《流浪地球》中的地下城只存在于科幻电影中吗?
现实中,它真的存在,就在中国的金沙江上。
从2013年至今,数万名建筑工人以肉眼可见的速度在这里建设它。
它是中国历史上唯一一座没有裂缝的大坝;
它是一座建在豆腐渣一样的基础上的大坝;
它是世界上在建规模第一、技术难度最高的水电站;
它是白鹤滩水电站。
本期《行家说》,我们邀请到华东设计院白鹤滩项目副总工程师张伟狄,揭秘这座真正的大国工程。
《行家说》:在白鹤滩水电站工作20年是什么体验?
张伟狄:2003年我们大学毕业,武汉大学毕业,然后到华东院上班,当时我们一批人就全部投入到白鹤滩的工程设计里面了,今年是第19个年头。
我们的单位在杭州,我们白鹤滩水电站在云南跟四川,成家以后,就是这个家庭压力肯定有,又想干好工作,又要照顾到家里,两方面比较难协调。
印象比较深的,当然是我师傅啦,我们白鹤滩项目的负责人, 20年前,他还跟我差不多大的时候,就带我进了白鹤滩项目,一把手我们怎么干,现在已经快60了,快退休了,满头白发。
《行家说》:我们已经有三峡了,那为什么还需要白鹤滩?
张伟狄:白鹤滩水电站的前期工作,可能大家都不知道,就感觉一下子出来了白鹤滩,其实不是这样的。它在上世纪50年代,国家就已经对白鹤滩的位置有一个初步的部署了。
白鹤滩的高坝大库建立以后,每年的放电量可以达到684亿度,能量是非常巨大的,为中国清洁能源和节能减排做出了巨大贡献。
另外一个重要作用就是,它的防洪库容有75亿立方米,全国水库排名第三。它的防洪库容大约有520个西湖那么大,所以它是长江防洪体系的重要组成部分。
《行家说》:白鹤滩水电站泄洪有多快?
张伟狄:除了发电的巨大能量以外,它的洪水量也是非常大的。为了有效的调控这座巨型的水库,白鹤滩水电站上游如果来了洪水,我们是要把这些洪水,安全有效地宣泄到下游去的。这个给我们带来的难点就是,我们整个枢纽的最大的泄洪量,达到了42000立方米/秒,这是什么概念呢?42000立方米一开,五分钟,一个西湖就装满了。
这样的水量跟能量,又是一个这么狭窄的山谷地区,要把这些能量宣泄掉,对我们的结构设计提出了一个非常大的难题。
《行家说》:白鹤滩水电站的大坝没有一条裂缝?
张伟狄:我们水电行业有一个叫“无坝不裂”,就是大体积混凝土浇筑的过程中,或者是浇筑以后,一定会产生一些温度裂缝。我们在做白鹤滩水电站前期研究的时候,三峡公司提出来要做无缝大坝,所以我们就跟三峡公司研发了适合白鹤滩的低热水泥的混凝土,提出了每一仓都是精品的目标。现在白鹤滩大坝没有出现一条温度裂缝,基本上打破了无坝不裂的行业说法。
《行家说》:白鹤滩水电站和三峡水电站有什么区别?
张伟狄:我父母也经常会问这个问题。
我们跟三峡最大的不同,就是三峡是位于长江主干流上的一个拦河大坝,它是重力坝,主要是靠自身的重量保持自己的稳定,所以它的混凝土用量是比较大的,相当于一个重重的混凝土墩,坐在我们长江的左右岸(之间),把它连起来。
白鹤滩大坝跟三峡的大坝最大的不同,就是我们的坝型是不同的。
白鹤滩的大坝坐落在西部的高山峡谷地区,两岸的山特别高,河谷又特别窄,那么这个时候我们就用了比较节省混凝土的拱形坝,我们叫拱坝。它的一个特点就是大坝的厚度比较薄,薄了以后呢,它不能靠自身的重量去抵御上游的水推力,所以把上游的水的力量,传递到山体里面去了。
《行家说》:为什么说白鹤滩水电站是在“豆腐渣上建大坝”?
张伟狄:最早其实是老外的一个老外的专家来来中国考察,专家看到了我们这里有一个特殊的岩层,叫做柱状节理玄武岩,它是一种像面条一样,或者是像筷子一样,柱状的一种镶嵌结构,
这个岩体其实是比较容易松弛,它不是我们想象中的完整的大块的岩石。国内外也没有在这种岩体上建这么重要的300多米高的大坝的经验。老外就说,你们在这种类似豆腐渣的岩石上去建这么大的坝,就是不现实嘛。
《行家说》:建造白鹤滩水电站,为什么要先攻克“肩膀难题”?
张伟狄:白鹤滩水电站位于我国的西南地区,其他西南地区,大家都知道是强震区。白鹤滩水电站设计的地震参数,是国内外特高拱坝排第一的,
白鹤滩的两岸地形非常高,也非常陡,但左岸会相对缓一点,右岸非常陡,有一些不对称。
另外一个呢,就是左岸的风化和卸荷深度比较深,左岸的山体条件不是那么好,右岸的山体条件好,右肩膀比较坚固,左肩膀相对不那么坚固。我们怎么样让两岸的肩膀都同样坚固,这个就比较难,给我们设计带来了巨大的难度。
《行家说》:白鹤滩水电站的“地下宫殿”是如何建成的?
张伟狄:三峡的厂房就在大坝的下面,跟大坝是放在一起的,但是白鹤滩这个峡谷地区呢,要修建这么大的厂房,是没有地方的,所以我们的厂房全部是埋在地下的。我们在开挖过程当中有非常多的硐室。我们大大小小统计了一下,白鹤滩这个地方,开挖长度差不多120公里左右。
我们去厂房的话,如果没有一个非常熟练的司机,我们自己进去基本上就出不来,即使你有指示牌,你也很难出得来。
大家可以想象一下,一个地下挖出来的厂房,长是430米,宽是34米,高度是88.7米,这么一个地下宫殿,这么大的一个厂房,要挖出来,而且要非常稳定和安全,尺寸和规模都是世界第一,非常难得。
《行家说》:设计了白鹤滩水电站的“华东院”有多牛?
张伟狄:华东院是一个央企啊,总部在浙江杭州嘛。华东院的人呢,有一大部分浙江人,也有一大部分是全国各地来共同就业的。
华东院成立到现在快70年了,完成了全国两百多座水利水电工程的设计、勘察跟设计咨询工作。从装机上来说,华东院承担的装机容量已经接近7000万千瓦,白鹤滩是1600万千瓦嘛,一座就1600万。
我们国家第一座自主设计的新安江水电站,是我们华东院设计的。在浙江省的话,我们还有天荒坪、金水滩这些比较著名的水电站。
中国大江大河上的水电陆续开发出来以后,华东地区非常重要的一个清洁能源,我们叫抽水蓄能电站,华东院在整个抽水蓄能电站和海上风电两个领域里面都是比较领先的。
《行家说》:白鹤滩水电站的设计师们,下一步要做什么?
张伟狄:我现在在深圳,做水库的除险加固。
我们国家有大批的上世纪五、六十年代,造的这些小的水库。大家可能也听说过,之前郑州的水库漫水,或者是上世纪的老水库垮塌,它的生命周期已经快到了,需要我们水电工程师或者水利设计工程师去进行一个健康的诊断,除险和加固,我现在就在做这方面的工作。
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