封面新聞
2022年10月14日
唐小艷 封面新聞?dòng)浾?徐瑛蔓 見習(xí)記者 羅石芊
北緯26°91’，東經(jīng)102°93’，在四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江峽谷上,，一座全球在建裝機(jī)規(guī)模最大水電站拔地而起——金沙江白鶴灘水電站,。
金沙江上,，陡壁叢生,，江水滔滔,。巨大的落差,，讓無數(shù)代水電人在此找尋中國水能發(fā)展的契機(jī),。從青海省唐古拉山主峰各拉丹冬雪山發(fā)源,，穿行于川、藏,、滇三省區(qū)之間,，形成我國最大的水電基地，金沙江是“西電東送”的主要電源點(diǎn),。而白鶴灘水電站,，是這條大江能源開發(fā)中最為重要的一環(huán)。
“鶴舞金沙”,，這個(gè)建成后僅次于三峽工程的世界第二大水電站,，創(chuàng)下6項(xiàng)世界第一。左右岸16個(gè)機(jī)組總裝機(jī)容量為1600萬千瓦,，其研制,、安裝調(diào)試難度遠(yuǎn)大于世界在建和已投運(yùn)的任何機(jī)組，被譽(yù)為當(dāng)今世界水電行業(yè)的“珠穆朗瑪峰”,。如今,，白鶴灘水電站正在以鶴立群雄的姿態(tài)，告訴著世人中國水電建造的新實(shí)力,。
航拍白鶴灘水電站（圖片由廖望階提供）
從中國制造到中國創(chuàng)造
單機(jī)百萬千瓦前無古人后無來者
9月22日,，萬眾矚目下，白鶴灘水電站左岸機(jī)房?jī)?nèi)液晶顯示器上8號(hào)機(jī)組的數(shù)字不斷跳動(dòng),，白鶴灘水電站8號(hào)機(jī)組順利通過并網(wǎng)調(diào)試72小時(shí)試運(yùn)行,，正式轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行，這標(biāo)志著白鶴灘水電站左岸機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電,。
白鶴灘水電站左岸廠房施工情景（圖片由趙洋提供）
白鶴灘水電站工程樞紐部分設(shè)計(jì)總工程師陳建林說,，單機(jī)百萬千瓦是整個(gè)水電站最為獨(dú)一無二的標(biāo)簽。
每個(gè)發(fā)電機(jī)組單機(jī)發(fā)電量達(dá)百萬千瓦（圖片由張夢(mèng)羽提供）
“單機(jī)百萬千瓦,，可以說是前無古人后無來者,。” 陳建林介紹,，在白鶴灘水電站前期論證過程中,，發(fā)現(xiàn)白鶴灘的流量和水頭具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到百萬千瓦的標(biāo)準(zhǔn),。但在此之前,，總發(fā)電量世界第一的三峽大壩單機(jī)發(fā)電量也只有70萬千瓦,。“要建造百萬千瓦的單機(jī)容量,，沒有任何標(biāo)準(zhǔn)可以參考借鑒,。”
如何建成單機(jī)百萬千瓦發(fā)電組,？“對(duì)中國電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司（下文簡(jiǎn)稱：華東院）來說,，最重要的是進(jìn)行可行性論證，并制定機(jī)組各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn),，”陳建林說道,。為了不浪費(fèi)白鶴灘水電站的天然優(yōu)勢(shì)，華東院專門成立了相關(guān)課題組,，聯(lián)合業(yè)界的專家和學(xué)者,，進(jìn)行了大量的分析論證工作，成功提出了百萬機(jī)組可行的研制參數(shù)指標(biāo),，包括運(yùn)行方式,、葉片型式、轉(zhuǎn)輪加工方式等,，從而指導(dǎo)我國制造廠自主研制出了國際領(lǐng)先水平的白鶴灘水電機(jī)組,。
