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溪洛渡 创世界水电开发的典范
2019-10-14 09:11:45   来源:   

     两岸青山相望,一条江水绵长。在中国西南,凉山雷波与云南永善的交界处,一座弧形巨坝屹立在金沙江最湍急之处。一边是被关起来的江水,形成宽阔的“平湖”,水色透绿,如同一块无暇的翡翠,朝着视线最远处延伸。大坝的另一边,则是百米高的“悬崖”,江水从高处落下,形成了声势浩大的瀑布。水流冲击,腾起的水雾飘上云端,逐渐隐没在山谷的青翠里。

十年筑就大国重器。溪洛渡水电站,从建设到完工,走过了崎岖坎坷而又波澜壮阔的历程,开创着世界水电开发的典范。

大坝之雄

在中国西南,数以千计的河流纵横流淌,这里成为世界水能资源蕴藏量最为丰富的地区之一。在江河奔流的峡谷中,溪洛渡水电站这座金沙江下游目前最大的水电站,成为了西南水电引以为傲的丰碑。作为国家“西电东送”的骨干工程,溪洛渡以发电为主,兼有防洪、拦沙和改善上游航运条件等综合效益,并为下游电站进行梯级补偿。

溪洛渡大坝要拦住总库容126.7亿立方米的金沙水,必先炼成钢筋铁骨。与一般的大坝不同,溪洛渡大坝成圆润的弧形,是超高薄壁拱坝,坝顶弧长足足有698米,坝高285.5米,是世界最高的大坝之一,其高度是著名自然景观尼亚加拉瀑布高度的6倍。

在金沙江下游峡谷河段,地势险峻、水流湍急。要在流淌的金沙江中,修建这样一座巨无霸的奇观工程,所面临的困难大而具体。

当地河床地质条件及大坝结构复杂程度为世界拱坝之最,综合技术难度最大。而溪洛渡大坝又有着独特的“三高”等特点,即高地震区、高拱坝、高水头、泄流量大等,这给设计、施工、管理带来的都是世界级难题。

据了解,溪洛渡大坝高拱坝的结构、受力情况较三峡大坝采用的重力坝更为复杂,在施工过程中,坝体受力状况不断变化,被认为是水工界结构最为复杂的建筑物,仅水推力这一项指标就高达1400万吨。而地震的设防标准、坝身泄洪量功率等指标更据世界首位。

如此庞大的工程,大体积混凝土浇筑是关键,而温度控制有是其中最核心的内容。大坝内外温差容易产生裂缝,对大坝安全造成极大威胁,这是水电工程的世界级难题,业界甚至有着“无坝不裂”的说法。 

为了攻克一系列难题,经过数百项专题研究和近百次审查咨询会,溪洛渡水电站建设者决定,借助信息化手段与技术,优化施工管理模式,实现了大体积混凝土浇筑质量温度的精细、个性、智能控制,建设“智能大坝”,用先进科学的办法,确保大坝万无一失。

从2005年正式开工,2007年实现截流,2013年首台机组并网发电,再到2014年所有机组全部投产,至此总装机1386万千瓦的溪洛渡水电站,成为了世界已建成的,仅次于三峡水电站和伊泰普水电站的第三大水电站。其年均发电量570.7~616.2亿千瓦时,相当于每年减少燃煤消耗2100万吨、减排二氧化碳约4000万吨、二氧化硫近40万吨。

同时,溪洛渡水电站年发电量屡创历史新高。在2018年度发电量高达624.69亿千瓦时,相当于全国全社会每用100度电,就有一度出自于溪洛渡。截止到今年6月底,溪洛渡历年累计发电量突破3200亿千瓦时。

至此,这座水电大坝最终屹立在祖国西南,成为了大国重器,显示出了它无与伦比的雄伟与壮丽,实现了“高峡出平湖”的人工奇观。

世界之“最”

溪洛渡水电站因规模大、难度高,成为世界上最具代表性的水电工程之一。它不仅代表了全球大坝智能化建设的最高水准,更向世界展示了中国水电建设强劲的创新实力。在建设完成后,它斩获奖项无数,获得国家科技进度二等奖1项,省部级科技进步特等奖3项、一等奖15项。到2016年9月,更是获得了被誉为国际工程界“诺贝尔”的菲迪克工程项目杰出奖,同时也是当年全球21个获奖项目中唯一的水电项目。这一殊荣,代表着业界对溪洛渡水电站、对中国水电的高度认可和充分肯定。

究其原因,不仅因为大坝建设有着世界水工界最高难度和水准,还更因为这具钢筋水泥的巨无霸,有着一颗聪明的“大脑”,被称为“全世界最聪明的大坝”,开创了我国高拱坝智能化建设的先河,也创造了世界水电发展史上诸多重要的里程碑。

