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溪洛渡 創世界水電開發的典范
2019-10-14 09:11:45   來源:   

     兩岸青山相望,一條江水綿長。在中國西南,涼山雷波與云南永善的交界處,一座弧形巨壩屹立在金沙江最湍急之處。一邊是被關起來的江水,形成寬闊的“平湖”,水色透綠,如同一塊無暇的翡翠,朝著視線最遠處延伸。大壩的另一邊,則是百米高的“懸崖”,江水從高處落下,形成了聲勢浩大的瀑布。水流沖擊,騰起的水霧飄上云端,逐漸隱沒在山谷的青翠里。

十年筑就大國重器。溪洛渡水電站,從建設到完工,走過了崎嶇坎坷而又波瀾壯闊的歷程,開創著世界水電開發的典范。

大壩之雄

在中國西南,數以千計的河流縱橫流淌,這里成為世界水能資源蘊藏量最為豐富的地區之一。在江河奔流的峽谷中,溪洛渡水電站這座金沙江下游目前最大的水電站,成為了西南水電引以為傲的豐碑。作為國家“西電東送”的骨干工程,溪洛渡以發電為主,兼有防洪、攔沙和改善上游航運條件等綜合效益,并為下游電站進行梯級補償。

溪洛渡大壩要攔住總庫容126.7億立方米的金沙水,必先煉成鋼筋鐵骨。與一般的大壩不同,溪洛渡大壩成圓潤的弧形,是超高薄壁拱壩,壩頂弧長足足有698米,壩高285.5米,是世界最高的大壩之一,其高度是著名自然景觀尼亞加拉瀑布高度的6倍。

在金沙江下游峽谷河段,地勢險峻、水流湍急。要在流淌的金沙江中,修建這樣一座巨無霸的奇觀工程,所面臨的困難大而具體。

當地河床地質條件及大壩結構復雜程度為世界拱壩之最,綜合技術難度最大。而溪洛渡大壩又有著獨特的“三高”等特點,即高地震區、高拱壩、高水頭、泄流量大等,這給設計、施工、管理帶來的都是世界級難題。

據了解,溪洛渡大壩高拱壩的結構、受力情況較三峽大壩采用的重力壩更為復雜,在施工過程中,壩體受力狀況不斷變化,被認為是水工界結構最為復雜的建筑物,僅水推力這一項指標就高達1400萬噸。而地震的設防標準、壩身泄洪量功率等指標更據世界首位。

如此龐大的工程,大體積混凝土澆筑是關鍵,而溫度控制有是其中最核心的內容。大壩內外溫差容易產生裂縫,對大壩安全造成極大威脅,這是水電工程的世界級難題,業界甚至有著“無壩不裂”的說法。 

為了攻克一系列難題,經過數百項專題研究和近百次審查咨詢會,溪洛渡水電站建設者決定,借助信息化手段與技術,優化施工管理模式,實現了大體積混凝土澆筑質量溫度的精細、個性、智能控制,建設“智能大壩”,用先進科學的辦法,確保大壩萬無一失。

從2005年正式開工,2007年實現截流,2013年首臺機組并網發電,再到2014年所有機組全部投產,至此總裝機1386萬千瓦的溪洛渡水電站,成為了世界已建成的,僅次于三峽水電站和伊泰普水電站的第三大水電站。其年均發電量570.7~616.2億千瓦時,相當于每年減少燃煤消耗2100萬噸、減排二氧化碳約4000萬噸、二氧化硫近40萬噸。

同時,溪洛渡水電站年發電量屢創歷史新高。在2018年度發電量高達624.69億千瓦時,相當于全國全社會每用100度電,就有一度出自于溪洛渡。截止到今年6月底,溪洛渡歷年累計發電量突破3200億千瓦時。

至此,這座水電大壩最終屹立在祖國西南,成為了大國重器,顯示出了它無與倫比的雄偉與壯麗,實現了“高峽出平湖”的人工奇觀。

世界之“最”

溪洛渡水電站因規模大、難度高,成為世界上最具代表性的水電工程之一。它不僅代表了全球大壩智能化建設的最高水準,更向世界展示了中國水電建設強勁的創新實力。在建設完成后,它斬獲獎項無數,獲得國家科技進度二等獎1項,省部級科技進步特等獎3項、一等獎15項。到2016年9月,更是獲得了被譽為國際工程界“諾貝爾”的菲迪克工程項目杰出獎,同時也是當年全球21個獲獎項目中唯一的水電項目。這一殊榮,代表著業界對溪洛渡水電站、對中國水電的高度認可和充分肯定。

究其原因,不僅因為大壩建設有著世界水工界最高難度和水準,還更因為這具鋼筋水泥的巨無霸,有著一顆聰明的“大腦”,被稱為“全世界最聰明的大壩”,開創了我國高拱壩智能化建設的先河,也創造了世界水電發展史上諸多重要的里程碑。

