科技日報報道,總投資1800億、世界第二大水電站-白鶴灘水電站最后一臺機組:右岸9號水輪發電機組轉子精準吊裝入機坑,白鶴灘水電站16臺百萬千瓦水輪發電機組轉子全部吊裝完成,全部機組投產進入倒計時。
白鶴灘水電站總裝機容量達1600萬千瓦,位居世界第二,僅次于三峽工程;單機容量100萬千瓦,位居世界第一。白鶴灘水電站地下洞室群規模為世界第一,地下洞室總長達217公里,相當于北京到天津距離的1.7倍。
白鶴灘水電站攔河拱壩高289米,相當于100層樓高,為世界第三;最大泄洪量達到每秒4.23萬立方米,6分鐘即可灌滿整個西湖,樞紐泄洪功率為世界第三。
白鶴灘電站:崖壁上摳出來的電站
這樣一個水電站,就建設在你難以想象的地形上!
白鶴灘位于中國云南省巧家縣與四川省涼山彝族自治州寧南縣交界的金沙江干流上,是金沙江是個梯級電站中的第二個,白鶴灘的壩址在三灘村至下游白鶴灘溝,全長約5km,金沙江西南向北流經壩址,水流非常湍急,兩岸為單斜山,沿江都為陡壁陡崖,地形條件十分復雜,還處在高烈度地震區,對于水壩結構設計以及山體的處理,提出了世界級的難題。
上圖就是白鶴灘的在修建大壩前,斜坡已經預處理后的照片,但在處理前,各位可能不知道這些看起來相當規整的巖壁到底是個什么樣的巖石。
白鶴灘水電站柱狀節理巖體
估計搞水電建設的朋友見了一定會崩潰吧,這種風化后的柱狀節理巖體的加固是個世界級的難題,這里設計的水電站水壩高達289米,最早根據白鶴灘壩段地址考慮了上、中、下三個壩址,上壩址為混凝土重力壩方案,上壩址粘土心墻堆石壩方案,中壩址混凝土雙曲拱壩方案,下壩址混凝土雙曲拱壩方案,最后選擇了中壩址混凝土雙曲拱壩方案。
全球最大的洞室隱藏了世界上第二大裝機容量的水電站
重力壩大家都很熟悉,絕大部分水庫都是重力壩,三峽也是重力壩,但在白鶴灘重力壩就稍顯不足,狹小的地形,水壩又高達289米,壩高289米,壩頂高834米,頂寬13米,最大底寬72米,雙曲拱壩的壩體可以做到很薄,并且還能依托兩側山體分散高水位的壓力,但卻出現了一個問題,雙曲拱壩兩側彎曲,中間還要流出泄洪道,水電站布置在哪里?
各位可能根本就想象不到,大家看到的白鶴灘水電站胸圍的水壩只是總工程的一小部分,更大的乾坤卻隱藏在水壩兩側的山體中,其洞室數量多到“讓人發指”的程度,開挖量高達2500萬立方米,相當于開挖出一個直徑181米的巨型球體。
連接這些洞室的各路總里程高達217公里,其中最大的洞室是電站廠房,整個洞長438米,頂拱跨度34米,高88.7米,成為世界已建跨度最大地下廠房,要說《流浪地球》中的地下城,這里還真特么有點像,置身其中,一定有一種恍若未來科幻的世界。
施工中的洞室,請注意底部幾乎不可見的工程機械
施工中的水里發電渦輪蝸殼
左右岸地下各分布8臺百萬千瓦的水電機組,單臺水電機組就有50多米高、8000多噸重,一臺機組就相當于一座埃菲爾鐵塔的重量,投產后的核心部件水輪機轉輪,16臺機組總共1600萬千瓦,年發電量624億度。
白鶴灘機組示意圖,注意頂部那個人有多大
大壩與泄洪道:技術就是那么樸實無華
白鶴灘水電站最大壩高289米,比三峽大壩還高104米,大壩主體混凝土澆筑總方量達800萬立方米,是世界最大的拱形壩之一,并且使用了大體積混凝土溫控防裂技術:每一處澆筑的混凝土中,都埋設有數支溫度傳感器和循環冷卻水管,可以實時監測混凝土內部的溫升,并進行有針對性的降溫;從開始澆筑起就沒有產生過一條裂縫,這項技術全球獨步!白鶴灘水電站大壩抗震8級,是全球抗震參數最高的大壩,沒有之一。
大壩還嵌入了數千個傳感器,可以測量溫度、變形、應力等關鍵信息。實時采集并傳輸到水電站智能施工管理平臺iDam進行綜合分析,實現了對工程各項參數的精準智能控制和實時調整,白鶴灘也是世界上最智能的大壩之一。
還有一個值得說道就是白鶴灘水電站的泄洪道,國內比較“少見”的雙曲拱形大壩,加上前衛的泄洪道設計,估計泄洪時氣吞山河的氣勢已經讓粉絲贊嘆不已,它也已經成為白鶴灘的標志性景觀!
