【中國故事】掌握在自己手中的“大國重器”烏東德水電站

發佈時間: 2020-06-29 21:09:32 | 來源: 中國網 | 作者: | 責任編輯: 趙娜

 

 

6月29日,位於四川省會東縣和雲南省祿勸縣交界的金沙江下游的烏東德水電站工程首批機組正式投産發電。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平代表黨中央,對首批機組投産發電錶示熱烈的祝賀,向全體建設者和為工程建設作出貢獻的廣大幹部群眾表示誠摯的問候。

習近平強調,烏東德水電站是實施“西電東送”的國家重大工程。希望同志們再接再厲,堅持新發展理念,勇攀科技新高峰,高標準高品質完成後續工程建設任務,努力把烏東德水電站打造成精品工程。要堅持生態優先、綠色發展,科學有序推進金沙江水能資源開發,推動金沙江流域在保護中發展、在發展中保護,更好造福人民。

正如總書記所説,烏東德水電站是實施“西電東送”的國家重大工程,是黨的十八大以來我國開工建設並建成投産的千萬千瓦級世界級巨型水電工程,是我國構建清潔低碳,安全高效能源體系的重要支撐性工程,是新時代推進西部大開發形成新格局的重要基礎性工程,是實現“十三五”規劃圓滿收官、全面建成小康社會的重要標誌性工程。它的建成投産對於促進國家能源結構調整和實現節能減排目標、助力長江大保護、推動長江經濟帶發展等具有十分重要的戰略意義。

金沙江峽谷中的烏東德水電站

從近1800米高的邊坡上方俯瞰烏東德大壩,好似一彎雞蛋殼,輕輕卡在金沙江V型河谷內,這得益於壩體的混凝土雙曲拱結構設計。和以三峽大壩為代表的重力壩相比,高拱壩的結構、受力情況更為複雜,是公認的水工界最複雜的建築物。為確保壩體結構穩定和施工安全,烏東德水電站在設計創新及新材料、新技術的應用上,都走在世界前列。建成後的烏東德水電站大壩高270米、壩頂上游面弧長326.95米的混凝土雙曲拱壩,是目前世界上最薄的300米級特高拱壩,厚高比僅為0.19。總裝機容量1020萬千瓦,預估平均年發電量約389.1億千瓦時,據網友估算,約相當於北京2018全年用電量的34%。除發電外烏東德水電站還具有防洪、航運等巨大的綜合效益。這樣一個巨型工程背後是上千水電人歷時十七年的無悔奉獻,六千日夜風雨兼程。

 

烏東德壩址上游(2008年 攝影:朱斌成)

烏東德壩址下游。

 

烏東德水電站壩址全貌。

 “一塊天然的好壩址”,這是很多人對於烏東德壩址地質條件的第一印象,烏東德水電站所擇壩址處於狹窄河谷,地形完整,構造簡單,岩體品質優良,是國內難得的優良高拱壩壩址,但壩址選擇的過程充滿了艱辛。

自上世紀50年代以來,以治理開發和保護長江為己任的長江委人深入金沙江腹地開展流域規劃工作,披荊斬棘開新路,攀崖爬壁繪新圖,艱苦卓絕的規劃論證長達數十載,拉開了金沙江流域水電開發的序幕。通過對金沙江流域進行了大量普查、勘測、規劃和論證工作,富有遠見地提出了金沙江下游四級開發方案。

烏東德水電站水上勘探。

 

金坪子巨型古滑坡。

2003年,長江設計院派出精銳隊伍揮師金沙江烏東德,進行了長達13年的系統高強度勘測設計研究。彼時的金沙江急浪滔天,兩岸峽深壁千仞,荒山裸露著紅土,烏東德罕有人煙。長江設計人面臨著“山高坡陡、山路崎嶇、過江條件差,缺乏水源、沒有電、沒有通信,更談不上有蔬菜……勘探設備、生活物資都是肩挑背扛騾子馱。”的工作生活環境。他們一心扎入工作,克服種種困難,在艱苦閉塞的環境裏,共打下13萬多米的鑽孔與平硐,航拍了2300平方公里的流域面積,地質測繪近萬平方公里區域,通過路、洞、孔優化佈置立體勘察,創新應用新技術新方法,實現關鍵部位地質條件精準勘察,優劣岩體精準定位,確保樞紐建築佈置安全;採用三維鐳射掃描、三維數位照相、無人機航測、近景編錄識別等多種創新手段結合,對千米級高邊坡進行系統勘察,研發了深厚河床覆蓋層高清可視化探測技術和取樣技術,查明瞭百米級堰基河床覆蓋層性狀 ,科學研究料場白雲岩化和碳質薄膜的形成機制,為人工骨料料源的選擇及利用開闢了新思路……僅用2年時間就完成了同類電站需5-6年才能完成的任務。他們解決了深厚覆蓋層圍堰防滲、高高程邊坡治理、金坪子滑坡穩定性論證等重大關鍵技術問題,為烏東德水電站建設奠定了堅實基礎。

 地質人員在烏東德小路攀爬。

長江委三峽勘測研究院原總工程師、地質專家薛果夫行進在蜿蜒危險的勘探路上。

 

