在我国的能源版图中,金沙江是一座巨大的宝藏。金沙江作为长江的上游河段,奔腾不息,蕴藏着极为丰富的水能资源,其蕴藏的水力资源达以上。这一得天独厚的自然条件,让人们看到了改变能源困境的希望。一旦金沙江的水能得到充分开发,将为国家源源不断地输送清洁电力,对国家的经济发展和民族的繁荣昌盛贡献不可估量的力量。
改革开放后,国家经济迅速发展,对能源的需求也日益增长。1990年,国务院以国发〔1990〕56号文批复同意了《长江流域综合利用规划简要报告》,正式确定金沙江干流下游河段按乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四级开发。这一规划的确定,标志着白鹤滩水电站的建设进入了一个新的阶段。
1991年,能源部水利部水利水电规划设计总院组织人员实地查勘、全面研究后,提出了《关于金沙江查勘和布置前期工作的报告》,上报原能源部和水利部,并在主持召开的昆明计划会议上,部署了金沙江规划工作。在这次统一安排下,华东勘测设计研究院承担起了白鹤滩梯级电站的开发研究工作,肩负起了为白鹤滩水电站的建设提供技术支持的重任。
此后,华东勘测设计研究克服了重重困难,开展了大量的水文、水能和地质勘测等基础工作,只为获取最准确的数据,为后续的设计和建设提供坚实的依据。
2001年,电站预可行性研究工作正式列入国家计委前期工作项目计划,经过严格的招标程序,最终确定由华东勘测设计研究院承担勘测设计工作任务。
2002年11月底,国家计委明确电站的项目业主为中国长江三峡工程开发总公司,这一决策为白鹤滩水电站的建设提供了强大的资金和技术支持,也使得项目的推进更加有序。此后,华东勘测设计研究院加快了工作进度,于2005年4月完成了预可行性研究工作,详细论证了电站建设的可行性和初步方案。
2006年6月,白鹤滩水电站预可行性研究报告顺利通过国家审查。预可行性研究阶段的设计方案包括:电站总装机容量1200万千瓦、年平均发电量559.5亿千瓦时、总库容191.45亿立方米、设计洪水流量4.03万立方米每秒、涉及约10万移民、混凝土双曲拱坝高277米、地下主厂房尺寸393×29×75.65米。这一系列数据和方案的确定,为白鹤滩水电站的后续建设奠定了坚实的基础。
2010年,在经过多年的筹备和规划后,白鹤滩水电站正式启动前期筹建工作,这标志着这座举世瞩目的超级工程终于迈出了实质性的一步。
建设者们首先面临的是边坡开挖和石渣处理的难题。坝区的地质构造类型以层间层内错动火成岩为主,工程地质性质很弱,极易风化和变形。而坝基则是柱状节理玄武岩地质结构,裂隙多、易松弛,这种地质状况对水库大坝的建设来说是世界级难题。为了开挖66米高的边坡,建设者们需要小心翼翼地操作大型机械设备,避免对周边地质造成破坏。同时,由于金沙江仍在流淌,石渣不能直接排入江中,否则会对生态环境造成严重影响。经过反复研究和试验,建设者们想出了一个巧妙的办法,他们在边坡上挖洞,通过这些洞将石渣运走。这个方法不仅解决了石渣处理的难题,还减少了对金沙江的污染,保护了当地的生态环境。
在施工过程中,安全问题始终是重中之重。建设者们在边坡上埋设了上千支多点位移计,对边坡的变形进行实时监控,时刻关注着边坡的细微变化。一旦发现边坡有异常变形,监控系统就会立即发出警报,建设者们可以及时采取措施,确保施工人员的安全。有一次,在雨季的时候,一个叫马脖子的地方突然崩塌了两千多方的石头。这些石头从上百米的高处滚落下来,声势惊人。但由于多点位移计提前监测到了边坡的变形,建设者们及时疏散了现场人员,成功避免了一场可能发生的重大事故。
经过长达7年的艰苦努力,2017年4月12日,白鹤滩水电站大坝主体工程混凝土开始浇筑。首仓混凝土的浇筑,为这座未来的超级工程奠定了第一块坚实的基石,这标志着工程建设进入了一个新的阶段。