千百次試驗(yàn)，千百次論證,，歷經(jīng)多年的心血,，2021年6月28日，白鶴灘水電站1號(hào)和14號(hào)發(fā)電機(jī)組正式發(fā)電,。那天，看著控制柜上跳動(dòng)的數(shù)字,，聽著廠房機(jī)組轟鳴的聲音,，參建人員們熱淚盈眶。而單機(jī)發(fā)電量百萬千瓦的這一成就,，實(shí)現(xiàn)了中國大型水電工程建設(shè)從中國制造到中國創(chuàng)造的歷史性跨越,，攀上了當(dāng)今世界水電行業(yè)的“珠穆朗瑪峰”。
打破世界級(jí)魔咒
上萬只傳感器筑起智能無縫大壩
陡峭的崖壁間,，一個(gè)300米級(jí)特高級(jí)拱壩橫跨江面,，709米弧長(zhǎng)的拱形大壩宛若一塊盾牌，守護(hù)著背后206.27億立方米的金沙江巨大水庫,，見證滔滔江河化電向東,。20世紀(jì)50年代，國家就著手白鶴灘水電站的相關(guān)規(guī)劃,，但大壩從選址到落成,，卻花了半個(gè)多世紀(jì)。
作為一個(gè)最大壩高達(dá)289米的300米級(jí)特高混凝土雙曲拱壩，白鶴灘水電站大壩需要克服背后巨大水庫帶來約1650萬噸的總水推力,。而這相當(dāng)于1.5萬多個(gè)長(zhǎng)征五號(hào)的火箭推力,。
泄洪洞正在泄洪（圖片由王孝海提供）
而水電混凝土大壩都面臨一個(gè)“魔咒”——無壩不裂?！懊鎸?duì)如此大的推力,，大壩一旦開裂，那后果不堪設(shè)想,?！睘榱私鉀Q這一問題，白鶴灘的設(shè)計(jì)師和工程師們開始了精巧的“設(shè)計(jì)和建造”,。
為了能夠確保大壩安全穩(wěn)定,，設(shè)計(jì)師們將壩身在水平和豎直兩個(gè)方向都設(shè)計(jì)彎曲成弧形，形成精巧的雙曲拱形結(jié)構(gòu),，同時(shí)“借力打力”,，將巨大的水推力傳到兩側(cè)，借助山體反作用力,，保持壩體的穩(wěn)定平衡,。
此外由于白鶴灘大壩兩邊地形復(fù)雜且不對(duì)稱，設(shè)計(jì)師們通過精妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，讓大壩每一處都受力均勻,，使其不僅能夠承載巨大的水推力，也成為世界上抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)最高的300米級(jí)高壩,。
大體積混凝土溫控防裂這一世界級(jí)難題,，也是擺在大壩修建者面前的一只攔路虎。800余萬方混凝土,，如何保證不開裂,？
工程師們不斷研發(fā)試驗(yàn)，首次運(yùn)用自主研發(fā)的低熱水泥混凝土,，并突破溫度控制的理論和技術(shù),，確保大壩水泥混凝土“不裂”。為能夠?qū)崟r(shí)了解和感知大壩動(dòng)態(tài),，工程師們還在拱壩體內(nèi)預(yù)埋了上萬只傳感器,，通過智能技術(shù)掌握施工全過程，成功建成智能無縫大壩,。
此外,，白鶴灘水電站大壩還要克服其“基礎(chǔ)差”的條件，由于大壩部分選址是坐落在柱狀節(jié)理玄武巖上,，該巖體具有易破碎,、松弛的特性,，能否作為近300米高大壩的壩基？“從實(shí)際考慮來說,，這是個(gè)不小的難題,，甚至可以說是影響到白鶴灘水電站是否可行的難題?！标惤终f,。由于此前沒有類似的案例，這個(gè)“破天荒”的難題需要整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)費(fèi)盡心力去突破,。
為了把白鶴灘水電站復(fù)雜的地質(zhì)情況搞清楚,，華東院在前期花費(fèi)了十多年的時(shí)間不斷地勘察、測(cè)量,、分析再試驗(yàn),，并運(yùn)用相關(guān)的理論和技術(shù)提出解決方案，最終通過灌漿,、基礎(chǔ)加固,、消能爆破等方式保證了巖層的整體性，最終使其能夠承載大壩建設(shè)的能力,。
地下洞室群規(guī)模世界第一
開挖量足夠填滿2個(gè)西湖