 

烏東德水電站可行性研究報告審查會現場

2015年4月20日至23日,受國家發展和改革委員會委託,水電水利規劃設計總院在北京主持召開會議,大會聽取了長江設計院對工程可行性報告樞紐部分的全面介紹,並分8個專業組對相關工作成果進行了詳細研究和討論。會議認為,《金沙江烏東德水電站可行性研究報告》(樞紐部分)報告達到了可行性研究階段勘測設計工作內容和深度的要求,基本同意該報告。同年12月24日,烏東德水電站全面開工。

水工設計 

院士大師深入工地現場

開工後,作為烏東德水電站工程項目的勘測設計總承單位的長江設計院並沒有如釋重負,他們還需要結合烏東德壩址特殊的地理環境做進一步的工程施工設計,他們常駐工地數百人,在暗不見天日的山體洞穴中考察勘探,大膽論證。在水工設計方面,提出大壩體形設計新方法,首創“靜力初選,基震調整,設震驗證”設計理念,有效解決了Ⅶ級強地震區大壩穩定問題;發明瞭泄洪消能設計新結構,首次採用“上部封閉自排、下部透水”的半封閉無抽排複合水墊塘,節省工程費用,運作管理便捷;首個採用半圓筒型的調壓室,集長廊式和圓筒式調壓室優點于一體,既有利於圍岩穩定又便於佈置金屬設備;首創壩身不設導流底孔、四低一高導流隧洞佈置新理念,採用“洞塞消能、弧門控泄”的新技術,構建高拱壩中後期導流新體系,實現導流隧洞下閘封堵期金沙江不斷流的任務,為建設生態美麗烏東德提供了堅實的保障;利用發電尾水進行大流量全深度集魚,形成尾水集魚動水放流的創新集運魚系統方案,破解高壩樞紐過魚難題。 

烏東德水電站設計圖

導流隧洞下閘封堵期壩址斷面不斷流

集運魚系統 

 

 世界最高的地下廠房(高度達89.8m)

 

施工技術

俯瞰烏東德水電站大壩澆築“靜力初選,基震調整,設震驗證”,創新性的大壩抗震設計理念首次應用,調整後的體形壩體方量僅增加3%,設計地震最大主拉應力可降低32%。

2018年和2019年大壩澆築均實現了大壩澆築高程超過100米、混凝土澆築方量突破100萬方的雙百目標,2019年12月20日首個壩段(12壩段)澆築到頂,2020年3月26日非溢流壩段全部澆築到頂,5月4日大壩全線澆築到頂。

在施工技術方面,打造了世界上首座全壩應用低熱混凝土大壩。長江設計人針對低熱水泥混凝土發熱速度慢、總發熱量小、早期強度低等性能特點,建立了“控高溫、防倒溫、勻降溫、重保溫”低熱水泥混凝土溫控防裂技術體系及標準,提出適合於低熱水泥混凝土的4.5m高澆築層大倉面分期降溫保溫成套技術,有效降低大壩混凝土溫控實施難度、提高最高溫度控制保證率,烏東德高拱壩混凝土均勻連續澆築,未出現一條溫度裂縫,為真正意義上的“無縫大壩”。

  機電製造

2019年12月16日,烏東德水電站迎來了首850MW水輪發電機組轉子的吊裝節點,這是烏東德水電站機組安裝的里程碑節點!標誌著發電機組正式進入總裝階段。

由長江設計人牽頭研發的百萬機組關鍵技術成功在烏東德推廣應用,突破了水電機組單機容量上限,突破了水電機組空冷容量上限,推動了國産新型800MPa級蝸殼鋼板、750MPa級磁軛鋼板的開發和應用,首次採用發明專利技術“水輪機效率加權因子量化方法”大幅提高水輪機水力設計與電站運作方式的對接精度,首次採用低水頭下超出力的設計理念,在大容量電站中充分利用水輪機潛能達到效益最大化配置;首次採用地下聯合轉輪加工廠,成功解決深山峽谷地區巨型機組的大件運輸及現場加工技術難題……

烏東德水電站建成效果圖。

創新理念推動工程建設,長江設計人將一個個奇思妙想轉化為現實,為把烏東德工程建成新時代的大國重器提供了堅實的技術保障,並在地質勘察、水工設計、施工技術、機電製造等方面大力推進了中國乃至世界水電科技的發展,鞏固了我國在世界水電建設領域的引領地位。

2003年進場合影。

 2008年勘探現場合影。

2017年大壩混凝土澆築現場合影。

2020年大壩中孔過流現場合影。

隨著金沙江水匯入烏東德水輪發電機這顆強大的心臟,幾代長江設計人的夢想變成了現實。而這卻只是新的開始,如今的長江設計人始終牢記習近平總書記考察三峽工程時對工程技術人員的囑託“我們要靠自己的努力,大國重器必須掌握在自己手裏。要通過自力更生,倒逼自主創新能力的提升。”發揮艱苦拼搏、求真務實、創新進取的精神再創新輝煌。(趙娜 施炎  陳東斌  李玲 易文利)

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