大坝是水电站的核心建筑物,其建设质量直接关系到整个工程的安全和效益。白鹤滩水电站大坝为300米级混凝土双曲拱坝,最大坝高289米,坝顶弧长709米,主体混凝土浇筑总量为803万立方米。在国际坝工界,有一句名言叫“无坝不裂”,因为混凝土在浇筑过程中会产生大量的热量,浇筑体积越大,产生的热量越多,热胀冷缩带来的变形也越大,这使得大体积混凝土温控防裂成为特高拱坝建设面临的世界难题。
为了解决这一难题,建设者们采用了一系列先进的技术和创新的方法。他们使用了低热硅酸盐水泥,这种水泥的发热量比传统水泥低4-5度,从源头上减少了混凝土内部的温度升高。同时,他们还研发了一套智能通水系统,该系统就像给大坝安装了一个“智能大脑”。在混凝土浇筑完成后,系统可以自动感知坝体内部的温度变化,并根据温度的不同自动调节通水的流量,对大坝混凝土进行精准化温控。传统的通水方式需要人工去测量水温,然后再手动调节通水量,不仅效率低下,而且难以做到精准控制。而智能通水系统实现了自动化和智能化,大大提高了温控的效果。
在大坝建设过程中,建设者们还面临着高温、大风等恶劣气候条件的挑战。白鹤滩坝址所在区域属于典型的干热河谷气候,全年中有8个月的月平均气温超过20℃,高温季节时间长。同时,这里的风速也很大,七级以上大风天气超过240天。在高温环境下,混凝土的凝结速度会加快,容易出现裂缝。而大风则会影响混凝土的浇筑质量,增加施工难度。为了应对这些挑战,建设者们采取了一系列措施。他们在混凝土中添加了缓凝剂,延长混凝土的凝结时间。在大风天气时,他们会调整施工时间,选择风力较小的时段进行混凝土浇筑。同时,他们还搭建了防风屏障,减少大风对混凝土浇筑的影响。
经过近4年的日夜奋战,2021年5月31日,白鹤滩水电站大坝全线浇筑到顶。大坝的全kaiyun网页版 kaiyun入口线到顶,标志着白鹤滩水电站主体工程土建基本完工,为后续的机组安装和蓄水发电奠定了坚实的基础。
2019年,白鹤滩水电站开始进行机组安装工作。电站共安装16台我国自主研制、全球单机容量最大的百万千瓦水轮发电机组,总装kaiyun登录入口 kaiyun平台机容量1600万千瓦。这些机组是白鹤滩水电站的“心脏”,它们的安装精度和质量直接影响到电站的发电效率和运行安全。
机组安装是一项极其复杂和精细的工作,需要高超的技术和丰kaiyun网页版 kaiyun入口富的经验。每台机组的重量都超过了8000吨,其中转轮的直径超过8米,重量约350吨。要将这些庞然大物精准地安装到地下厂房的指定位置,难度可想而知。建设者们首先在地下厂房内搭建了一个大型的安装平台,平台的平整度误差要求控制在极小的范围内。然后,他们使用大型起重机将机组的各个部件逐一吊运到安装平台上,进行组装和调试。在组装过程中,建设者们需要对每个部件的尺寸、位置进行精确测量和调整,确保它们之间的配合精度达到设计要求。
在机组安装过程中,建设者们还攻克了许多技术难题。例如,水轮发电机的转轮是最核心的部件之一,它的设计和制造难度非常大。为了满足高水头下能发出百万千瓦电量,同时保证转轮的运行各项参数性能良好,研发团队联合东电和哈电,制作了三十多个转轮模型进行试验和优化。经过无数次的试验和改进,最终成功研制出了性能卓越的转轮。这个转轮不仅在单机容量上实现了巨大跨越,而且在效率、稳定性等方面都达到了世界领先水平。
2021年6月28日,白鹤滩水电站首批机组成功发电。当电流从发电机组中源源不断地输出时,整个施工现场一片欢腾。这不仅是白鹤滩水电站建设的一个重要里程碑,也是中国水电事业发展的一个重要标志。它标志着中国在水电装备制造和安装技术方面已经达到了世界顶尖水平。此后,建设者们继续努力,加快了后续机组的安装和调试工作。2022年5月20日,机组总装工作全部完成。2022年12月20日,随着9号机组正式并网运行,白鹤滩水电站16台百万千瓦机组全部投产发电。至此,白鹤滩水电站全面建成,成为了世界水电史上的又一座丰碑。
