世界最高!湘人設(shè)計(jì)——探訪金沙江上游拉哇水電站

(拉哇水電站。通訊員攝)

湖南日?qǐng)?bào)全媒體記者 孟姣燕 通訊員 徐昌 鄧婷婷

越過(guò)奇險(xiǎn)的虎跳峽,便是金沙江上游。

這里是國(guó)家“十四五”重要清潔能源基地,從青川交界的西絨到川滇交界的奔子欄,規(guī)劃建設(shè)13座梯級(jí)水電站。

拉哇水電站是金沙江上游第8級(jí)水電站,由在湘央企中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院(簡(jiǎn)稱中南院)歷時(shí)18年勘測(cè)設(shè)計(jì)。其最大難點(diǎn)是,在強(qiáng)震區(qū)深窄河谷建世界最高面板堆石壩。

過(guò)去,湘人湘企在金沙江下游的烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩四大世界級(jí)電站立下戰(zhàn)功。如今,湘人湘企向金沙江上游進(jìn)發(fā),攀登水電建設(shè)超高海拔、超高水準(zhǔn)。

初冬正是施工有利時(shí)節(jié),大壩填筑有條不紊,逐漸露出雛形。

在強(qiáng)震區(qū)深窄河谷,建世界最高面板堆石壩

拉哇水電站位于四川巴塘縣與西藏芒康縣交界的金沙江上游河谷。河谷深深,兩岸絕壁遮天。

(建設(shè)中的拉哇水電站。)

“拉哇水電站樞紐工程如何布置是世界級(jí)水電設(shè)計(jì)難題?!敝心显豪酃こ淘O(shè)計(jì)總工程師王慶祥介紹,這里處于金沙江斷裂地震帶,地質(zhì)條件極其復(fù)雜,大壩需要Ⅸ度設(shè)防。

“拉哇”系藏語(yǔ),意思是“無(wú)與倫比的好地方”?,F(xiàn)實(shí)中,這里卻是無(wú)路、無(wú)電、無(wú)信號(hào)的“三無(wú)”之地。

早在2006年,受中國(guó)華電集團(tuán)委托,中南院開始了拉哇水電站前期勘測(cè)設(shè)計(jì)工作?!霸O(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)全靠馬,勘測(cè)人員還得把馬照顧好?!敝心显豪酃こ炭睖y(cè)人員李何介紹,前期勘測(cè)時(shí),從巴塘縣城到拉哇鄉(xiāng),再到河谷現(xiàn)場(chǎng),徒步翻過(guò)兩座高山,單程就要6個(gè)半小時(shí)。現(xiàn)場(chǎng)工作2個(gè)小時(shí)就得趕著返程。有一次走夜路,馬和設(shè)備不慎從山上滾了下去。

樞紐工程抗震,關(guān)鍵是選個(gè)好壩址。

工程預(yù)可研階段,河道11公里范圍內(nèi)初選了上、中、下3個(gè)壩址。為了確定哪個(gè)壩址最優(yōu),勘測(cè)人員干脆在河谷搭起帳篷,駐扎下來(lái)。

在急流中摸清水文,在懸崖上查勘地質(zhì),也經(jīng)歷過(guò)巖塊塌方和大雪封山現(xiàn)場(chǎng)斷糧……歷時(shí)10年,勘測(cè)人員終于獲得了全面而珍貴的數(shù)據(jù),為壩址最終選定在中壩奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

壩址確定后,選擇哪種壩型對(duì)樞紐工程安全穩(wěn)定至關(guān)重要。要知道,300米級(jí)高程大壩相當(dāng)于近百層樓。預(yù)可研階段,混凝土重力壩是首選,勘測(cè)設(shè)計(jì)人員卻發(fā)現(xiàn)左岸條件并不利。

“峽谷巖體多為角閃片巖,它爆破后形狀較好,強(qiáng)度高,是填筑面板堆石壩的天然好石材。經(jīng)過(guò)大量勘測(cè)和反復(fù)比選,面板堆石壩更適合拉哇地質(zhì)地形?!蓖鯌c祥介紹,拉哇水電站大壩高239米,大壩抗震設(shè)防烈度為Ⅸ度,壩高及地震設(shè)防烈度均為同類大壩世界第一。

“豆腐塊”上建高圍堰,急流中“鉆”出關(guān)鍵數(shù)據(jù)

