白鶴灘水電站的科技密碼——訪中國長江三峽集團有限公司科技創(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、建設難題及技術突破。
問：隨著烏東德水電站、白鶴灘水電站的運行，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，流經東中西部共11個省區(qū)市。長江經濟帶是促進我國東中西部互動合作的重要協(xié)調發(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容量達1600萬千瓦，單機容量100萬千瓦為世界最大。白鶴灘水電站所有機組全部投產發(fā)電后，其年均發(fā)電量可達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)約標準煤約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”目標將發(fā)揮重要作用。
問：白鶴灘工程被譽為金沙峽谷中的“綠色引擎”，請您介紹下白鶴灘工程建設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”，嚴格落實“在開發(fā)中保護，在保護中開發(fā)”的可持續(xù)發(fā)展要求，堅持“建好一座電站、帶動一方經濟、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)建設的重要一環(huán)。在建設白鶴灘工程中，我們始終踐行綠色可持續(xù)發(fā)展理念，具體做法主要有：扎實開展集運魚系統(tǒng)、分層取水設施、水溫在線監(jiān)測系統(tǒng)等生態(tài)保護設施的建設和運行維護，促進長江河流生態(tài)持續(xù)健康發(fā)展；加強生活污水、砂石及混凝土生產廢水、罐車沖洗廢水處理及循環(huán)使用系統(tǒng)等水處理設施運行管理，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，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：白鶴灘水電站建設中遇到了六大技術難題，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組研究應用問題。白鶴灘地質條件復雜，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。在白鶴灘工程建設中，我們全面、系統(tǒng)地研究了柱狀節(jié)理玄武巖的工程特性，拿出了一整套保護處理措施。經充分論證，柱狀節(jié)理玄武巖體可以作為高拱壩基礎，我們對其采用了科學合理的開挖保護措施。從實施效果來看，處理措施是合理的，各方對這一關鍵技術問題的解決方案也都充分認可。此外，白鶴灘工程處于地震活動強烈的川、滇地震帶，壩址的地震動參數在300米級高壩中是世界最高的。為此，我們召集國內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，在國內處于引領地位。同時，混凝土溫控防裂問題關系到拱壩質量。在三峽、溪洛渡、向家壩等大型工程研究應用的基礎上，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，并配合精細化溫控措施，取得了顯著的大壩混凝土溫控防裂效果。而且，得益于結構設計上的創(chuàng)新，我們針對性地解決了樞紐泄洪消能問題；通過建立設計、施工、監(jiān)測一體化實時動態(tài)反饋分析機制，借助多種技術方案，成功應對了高地應力、層間錯動帶、硬脆玄武巖等復雜地質綜合作用下的洞室群圍巖穩(wěn)定問題；并且通過優(yōu)化提升包括機組總體設計、轉輪研發(fā)、核心部件制造等在內的所有性能指標，首次在白鶴灘水電站建成并應用了世界最大百萬千瓦水輪機組。
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中，關于水泥和混凝土的應用有哪些創(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，從確保混凝土長期安全和質量出發(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)的科學試驗和設計計算分析研究，最終決定在白鶴灘工程全面應用低熱水泥混凝土技術，提高了混凝土抗裂安全性，保證了水工結構的完整性和耐久性。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標準。該水泥具有水化熱低、放熱速度慢、收縮小、后期強度高、抗裂性優(yōu)良的特性，并建立了低熱水泥生產工藝全過程質量控制精細化管理與監(jiān)造體系，實現(xiàn)了規(guī)模化穩(wěn)定生產。
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)展的微觀機理，并提出了低熱水泥混凝土配制技術。
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，提出了工程應用技術。
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標準、施工工法和全過程質量控制體系，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，抗裂安全系數提高10%以上。
5.成果形成首部行業(yè)標準并在白鶴灘300米級特高拱壩全面應用，未產生溫度裂縫，突破了“無縫大壩”技術瓶頸，為混凝土溫控防裂開辟了新的技術途徑，為世界壩工建設提供了中國方案，引領水電筑壩技術。
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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