白鶴灘水電站的綜合影響與技術(shù)創(chuàng)新

摘要：結(jié)合國家發(fā)展戰(zhàn)略，論述白鶴灘水電站建設(shè)對國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的綜合影響，分折白鶴灘水電站建設(shè)中的主要技術(shù)創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：綜合影響;國民經(jīng)濟(jì);社會發(fā)展;生態(tài)環(huán)境;主要技術(shù)創(chuàng)新

前言

白鶴灘水電站是金沙江下游干流河段梯極開發(fā)的第二個梯級水電站，位于四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)，其功能以發(fā)電為主兼有防洪、攔沙、灌溉、生活用水、航運、旅游等綜合效益。按照設(shè)計，由電站左右岸分別裝有8臺（100萬千瓦水電機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘?6000萬千瓦。）是目前世界在建規(guī)模最大，單機(jī)容量最大的水電站。計劃2020年工程完工，建成后其將僅次于三峽水電站成為中國第二大水電站，本文將介紹這樣一個大型水電站能發(fā)揮的各種效益以及工程建設(shè)中克服了哪些技術(shù)難題。

一、綜合影響

白鶴灘水電站工程裝機(jī)總?cè)萘?600萬，電站平均發(fā)電量624.43億千瓦時，在滿足四川、云南兩者的用電需求基礎(chǔ)上，還將成為國家能源戰(zhàn)略布局“西電東送”的骨干電源點來明顯改善電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)。

（一）國民經(jīng)濟(jì)

白鶴灘水庫作為金沙江下游干流河段梯級開發(fā)的第二個梯級電站，可與下游的溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩等梯級水電站形成的水庫群來進(jìn)行水力補(bǔ)償、庫容補(bǔ)償和電力補(bǔ)償。增加下游各梯級枯水期發(fā)電量或與下游水庫配合，可實現(xiàn)攔洪削峰，減少洪災(zāi)損失，發(fā)揮防洪效益。同時，大大緩解了宜賓、重慶等重要城市的防洪壓力，保證了人民的生命和財產(chǎn)安全。

（二）社會發(fā)展

白鶴灘水電站的建設(shè)對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有重要意義。據(jù)介紹，直接用于水庫樞紐建設(shè)和庫區(qū)建設(shè)的資金超過1700億元，投入拉動相關(guān)行業(yè)投資，增加就業(yè)機(jī)會，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且?guī)靺^(qū)處于深山貧困地區(qū)，水電站建設(shè)的附加工程如公路、信號塔等，改善了周邊地區(qū)的交通、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施條件，助推群眾脫貧致富，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展注入生機(jī)與活力。

（三）生態(tài)環(huán)境

由于金沙江上游地形地勢條件，山高谷深，水流湍急，與長江中下游相比，航運業(yè)較為落后，修建白鶴灘水電站后，可利用水庫的調(diào)節(jié)功能，使得大壩上游水道加深，流速加快，為發(fā)展地方航運創(chuàng)造條件，并可與下游各個梯級水庫協(xié)聯(lián)運作，充分發(fā)揮金沙江下游航運資源。白鶴灘水電站發(fā)揮發(fā)電效益時，與同等程度上滿足電力系統(tǒng)用電需求的情況下相比，每年可節(jié)約煤這種不可再生的化石能源約1968萬噸，每年可減少排放二氧化碳約5160萬噸，減少煙塵年排放量約22萬噸，環(huán)境效益顯著。

二、主要技術(shù)創(chuàng)新

白鶴灘水電站建設(shè)過程中遇到了一些世界級難題，經(jīng)過專家學(xué)者的研究論證，把這些難題一一解答，才使得白鶴灘水電站順利建設(shè)。

（一）“百萬機(jī)組”自主自由創(chuàng)新[1]

水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)是水電站的核心設(shè)備，在白鶴灘水電站的各項特性指標(biāo)中，"百萬機(jī)組”備受人們關(guān)注。白鶴灘水電站將采用單機(jī)容量100萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，目前居世界第一。據(jù)了解，百萬千瓦巨型水輪發(fā)電機(jī)組是世界水電行業(yè)的“珠穆朗瑪峰”。白鶴灘機(jī)組是世界上首批百萬千瓦水電機(jī)組，屬于超巨型混流式水輪發(fā)電機(jī)，可謂世界水電的巔峰之作，其中單臺白鶴灘百萬機(jī)組有50多米高，8000多噸重，相于法國埃菲爾鐵塔的重量，而轉(zhuǎn)輪作為水電機(jī)組內(nèi)的心臟，是整個機(jī)組中研發(fā)難度最大，制造難題最多的劑件，也是整個機(jī)組最核心的部件，整個轉(zhuǎn)輪由15塊葉片組成，每片重達(dá)11噸。東方電機(jī)白鶴灘副主任設(shè)計王釗寧說，研發(fā)團(tuán)隊僅在計算機(jī)上就開幼了20套轉(zhuǎn)輪模型，目前首臺白鶴灘百萬機(jī)機(jī)組實現(xiàn)了整個過流部件與水力性能的最佳匹配，轉(zhuǎn)化效率達(dá)到96%以上。