冬季的金沙江漾著微瀾。圍堰挺立,長(zhǎng)達(dá)1公里。站在壩肩平臺(tái)俯瞰,大型挖掘機(jī)渺小得像一只只螞蟻。

“今年夏天,圍堰成功經(jīng)受住了洪峰來(lái)勢(shì)洶洶的考驗(yàn)?!蓖鯌c祥說(shuō)。這背后的首創(chuàng)技術(shù)——振沖樁加固圍堰地基技術(shù)獲省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),有望創(chuàng)造世界級(jí)成果。

原來(lái),基坑存在350萬(wàn)方堰塞湖相沉積層,厚達(dá)50米,成分復(fù)雜,存在承載力低、砂層液化、滲漏系數(shù)小、透水性差等問(wèn)題?!斑@好比是在‘豆腐塊’上建圍堰?!蓖鯌c祥說(shuō),沉積層作為圍堰基礎(chǔ)的方案是否可行,首先要搞清沉積層的特性。

一場(chǎng)場(chǎng)水上鉆探大會(huì)戰(zhàn)在江中擺開。

(2012年,勘測(cè)人員沿著金沙江勘測(cè)。)

冬季的河谷溫度低至零下十幾度,山風(fēng)刮在臉上像是刀割。因?yàn)槁洳钣?00米,冬季的水流依然勢(shì)大力沉?!按蠼小鳌?,又冷又急又怕?!蓖鯌c祥說(shuō)。

鉆機(jī)只要停止抽水半小時(shí),水管便會(huì)凍住,因此需要24小時(shí)作業(yè);鉆船無(wú)動(dòng)力,浮在江面上,大家小心翼翼協(xié)力調(diào)整船向……面對(duì)前所未有的困難,勘測(cè)人員沒有退縮,反而把實(shí)驗(yàn)室也搬到了工地,以保證樣芯就地開展試驗(yàn)。

“鉆”出關(guān)鍵數(shù)據(jù),圍堰設(shè)計(jì)與施工有了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。針對(duì)沉積層處理難的問(wèn)題,拉哇水電站首次采用振沖樁加固圍堰地基,最深振沖樁達(dá)71.63米,為世界最深。上游圍堰振沖碎石樁共完成4552根,是世界上振沖碎石樁處理圍堰地基規(guī)模最大最深的土石圍堰工程。

魚兒坐“電梯”,綠色電站生態(tài)優(yōu)

拉哇水電站是國(guó)家“西電東送”重大工程,總裝機(jī)容量200萬(wàn)千瓦,年均發(fā)電量84億千瓦時(shí)。電站建成后,每年可節(jié)省標(biāo)煤280萬(wàn)噸,減少二氧化碳等氣體排放900萬(wàn)噸,對(duì)川藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義。

(拉哇水電站位于四川巴塘縣與西藏芒康縣交界的金沙江上游河谷。)

電站施工區(qū)域海拔近3000米,是雪域高原重要生態(tài)安全屏障。在電站下游不遠(yuǎn)處的一處沙洲,是金沙江上游魚類的產(chǎn)卵場(chǎng)。

如何保護(hù)魚類產(chǎn)卵,讓它們順利洄游至電站上游,在設(shè)計(jì)時(shí)予以重點(diǎn)考量。

王慶祥介紹,電站設(shè)計(jì)建設(shè)穿越山體的過(guò)魚隧道、升魚機(jī)工程和集運(yùn)魚系統(tǒng)。魚兒在誘魚手段的幫助下,游至升魚機(jī)中,像乘坐“電梯”一樣通過(guò)集運(yùn)魚系統(tǒng)安全回到上游。金沙江特有的長(zhǎng)絲裂腹魚、短須裂腹魚、四川裂腹魚等珍惜魚類能夠在安全環(huán)境里成長(zhǎng),從而最大限度保護(hù)水生生態(tài)。

大江截留時(shí),為保證下游有水不干,設(shè)計(jì)人員在導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)了一套施工期生態(tài)流量放流措施?!斑@個(gè)說(shuō)起來(lái)容易,做起來(lái)很難。項(xiàng)目因此增加了大量投入成本?!蓖鯌c祥介紹。

在水電站建設(shè)過(guò)程中,植被保護(hù)也將貫穿始終。設(shè)計(jì)人員針對(duì)高寒高海拔干旱河谷適生種植物恢復(fù)項(xiàng)目開展研究,分批次進(jìn)行植被恢復(fù)試驗(yàn),論證物種在施工區(qū)的適生性,找出植被恢復(fù)最佳品種,努力保持大型基建與生態(tài)環(huán)境的平衡。

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