白鶴灘水電站的科技密碼——訪中國長江三峽集團(tuán)有限公司科技創(chuàng)新部主任李文偉
時間：2022-05-11 來源：中國建材報 分享：
白鶴灘水電站位于四川寧南縣和云南巧家縣交界處，是世界在建規(guī)模最大、施工難度最大的巨型水電站，是我國“十四五”開局之年投產(chǎn)發(fā)電的超級工程，長江流域防洪體系的重要組成部分，在水電工程建設(shè)史上具有劃時代的里程碑意義。
白鶴灘水電站位于四川寧南縣和云南巧家縣交界處，是世界在建規(guī)模最大、施工難度最大的巨型水電站，是我國“十四五”開局之年投產(chǎn)發(fā)電的超級工程，長江流域防洪體系的重要組成部分，在水電工程建設(shè)史上具有劃時代的里程碑意義。
近日，本報采訪了中國長江三峽集團(tuán)有限公司科技創(chuàng)新部主任李文偉，請他分享白鶴灘水電站的重要作用、綠色理念、建設(shè)難題及技術(shù)突破。
問：隨著烏東德水電站、白鶴灘水電站的運(yùn)行，長江流域被稱為全球最大“清潔能源走廊”，請問白鶴灘水電站在全球最大“清潔能源走廊”中起到怎樣舉足輕重的作用？李文偉：長江是我國最大的河流，流經(jīng)東中西部共11個省區(qū)市。長江經(jīng)濟(jì)帶是促進(jìn)我國東中西部互動合作的重要協(xié)調(diào)發(fā)展帶，生態(tài)地位突出，發(fā)展?jié)摿薮?。為加快推動綠色低碳發(fā)展進(jìn)程，長江干流建成了烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩等6座大型梯級電站，構(gòu)成了全球最大的清潔能源走廊，其中三峽、白鶴灘是世界第一、第二大的水電站。白鶴灘水電站總裝機(jī)容量達(dá)1600萬千瓦，單機(jī)容量100萬千瓦為世界最大。白鶴灘水電站所有機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電后，其年均發(fā)電量可達(dá)624億千瓦時，一天的發(fā)電量就可以滿足一座50萬人口的城市一年的生活用電。在同等滿足電力系統(tǒng)用電需求的情況下，白鶴灘水電站每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1968萬噸，減少二氧化碳排放約5160萬噸，減少煙塵排放約22萬噸。這對于我國按期實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)將發(fā)揮重要作用。
問：白鶴灘工程被譽(yù)為金沙峽谷中的“綠色引擎”，請您介紹下白鶴灘工程建設(shè)過程是如何踐行綠色可持續(xù)發(fā)展理念的？
李文偉：我們堅持“綠水青山就是金山銀山”，嚴(yán)格落實“在開發(fā)中保護(hù)，在保護(hù)中開發(fā)”的可持續(xù)發(fā)展要求，堅持“建好一座電站、帶動一方經(jīng)濟(jì)、改善一片環(huán)境、造福一批移民”的水電開發(fā)理念，以美麗白鶴灘建設(shè)為抓手，全面推動綠色發(fā)展，持續(xù)改善長江流域生態(tài)環(huán)境。金沙江位于長江上游，是長江生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，白鶴灘工程位于金沙江下游河段，是長江生態(tài)建設(shè)的重要一環(huán)。在建設(shè)白鶴灘工程中，我們始終踐行綠色可持續(xù)發(fā)展理念，具體做法主要有：扎實開展集運(yùn)魚系統(tǒng)、分層取水設(shè)施、水溫在線監(jiān)測系統(tǒng)等生態(tài)保護(hù)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)，促進(jìn)長江河流生態(tài)持續(xù)健康發(fā)展；加強(qiáng)生活污水、砂石及混凝土生產(chǎn)廢水、罐車沖洗廢水處理及循環(huán)使用系統(tǒng)等水處理設(shè)施運(yùn)行管理，實現(xiàn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用；按照總體規(guī)劃、分期實施的原則，全面開展施工區(qū)綠化和生態(tài)修復(fù)，在道路、邊坡、渣場、施工場地和平臺等部位種植花草和本地特色植物，全面打造壩上景觀和壩下公園，著力打造公園式白鶴灘壩區(qū)。
