师们是不可能被现实打败的。
经过一番探索研究后,工程师们发现了一种低热水泥,它是以硅酸二钙为主要矿物质的一种新型混凝土原料,而它也是三峡大坝建设中使用的原料之一。
相较于普通的中热水泥,它具有水化放热慢、后期强度高、抗裂性强等突出优势,由此工程技术人员解决了材料上带来的难题。
而混凝土内外温差的解决,则得益于工程技术人员在调控方面的创新设计。
他们通过建立一个智能管理平台来实时调控和检测混凝土内外温差,从而使其达到一个最适宜的区间。
通过智能管道喷水系统、智能喷雾控制系统和智能机器视觉监测系统,在混凝土内外部分别安装冷却管道系统和水雾喷雾系统,使大坝从浇筑到最终阶段的封控,都可以保证内外温度都在可以控制的最优区间,完美地解决了大坝产生裂缝的致命威胁。
经过三个月的不间断的浇筑,乌东德水电站这个技术上最先进,建造难度最大,使用原料最理想的最聪明大坝终于问世!
锚固网为山体穿上“外骨骼”
有了最基本的大坝保障,就要开始建造水电站的核心部分了。
水电站的引水发电系统,由于乌东德峡谷两岸高峻陡峭,直线距离仅仅有米,所以大坝的引水发电系统只能布置在峡谷两侧的山体之内。
这就需要将山体内部挖空来建设,而由于两侧山体呈深V状,坡度太大,如果山体被掏空太多而缺少承力点,那么峡谷两侧山体在设备运转产生的极大振动下就完全有全面崩塌的可能性。
为了能够使掏空的山体能够正常承受自身重力和设备运转的双重挑战,工程技术人员给两侧山体设计安装了一套“外骨骼”:一张巨型锚固网。
这种锚固网由两部分组成:一万束锚索和62万根锚杆,锚杆主要作用是浅层支护,锚索则是深层支护。
在锚索和锚杆的双重支护下,犹如给山体穿了一套坚不可摧的盔甲,将山体紧紧锁住,使其拥有了强健的筋骨,很好的保障了峡谷两侧山体的稳定性。
惊险的“心脏”安装工程
作为整个水电站的心脏,就是引水发电系统里面的巨型地下机房。
它长米,宽32.5米,高89.8米,差不多达到了三十层楼的高度。
12台容量为85万千瓦的水轮发电机的第一组的4台将作为第一批被安装的机组,而发动机的转子的安装是关键。
每个发电机的转子直径17米,重达吨,在整个组装的过程中,要保证转子与钢块的同心度、垂直度和圆度在极其细微的误差下才能不失毫厘地落入机坑。
其精确度之大,难度之高,极其考验安装人员的技术和耐心。
年7月11日第一批安装的第四台机组开始投产发电,后续工程继续跟进,所有12台水轮发电机组全部安装投产发电。
从年初到年7月,这个耗时八年,总投资约亿,年均发电量约为亿千瓦时的乌东德水电站顺利建成。
作为金沙江流域第一梯度的乌东德水电站,未来将与同时处于下游流域的溪洛渡、白鹤滩、向家坝形成四个梯级水电站。
完全建成投产后,其装机总容量可达万千瓦,年发电量可达亿度,相当于两个三峡大坝发电量,成为中国第四,世界第七大水电站。
水电站背后的民生
乌东德水电站建成后,经水利部批复后纳入了年度长江流域联合调度范围,与金沙江下游另外三座水电站(白鹤滩水电站、德洛渡水电站和向家坝水电站)一起成了长江防洪体系的重要组成。
另外,乌东德水电站建设征地涉及云南四川两省10个县32个乡镇69个村两万余人,可以说带动了一方经济、改善了一片环境、造福了一批人民。
乌东德水电站不仅为西电东送贡献巨大,也是中国在用实际行动为能源转型做出应有的贡献,乌东德水电站投产后中国每年可节约吨化石燃料。
乌东德水电站也为地方经济发展贡献了巨大的价值,每年增加地方就业人口7万余人,贡献工业增加值亿元,增加地方财政13.5亿元。
而作为经济开发落后的乌东德地区来说,乌东德水电站的建立,也为乡村振兴助力,极大地缓解了当地山区人与自然的矛盾,为美丽乡村建设注入了更多活力。
乌东德水电站工程技术人员以高山为画笔,以江水为丹青,用自己的不屈意志描绘出了新时代的水电蓝图。
这既是对自然资源的合理开发,也是秉持了绿水青山就是金山银山理念的生动践行。
信息来源:
金沙江下游建成世界级绿色能源基地,新华网
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