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中国白鹤滩水电站创造多个世界第一
更新日期:2021-4-7    作者:《赫兹实验室》公众号    编辑:admin    点击量:2161

中国白鹤滩水电站创造多个世界第一

原标题:中国白鹤滩水电站有多牛?总花费1800亿,创造多个世界第一

来源:《赫兹实验室》公众号

2021-04-07

 

序言

《流浪地球》中的地下城只存在于科幻电影中吗?

不,现实中它真的存在,而且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。

它就是全球在建规模最大的水电站-中国白鹤滩水电站。

那么问题来了:中国已经有很多大型水电站了,为什么还要修建水电站?这座水电站有啥独特的地方?在建设过程中咱们运用了哪些高科技?

白鹤滩水电站

白鹤滩水电站

白鹤滩水电站位于四川省凉山州宁南县和云南省昭通市巧家县境内,两边是海拔两三千米的高山,而且都是悬崖峭壁的那种。

想要在这里修建大坝可以算是高难度挑战!第一个问题,为啥要修建这么一个大坝呢?

简单来说,它是西部大开发的重大工程,对发电、防洪、航运以及促进经济上游发展起到很大的作用。

说起发电,这里就不得不提到,它的单机容量是百万千瓦水电机组。就连三峡水电站单机容量都只有70万千瓦,放眼全世界无论哪个国家,也没有任何一个水电站能达到这种水平。

并且左右两岸分别安装了8台百万千瓦水电机组,单台百万水电机组就有50多米高、8000多吨重,一台机组就相当于一座埃菲尔铁塔的重量。这样的机组一字排开,场面之壮观犹如科幻电影场景,在世界上算得上是独一无二,并且这些机组全部都是咱们自主研发纯国产的。

根据规划,该大坝将于20215月下闸蓄水,同年首批机组投产发电,全部机组将于2022年底建成投产。

当然这样非常大的工程所使用的资金是非常多的,此次在这一工程上的建设上将耗资1800亿。

投产后的核心部件水轮机转轮,每转一圈可发电150度,每分钟可转动111圈,一年16台机组发电624亿度,相当于一座特大型城市全社会全年用量总和。

难道这就是传说中的爱的电力转转圈?

双曲拱坝

双曲拱坝

跟三峡水电站不同的是,鹤滩水电站为混凝土双曲拱坝,坝高289,属于世界级的特高拱坝。

先来跟大家科普下什么是拱坝?水坝分为两种,分别是:重力坝和拱坝,三峡大坝使用的就是前者。

我们知道水坝的两侧水压不均,也就是上游压力大,下游压力小。随着两侧水高度差的增加,这种压力差往往能达到十几个大气压之多。

水坝要想正常工作,就必须平衡这一巨大的压力差。其中,重力坝是依靠坝体自重产生的压力来抵消水压力的,而拱坝则是借助于拱的形状将水压传递给两侧的岩体。由于白鹤滩水电站的落差非常大,如果使用重力坝,大坝的体积要非常大才行,而现实环境不允许这么做,所以只能使用拱坝模式。此外,由于金沙江白鹤滩处水面狭窄,两侧的山体比较坚实,恰好能够承担拱坝传递过来的水压力。

那么双曲拱坝又是什么意思呢?

简单来说就是它的坝体为双曲面,这样的好处可以使受力更科学,尤其是对于白鹤滩这样的V型河谷,可以有效地节省坝体材料,同时提高安全性。

大坝使用的水泥

那这么大的水坝用的是啥水泥呢?大坝混凝土总浇筑量约为810万立方米,相当于三峡大坝混凝土浇筑量的一半,可以抵得上三个胡夫金字塔的容积了。如此大体量的混凝土浇筑,用传统水泥肯定是不行的。因为普通水泥遇水会释放大量热量,这样会导致坝体开裂,所以呢就需要特种水泥—低热硅酸盐水泥,也叫低热水泥。

这种水泥有啥优势呢?它具有水化热低、放热速率慢、碱含量低、后期强度增进率高等优良性能,为解决大体积混凝土开裂问题提供了更好的技术途径。

同时在每一处浇筑的混凝土中,都埋设有数支温度传感器和循环冷却水管,可以实时监测混凝土内部的温升,并进行有针对性的降温。

那有人会问了,这悬崖峭壁上,挖掘机开上去都比较困难,更别提混凝土搅拌车了,那工程师们是怎么办呢?这难不倒咱们聪明的中国人!

设计者们想出了一个特别的办法,就是在两山之间建立钢架,拉起绳索,将混凝土搅拌车从空中运到相应的作业区。同时为了防止水泥硬化,混凝土搅拌车在空中还必须要不停地搅拌才行。

当然了,还有其他的黑科技。比如在大坝坝体内埋设上万支监测仪器,建造运行全周期精细化管控。同时大坝自开浇以来没有产生一条温度裂缝,标志着我国已掌握大体积混凝土温控防裂关键技术,进一步提升了我国水电行业的核心竞争力。

大坝地下室群

另外一个非常有意思就是它的地下室群。据了解,地下洞室数量众多,且相互交错,洞室开挖量达2500万立方米,其中电站厂房洞长438,顶拱跨度34,高88.7,成为世界已建跨度最大地下厂房。

为什么要挖规模巨大的地下洞室群?

是因为水电站处于深V型峡谷,两岸空间有限,所以需要开挖地下洞室用来布置相关设备。但是想要建造这个地下城并非易事,这项工作就像是在一个奶油夹层的大蛋糕里,掏一个洞的同时又要保证外部不变形。

设计单位采用了三维设计技术、数值仿真技术,来解决超大地下洞室布置、施工组织和工程安全等难题,取得了多项技术创新。据了解,白鹤滩水电站地下洞室群总里程达217公里,相当于武汉到荆州的距离。正是由于地下洞室里面这么多坚固的“房子”,才能为巨型百万机组在深山中的运转提供了坚实的保障。

感悟

最后想说:1910年,通过引进国外先进技术设备,我国第一座水电站——石龙坝水电站开工建设,设计总装机容量480千瓦,单机容量仅为240千瓦,而如今白鹤滩单机容量达到了100 万千瓦。从过去的240千瓦到现在的100万千瓦,这背后不仅仅是数字的增加,更多的是一系列的加工设备制造业、工装设备制造业、材料工业等技术的进步。

不得不说,在现代制造业中,还是要把大国重器牢牢掌握在自己手里,这样才是国家综合实力的真切体现!

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