崛(jué)起中國的名片(piàn)夾裏,又多了一(yī)張“中國水電”。
去年9月26日,摩洛哥馬拉喀(kā)什。素(sù)有國(guó)際工程谘(zī)詢領域“諾(nuò)貝爾獎”之稱的“菲迪克2016年工程項目傑(jié)出獎(jiǎng)”, 授予了中國溪洛渡水電站。這是全球21個獲獎項目中唯一的水電項目。
作為(wéi)國家(jiā)“西電東送”骨幹工程,位於川滇兩(liǎng)省交界、金沙江下遊的溪洛渡水電站,裝機容量位居世界第三。但真正(zhèng)讓這座水電站得到世界認可的,是大塊頭之(zhī)上的“聰(cōng)明”頭腦。
位於川滇兩(liǎng)省交界、金沙江下遊的溪洛渡水電站。 南都(dōu)記者 黎湛均/視覺中國 資料(liào)
“頭疼腦熱”早知道(dào)
站在高達285.5米的溪洛渡(dù)水電站大壩上,其視覺震撼(hàn)不言而喻,而更讓人驚歎的,則是其建造中的智能化。
在全球已建成的水電站中,溪(xī)洛(luò)渡水電站裝機容量(liàng)1386萬千(qiān)瓦,居中國第二、世界第三。其大(dà)壩為混凝土雙曲拱壩,壩頂高程610米,最大壩高285.5米,為超高薄壁拱(gǒng)壩,是世界上已建的三座300米級特高拱壩之一。
“說其(qí)是‘世界上(shàng)最聰明的大壩’,其‘聰(cōng)明’之處在於,建設和管理大壩的技術人員能預知它的‘頭疼腦熱’,及時調整它的狀態,讓它始終處於健康狀態。”中國工程院院士張超然說,溪洛渡大(dà)壩建立了一套全過(guò)程、全方(fāng)位、全生命(mìng)周期的仿真係統,10年、20年,甚至100年後,都可以通過仿真計算來掌握大壩的(de)狀態。
拱壩曆來被認為是(shì)水工(gōng)界最複雜的建築物,溪洛(luò)渡大壩又有著獨特的“三高(gāo)”,即高地震區、高拱壩、高水頭、大泄流量等特點,這給設計、施工、管(guǎn)理帶來的都是世界級難題。
“這麽龐大的工程,大體積混凝(níng)土澆築是關鍵,而溫(wēn)度控製又是其中最核心的內容。”三峽集團向家壩—溪(xī)洛渡建設部主(zhǔ)任王毅華說,大壩內外溫差容易產生裂縫,對大壩安全造成極大威脅。
“為此,在施工過(guò)程中,我(wǒ)們安(ān)裝了9700多(duō)個現狀監測傳感器(qì),及時自動采集不同壩段的相(xiàng)關數(shù)據(jù)進行分(fèn)析,並借助通水管道智(zhì)能閥,控製冷卻係統自動均(jun1)勻冷卻。溫度高了就多(duō)加點水(shuǐ),反之則少點。”王毅華說。
三峽集團建設(shè)管理公司鄔昆博士介紹,建造過程中團隊特意開發了大壩智能化建設管理係統平台(iDam),這個綜合性人機交互係統,需要在壩體內埋(mái)設成千上萬隻溫度計、多點位移(yí)計、應力計等(děng)監測儀器;需(xū)要研發(fā)混凝土施工、溫度控製、仿真分析、預(yù)警預控等14個功能(néng)模塊。這些設備敷設就像人體的毛細血管和神(shén)經係(xì)統,將(jiāng)觸角伸向(xiàng)壩體的各個部位,從混凝土內部溫度感知和實時自動計算、分析和比較,實現了“最高溫度、降溫速率(lǜ)、異常溫度”的預報、預警與智(zhì)能(néng)溫度控製。
“這就像是給大壩裝上智能大腦,使施工中的大壩能夠實現(xiàn)智(zhì)能溫控、智能振搗和智能灌漿等。”鄔昆說(shuō)。
張超然表示(shì),這是(shì)智能化的集中體現,以前大壩建設比較落後,數據采集、冷卻水控製(zhì)都是人工完成,不準確,人(rén)為失誤也無(wú)法避(bì)免(miǎn)。“智能化也是質量的保證,溪洛渡大壩680萬立方米的大體積混凝土(tǔ)沒有出現一處開裂,這不得(dé)不說(shuō)是中(zhōng)國大壩建設史(shǐ)上的奇跡,也創造了業界‘無壩不裂’的(de)傳奇。”張超然說。
