世界最高!湘人设计——探访金沙江上游拉哇水电站
(拉哇水电站。通讯员摄)
湖南日报全媒体记者 孟姣燕 通讯员 徐昌 邓婷婷
越过奇险的虎跳峡,便是金沙江上游。
这里是国家“十四五”重要清洁能源基地,从青川交界的西绒到川滇交界的奔子栏,规划建设13座梯级水电站。
拉哇水电站是金沙江上游第8级水电站,由在湘央企中南勘测设计研究院(简称中南院)历时18年勘测设计。其最大难点是,在强震区深窄河谷建世界最高面板堆石坝。
过去,湘人湘企在金沙江下游的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四大世界级电站立下战功。如今,湘人湘企向金沙江上游进发,攀登水电建设超高海拔、超高水准。
初冬正是施工有利时节,大坝填筑有条不紊,逐渐露出雏形。
在强震区深窄河谷,建世界最高面板堆石坝
拉哇水电站位于四川巴塘县与西藏芒康县交界的金沙江上游河谷。河谷深深,两岸绝壁遮天。
(建设中的拉哇水电站。)
“拉哇水电站枢纽工程如何布置是世界级水电设计难题。”中南院拉哇工程设计总工程师王庆祥介绍,这里处于金沙江断裂地震带,地质条件极其复杂,大坝需要Ⅸ度设防。
“拉哇”系藏语,意思是“无与伦比的好地方”。现实中,这里却是无路、无电、无信号的“三无”之地。
早在2006年,受中国华电集团委托,中南院开始了拉哇水电站前期勘测设计工作。“设备运转全靠马,勘测人员还得把马照顾好。”中南院拉哇工程勘测人员李何介绍,前期勘测时,从巴塘县城到拉哇乡,再到河谷现场,徒步翻过两座高山,单程就要6个半小时。现场工作2个小时就得赶着返程。有一次走夜路,马和设备不慎从山上滚了下去。
枢纽工程抗震,关键是选个好坝址。
工程预可研阶段,河道11公里范围内初选了上、中、下3个坝址。为了确定哪个坝址最优,勘测人员干脆在河谷搭起帐篷,驻扎下来。
在急流中摸清水文,在悬崖上查勘地质,也经历过岩块塌方和大雪封山现场断粮……历时10年,勘测人员终于获得了全面而珍贵的数据,为坝址最终选定在中坝奠定坚实基础。
坝址确定后,选择哪种坝型对枢纽工程安全稳定至关重要。要知道,300米级高程大坝相当于近百层楼。预可研阶段,混凝土重力坝是首选,勘测设计人员却发现左岸条件并不利。
“峡谷岩体多为角闪片岩,它爆破后形状较好,强度高,是填筑面板堆石坝的天然好石材。经过大量勘测和反复比选,面板堆石坝更适合拉哇地质地形。”王庆祥介绍,拉哇水电站大坝高239米,大坝抗震设防烈度为Ⅸ度,坝高及地震设防烈度均为同类大坝世界第一。
“豆腐块”上建高围堰,急流中“钻”出关键数据
冬季的金沙江漾着微澜。围堰挺立,长达1公里。站在坝肩平台俯瞰,大型挖掘机渺小得像一只只蚂蚁。
“今年夏天,围堰成功经受住了洪峰来势汹汹的考验。”王庆祥说。这背后的首创技术——振冲桩加固围堰地基技术获省部级科技进步一等奖,有望创造世界级成果。
原来,基坑存在350万方堰塞湖相沉积层,厚达50米,成分复杂,存在承载力低、砂层液化、渗漏系数小、透水性差等问题。“这好比是在‘豆腐块’上建围堰。”王庆祥说,沉积层作为围堰基础的方案是否可行,首先要搞清沉积层的特性。
一场场水上钻探大会战在江中摆开。
(2012年,勘测人员沿着金沙江勘测。)
冬季的河谷温度低至零下十几度,山风刮在脸上像是刀割。因为落差有800米,冬季的水流依然势大力沉。“大江中‘漂流’,又冷又急又怕。”王庆祥说。
钻机只要停止抽水半小时,水管便会冻住,因此需要24小时作业;钻船无动力,浮在江面上,大家小心翼翼协力调整船向……面对前所未有的困难,勘测人员没有退缩,反而把实验室也搬到了工地,以保证样芯就地开展试验。
“钻”出关键数据,围堰设计与施工有了坚实的技术支撑。针对沉积层处理难的问题,拉哇水电站首次采用振冲桩加固围堰地基,最深振冲桩达71.63米,为世界最深。上游围堰振冲碎石桩共完成4552根,是世界上振冲碎石桩处理围堰地基规模最大最深的土石围堰工程。
鱼儿坐“电梯”,绿色电站生态优
拉哇水电站是国家“西电东送”重大工程,总装机容量200万千瓦,年均发电量84亿千瓦时。电站建成后,每年可节省标煤280万吨,减少二氧化碳等气体排放900万吨,对川藏地区经济发展和我国能源结构调整具有重要意义。
(拉哇水电站位于四川巴塘县与西藏芒康县交界的金沙江上游河谷。)
电站施工区域海拔近3000米,是雪域高原重要生态安全屏障。在电站下游不远处的一处沙洲,是金沙江上游鱼类的产卵场。
如何保护鱼类产卵,让它们顺利洄游至电站上游,在设计时予以重点考量。
王庆祥介绍,电站设计建设穿越山体的过鱼隧道、升鱼机工程和集运鱼系统。鱼儿在诱鱼手段的帮助下,游至升鱼机中,像乘坐“电梯”一样通过集运鱼系统安全回到上游。金沙江特有的长丝裂腹鱼、短须裂腹鱼、四川裂腹鱼等珍惜鱼类能够在安全环境里成长,从而最大限度保护水生生态。
大江截留时,为保证下游有水不干,设计人员在导流洞设计了一套施工期生态流量放流措施。“这个说起来容易,做起来很难。项目因此增加了大量投入成本。”王庆祥介绍。
在水电站建设过程中,植被保护也将贯穿始终。设计人员针对高寒高海拔干旱河谷适生种植物恢复项目开展研究,分批次进行植被恢复试验,论证物种在施工区的适生性,找出植被恢复最佳品种,努力保持大型基建与生态环境的平衡。
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