建設初期,針對溪洛渡特高拱壩建設的難點和特點,三峽集團開展了300米級特高拱壩智能化建設關鍵技術的研究和應用,提出了“全面感知、真實分析、實時控制”的閉環智能控制原理。

“全面感知”即采用先進的傳感與采集技術,獲取大量的工程相關數據,并依靠通訊技術實時雙向傳輸,構建大壩全景信息模型。“真實分析”就是實時獲取并分析建設過程中的各類信息和數據,確保工程結構安全和工作性態的可知可控。通過智能設備和軟件等,可實現對目標和關鍵工藝過程的“實時控制”。同時開發了面向拱壩建設多專業、多參建方的智能拱壩建設與運行信息化平臺,有效支撐現場生產管理。

得益于上述智能化技術的應用,溪洛渡有了一顆智慧“大腦”,將鋼筋水泥變成了一個充滿活力的,能夠自我調節的 “生命體”。

該智能技術以混凝土澆筑、溫控和基礎灌漿為核心解決施工智能控制,基于物聯網技術和大數據分析技術等展開系統研究,使高拱壩建造過程的管理具備數字化、信息化和智能化的“神經系統”,實現高拱壩智能管控,時刻知曉大壩的“身體狀態”,真實把握大壩建設的“脈搏”。

水電建設在流淌的江河中要立起大壩具有超高的難度,而金沙江下游的地勢、地質以及龐大的水文徑流量更是給電站建設帶來了超越尋常的挑戰,而通過這顆智慧“大腦”,實現自動感知、分析、控制的基礎上,溪洛渡水電站建設中創下了澆筑混凝土680萬立方米未出現溫度裂縫的世界紀錄。

與此同時,溪洛渡大壩還建立了一套全過程、全方位、全時程、全生命周期的仿真系統,在10年、20年,甚至100年后,都可以通過仿真計算來掌握大壩的生命。

溪洛渡拱壩智能化建設技術創新,引領水電行業由傳統走向現代化、智能化。從實體大壩到數字大壩,再到智能大壩,借助現代化的信息和管理手段,溪洛渡工程建設實現了大壩建設的全方位控制與管理,在世界高拱壩建設領域居領先地位。

水利之威

水利建設,從古至今,始終是一個國家發展,維護國民生計的重中之重,被稱為造福子孫“千秋萬代”的工程。2100年前,司馬遷在《史記》中感嘆道:“甚哉水之為利害也”,并指出“自是之后,用事者爭言水利”。從此,水利便代表了防洪、灌溉、航運等除害興利的含義。

長江,是中華民族的母親河,同時在歷史上它也是洪澇災害泛濫最多最頻繁的大江之一。長江流域屬亞熱帶季風區,暴雨活動頻繁,洪災在流域內分布很廣,特別是主要由堤防保護的中下游平原區最為嚴重,20世紀以來,平均每二十年一次的特大洪水,為長江中下游多個省市人民群眾生命財產造成了重大損失。

在三峽工程建設完成后,長江流域的洪澇災害有了根本性的改變,但目前3600公里的長江主干堤體系,只能初步達到防御10~20年一遇洪水的標準。位于長江上游的川江河段,主要干支流實際防洪能力僅為5~10年一遇洪水標準,遠遠達不到水利發展的要求。

金沙江是長江的上游,流域面積47.32萬平方公里,占長江流域面積的26%,由于水量的充沛,金沙江自古以來便是洪澇聚積地和長江下游的泥沙策源地。在金沙江流域興建大型水利工程,除了開發水能資源意外,在防洪、攔沙等傳統水利職能中,它也擔負著重要的責任。

溪洛渡工程是長江防洪體系的重要組成部分,是解決川江防洪問題的主要工程措施之一。水庫防洪庫容46.5億立方米,利用水庫調洪聯合調度再配合其它措施,可使川江沿岸的宜賓、瀘州、重慶等城市的防洪標準從20年一遇提高到百年一遇,符合城市防洪規劃標準。溪洛渡水庫汛期攔蓄金沙江洪水,直接減少了進入三峽水庫的洪量,配合三峽水庫運行可使長江中下游防洪標準進一步提高。

長江水利委員會開展的《金沙江溪洛渡水電站防洪專題研究報告》初步成果表明:溪洛渡水庫與三峽水庫聯合調度,減少長江中下游的分洪量25~40億立方米,平均防洪效果系數(削減下游分洪量/預留防洪庫容)58%,減少長江中下游的洪澇壓力及損失。

而另一方面,金沙江其泥沙含量巨大,多年平均含沙量達1.7千克/立方米,河水渾黃是常態,如同流淌著金沙固得其名。據了解,溪洛渡壩址年平均輸沙量2.47億噸,占進入三峽水庫入庫泥沙量的47%,而經過推算,溪洛渡水電站單獨運行30年后,可減少向下游輸沙58.84億噸,占同期來沙量的80%;水庫運用60年可減少向下游輸沙108.3億噸,占同期來沙量的73.6%,有效減少沿江港口的泥沙淤積改善航運,有利于三峽水庫的長期使用和綜合效益發揮。

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