方寸之地內的建築藝術
漫步溪洛渡電站,發(fā)現讓人驚歎的不隻是那高聳的大壩,還有藏身於地(dì)下的龐(páng)大的洞室群。人們很難想(xiǎng)到,裝機容量1386萬千瓦的18台機組全部在地下。“這也是在設計中精(jīng)心打造的,由於溪洛渡地勢比較狹窄,為更少占用土地,遷移人口,就盡可能(néng)地(dì)利用兩邊的山,把廠房放在山洞(dòng)裏。”樊啟祥(xiáng)說。
溪洛渡水電站總設計師(shī)、中國電建成都院副總經理王仁坤介紹,溪洛渡地下電(diàn)站是目前世界已建最大規模的地下洞(dòng)室群,在不到1平(píng)方公裏內有近百條洞室(shì)縱橫交錯,洞室邊牆高、跨度大,其中主廠房跨度(dù)31.9m,尾調室高度95m,開挖過程中如果控(kòng)製(zhì)不到位,容易引起岩體開裂破壞甚至塌方,影響施工和後期運行安全。
為此,其團隊首創了超大地下洞室(shì)群圍岩穩定與控製成套技術,利用(yòng)監測數據,進行分析(xī)研究,用(yòng)電腦來模擬岩體的應力、變形等特性,從而判斷岩體當前和長期的穩定性。根據(jù)分析的結果,為下一步的設計及(jí)施(shī)工提供重要參考依據。“做到每次開挖一層後,必須監測分析一層,確保岩體穩定後,才能開挖下一層。”王仁坤說(shuō)。
就這樣,他們在左右(yòu)岸開挖(wā)了342條洞(dòng)室,地下廠房洞室群數量和尺(chǐ)寸(最大尺寸為443.3m×31.9m×75.6m)均(jun1)為世界之(zhī)最。原中國大壩協會名譽主席潘家(jiā)錚院士(shì)稱讚:“溪洛渡地下(xià)工程是世界一大奇觀,溪洛(luò)渡地(dì)下電站工程(chéng)堪稱精(jīng)品,是(shì)中國水電工程的驕傲。”
開啟水電智(zhì)能化2.0時代
除了技術過硬,突破工程(chéng)難點(diǎn)外,還在於始(shǐ)終貫(guàn)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(liàng)、廉潔和可(kě)持續性。
“建設一個工(gōng)程不是交付一個產品(pǐn),而是要將其打造成一個價值體,並且在未來有更大的價值再造能力。過程中要切實履行對生態環境保護的功能,讓工程和環境是(shì)一個和諧體,而不是矛盾(dùn)體。”三(sān)峽集團副(fù)總經理樊啟祥說。
“溪洛渡大壩還是世界(jiè)上唯一全壩粗骨料采取地(dì)下洞室玄武(wǔ)岩開挖料的特高(gāo)拱(gǒng)壩。簡而言之,就是大壩建設(shè)中需要的石頭骨料全部來自地下工程中開挖(wā)出的玄(xuán)武岩,從而避免了處理開挖料帶來的生態影(yǐng)響。”樊啟祥說(shuō)。
張超然表示,溪洛渡隻是開啟了(le)水(shuǐ)電智能化的1.0時代(dài),未來,烏東(dōng)德、白鶴灘水電站要(yào)向2.0時代邁進(jìn)。
“溪洛渡智能大壩(bà)從混凝土拌(bàn)和機,一直到通水冷卻、保溫(wēn)養護,采用溫控係統,混凝土隻能精確(què)到來(lái)自哪台拌和機,卻無法追溯到源(yuán)頭。從(cóng)開挖石料開始,自動控製篩選,從源頭實現智能化,這將是未來2.0版本的發展方向。”水電(diàn)水利規劃總院(yuàn)副(fù)總工程師魏誌遠說。
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