一提起大壩,人們最先反應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的最高水準,更向世界展示了中國水電建設強勁的創新實力。近日,《經濟日報》記者走進溪洛渡水電站,對智能大壩進行了深入探訪。

大塊頭有“大智慧”

溪洛渡大壩建設了綜合性人機交互系統,開創了國內特高拱壩智能化建設的先河

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,遠遠望去,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,多項關鍵技術超出世界已有經驗,綜合技術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雜,整個施工過程中,壩體的受力狀況在不斷調整,各種難度指標居前。僅水推力這一項指標,就達1400萬噸。而地震設防標準、壩身泄量功率等指標更是居世界首位。這些特點給拱壩的施工質量控制帶來很大挑戰。

為保證大壩施工質量和大壩全壽命周期的安全可靠運行,三峽集團以溪洛渡大壩建設為核心,打造了溪洛渡數字大壩,開創了國內特高拱壩智能化建設的先河。數字大壩基于全壽命周期管理的需要建設了一個集網絡、硬件、軟件、項目參建各方和專家團隊為一體的綜合性人機交互系統,其功能涵蓋了混凝土施工、溫控、灌漿、金結、監測、仿真分析、預警預控等大壩工程建設管理的全過程。

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,這些線頭對應著相應數量的溫度計。除了溫度計,壩體里還埋藏著多點位移計、應力計等多種監測儀器。

“實際上這個系統管理著2538倉混凝土澆筑信息、3496支安全監測儀器、4723支混凝土溫度計以及2.4萬米的測溫光纖?！敝袊龒{建設管理有限公司總經理洪文浩說,該系統能夠實現高拱壩智能管控,時刻知曉大壩的“身體狀態”,真實把握大壩建設的“脈搏”。

正是憑借智能化建設理論和體系,溪洛渡創造了澆筑混凝土680萬立方米未出現溫度裂縫的世界紀錄。國際大壩委員會名譽主席Lius Berga教授評價:“中國的創新技術在大體積混凝土結構智能化建設方面已居世界領先地位,成功解決了‘無壩不裂’的世界難題?！?/p>

呈現“地下迷宮”奇觀

溪洛渡地下電站是目前世界已建最大規模的地下洞室群,施工質量達到國際領先水平

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。溪洛渡水電站總設計師、中國電建成都院副總經理王仁坤介紹,溪洛渡地下電站是目前世界已建最大規模的地下洞室群,在不到1平方公里內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,項目首創了超大地下洞室群圍巖穩定與控制成套技術,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,施工質量超越三峽工程,為同類工程提供了開創性成果,總體達到國際領先水平。

監測數據也表明,地下洞室群處于穩定狀態。原中國大壩協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?！?/p>

泄洪技術是溪洛渡大壩的另一個大亮點。在曾經引領世界壩工方向的歐美國家,出于壩體結構穩定性考慮,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超世界拱壩最高水平,泄洪消能綜合技術難度居世界之首,成功解決了窄河谷、高水頭、巨泄量泄洪消能關鍵技術難題。”三峽集團副總經理樊啟祥說,項目建成了“體形精準、平整光滑、高強耐磨”泄洪洞,為類似工程提供了新的設計、技術和施工方案。

堅持可持續發展

溪洛渡水電站把大壩泄洪和泄洪洞泄洪、電站泄流統一協調起來,盡可能減小對環境的影響

“溪洛渡水電站獲菲迪克獎,除了質量可靠、技術過硬外,還在于始終貫徹了環境友好的可持續發展理念,體現了菲迪克的核心原則——質量、廉潔和可持續性?！敝袊龒{建設管理有限公司向家壩與溪洛渡建設部副主任廖建新參與了溪洛渡工程建設和此次菲迪克獎申報全過程,他認為,溪洛渡水電站的建設中,“環境”和“人”的因素體現得尤為突出。

協調可持續已經成為當今世界水電發展的大趨勢,大型水電開發首先要處理好工程與環境的關系問題。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,我們在溪洛渡建設過程中采取了分層取水等措施;在水庫運行調度上,我們把大壩泄洪和泄洪洞泄洪、電站泄流統一協調起來,盡可能減小項目建成后對環境的影響?！?/p>

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

“水電工程建設是一個價值再造的過程?！狈畣⑾檎J為,建設工程不是交付一個產品,而是創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,它體現在工程能長期有效地安全運行,各項功能都能充分發揮,并且能在已有基礎上挖潛、提升。

實現項目所在地區域和人民協同發展,也是水電工程永續價值的體現?！皫靺^人民為了支援水電站工程建設犧牲很大,我們必須千方百計確保移民安穩致富。通過水電建設,要將當地的優勢資源充分發掘出來,形成市場競爭力,促進當地經濟社會發展,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新建道路超過370公里,使當地群眾交通運輸更加便捷安全;新建集鎮13個,使當地城鎮化率增加了2.5%;幫助6.1萬移民脫貧致富;帶動庫區社會經濟發展,累計投入移民資金36億美元,年均增加當地財政收入4.2億美元,20萬庫區群眾生活水平得到顯著提高。