建设初期,针对溪洛渡特高拱坝建设的难点和特点,三峡集团开展了300米级特高拱坝智能化建设关键技术的研究和应用,提出了“全面感知、真实分析、实时控制”的闭环智能控制原理。

“全面感知”即采用先进的传感与采集技术,获取大量的工程相关数据,并依靠通讯技术实时双向传输,构建大坝全景信息模型。“真实分析”就是实时获取并分析建设过程中的各类信息和数据,确保工程结构安全和工作性态的可知可控。通过智能设备和软件等,可实现对目标和关键工艺过程的“实时控制”。同时开发了面向拱坝建设多专业、多参建方的智能拱坝建设与运行信息化平台,有效支撑现场生产管理。

得益于上述智能化技术的应用,溪洛渡有了一颗智慧“大脑”,将钢筋水泥变成了一个充满活力的,能够自我调节的 “生命体”。

该智能技术以混凝土浇筑、温控和基础灌浆为核心解决施工智能控制,基于物联网技术和大数据分析技术等展开系统研究,使高拱坝建造过程的管理具备数字化、信息化和智能化的“神经系统”,实现高拱坝智能管控,时刻知晓大坝的“身体状态”,真实把握大坝建设的“脉搏”。

水电建设在流淌的江河中要立起大坝具有超高的难度,而金沙江下游的地势、地质以及庞大的水文径流量更是给电站建设带来了超越寻常的挑战,而通过这颗智慧“大脑”,实现自动感知、分析、控制的基础上,溪洛渡水电站建设中创下了浇筑混凝土680万立方米未出现温度裂缝的世界纪录。

与此同时,溪洛渡大坝还建立了一套全过程、全方位、全时程、全生命周期的仿真系统,在10年、20年,甚至100年后,都可以通过仿真计算来掌握大坝的生命。

溪洛渡拱坝智能化建设技术创新,引领水电行业由传统走向现代化、智能化。从实体大坝到数字大坝,再到智能大坝,借助现代化的信息和管理手段,溪洛渡工程建设实现了大坝建设的全方位控制与管理,在世界高拱坝建设领域居领先地位。

水利之威

水利建设,从古至今,始终是一个国家发展,维护国民生计的重中之重,被称为造福子孙“千秋万代”的工程。2100年前,司马迁在《史记》中感叹道:“甚哉水之为利害也”,并指出“自是之后,用事者争言水利”。从此,水利便代表了防洪、灌溉、航运等除害兴利的含义。

长江,是中华民族的母亲河,同时在历史上它也是洪涝灾害泛滥最多最频繁的大江之一。长江流域属亚热带季风区,暴雨活动频繁,洪灾在流域内分布很广,特别是主要由堤防保护的中下游平原区最为严重,20世纪以来,平均每二十年一次的特大洪水,为长江中下游多个省市人民群众生命财产造成了重大损失。

在三峡工程建设完成后,长江流域的洪涝灾害有了根本性的改变,但目前3600公里的长江主干堤体系,只能初步达到防御10~20年一遇洪水的标准。位于长江上游的川江河段,主要干支流实际防洪能力仅为5~10年一遇洪水标准,远远达不到水利发展的要求。

金沙江是长江的上游,流域面积47.32万平方公里,占长江流域面积的26%,由于水量的充沛,金沙江自古以来便是洪涝聚积地和长江下游的泥沙策源地。在金沙江流域兴建大型水利工程,除了开发水能资源意外,在防洪、拦沙等传统水利职能中,它也担负着重要的责任。

溪洛渡工程是长江防洪体系的重要组成部分,是解决川江防洪问题的主要工程措施之一。水库防洪库容46.5亿立方米,利用水库调洪联合调度再配合其它措施,可使川江沿岸的宜宾、泸州、重庆等城市的防洪标准从20年一遇提高到百年一遇,符合城市防洪规划标准。溪洛渡水库汛期拦蓄金沙江洪水,直接减少了进入三峡水库的洪量,配合三峡水库运行可使长江中下游防洪标准进一步提高。

长江水利委员会开展的《金沙江溪洛渡水电站防洪专题研究报告》初步成果表明:溪洛渡水库与三峡水库联合调度,减少长江中下游的分洪量25~40亿立方米,平均防洪效果系数(削减下游分洪量/预留防洪库容)58%,减少长江中下游的洪涝压力及损失。

而另一方面,金沙江其泥沙含量巨大,多年平均含沙量达1.7千克/立方米,河水浑黄是常态,如同流淌着金沙固得其名。据了解,溪洛渡坝址年平均输沙量2.47亿吨,占进入三峡水库入库泥沙量的47%,而经过推算,溪洛渡水电站单独运行30年后,可减少向下游输沙58.84亿吨,占同期来沙量的80%;水库运用60年可减少向下游输沙108.3亿吨,占同期来沙量的73.6%,有效减少沿江港口的泥沙淤积改善航运,有利于三峡水库的长期使用和综合效益发挥。

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