封面新聞
2022年10月14日
唐小艷 封面新聞記者 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,。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,。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”,，這個建成后僅次于三峽工程的世界第二大水電站，創(chuàng)下6項世界第一,。左右岸16個機組總裝機容量為1600萬千瓦,，其研制、安裝調(diào)試難度遠大于世界在建和已投運的任何機組,，被譽為當(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房內(nèi)液晶顯示器上8號機組的數(shù)字不斷跳動,，白鶴灘水電站8號機組順利通過并網(wǎng)調(diào)試72小時試運行，正式轉(zhuǎn)入商業(yè)運行,，這標(biāo)志著白鶴灘水電站左岸機組全部投產(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)計總工程師陳建林說，單機百萬千瓦是整個水電站最為獨一無二的標(biāo)簽,。
每個發(fā)電機組單機發(fā)電量達百萬千瓦（圖片由張夢羽提供）
“單機百萬千瓦,，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厚的優(yōu)勢,，可以達到百萬千瓦的標(biāo)準(zhǔn),。但在此之前,，總發(fā)電量世界第一的三峽大壩單機發(fā)電量也只有70萬千瓦?！耙ㄔ彀偃f千瓦的單機容量,，沒有任何標(biāo)準(zhǔn)可以參考借鑒?！?/p>
如何建成單機百萬千瓦發(fā)電組,？“對中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司（下文簡稱：華東院）來說，最重要的是進行可行性論證,，并制定機組各項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn),，”陳建林說道。為了不浪費白鶴灘水電站的天然優(yōu)勢,，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，進行了大量的分析論證工作,，成功提出了百萬機組可行的研制參數(shù)指標(biāo),，包括運行方式、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組。
千百次試驗,，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號和14號發(fā)電機組正式發(fā)電,。那天，看著控制柜上跳動的數(shù)字,，聽著廠房機組轟鳴的聲音,，參建人員們熱淚盈眶,。而單機發(fā)電量百萬千瓦的這一成就,，實現(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”,。
打破世界級魔咒
上萬只傳感器筑起智能無縫大壩
陡峭的崖壁間,，一個300米級特高級拱壩橫跨江面，709米弧長的拱形大壩宛若一塊盾牌,，守護著背后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,，卻花了半個多世紀(jì)。
作為一個最大壩高達289米的300米級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1.5萬多個長征五號的火箭推力。
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“魔咒”——無壩不裂,?！懊鎸θ绱舜蟮耐屏Γ髩我坏╅_裂,，那后果不堪設(shè)想,。”為了解決這一問題,，白鶴灘的設(shè)計師和工程師們開始了精巧的“設(shè)計和建造”,。
為了能夠確保大壩安全穩(wěn)定，設(shè)計師們將壩身在水平和豎直兩個方向都設(shè)計彎曲成弧形,，形成精巧的雙曲拱形結(jié)構(gòu),，同時“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)雜且不對稱,，設(shè)計師們通過精妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計,，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米級高壩,。
大體積混凝土溫控防裂這一世界級難題，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,，首次運用自主研發(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了解和感知大壩動態(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,？“從實際考慮來說,，這是個不小的難題，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“破天荒”的難題需要整個設(shè)計團隊費盡心力去突破,。
為了把白鶴灘水電站復(fù)雜的地質(zhì)情況搞清楚，華東院在前期花費了十多年的時間不斷地勘察,、測量,、分析再試驗，并運用相關(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個西湖
即使有著錦屏二級水電站、楊房溝水電站等多個大型水電站設(shè)計修建經(jīng)驗,，對陳建林而言,，白鶴灘水電站仍舊是職業(yè)生涯中截至目前最難的一個。而難上加難的地方,，則是在地下工程的挖掘上,。“就像一個黑盒子,，根本不知道里面是什么樣,。”陳建林說道,。
要將16個重量超過8000噸的百萬水電機組裝在陡峭的山體下,，意味著需要在左右岸掏出兩個長約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足球場,。而這個“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)計師和工程師們決定使用精細爆破,，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)測數(shù)據(jù)的變化，對開挖支護及時進行動態(tài)調(diào)整,?！澳撤N程度上來說，這個難度比修建大壩難得多,?！?/p>
陳建林幾乎每天都會到地下廠房施工現(xiàn)場走上一圈，仔細過問當(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的設(shè)計和施工下，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”兩個等級,。
面對如此嚴(yán)峻的圍巖變形突變,，陳建林率領(lǐng)設(shè)計團隊立即緊急攻關(guān)，及時拿出了應(yīng)對方案,，并迅速與參建方達成了共識,。經(jīng)過灌漿、增強預(yù)應(yīng)力錨索等方式,，成功將其補強加固,，及時避免了危險的產(chǎn)生。
2019年，在歷時50多個月的精心“打磨”下,，這個總長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)成了一個龐大的地下洞室群,，兩岸地下洞室總長達217km，地下洞室的總開挖量達2500萬立方米,，足夠填滿2個西湖,。
6項世界第一
白鶴灘的每一個地方都是壯舉
從2011年2月正式啟動白鶴灘水電站建設(shè)，到2022年9月左岸全部機組成功發(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多項世界級難題,，“水輪發(fā)電機單機容量為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,?！绷検澜绲谝唬屵@個聯(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地方都是壯舉,。
在他的眼里,，白鶴灘水電站像一個不聽話的孩子。在幾代水電人的不斷“調(diào)教”下,，這個不聽話的孩子一步步長大,，將金沙流水化成滾滾電流送到長江那頭，化作千萬照明點亮萬家燈火,?！皹s耀、欣慰,、驕傲,。”當(dāng)看到一臺臺百萬千瓦機組順利投產(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現(xiàn)所有機組發(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，這個承載中國電力最核心競爭力的大國重器,，還將在金沙江上譜寫屬于自己的輝煌故事,。
“
對話工程樞紐部分設(shè)計總工程師陳建林：
這個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水庫聯(lián)合運用,，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)進一步提高,；同時可減少進入三峽水庫的洪水,，配合三峽水庫運用，承擔(dān)長江中下游的防洪任務(wù),，有效減少長江中下游地區(qū)的成災(zāi)洪水和分洪損失,。此外還有改善下游航運條件和促進地方經(jīng)濟社會發(fā)展，節(jié)能減排等綜合效益,，每年平均發(fā)電量達624億千瓦時,，可節(jié)約燃煤1968萬噸，減排二氧化碳5160萬噸,，為早日實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略貢獻著白鶴灘力量,。
封面新聞：白鶴灘水電站拿下了六項世界第一，其中都有著哪些高科技含量,？
陳建林：我們運用了一些智能建造技術(shù),，利用BIM技術(shù)來對水工建筑物和機電布置進行設(shè)計。但更多我們是做到在水電站建造技術(shù)上的精益求精,，例如我們的單機發(fā)電量達百萬千瓦,，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)計師，您會用幾個關(guān)鍵詞形容白鶴灘水電站,？
陳建林：首先是巨型水電工程,，單機發(fā)電量達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候,，場面極其壯觀，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）
