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“最強大腦”,獲得素有國際工程咨詢領(lǐng)域“諾貝爾獎”之稱的“菲迪克2016年工程項目杰出獎”。

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)強勁的創(chuàng)新實力。近日,《經(jīng)濟日報》記者走進(jìn)溪洛渡水電站,對智能大壩進(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,裝機容量1386萬千瓦,是世界上已建成的3座300米級特高拱壩之一。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、多機組、大洞室群、高抗震等特點,多項關(guān)鍵技術(shù)超出世界已有經(jīng)驗,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)了一個集網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件、項目參建各方和專家團(tuán)隊為一體的綜合性人機交互系統(tǒng),其功能涵蓋了混凝土施工、溫控、灌漿、金結(jié)、監(jiān)測、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,能看到很多個小盒子,盒子里密密麻麻纏繞著線頭,這些線頭對應(yīng)著相應(yīng)數(shù)量的溫度計。除了溫度計,壩體里還埋藏著多點位移計、應(yīng)力計等多種監(jiān)測儀器。

“實際上這個系統(tǒng)管理著2538倉混凝土澆筑信息、3496支安全監(jiān)測儀器、4723支混凝土溫度計以及2.4萬米的測溫光纖。”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,時刻知曉大壩的“身體狀態(tài)”,真實把握大壩建設(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。國際大壩委員會名譽主席Lius Berga教授評價:“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?！?/p>

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角落。

由于溪洛渡地勢比較狹窄,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,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,影響施工和后期運行安全。

為解決這一問題,項目首創(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)會名譽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大亮點。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米級高拱壩,作為長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?！比龒{集團(tuán)副總經(jīng)理樊啟祥說,項目建成了“體形精準(zhǔn)、平整光滑、高強耐磨”泄洪洞,為類似工程提供了新的設(shè)計、技術(shù)和施工方案。

堅持可持續(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,盡可能減小對環(huán)境的影響

“溪洛渡水電站獲菲迪克獎,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)和此次菲迪克獎申報全過程,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,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,我們在溪洛渡建設(shè)過程中采取了分層取水等措施;在水庫運行調(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,盡可能減小項目建成后對環(huán)境的影響?！?/p>

菲迪克獎之所以花落溪洛渡水電站,一個重要“加分項”是該項目建設(shè)過程中體現(xiàn)出來的責(zé)任意識和價值取向。具體來說,是在構(gòu)建利益相關(guān)方互利共贏開發(fā)模式方面所堅持的理念和取得的成果。

“水電工程建設(shè)是一個價值再造的過程?！狈畣⑾檎J(rèn)為,建設(shè)工程不是交付一個產(chǎn)品,而是創(chuàng)造一個具有社會功能和市場競爭力的價值體。這個價值體要有增值空間,它體現(xiàn)在工程能長期有效地安全運行,各項功能都能充分發(fā)揮,并且能在已有基礎(chǔ)上挖潛、提升。

實現(xiàn)項目所在地區(qū)域和人民協(xié)同發(fā)展,也是水電工程永續(xù)價值的體現(xiàn)?！皫靺^(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)勢資源充分發(fā)掘出來,形成市場競爭力,促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展,推動移民走上致富的道路?！狈畣⑾檎f。

記者了解到,溪洛渡項目共為庫區(qū)新建道路超過370公里,使當(dāng)?shù)厝罕娊煌ㄟ\輸更加便捷安全;新建集鎮(zhèn)13個,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;帶動庫區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展,累計投入移民資金36億美元,年均增加當(dāng)?shù)刎斦杖?.2億美元,20萬庫區(qū)群眾生活水平得到顯著提高。