原创《白鹤滩头须放歌，且看电站起山河》
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从昆明驱车6个小时,跋涉过弯弯长长的山路,一路北上到四川、云南交界处的金沙江畔,就在高山峡谷之间,一万多工人正在工地上忙碌,轰鸣作响的机械作业声提示着这里正在修建一个超级工程.在这个叫做白鹤滩的小镇上,一个超大规模的水电站正在拔地而起,以截断云雨的傲然身姿向世界展示着中国强大的基建实力.
世界最大在建水电站
白鹤滩水电站地跨四川省宁南县和云南省巧家县,位于金沙江下游四个水电梯级——乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的第二个梯级,是由中国长江三峡集团公司承建的又一个巨型水电站工程.据介绍,白鹤滩水电站建成后装机容量高达1600万千瓦,仅次于三峡工程,比现在的世界第二大水电站伊泰普多出200万千瓦,是目前世界上在建的最大水电站.
2017年8月3日上午,三峡集团在白鹤滩举行工程建设动员大会,宣布白鹤滩水电站主体工程全面开工建设.三峡集团董事长、党组书记卢纯在致辞中表示,白鹤滩水电站建设规模之大,难度之高,意义之重大,影响之深远,都位居世界水电工程前列,“白鹤滩工程建设将把中国水电产业和设计水平、施工能力、重大装备制造能力、建设管理水平提升到全新的高度,进一步奠定中国水电在全球的引领地位.”
站在金沙江底的大会现场,这番话听来格外震撼.抬目四望,前后是截断金沙江水的围堰,两岸是用混凝土浇筑的层层叠起的边坡,空中是不断起落运输混凝土的缆机,会场的讲话声在江心上空回响不绝,那种超级工程的冲击力实在是难以用文字表达.
白鹤滩水电站的工程规模到底有多大？在一份资料中,记者找到了相关的数据：枢纽工程土石方开挖7851万立方米,石方洞挖2501万立方米,土石方开挖量折算成1立方米的物体可绕地球两圈；土石方填筑1369万立方米,混凝土1913万立方米,折合成断面7×9米的隧洞长达276公里；喷混凝土81.5万立方米,固结灌浆251.8万米,帷幕灌浆124.1万平方米（面积相当于174个标准足球场）,回填及接触灌浆135.2万平方米（面积相当于225个标准足球场）,锚杆380万根,锚索3.7万束,钢筋70.7万吨（相当于1.5吨重的轿车45万辆的重量）,金属结构8.4万吨.白鹤滩拱坝为椭圆线型双曲拱坝,坝顶弧长709米；拱坝厚度63米；扩大基础厚度93米；坝高289米,相当于103层楼高；混凝土体积803万立方米.整个大坝建成后重2000万吨,相当于2.5个埃及金字塔的重量.在拱坝体形范围内水推力达1650万吨,位居世界第二.
作为装机规模全球第二、在建规模全球第一的水电站,白鹤滩水电站拥有多项“世界之最”：地下洞室群规模世界第一、单机容量100万千瓦世界第一、300米级高坝抗震参数世界第一、圆筒式尾水调压井规模世界第一、无压泄洪洞规模世界第一、300米级高坝全坝使用低热水泥混凝土世界第一.除此之外,其装机容量1600万千瓦世界第二、拱坝总水推力1650万吨世界第二、拱坝坝高289米世界第三、枢纽泄洪功率世界第三,工程综合技术难度名列世界前茅.
在这些世界纪录的背后,是另外一种意义上的“世界纪录”：白鹤滩坝址区地震基本烈度为8度,峡谷地形不对称,岩性复杂,岩质“硬、脆、碎”,极其复杂的地形地质条件对于施工者来说是一大挑战.此外,大坝地处深山狭谷地带,河道宽度有限,河水流量大,又进一步加剧了工程的难度.建设难度之大,在世界水利史上也是少有的.