白鶴灘水電站大壩布置了6個導流底孔、7個泄洪深孔和6個泄洪表孔,是全世界最大的泄洪洞群,最大泄洪量高達每秒1.2萬立方米,只需18分鐘就能灌滿一個西湖。當然這樸實無華的泄洪道也是中國水電施工最精湛的技術體現,鶴灘水電站工程泄洪洞水流最大流速達到每秒42米,襯砌混凝土溫控和抗沖耐磨要求極高:
泄洪道內壁非常光滑,看上去如同鏡子一般,人站在上面能照出人影,這種叫做鏡面混凝土,因為泄洪道流速極大,對混凝土表面抗沖刷能力要求非常高,還有兩側山底的水電站引水道洞群也有類似的要求,鏡面混凝土才能達到如此高要求。
白鶴灘水電站擁有多個世界與中國之最,除了上文提到的水電工程最大的地下洞室群、最大單機功率水電機組等以外,還有世界水電工程中直徑最大的圓柱形尾水調壓池組、建設中的最大電站和中國地質條件最復雜的高拱壩等,白鶴灘水電站將于2022年12月全面建成。
從1980年代以來,我國總裝機容量在1.2 GW及以上的常規水電站(不含抽水蓄能電站)總共有60座,其中12座在建,包括上文的正在建設的白鶴灘水電站一起,西南梯級開發的在建的或者已經完工的水電站有溪洛渡、向家壩、烏東德、龍灘以及錦屏一級、二級、拉哇(西藏)、二灘等數百萬千萬的水電站。
中國那么多水電站,為何還要建?
其實原因很簡單,我國的發展需要大量的能源,而水電則是環保能源中最優質的能源之一,在2020年9月份的第七十五屆聯合國大會一般性辯論上,我國已承諾碳排放于2030年前達到峰值,2060年前實現碳中和,而水電的碳排放很低,除了淹沒區的甲烷排放以外,日常運行的碳排放幾乎就是零。
另一個則是我國西南水電資源極其豐富,長江上游與支流烏江、金沙江、雅礱江、大渡河以及黃河與紅水河、清江與瀾滄江(湄公河上游)等河流的中上游,落差大,流速高,非常適合建造大型甚至特大型水電站。
但其存在的固有缺陷也是非常明顯的,西南地區地質條件非常復雜,斷裂帶橫穿其中,人跡罕至,交通條件幾近于零,當然這些對于我國這個基建狂魔來說并不是什么大難題,美國人埋頭打仗,我們埋頭搞建設。
當然還有一個問題是能源區域距離東部用電區域路途遙遠,這也難不倒中國電力建設者,特高壓輸電就是專門為遠距離輸電量身打造的,而且我國的特高壓輸電也是全球技術與應用領域最先進的國家,這一點全球沒有一個國家可以媲美,有技術的國家沒有應用場合,有需求的國家沒有技術,只有中國兩相配套,獨步全球,沒有分店。
美國人拆大壩,中國人建大壩?
有個說法是美國人一直在拆大壩恢復生態,但中國人卻還在建大壩,表明中美對環保態度的不一樣,但事實上這些朋友都忽略了一個問題,美國人拆除的大壩都是幾十年甚至上百年的老舊大壩,已經失去了經濟效益,不拆除哪天決堤反而會導致更嚴重的災難。
因此美國一直在拆除這些大壩,同時也在規劃新的大壩,從新建大壩這個角度來看,兩國態度并沒有差異,所以各位可不要被某些人帶了節奏,為他們搖旗吶喊。