即使有著錦屏二級(jí)水電站,、楊房溝水電站等多個(gè)大型水電站設(shè)計(jì)修建經(jīng)驗(yàn)，對(duì)陳建林而言,，白鶴灘水電站仍舊是職業(yè)生涯中截至目前最難的一個(gè),。而難上加難的地方，則是在地下工程的挖掘上,?！熬拖褚粋€(gè)黑盒子，根本不知道里面是什么樣,?！标惤终f道。
要將16個(gè)重量超過8000噸的百萬水電機(jī)組裝在陡峭的山體下,，意味著需要在左右岸掏出兩個(gè)長(zhǎng)約450米，寬34米,，高88.7米的龐大宮殿,，相當(dāng)于要在地下挖出兩個(gè)足球場(chǎng)。而這個(gè)“黑盒子”里面的地質(zhì)條件具體是怎樣的,，陳建林用“充滿了不確定性”來形容,。
指針撥回到2014年，地下廠房啟動(dòng)首層開挖,，“一定要保證地下廠房安全”是地下廠房修建的關(guān)鍵,。而由于規(guī)模大,，地質(zhì)條件差，圍巖的穩(wěn)定性問題逐步凸顯,。
為了保證地下廠房的安全性,，設(shè)計(jì)師和工程師們決定使用精細(xì)爆破，采取微量化裝藥的方式,，根據(jù)巖石的特性,，將其分為10層，由上至下分層開挖,，逐層爆破,。由于圍巖的不穩(wěn)定性，每一層都需要根據(jù)地質(zhì)條件,、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化,，對(duì)開挖支護(hù)及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整?！澳撤N程度上來說,，這個(gè)難度比修建大壩難得多?！?/p>
陳建林幾乎每天都會(huì)到地下廠房施工現(xiàn)場(chǎng)走上一圈,，仔細(xì)過問當(dāng)天的數(shù)據(jù)，防止圍巖變形發(fā)生突變,。但即使在一層一層精細(xì)的設(shè)計(jì)和施工下,，圍巖還是出現(xiàn)了突變。
2018年元旦前幾日,，在白鶴灘水電站右岸小樁號(hào)部位,，圍巖變形連續(xù)幾天出現(xiàn)了突增，單日最大增幅超過4mm,，大大超過了每天0.2mm的允許變形增量,，連續(xù)超過了“預(yù)警”和“危險(xiǎn)”兩個(gè)等級(jí)。
面對(duì)如此嚴(yán)峻的圍巖變形突變,，陳建林率領(lǐng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)立即緊急攻關(guān),，及時(shí)拿出了應(yīng)對(duì)方案，并迅速與參建方達(dá)成了共識(shí),。經(jīng)過灌漿,、增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索等方式，成功將其補(bǔ)強(qiáng)加固,，及時(shí)避免了危險(xiǎn)的產(chǎn)生,。
2019年，在歷時(shí)50多個(gè)月的精心“打磨”下,，這個(gè)總長(zhǎng)438m的地下廠房終于建成,。
白鶴灘水電站兩岸地下洞室群規(guī)模宏大,，規(guī)模達(dá)世界第一。左右岸的引水發(fā)電系統(tǒng)及附屬洞室,、施工洞室,、交通洞室，構(gòu)成了一個(gè)龐大的地下洞室群,，兩岸地下洞室總長(zhǎng)達(dá)217km,，地下洞室的總開挖量達(dá)2500萬立方米，足夠填滿2個(gè)西湖,。
6項(xiàng)世界第一
白鶴灘的每一個(gè)地方都是壯舉
從2011年2月正式啟動(dòng)白鶴灘水電站建設(shè),，到2022年9月左岸全部機(jī)組成功發(fā)電，12年工期,，無數(shù)中國水電人在白鶴灘辛苦耕耘,，先后攻克了40多項(xiàng)世界級(jí)難題，“水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量為100萬千瓦位居世界第一,；地下洞室群規(guī)模世界第一,；圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模世界第一；300米級(jí)高拱壩抗震參數(shù)世界第一,；無壓泄洪洞群規(guī)模世界第一,；首次全壩使用低熱水泥混凝土?！绷?xiàng)世界第一,，讓這個(gè)聯(lián)系川滇，橫跨金沙的“電力巨無霸”有了更加驕傲的頭銜,。
