中國花8年耗資1000億,又一大壩問世,發電量相當於2個三峽

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進入21世紀,隨著能源危機與環境問題的日益加劇,世界各個國家也開始了不遺餘力地開發清潔可再生能源。

而我國在水電清潔能源的開發程度上也投入了巨大的人力物力。

特別是長江三峽大壩等一系列建設專案的完成,使我國在能源革命和應對氣候變化等方面產生了積極意義。

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而作為近年來水電清潔能源最具代表的烏東德水電站的建設投產,使我國攻克了一個個世界性難題,在技術和管理上不斷突破和創新,創造了一個個中國奇蹟。

烏東德水電站作為中國目前科技含量最高,擁有八項世界第一和十五項全球首次的水電站,

在壩工技術、地下工程技術、裝備製造以及安裝技術等方面,全面提升了中國乃至世界的水壩建造技術水平,堪稱世界最聰明大壩。

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2011年開始,經過工程師們多年艱苦卓絕的勘探選址後,烏東德水電站開始進入全面施工階段,每天都有兩萬多名工程技術人員和建設者夜以繼日地在一線奮戰。

前期工作透過修建交通公路、跨江大橋和供料纜機等平臺,為後續建築材料和大型裝置進入建築工地修建大壩主體做準備。

經過半年多的建設,這些工作都按時保質保量完成了。

而接下來才是整個烏東德水電站工程建設的重中之重,那就是澆築攔水大壩、引水發電系統的建設以及發電機組的安裝工程三部分。

而這三部分的工程量以及施工難度也是最大的。

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創新驅動助力大壩“金剛不壞之身”

攔水大壩,是一座水電站能夠正常執行的基礎和前提。

烏東德位於金沙江干流上,作為金沙江下游的第一階梯,整個河谷地質條件複雜多變,地形也呈深V狀,導致作業難度極大,大壩壩面的選擇和設計難度可以說是世界級的。

然而工程師們卻沒有被困難嚇到,他們迎難而上,直面問題,透過不斷的模擬模擬和可行性分析,最終研究討論出了一套行之有效的方案。

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工程技術人員因地制宜,設計了雙曲拱壩的壩型。

這種壩型設計巧妙地利用了烏東德峽谷的地形地勢,使其形成了極佳的受力體系。

最終建成後,壩頂高程達近千米,最大壩高270米,壩底厚度51米,厚高比達到了驚人的0。19,創造了高山峽谷地區特高拱壩之最。

水壩建成後,水庫的正常蓄水位達到975米,而蓄水量也達到了巨大的58。63億立方米。

對於如此巨大的水量,對大壩壩面形成了509萬噸的推力。

如何保障大壩的“金剛不壞之身”,避免大壩壩面以及內部不產生裂紋,此刻就顯得尤為重要。

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而大體積的混凝土的溫控防裂一直都是世界性難題,可以作為成功參考的案例十分有限。

混凝土澆築時,水泥水化放出的熱量非常大,會導致混凝土在澆築過程中一直處於高溫狀態。

而澆築體內外溫度差異過大的情況下,混凝土就非常容易產生裂縫,哪怕是頭髮絲程度的裂紋,都有可能對大壩產生致命的威脅。

再加上烏東德峽谷常年處於乾旱氣候,全年平均溼度只有15%左右,而全年約有半年時間溫度會達到35℃以上,這對整個大壩壩面的澆築難度又上升一個級別。

可以說工程技術人員的工作天時地利都不佔。

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然而聰明的中國工程師們是不可能被現實打敗的。

經過一番探索研究後,工程師們發現了一種低熱水泥,它是以矽酸二鈣為主要礦物質的一種新型混凝土原料,而它也是三峽大壩建設中使用的原料之一。

相較於普通的中熱水泥,它具有水化放熱慢、後期強度高、抗裂性強等突出優勢,由此工程技術人員解決了材料上帶來的難題。

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而混凝土內外溫差的解決,則得益於工程技術人員在調控方面的創新設計。

他們透過建立一個智慧管理平臺來實時調控和檢測混凝土內外溫差,從而使其達到一個最適宜的區間。

透過智慧管道噴水系統、智慧噴霧控制系統和智慧機器視覺監測系統,在混凝土內外部分別安裝冷卻管道系統和水霧噴霧系統,使大壩從澆築到最終階段的封控,都可以保證內外溫度都在可以控制的最優區間,完美地解決了大壩產生裂縫的致命威脅。

經過三個月的不間斷的澆築,烏東德水電站這個技術上最先進,建造難度最大,使用原料最理想的最聰明大壩終於問世!