問：白鶴灘水電站所處地理位置特殊，位于高山峽谷之中，這為施工建設(shè)帶來哪些世界級難題？又是如何破解的？?李文偉：白鶴灘水電站建設(shè)中遇到了六大技術(shù)難題，包括柱狀節(jié)理玄武巖作為高拱壩壩基問題、抗震安全性問題、拱壩建設(shè)過程中混凝土溫控防裂問題、樞紐泄洪消能問題、巨型地下洞室群的穩(wěn)定問題及世界最大百萬水輪機(jī)組研究應(yīng)用問題。白鶴灘地質(zhì)條件復(fù)雜，是世界上首次利用柱狀節(jié)理玄武巖作為建基巖體的大壩。在白鶴灘工程建設(shè)中，我們?nèi)?、系統(tǒng)地研究了柱狀節(jié)理玄武巖的工程特性，拿出了一整套保護(hù)處理措施。經(jīng)充分論證，柱狀節(jié)理玄武巖體可以作為高拱壩基礎(chǔ)，我們對其采用了科學(xué)合理的開挖保護(hù)措施。從實施效果來看，處理措施是合理的，各方對這一關(guān)鍵技術(shù)問題的解決方案也都充分認(rèn)可。此外，白鶴灘工程處于地震活動強(qiáng)烈的川、滇地震帶，壩址的地震動參數(shù)在300米級高壩中是世界最高的。為此，我們召集國內(nèi)多家科研單位開展專題研究。最后形成的拱壩抗震研究理論深透，成果豐富，提出的大壩抗震措施合理可行，針對性很強(qiáng)，在國內(nèi)處于引領(lǐng)地位。同時，混凝土溫控防裂問題關(guān)系到拱壩質(zhì)量。在三峽、溪洛渡、向家壩等大型工程研究應(yīng)用的基礎(chǔ)上，我們針對白鶴灘水電站的特點開展了一系列深化研究試驗工作，最終全壩采用低熱水泥混凝土技術(shù)，并配合精細(xì)化溫控措施，取得了顯著的大壩混凝土溫控防裂效果。而且，得益于結(jié)構(gòu)設(shè)計上的創(chuàng)新，我們針對性地解決了樞紐泄洪消能問題；通過建立設(shè)計、施工、監(jiān)測一體化實時動態(tài)反饋分析機(jī)制，借助多種技術(shù)方案，成功應(yīng)對了高地應(yīng)力、層間錯動帶、硬脆玄武巖等復(fù)雜地質(zhì)綜合作用下的洞室群圍巖穩(wěn)定問題；并且通過優(yōu)化提升包括機(jī)組總體設(shè)計、轉(zhuǎn)輪研發(fā)、核心部件制造等在內(nèi)的所有性能指標(biāo)，首次在白鶴灘水電站建成并應(yīng)用了世界最大百萬千瓦水輪機(jī)組。
問：白鶴灘水電站建成后，成為僅次于三峽工程的世界第二大水電站，在300米級特高拱壩的建設(shè)中，關(guān)于水泥和混凝土的應(yīng)用有哪些創(chuàng)舉？李文偉：針對白鶴灘水電站特高拱壩混凝土溫控防裂世界性難題，從確?；炷灵L期安全和質(zhì)量出發(fā)，我們開展了低熱水泥混凝土全面特性與施工工藝的創(chuàng)新研究，通過大量系統(tǒng)的科學(xué)試驗和設(shè)計計算分析研究，最終決定在白鶴灘工程全面應(yīng)用低熱水泥混凝土技術(shù)，提高了混凝土抗裂安全性，保證了水工結(jié)構(gòu)的完整性和耐久性。主要創(chuàng)新點如下：
1.創(chuàng)新優(yōu)化了低熱水泥的礦物組成和制備工藝，制定了適用于水工混凝土的低熱水泥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該水泥具有水化熱低、放熱速度慢、收縮小、后期強(qiáng)度高、抗裂性優(yōu)良的特性，并建立了低熱水泥生產(chǎn)工藝全過程質(zhì)量控制精細(xì)化管理與監(jiān)造體系，實現(xiàn)了規(guī)?；€(wěn)定生產(chǎn)。
2.首次系統(tǒng)研究了低熱水泥與粉煤灰、外加劑等原材料之間的相容性及混凝土的全面性能，掌握了低熱水泥混凝土性能隨齡期的演化規(guī)律，揭示了低熱水泥混凝土性能發(fā)展的微觀機(jī)理，并提出了低熱水泥混凝土配制技術(shù)。
3.對比研究了低熱水泥和中熱水泥混凝土在特高拱壩中的應(yīng)用性能，開展了大壩及泄洪建筑物混凝土溫控防裂分析，探明了低熱水泥混凝土抗裂安全優(yōu)勢和優(yōu)良性能，提出了工程應(yīng)用技術(shù)。
4.形成了一套完整的特高拱壩低熱水泥混凝土溫控防裂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工工法和全過程質(zhì)量控制體系，建立了低熱水泥混凝土溫控防裂和高效施工系統(tǒng)解決方案，抗裂安全系數(shù)提高10%以上。
5.成果形成首部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并在白鶴灘300米級特高拱壩全面應(yīng)用，未產(chǎn)生溫度裂縫，突破了“無縫大壩”技術(shù)瓶頸，為混凝土溫控防裂開辟了新的技術(shù)途徑，為世界壩工建設(shè)提供了中國方案，引領(lǐng)水電筑壩技術(shù)。
白鶴灘水電站 李文偉/供圖
本文原載于《中國建材報》5月9日2版
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