【中国故事】掌握在自己手中的“大国重器”乌东德水电站
2020-06-30 11:00:57      来源: 中国网

6月29日,位于四川省会东县和云南省禄劝县交界的金沙江下游的乌东德水电站工程首批机组正式投产发电。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平代表党中央,对首批机组投产发电表示热烈的祝贺,向全体建设者和为工程建设作出贡献的广大干部群众表示诚挚的问候。

习近平强调,乌东德水电站是实施“西电东送”的国家重大工程。希望同志们再接再厉,坚持新发展理念,勇攀科技新高峰,高标准高质量完成后续工程建设任务,努力把乌东德水电站打造成精品工程。要坚持生态优先、绿色发展,科学有序推进金沙江水能资源开发,推动金沙江流域在保护中发展、在发展中保护,更好造福人民。

正如总书记所说,乌东德水电站是实施“西电东送”的国家重大工程,是党的十八大以来我国开工建设并建成投产的千万千瓦级世界级巨型水电工程,是我国构建清洁低碳,安全高效能源体系的重要支撑性工程,是新时代推进西部大开发形成新格局的重要基础性工程,是实现“十三五”规划圆满收官、全面建成小康社会的重要标志性工程。它的建成投产对于促进国家能源结构调整和实现节能减排目标、助力长江大保护、推动长江经济带发展等具有十分重要的战略意义。

金沙江峡谷中的乌东德水电站

从近1800米高的边坡上方俯瞰乌东德大坝,好似一弯鸡蛋壳,轻轻卡在金沙江V型河谷内,这得益于坝体的混凝土双曲拱结构设计。和以三峡大坝为代表的重力坝相比,高拱坝的结构、受力情况更为复杂,是公认的水工界最复杂的建筑物。为确保坝体结构稳定和施工安全,乌东德水电站在设计创新及新材料、新技术的应用上,都走在世界前列。建成后的乌东德水电站大坝高270米、坝顶上游面弧长326.95米的混凝土双曲拱坝,是目前世界上最薄的300米级特高拱坝,厚高比仅为0.19。总装机容量1020万千瓦,预估平均年发电量约389.1亿千瓦时,据网友估算,约相当于北京2018全年用电量的34%。除发电外乌东德水电站还具有防洪、航运等巨大的综合效益。这样一个巨型工程背后是上千水电人历时十七年的无悔奉献,六千日夜风雨兼程。

乌东德坝址上游(2008年 摄影:朱斌成)

乌东德坝址下游。

乌东德水电站坝址全貌。

 “一块天然的好坝址”,这是很多人对于乌东德坝址地质条件的第一印象,乌东德水电站所择坝址处于狭窄河谷,地形完整,构造简单,岩体质量优良,是国内难得的优良高拱坝坝址,但坝址选择的过程充满了艰辛。

自上世纪50年代以来,以治理开发和保护长江为己任的长江委人深入金沙江腹地开展流域规划工作,披荆斩棘开新路,攀崖爬壁绘新图,艰苦卓绝的规划论证长达数十载,拉开了金沙江流域水电开发的序幕。通过对金沙江流域进行了大量普查、勘测、规划和论证工作,富有远见地提出了金沙江下游四级开发方案。

乌东德水电站水上勘探。

金坪子巨型古滑坡。

2003年,长江设计院派出精锐队伍挥师金沙江乌东德,进行了长达13年的系统高强度勘测设计研究。彼时的金沙江急浪滔天,两岸峡深壁千仞,荒山裸露着红土,乌东德罕有人烟。长江设计人面临着“山高坡陡、山路崎岖、过江条件差,缺乏水源、没有电、没有通信,更谈不上有蔬菜……勘探设备、生活物资都是肩挑背扛骡子驮。”的工作生活环境。他们一心扎入工作,克服种种困难,在艰苦闭塞的环境里,共打下13万多米的钻孔与平硐,航拍了2300平方公里的流域面积,地质测绘近万平方公里区域,通过路、洞、孔优化布置立体勘察,创新应用新技术新方法,实现关键部位地质条件精准勘察,优劣岩体精准定位,确保枢纽建筑布置安全;采用三维激光扫描、三维数码照相、无人机航测、近景编录识别等多种创新手段结合,对千米级高边坡进行系统勘察,研发了深厚河床覆盖层高清可视化探测技术和取样技术,查明了百米级堰基河床覆盖层性状 ,科学研究料场白云岩化和碳质薄膜的形成机制,为人工骨料料源的选择及利用开辟了新思路……仅用2年时间就完成了同类电站需5-6年才能完成的任务。他们解决了深厚覆盖层围堰防渗、高高程边坡治理、金坪子滑坡稳定性论证等重大关键技术问题,为乌东德水电站建设奠定了坚实基础。