针对这些重难点问题,三峡集团联合国内外科研机构和高校开展研发和技术攻关,这些技术难题逐一得到解决.2016年,同样是由三峡集团承建的溪洛渡水电站获得素有“国际工程咨询领域诺贝尔奖”之称的“菲迪克2016年工程项目杰出奖”,成为全球21个获奖项目中唯一的水电项目,三峡的科研实力可见一斑,白鹤滩水电站的建设无疑将成为三峡公司展现强大实力的一扇重要窗口.
根据施工总体规划,白鹤滩水电站大坝将于2021年5月下闸蓄水,同年首批机组投产发电,全部机组将于2022年底建成投产.据了解,白鹤滩水电站多年平均发电量为624.43亿千瓦时,在满足四川、云南两省用电需求的基础上,还将成为国家能源战略布局“西电东送”的骨干电源点,明显改善电网电源结构.由于白鹤滩水库巨大的调节作用,还可增加下游溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝等梯级水电站的年发电量24.3亿千瓦时,并可增加下游各梯级枯水期（当年12月至次年5月）发电量92.1亿千瓦时,明显改善下游各梯级的电能质量.
此外,白鹤滩水电站的建设成功,对于加强和完善长江防洪体系、改善地方航运、促进长江经济带建设和带动地区经济社会发展及带动我国机电设备和工程技术走向世界等多个方面,都具有极重大的意义.
高技术的智能建造
在参观白鹤滩水电站的过程中,由于电站的厂房在地下,记者乘坐的参观中巴车在山洞里盘旋了许久,才看到了一个超大的穹顶尾水调压室,90米的垂直高度令从上往下望的人感到脚软.电站厂房洞长438米、高88米,是世界已建最大地下厂房.如果把这些单体工程放到整个地下厂房中去看,那么总计200多公里的地下洞室构成了世界最大的水工洞室群.
如此巨大的工程,如何保证施工质量,当然是所有人关心的重点.为了保证工程质量,实现“千年大计,质量第一”的要求,在建设过程中,三峡公司采用了大量“黑科技”.从溪洛渡水电站开始,三峡集团就进入智能建造时代,利用埋设传感器等先进的数字技术采集海量数据,对建设全过程进行全面监控.
在白鹤滩工程建设过程中,不仅能监测大坝运行健康情况,还能“开出药方”,进入智能大坝的2.0时代——“全面感知、真实分析、实时控制”,通过BIM、物联网、大数据、可视化等,通过自动采集、无线传输、“专家”分析、动态监控、评价预警、终端推送、数据挖掘等方法,构建出大坝混凝土施工全过程监控、大坝混凝土温度全过程监控、大坝工程多要素多维耦合的建设安全与进度仿真、大坝工程长期安全特性仿真、大坝工程智能建造信息管理平台等五大方面的管理内容,实现施工阶段、初期蓄水阶段、正常运营阶段的全生命周期智能化管理.
三峡集团党组成员、副总经理樊启祥介绍说,借助先进的智能分析和控制技术,可以确保在复杂施工环境和不断变动的人的影响下,整个建造活动处于持续稳定可靠状态,有利于消除各种不确定因素,还能实时分析现场情况、预测变化趋势,进而采取相应措施进行调控,实现对整个工程建造过程的全方位把控,从而保证工程安全、优质、高效顺利完成.
值得一提的还有“百万机组”.白鹤滩虽然总装机容量小于三峡电站,但它所采用的1000万千瓦发电机组,其单机容量实现了世界第一,远远突破了现有最大单机容量水平.白鹤滩电站的16台“超级机组”,将世界水电带入“百万单机时代”.
三峡集团机电工程局局长张成平介绍说,机组台数直接影响厂房规模和枢纽布置难度,白鹤滩水电站地质条件复杂,采用“百万机组”可有效减少厂房开挖,节省工程成本.此外,机组单机容量越大,调节范围也越大,对增强整个电力系统的调节性能十分有利,“‘百万机组’不是为创新而创新,而是充分考虑了经济和技术可行性的科学决策.”
