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輝煌70年| 溪洛渡水電站:一座大壩折射的科技傳奇
來源:中國水事 日期:2019-10-10 訪問次數: 字號:[ ]
  2016年,位于金沙江下游的溪洛渡水電站斬獲“菲迪克工程項目杰出獎”,成為當年21個獲獎項目中唯一的水電項目。
  這一獎項是國際咨詢工程師聯合會按照“質量、廉潔、可持續管理”的原則,在全世界范圍內表彰對經濟社會發展具有突出作用的工程項目,素有國際工程咨詢領域“諾貝爾獎”之稱。這一殊榮,是世界對溪洛渡水電站包括大壩建設與管理在內的各項水電技術的高度認可。
  拱壩被認為是水利水電界最復雜的建筑物,溪洛渡水電站的混凝土雙曲拱壩更是如此,代表著當前我國拱壩技術的最高水準,是中國水利水電技術走向世界舞臺的一張閃亮名片。

50米一個臺階

  溪洛渡大壩壩高285.5米,是國內第三高拱壩。僅次于錦屏一級水電站大壩的305米、小灣水電站大壩的294.5米,屬于300米級的特高拱壩。
  在溪洛渡水電站的建設中,二灘水電站作為我國首座突破200米大關的高壩工程,提供了樣板和技術積累。當時的二灘,240米雙曲拱壩是中國第一,壩頂長度和壩身泄洪量為世界之最。
  “對拱壩而言,高度增加50米,所承受水的荷載就會增加一倍;高度增加100米,所承受水的荷載大約是原來的4倍。”主持溪洛渡水電站設計工作的成都勘測設計院總工程師王仁坤說,“50米是一個臺階,拱壩高度的提升勢必對拱壩的結構、混凝土澆筑、泄洪消能措施等提出更高的要求。”
  在拱壩的特征水位確定后,其建基面就決定了大壩的高度。溪洛渡大壩雖然先天條件良好,壩址基巖巖性堅硬,是完整的塊狀結構,適宜修建300米級拱壩,但大壩承受總水推力高達1400萬噸,對基礎承載能力、抗滑穩定、變形協調、整體穩定要求極高。如何確定拱壩合理建基面,兼顧安全和經濟,成為高拱壩設計最關鍵的技術問題。
  “我們首創‘以巖級為基礎、安全為準則、分壩高區段確定拱壩建基面巖體等級’的拱壩建基面設計原則和評價體系,很好地解決了關鍵性技術問題。”王仁坤介紹。
  除了拱壩承載問題,施工期混凝土開裂是水電站建設的又一大世界級難題。
  通常,大壩混凝土開裂主要源于水泥水化放熱引起的內部溫度變化,因而對溫控措施有很高的要求,很難確保混凝土沒有裂縫。因此,業界一直有著“無壩不裂”的說法。
  然而,溪洛渡大壩的建設者攻克了智能溫控、智能振搗和數字灌漿等關鍵技術,研發了智能控制成套設備,創造了澆筑混凝土680萬立方米且未出現溫度裂縫的世界紀錄。
  仰望巍然聳立的溪洛渡大壩壩身,7個泄洪表孔和8個泄洪深孔清晰可見。溪洛渡大壩最大泄洪流量可達52 300立方米每秒,在世界已建高拱壩樞紐中排名第一。
  如此巨大的泄洪流量,嚴峻考驗著大壩的泄洪消能設施。四條采用“有壓接無壓、洞內龍落尾”結構形式的泄洪洞隱藏在兩岸山體內。這種設計,使得壩身實現了“分層出流、空中碰撞、水墊塘消能”,泄洪洞出口實現了“對稱挑流、水下碰撞”消能,成功解決了窄河谷、高水頭、大泄量的泄洪消能關鍵技術難題。