 地质人员在乌东德小路攀爬。

长江委三峡勘测研究院原总工程师、地质专家薛果夫行进在蜿蜒危险的勘探路上。

乌东德水电站可行性研究报告审查会现场

2015年4月20日至23日,受国家发展和改革委员会委托,水电水利规划设计总院在北京主持召开会议,大会听取了长江设计院对工程可行性报告枢纽部分的全面介绍,并分8个专业组对相关工作成果进行了详细研究和讨论。会议认为,《金沙江乌东德水电站可行性研究报告》(枢纽部分)报告达到了可行性研究阶段勘测设计工作内容和深度的要求,基本同意该报告。同年12月24日,乌东德水电站全面开工。

水工设计 

院士大师深入工地现场

开工后,作为乌东德水电站工程项目的勘测设计总承单位的长江设计院并没有如释重负,他们还需要结合乌东德坝址特殊的地理环境做进一步的工程施工设计,他们常驻工地数百人,在暗不见天日的山体洞穴中考察勘探,大胆论证。在水工设计方面,提出大坝体形设计新方法,首创“静力初选,基震调整,设震验证”设计理念,有效解决了Ⅶ级强地震区大坝稳定问题;发明了泄洪消能设计新结构,首次采用“上部封闭自排、下部透水”的半封闭无抽排复合水垫塘,节省工程费用,运行管理便捷;首个采用半圆筒型的调压室,集长廊式和圆筒式调压室优点于一体,既有利于围岩稳定又便于布置金属设备;首创坝身不设导流底孔、四低一高导流隧洞布置新理念,采用“洞塞消能、弧门控泄”的新技术,构建高拱坝中后期导流新体系,实现导流隧洞下闸封堵期金沙江不断流的任务,为建设生态美丽乌东德提供了坚实的保障;利用发电尾水进行大流量全深度集鱼,形成尾水集鱼动水放流的创新集运鱼系统方案,破解高坝枢纽过鱼难题。 

乌东德水电站设计图

导流隧洞下闸封堵期坝址断面不断流

集运鱼系统 

 世界最高的地下厂房(高度达89.8m)

施工技术

俯瞰乌东德水电站大坝浇筑“静力初选,基震调整,设震验证”,创新性的大坝抗震设计理念首次应用,调整后的体形坝体方量仅增加3%,设计地震最大主拉应力可降低32%。

2018年和2019年大坝浇筑均实现了大坝浇筑高程超过100米、混凝土浇筑方量突破100万方的双百目标,2019年12月20日首个坝段(12坝段)浇筑到顶,2020年3月26日非溢流坝段全部浇筑到顶,5月4日大坝全线浇筑到顶。

在施工技术方面,打造了世界上首座全坝应用低热混凝土大坝。长江设计人针对低热水泥混凝土发热速度慢、总发热量小、早期强度低等性能特点,建立了“控高温、防倒温、匀降温、重保温”低热水泥混凝土温控防裂技术体系及标准,提出适合于低热水泥混凝土的4.5m高浇筑层大仓面分期降温保温成套技术,有效降低大坝混凝土温控实施难度、提高最高温度控制保证率,乌东德高拱坝混凝土均匀连续浇筑,未出现一条温度裂缝,为真正意义上的“无缝大坝”。

 机电制造

2019年12月16日,乌东德水电站迎来了首850MW水轮发电机组转子的吊装节点,这是乌东德水电站机组安装的里程碑节点!标志着发电机组正式进入总装阶段。

由长江设计人牵头研发的百万机组关键技术成功在乌东德推广应用,突破了水电机组单机容量上限,突破了水电机组空冷容量上限,推动了国产新型800MPa级蜗壳钢板、750MPa级磁轭钢板的开发和应用,首次采用发明专利技术“水轮机效率加权因子量化方法”大幅提高水轮机水力设计与电站运行方式的对接精度,首次采用低水头下超出力的设计理念,在大容量电站中充分利用水轮机潜能达到效益最大化配置;首次采用地下联合转轮加工厂,成功解决深山峡谷地区巨型机组的大件运输及现场加工技术难题……

乌东德水电站建成效果图。

创新理念推动工程建设,长江设计人将一个个奇思妙想转化为现实,为把乌东德工程建成新时代的大国重器提供了坚实的技术保障,并在地质勘察、水工设计、施工技术、机电制造等方面大力推进了中国乃至世界水电科技的发展,巩固了我国在世界水电建设领域的引领地位。

2003年进场合影。

 2008年勘探现场合影。

2017年大坝混凝土浇筑现场合影。

2020年大坝中孔过流现场合影。

随着金沙江水汇入乌东德水轮发电机这颗强大的心脏,几代长江设计人的梦想变成了现实。而这却只是新的开始,如今的长江设计人始终牢记习近平总书记考察三峡工程时对工程技术人员的嘱托“我们要靠自己的努力,大国重器必须掌握在自己手里。要通过自力更生,倒逼自主创新能力的提升。”发挥艰苦拼搏、求真务实、创新进取的精神再创新辉煌。( 中国网 记者赵娜 施炎  陈东斌  李玲 易文利)

编辑: 曾子芮 责任编辑: 苏雯芊

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