从参数水平到结构设计,从新材料应用到制造工艺融合提升,从机组主要设备研制到附属配套设备选型,三峡集团与国内外合作伙伴展开了大量研究,取得了一系列突破,才摘取了这颗世界水电技术的明珠.“从三峡到金沙江,从30万千瓦到70万千瓦,再到100万千瓦,中国水电装备设计制造实现了两次大的跨越.在三峡,我们走的是‘引进、消化吸收、再创新’的路子；而在白鹤滩,我们实现了完全自主创新.”樊启祥指出,虽然这两次跨越的实现路径不一样,但中国三峡集团始终是牵头和主导者,在关键技术方面发挥了重要作用,对中国水电技术进步做出了积极贡献.
绿色水电,幸福水电
随着中国经济水平的不断发展,人们对于环境保护的关注度日益增多,像白鹤滩水电站这样的超级工程对当地环境有何影响,也成为公众关注的焦点之一.在与建设团队面对面的交流中,环保、移民等话题也被媒体屡屡提及,如何实现“大坝长青、江河不老”的目标成为三峡集团必须认真对待的重要课题.
“早在2008年规划建设时,我们就列出了数十项可能出现的生态问题和近百项对策,写出了500万字的报告.”三峡集团科技环保部主任孙志禹面对媒体的关切,一派云淡风轻的从容.据了解,在长达20年的白鹤滩水电站环境论证过程中,三峡集团从流域、河段和项目三大层面对影响工程的生态环境敏感因素进行识别,使流域梯级开发与生态环境保护相适应.通过流域层面环境观测和措施规划,部分河段水生环境修复、水生动植物保护和工程所在地环境治理,中国三峡集团建立了一整套完善的环境保护体系.
三峡集团金沙江下游水电开发环境保护管理中心负责人王小明介绍说,为保护好白鹤滩库区水质,中国三峡集团投入大量资金,在库区配套建设污染防治体系和污水处理系统,并在金沙江下游建立相应的水生态监测系统实时观测反馈,切实保护水环境和水安全.
在中国工程院院士沈国舫看来,水电开发对生态环境的影响,不但要算局部小生态的“小账”,还要善于算流域大生态的“大账”.沈国舫认为,从局部小生态来看,水电开发对局部生态的影响不会太大.白鹤滩水电站蓄水后,水面蒸发量的增加将改善水库周围的植被生长条件,提高植被覆盖率.而从流域大生态的角度来看,白鹤滩水电站拥有75亿立方米的防洪库容,相当三峡工程防洪库容的三分之一,“能拦住洪水,就是巨大的生态效益.”
三峡建设管理有限公司党委书记、副总经理孙长平介绍说,在同等满足电力系统用电需求的情况下,白鹤滩水电站所发电量年均可替代火电624.43亿千瓦时,每年可节约标煤1968万吨,同时每年可减少排放二氧化碳5160万吨、二氧化硫17万吨、氮氧化物15万吨,减少烟尘年排放量22万吨,环境效益显著.
在库区移民安置方面,三峡集团也切实履行了企业社会责任.白鹤滩水电站库区涉及四川、云南两省六县（区）,库区经济相对落后,贫困人口较多,其中云南省巧家县为国家级贫困县.白鹤滩水电站的建设,将会对当地经济民生带来积极影响.三峡集团移民工作局主任姚元军在接受记者采访时表示,白鹤滩库区移民数量虽然不大,但由于库区容量有限,地方经济欠发达,安置工作难度依然不小.三峡集团与地方政府密切合作,科学制定相关规划,加大对库区的基础设施投入,全力化解各种矛盾纠纷,为扶贫攻坚工作付出了大量心血,收到了良好成效.
国际水电协会执行长理查德·泰勒对白鹤滩对地方经济的积极影响也寄予厚望：“我相信白鹤滩水电站工程所产生的经济效益远不止一两个方面.一项巨型工程的建设,几乎可以带动当地整个生产活动.在相对贫困的地区建设工程,不仅可以提高就业率,还能借此机会给当地劳动力提供培训和教育的机会.这些改善所产生的影响不仅仅局限于当地经济,对区域经济乃至整个中国的社会经济发展都具有重大意义.”
电站论文参考资料：
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