溪洛渡水電站代表了全球大壩智能化建設(shè)最高水準(zhǔn)
圖① 溪洛渡大壩下游場(chǎng)景。
圖② 工作人員正在對(duì)溪洛渡大壩管控系統(tǒng)進(jìn)行檢修。
圖③ 溪洛渡水電站控制室內(nèi)，數(shù)字顯示著大壩的運(yùn)行狀態(tài)。記者 王軼辰攝
一提起大壩，人們最先反應(yīng)的就是一座鋼筋混凝土鑄就的龐然大物。然而，在我國西南部的金沙江下游，卻有一座水電站依靠著大壩的“最強(qiáng)大腦”，獲得素有國際工程咨詢領(lǐng)域“諾貝爾獎(jiǎng)”之稱的“菲迪克2016年工程項(xiàng)目杰出獎(jiǎng)”。
這就是我國第二、世界第三大已建水電站工程——溪洛渡水電站，其因規(guī)模大、難度高，成為世界上最具代表性的水電工程之一。它不僅代表了全球大壩智能化建設(shè)的最高水準(zhǔn)，更向世界展示了中國水電建設(shè)強(qiáng)勁的創(chuàng)新實(shí)力。近日，《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者走進(jìn)溪洛渡水電站，對(duì)智能大壩進(jìn)行了深入探訪。
大塊頭有“大智慧”
溪洛渡大壩建設(shè)了綜合性人機(jī)交互系統(tǒng)，開創(chuàng)了國內(nèi)特高拱壩智能化建設(shè)的先河溪洛渡水電站是國家“西電東送”骨干工程，位于四川省雷波縣和云南省永善縣交界的金沙江上，裝機(jī)容量1386萬千瓦，是世界上已建成的3座300米級(jí)特高拱壩之一。最大壩高285.5米，壩頂高程610米，澆筑拱壩大體積混凝土680萬立方米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，溪洛渡水電站大壩是個(gè)不折不扣的“大塊頭”。
但是溪洛渡贏得菲迪克“芳心”，靠的并不是“肌肉”，而是世界上最聰明的“大腦”。
溪洛渡水電站工程具有窄河谷、高拱壩、巨泄量、多機(jī)組、大洞室群、高抗震等特點(diǎn)，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)超出世界已有經(jīng)驗(yàn)，綜合技術(shù)難度居世界最高水平。中國工程院院士張超然告訴記者，溪洛渡大壩的受力情況極其復(fù)雜，整個(gè)施工過程中，壩體的受力狀況在不斷調(diào)整，各種難度指標(biāo)居前。僅水推力這一項(xiàng)指標(biāo)，就達(dá)1400萬噸。而地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、壩身泄量功率等指標(biāo)更是居世界首位。這些特點(diǎn)給拱壩的施工質(zhì)量控制帶來很大挑戰(zhàn)。
為保證大壩施工質(zhì)量和大壩全壽命周期的安全可靠運(yùn)行，三峽集團(tuán)以溪洛渡大壩建設(shè)為核心，打造了溪洛渡數(shù)字大壩，開創(chuàng)了國內(nèi)特高拱壩智能化建設(shè)的先河。數(shù)字大壩基于全壽命周期管理的需要建設(shè)了一個(gè)集網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件、項(xiàng)目參建各方和專家團(tuán)隊(duì)為一體的綜合性人機(jī)交互系統(tǒng)，其功能涵蓋了混凝土施工、溫控、灌漿、金結(jié)、監(jiān)測(cè)、仿真分析、預(yù)警預(yù)控等大壩工程建設(shè)管理的全過程。
站在溪洛渡大壩壩頂，能看到很多個(gè)小盒子，盒子里密密麻麻纏繞著線頭，這些線頭對(duì)應(yīng)著相應(yīng)數(shù)量的溫度計(jì)。除了溫度計(jì)，壩體里還埋藏著多點(diǎn)位移計(jì)、應(yīng)力計(jì)等多種監(jiān)測(cè)儀器。
“實(shí)際上這個(gè)系統(tǒng)管理著2538倉混凝土澆筑信息、3496支安全監(jiān)測(cè)儀器、4723支混凝土溫度計(jì)以及2.4萬米的測(cè)溫光纖。”中國三峽建設(shè)管理有限公司總經(jīng)理洪文浩說，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高拱壩智能管控，時(shí)刻知曉大壩的“身體狀態(tài)”，真實(shí)把握大壩建設(shè)的“脈搏”。
正是憑借智能化建設(shè)理論和體系，溪洛渡創(chuàng)造了澆筑混凝土680萬立方米未出現(xiàn)溫度裂縫的世界紀(jì)錄。國際大壩委員會(huì)名譽(yù)主席Lius Berga教授評(píng)價(jià)：“中國的創(chuàng)新技術(shù)在大體積混凝土結(jié)構(gòu)智能化建設(shè)方面已居世界領(lǐng)先地位，成功解決了‘無壩不裂’的世界難題。”
呈現(xiàn)“地下迷宮”奇觀
溪洛渡地下電站是目前世界已建最大規(guī)模的地下洞室群，施工質(zhì)量達(dá)到國際領(lǐng)先水平在溪洛渡水電站，還有一個(gè)世界奇觀，就是遍布在金沙江左右兩岸的地下廠房洞室群，無論是洞室數(shù)量還是尺寸，均為世界之最。乘車穿行在連片的巨大洞室中，記者很快就迷失了方向。但只要熟悉路線，不同的洞室可以把工作人員帶到電站的每個(gè)角落。
由于溪洛渡地勢(shì)比較狹窄，為更少占用土地、遷移人口，必須盡可能利用兩邊的山體，把廠房放在山洞里。溪洛渡水電站總設(shè)計(jì)師、中國電建成都院副總經(jīng)理王仁坤介紹，溪洛渡地下電站是目前世界已建最大規(guī)模的地下洞室群，在不到1平方公里內(nèi)有近百條洞室縱橫交錯(cuò)，洞室邊墻高、跨度大，其中主廠房跨度31.9米，尾調(diào)室高度95米，開挖過程中如果控制不到位，容易引起巖體開裂破壞甚至塌方，影響施工和后期運(yùn)行安全。