（二）地下洞室群

地下洞室群是白鶴灘水電站攻克的另一個技術(shù)難關(guān)，由于白鶴灘水電站處于深V型峽谷，兩岸空間有限，因此需要開挖地下洞室，以安置引水發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備。修建于深山峽谷地區(qū)的大型水電工程，其地下洞室往往規(guī)模巨大，基礎(chǔ)埋深大，處于高地應(yīng)力、高滲透水壓等復(fù)雜地質(zhì)條件與環(huán)境條件下。由此可見，地下洞室開挖的困難，在開挖地下洞室時，需要解決兩大難題：一是高地應(yīng)力引起的頂拱變形問題，它的特點是水平主應(yīng)力高于垂直主應(yīng)力;二是層間層內(nèi)錯動帶的問題，針對上述問題和復(fù)雜的地質(zhì)條件，專家們通過優(yōu)化設(shè)計，調(diào)整開挖方案，通過對圍巖支護(hù)的動態(tài)設(shè)計，成功解決了難題。

（三）玄武巖柱狀節(jié)理[2]

白鶴灘壩區(qū)有一個獨特的地質(zhì)現(xiàn)象即玄武巖柱狀節(jié)理，大壩基礎(chǔ)為柱狀節(jié)理玄武巖，很容易松弛，碎裂。白鶴灘是國內(nèi)首個利用柱狀節(jié)理玄武巖作為壩基的高拱壩工程，首次系統(tǒng)和深入地開展了柱狀節(jié)理玄武巖工程特性研究，柱狀節(jié)理玄武巖松弛特性和處理措施的研究貫穿工程設(shè)計全過程。經(jīng)過國內(nèi)專家多次論證，最終認(rèn)為白鶴灘水電站雖然存在玄武巖柱狀節(jié)理，但由于其巖石堅固，且咬合緊密，仍然適合修建一座289米高的高壩建筑。

（四）地震安全問題[3]

白鶴灘水電站工程大壩壩高289m。屬300m級特高拱壩，壩址位于基本烈度為VIII度的高地震區(qū)，其抗震安全成為工程的關(guān)鍵技術(shù)問題之一，研究人員通過對白鶴灘壩址區(qū)地理位置所處構(gòu)造帶的調(diào)查分析，因地制宜，選定壩址場地相關(guān)設(shè)計地震動參數(shù)來保障白鶴灘水電站的安全性。在選定相關(guān)設(shè)計地震動參數(shù)的過程中，專家們從幾個不同類型的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（如地震安全性評價，一致概率反應(yīng)譜等方法）中研究分析，最終確定了白鶴灘壩址區(qū)地震基本烈度按50年超越概率10%地震動參數(shù)，基本烈度為VIII度，被認(rèn)為是符合現(xiàn)行地震部分有關(guān)規(guī)定和《水工抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》要求的。

三、結(jié)語

通過了解白鶴灘水電站工程的綜合效益與其建設(shè)中遇到的難題和在專家們堅持不懈的努力和技術(shù)攻關(guān)下，一一解決了這些問題，實現(xiàn)了技術(shù)自主創(chuàng)新，又為我國水利事業(yè)更進(jìn)一步做出了重要貢獻(xiàn)，增加了我對本專業(yè)的高度認(rèn)同感和自豪感，身為當(dāng)代大學(xué)生，我們更應(yīng)該珍惜學(xué)習(xí)時間，多學(xué)本領(lǐng)，為日后服務(wù)人民奉獻(xiàn)社會做準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]350噸世界水電巨無霸誕生.[N].科技日報.2019-01-15

[2] 戴會超.周創(chuàng)兵.鄔愛清等.特大型水利水電工程若干問題討論[D].武漢：武漢大學(xué)，2008

[2] 韋鳳年.白鶴灘工程地震動設(shè)計參數(shù)選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn).[J].中國水利.2019.[18]

作者簡介：

邢文婧，女，漢族，河南省平頂山市，本科生，現(xiàn)就讀于鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，研究方向為水利水電工程。