做最“牛”的大壩

  對于水電站建設而言,大壩自身的安全是其發揮防洪、發電、供水等綜合效益的前提。
  溪洛渡壩址地處地震高烈度區,地震基本烈度為Ⅷ度,大壩以Ⅸ度設防。300米級高壩在巨大的地震荷載作用下,如何才能確保大地震到來時萬無一失?
  汶川地震時,距震中映秀鎮僅20公里的沙牌水庫大壩,震后結構和壩體表面完好無損,被專家們贊為汶川地震中最“牛”大壩。溪洛渡在設計中采用我國創新的“高拱壩抗震安全分析評價體系”,在對沙牌等大壩抗震模型數據分析的基礎上,進一步優化了溪洛渡300米級高壩的抗震設計。
  不僅如此,建設者們還創新研發并運用了“溪洛渡拱壩智能化建設關鍵技術”,開我國300米級高拱壩建設數字化先河,實現了大壩施工全過程的數字化監控與記錄,在大壩施工的質量、安全、進度控制和大壩運行安全監測中發揮了極為重要的作用。如今,6 700多支傳感器埋設于整座大壩中,依托“大壩智能化建設管理系統平臺”,管理者可以全面感知大壩的“健康狀態”,準確把握大壩的“安全脈搏”。

踐行綠色發展理念

  在金沙江的高山峽谷之中,溪洛渡水電站為國家“西電東送”貢獻著源源不斷的清潔能源,壩上一灣清水,波平如鏡,壩下清流急湍,奔瀉而下。
  達氏鱘、胭脂魚、巖原鯉、長薄鰍、厚頜魴……金沙江上特有的魚種,在這里一樣也不少。通過珍稀特有魚類增殖放流站的建設,對工程所在的金沙江下游河段水生生物區域進行生態補償,目前已培育、放流各種魚類120萬尾。
  “以前工程更多關注安全、經濟,現在要統籌考慮生態和環保。這是時代發展的要求,也是設計理念不斷進步的表現。” 王仁坤說。
  受日照影響,水庫表層水溫高,深水水溫低,水庫升溫期泄放低溫水會影響到下游江段魚類的繁殖。溪洛渡的建設者們經過對水溫的深化研究,最終決定在電站進水口采用“疊梁門分層取水”方案,即在電站進水口與攔污柵之間,設置四層高12米的閘門,取水發電時,根據不同的水位深度變化實時調整運行方式,提升相應的閘門,以獲取表面較高溫度的水體進行發電,從而使下游的水溫得到有效的調節。
  “通過分層取水,有效改善了下游水生生態環境,這是我們在踐行綠色發展理念上的一次創新。”三峽建設管理有限公司向家壩和溪洛渡建設部副主任劉益勇說。
  在溪洛渡大壩的工程規劃、設計和建設中,綠色發展理念無處不在。工程設計之初,就充分依托壩址地貌地質環境條件進行布置,除混凝土拱壩擋水和壩身泄洪設施外,其余引水發電建筑物和泄洪洞均布置在兩岸山體內,與壩址峽谷地貌融為一體。施工階段,利用洞挖渣料回采加工作為混凝土骨料,最大限度減少了對周圍環境的破壞。
  溪洛渡大壩是我國壩工技術不斷突破、走向世界的縮影,在它身上所體現的技術成就離不開一代又一代水電建設者的薪火相傳。
  70年來,我國實現了100米級高壩、200米級高壩和300米級高壩建設的多級跨越,成為世界上擁有200米級以上高壩數量最多的國家;建成了世界上規模最大的水利樞紐三峽工程、世界最高拱壩錦屏一級大壩和世界最高混凝土面板堆石壩水布埡大壩,筑壩技術已躋身國際先進行列。筑壩技術的跨越和突破,支撐我國成為水電大國、強國,有力推動了我國經濟社會的可持續發展。
  進入新時代,我國壩工技術將繼續引領全球水利水電技術不斷取得新突破,在保障防洪安全、城鄉供水安全、經濟社會發展用水、糧食安全、生態文明等方面,做出新的重要貢獻。
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