無壓泄洪洞群規(guī)模世界第一（圖片由趙洋提供）
陳建林說,，白鶴灘水電站的每一個(gè)地方都是壯舉。
在他的眼里,，白鶴灘水電站像一個(gè)不聽話的孩子,。在幾代水電人的不斷“調(diào)教”下，這個(gè)不聽話的孩子一步步長(zhǎng)大,，將金沙流水化成滾滾電流送到長(zhǎng)江那頭,，化作千萬照明點(diǎn)亮萬家燈火?！皹s耀,、欣慰、驕傲,。”當(dāng)看到一臺(tái)臺(tái)百萬千瓦機(jī)組順利投產(chǎn)發(fā)電,，陳建林心中感慨萬千,。
白鶴一躍金沙亮,，現(xiàn)在的白鶴灘水電站仍在為早日實(shí)現(xiàn)所有機(jī)組發(fā)電而不斷努力，白鶴灘水電站背后的故事也還在繼續(xù),。未來,，這個(gè)承載中國電力最核心競(jìng)爭(zhēng)力的大國重器，還將在金沙江上譜寫屬于自己的輝煌故事,。
“
對(duì)話工程樞紐部分設(shè)計(jì)總工程師陳建林：
這個(gè)工程花了幾代水電人的心血,，是利國利民的工程
封面新聞：白鶴灘水電站除提供巨大的發(fā)電量，還有哪些大的功能和作用,？
陳建林：我們除了能夠提供較大的發(fā)電量,，還有防洪功能。白鶴灘具有206億立方米的庫容,，其中防洪庫容達(dá)75億立方米,，白鶴灘與金沙江下游烏東德、溪洛渡和向家壩梯級(jí)水庫聯(lián)合運(yùn)用,，可使川江沿岸的宜賓,、瀘州以及重慶等城市的防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高；同時(shí)可減少進(jìn)入三峽水庫的洪水,，配合三峽水庫運(yùn)用,，承擔(dān)長(zhǎng)江中下游的防洪任務(wù)，有效減少長(zhǎng)江中下游地區(qū)的成災(zāi)洪水和分洪損失,。此外還有改善下游航運(yùn)條件和促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,，節(jié)能減排等綜合效益，每年平均發(fā)電量達(dá)624億千瓦時(shí),，可節(jié)約燃煤1968萬噸,，減排二氧化碳5160萬噸，為早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略貢獻(xiàn)著白鶴灘力量,。
封面新聞：白鶴灘水電站拿下了六項(xiàng)世界第一,，其中都有著哪些高科技含量？
陳建林：我們運(yùn)用了一些智能建造技術(shù),，利用BIM技術(shù)來對(duì)水工建筑物和機(jī)電布置進(jìn)行設(shè)計(jì),。但更多我們是做到在水電站建造技術(shù)上的精益求精，例如我們的單機(jī)發(fā)電量達(dá)百萬千瓦,，地下工程的圍巖穩(wěn)定技術(shù),，混凝土的光滑無縫，泄洪消能這些方面,，都是做到了世界頂尖水平,。
封面新聞：作為完整經(jīng)歷白鶴灘水電站建設(shè)環(huán)節(jié)的總設(shè)計(jì)師，您會(huì)用幾個(gè)關(guān)鍵詞形容白鶴灘水電站,？
陳建林：首先是巨型水電工程,，單機(jī)發(fā)電量達(dá)百萬千瓦這是我們最引以為傲的,。其次是雄偉壯觀，像我們的大壩特別在泄洪的時(shí)候,，場(chǎng)面極其壯觀,，還有我們的地下洞室規(guī)模也是非常宏大的。第三是大國工程,，這個(gè)工程花了幾代水電人的心血,，是利國利民的工程。
白鶴灘水電站泄洪（圖片由廖望階提供）
（視頻素材由寧南縣融媒體中心,、王孝海提供）