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錨固網為山體穿上“外骨骼”

有了最基本的大壩保障,就要開始建造水電站的核心部分了。

水電站的引水發電系統,由於烏東德峽谷兩岸高峻陡峭,直線距離僅僅有300米,所以大壩的引水發電系統只能佈置在峽谷兩側的山體之內。

這就需要將山體內部挖空來建設,而由於兩側山體呈深V狀,坡度太大,如果山體被掏空太多而缺少承力點,那麼峽谷兩側山體在裝置運轉產生的極大振動下就完全有全面崩塌的可能性。

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為了能夠使掏空的山體能夠正常承受自身重力和裝置運轉的雙重挑戰,工程技術人員給兩側山體設計安裝了一套“外骨骼”:一張巨型錨固網。

這種錨固網由兩部分組成:一萬束錨索和62萬根錨杆,錨杆主要作用是淺層支護,錨索則是深層支護。

在錨索和錨杆的雙重支護下,猶如給山體穿了一套堅不可摧的盔甲,將山體緊緊鎖住,使其擁有了強健的筋骨,很好的保障了峽谷兩側山體的穩定性。

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驚險的“心臟”安裝工程

作為整個水電站的心臟,就是引水發電系統裡面的巨型地下機房。

它長333米,寬32。5米,高89。8米,差不多達到了三十層樓的高度。

12臺容量為85萬千瓦的水輪發電機的第一組的4臺將作為第一批被安裝的機組,而發動機的轉子的安裝是關鍵。

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每個發電機的轉子直徑17米,重達2100噸,在整個組裝的過程中,要保證轉子與鋼塊的同心度、垂直度和圓度在極其細微的誤差下才能不失毫釐地落入機坑。

其精確度之大,難度之高,極其考驗安裝人員的技術和耐心。

2020年7月11日第一批安裝的第四臺機組開始投產發電,後續工程繼續跟進,所有12臺水輪發電機組全部安裝投產發電。

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從2012年初到2020年7月,這個耗時八年,總投資約1000億,年均發電量約為389億千瓦時的烏東德水電站順利建成。

作為金沙江流域第一梯度的烏東德水電站,未來將與同時處於下游流域的溪洛渡、白鶴灘、向家壩形成四個梯級水電站。

完全建成投產後,其裝機總容量可達3850萬千瓦,

年發電量可達1890億度,相當於兩個三峽大壩發電量,成為中國第四,世界第七大水電站。

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水電站背後的民生

烏東德水電站建成後,經水利部批覆後納入了2020年度長江流域聯合排程範圍,與金沙江下游另外三座水電站(白鶴灘水電站、德洛渡水電站和向家壩水電站)一起成了長江防洪體系的重要組成。

另外,烏東德水電站建設徵地涉及雲南四川兩省10個縣32個鄉鎮69個村兩萬餘人,可以說帶動了一方經濟、改善了一片環境、造福了一批人民。

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烏東德水電站不僅為西電東送貢獻巨大,也是中國在用實際行動為能源轉型做出應有的貢獻,烏東德水電站投產後中國每年可節約1220噸化石燃料。

烏東德水電站也為地方經濟發展貢獻了巨大的價值,每年增加地方就業人口7萬餘人,貢獻工業增加值119億元,增加地方財政13.5億元。

而作為經濟開發落後的烏東德地區來說,烏東德水電站的建立,也為鄉村振興助力,極大地緩解了當地山區人與自然的矛盾,為美麗鄉村建設注入了更多活力。

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烏東德水電站工程技術人員以高山為畫筆,以江水為丹青,用自己的不屈意志描繪出了新時代的水電藍圖。

這既是對自然資源的合理開發,也是秉持了“綠水青山就是金山銀山”理念的生動踐行。

資訊來源:

金沙江下游建成世界級綠色能源基地,新華網

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