為解決這一問題，項(xiàng)目首創(chuàng)了超大地下洞室群圍巖穩(wěn)定與控制成套技術(shù)，成功解決了層狀巖體近庫岸特大洞室群集成化布置、深覆蓋層大斷面豎井安全施工等世界級(jí)難題，施工質(zhì)量超越三峽工程，為同類工程提供了開創(chuàng)性成果，總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也表明，地下洞室群處于穩(wěn)定狀態(tài)。原中國大壩協(xié)會(huì)名譽(yù)主席潘家錚院士稱贊：“溪洛渡地下工程是世界一大奇觀，溪洛渡地下電站工程堪稱精品，是中國水電工程的驕傲。”
泄洪技術(shù)是溪洛渡大壩的另一個(gè)大亮點(diǎn)。在曾經(jīng)引領(lǐng)世界壩工方向的歐美國家，出于壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性考慮，拱壩壩身一般不開孔，著名的胡佛大壩就是如此。溪洛渡大壩屬300米級(jí)高拱壩，作為長(zhǎng)江干流防洪體系的重要組成部分，泄洪是關(guān)鍵問題，在兩岸的泄洪洞不足以宣泄全部洪水的情況下，溪洛渡大壩壩身開有大量孔口用于泄洪。
“溪洛渡泄洪流量和泄洪功率遠(yuǎn)超世界拱壩最高水平，泄洪消能綜合技術(shù)難度居世界之首，成功解決了窄河谷、高水頭、巨泄量泄洪消能關(guān)鍵技術(shù)難題。”三峽集團(tuán)副總經(jīng)理樊啟祥說，項(xiàng)目建成了“體形精準(zhǔn)、平整光滑、高強(qiáng)耐磨”泄洪洞，為類似工程提供了新的設(shè)計(jì)、技術(shù)和施工方案。
堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展
溪洛渡水電站把大壩泄洪和泄洪洞泄洪、電站泄流統(tǒng)一協(xié)調(diào)起來，盡可能減小對(duì)環(huán)境的影響“溪洛渡水電站獲菲迪克獎(jiǎng)，除了質(zhì)量可靠、技術(shù)過硬外，還在于始終貫徹了環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展理念，體現(xiàn)了菲迪克的核心原則——質(zhì)量、廉潔和可持續(xù)性。”中國三峽建設(shè)管理有限公司向家壩與溪洛渡建設(shè)部副主任廖建新參與了溪洛渡工程建設(shè)和此次菲迪克獎(jiǎng)申報(bào)全過程，他認(rèn)為，溪洛渡水電站的建設(shè)中，“環(huán)境”和“人”的因素體現(xiàn)得尤為突出。
協(xié)調(diào)可持續(xù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界水電發(fā)展的大趨勢(shì)，大型水電開發(fā)首先要處理好工程與環(huán)境的關(guān)系問題。樊啟祥說：“考慮到高壩大庫帶來的低溫水、氣體過飽和等情況，我們?cè)谙宥山ㄔO(shè)過程中采取了分層取水等措施；在水庫運(yùn)行調(diào)度上，我們把大壩泄洪和泄洪洞泄洪、電站泄流統(tǒng)一協(xié)調(diào)起來，盡可能減小項(xiàng)目建成后對(duì)環(huán)境的影響。”
菲迪克獎(jiǎng)之所以花落溪洛渡水電站，一個(gè)重要“加分項(xiàng)”是該項(xiàng)目建設(shè)過程中體現(xiàn)出來的責(zé)任意識(shí)和價(jià)值取向。具體來說，是在構(gòu)建利益相關(guān)方互利共贏開發(fā)模式方面所堅(jiān)持的理念和取得的成果。
“水電工程建設(shè)是一個(gè)價(jià)值再造的過程。”樊啟祥認(rèn)為，建設(shè)工程不是交付一個(gè)產(chǎn)品，而是創(chuàng)造一個(gè)具有社會(huì)功能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)值體。這個(gè)價(jià)值體要有增值空間，它體現(xiàn)在工程能長(zhǎng)期有效地安全運(yùn)行，各項(xiàng)功能都能充分發(fā)揮，并且能在已有基礎(chǔ)上挖潛、提升。
實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目所在地區(qū)域和人民協(xié)同發(fā)展，也是水電工程永續(xù)價(jià)值的體現(xiàn)。“庫區(qū)人民為了支援水電站工程建設(shè)犧牲很大，我們必須千方百計(jì)確保移民安穩(wěn)致富。通過水電建設(shè)，要將當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)資源充分發(fā)掘出來，形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，推動(dòng)移民走上致富的道路。”樊啟祥說。
記者了解到，溪洛渡項(xiàng)目共為庫區(qū)新建道路超過370公里，使當(dāng)?shù)厝罕娊煌ㄟ\(yùn)輸更加便捷安全；新建集鎮(zhèn)13個(gè)，使當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)化率增加了2.5%；幫助6.1萬移民脫貧致富；帶動(dòng)庫區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，累計(jì)投入移民資金36億美元，年均增加當(dāng)?shù)刎?cái)政收入4.2億美元，20萬庫區(qū)群眾生活水平得到顯著提高。