2021年4月6日,白鹤滩水电站正式开始蓄水。蓄水是水电站建设的一个重要环节,它关系到水电站的发电、防洪、航运等多种功能的实现。在蓄水过程中,建设者们需要密切关注大坝的安全和水位的变化。他们通过安装在大坝和库区的各种监测设备,实时监测大坝的变形、应力、渗流等参数,确保大坝的安全稳定。同时,他们还根据水位的上升情况,逐步调整水电站的运行方式,确保蓄水工作的顺利进行。
随着水位的不断上升,2021年10月24日,白鹤滩水电站水库首次蓄水至正常蓄水位825米。此时,库区形成了一个巨大的人工湖泊,湖水清澈,波光粼粼,周围群山环绕,景色十分壮观。蓄水至正常蓄水位后,白鹤滩水电站的发电能力得到了充分发挥,每年可发电624.43亿千瓦时。这些清洁电能通过输电线路源源不断地输送到华东地区,为当地的经济发展提供了强大的能源支持。
除了发电,白鹤滩水电站的蓄水还改善了库区的航运条件。在蓄水前,金沙江白鹤滩段水流湍急,礁石林立,通航条件非常恶劣。蓄水后,库区水位上升,水流变得平缓,航道得到了极大的改善。为了进一步发展库区的通航事业,建设者们还在库区建设了一系列的航运设施,如码头、船闸等。这些设施的建成,使得库区的航运能力得到了大幅提升,促进了区域间的经济交流和发展。如今,一艘艘货船和客船在库区的水面上穿梭往来,成为了一道亮丽的风景线。
2022年12月20日,随着9号机组正式并网运行,白鹤滩水电站16台百万千瓦机组全部投产发电,标志着这座历经多年建设的超级工程全面建成,正式开启了全面运营的新篇章。
在发电效益方面,白鹤滩水电站展现出了强大的实力。电站总装机容量达1600万千瓦,多年平均发电量可达624.43亿千瓦时。这些清洁电能通过“白鹤滩-浙江”“白鹤滩-江苏”两条±800千伏特高压直流输电工程,源源不断地输送到华东地区。截至2025年6月28日,白鹤滩水电站累计发电超1960亿千瓦时。以每千瓦时0.281元的平均上网电价计算,其发电收益约为550亿元。这些电力极大地缓解了华东地区的能源短缺问题,为当地的经济发展提供了强劲的动力。同时,与传统火电相比,白鹤滩水电站每年可节约标准煤约1968万吨,减排二氧化碳约5160万吨,氮氧化物约15万吨、二氧化硫17万吨,对改善我国能源结构,助力实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。
在防洪方面,白鹤滩水电站发挥着关键作用。电站水库总库容约206亿立方米,其中防洪库容75亿立方米。它可与上游的乌东德、溪洛渡等水库联合调度,通过科学合理地调节水库水位,有效拦蓄洪水,将长江中下游荆江河段的防洪标准从十年一遇提升至百年一遇。在汛期,当长江流域遭遇强降雨,洪水来临时,白鹤滩水电站可以提前腾出库容,拦蓄洪水,减轻下游地区的防洪压力。例如,在2023年汛期,长江流域出现了多次强降雨过程,白鹤滩水电站通过精准的调度,成功拦蓄了大量洪水,保障了下游地区人民生命财产的安全。
在生态保护方面,白鹤滩水电站也做出了积极贡献。在枯水期,它会增加下泄流量,为长江中下游生态敏感区,如洞庭湖、鄱阳湖等地补水,缓解水资源短缺的问题,改善湿地生态环境,保护鱼类及水生生物栖息地。同时,电站还采用了一系列生态友好型技术,如分层取水技术,减少对水温的影响,保护水生生物的生存环境。此外,通过人工繁殖放流等措施,助力中华鲟、达氏鲟等珍稀鱼类种群的恢复。
在航运方面,白鹤滩水电站改善了库区的通航条件。水库蓄水后,上游金沙江部kaiyun登录入口 kaiyun平台分河段水位抬升,水流趋于平缓,形成了约180公里的库区航道,可通航500吨级船舶。这结束了该河段“滩多流急”的通航难题,促进了云南、四川沿江地区的物资运输和经济交流。如今,一艘艘货船在库区航道上穿梭往来,运输着各种货物,带动了当地航运业和相关产业的发展。
毕业于新西兰林肯大学。对大众科普知识拥有浓厚兴趣,曾在多个科普期刊上发表过科普文章。关注事实,积极探索前沿科技。