溪洛渡水電站：智能建造成就精品，綠色發(fā)展共創(chuàng)和諧

◎ 文 | 但棣瑤 編輯 | 謝澤

云霧繚繞溪洛渡 攝影/王連生

溪洛渡大壩混凝土澆筑施工 攝影/王連生

云南永善縣境內，重巒疊嶂，山高谷深，一旁奔流而過的金沙江似乎從未有過一刻停歇，直到溪洛渡水電站破江而立，截斷巨龍，高峽平湖初現(xiàn)，也熱鬧了兩岸村莊。

過去只有三條街道的永善縣城，如今已經(jīng)有了完善的路網(wǎng)結構，正按照“山城、水電、園林、湖濱、旅游”的定位打造生態(tài)優(yōu)美、宜居宜業(yè)的美麗縣城，2020年5月退出貧困縣。隔江相望的四川雷波縣，乘著溪洛渡水電站建設的東風，改善了交通、通信、教育等基礎設施條件，打造了“雷波臍橙”這一中國國家地理標志產(chǎn)品，曾經(jīng)的貧困縣也在2020年2月正式脫貧出列，奔著小康之路走去。

溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣交界處的金沙江下游河段，得名于距離壩址不到3公里的永善縣溪洛渡鎮(zhèn)，是一座以發(fā)電為主，兼具防洪和改善航運等綜合效益的巨型水電站。電站總裝機容量1386萬千瓦，安裝有18臺77 萬千瓦水輪發(fā)電機組，遠期多年平均年發(fā)電量約614億千瓦時，是我國“西電東送”戰(zhàn)略骨干電源點、西南水電開發(fā)典范工程，所發(fā)電力主供華東及華南地區(qū)。電站擋水建筑物為混凝土雙曲拱壩，最大壩高285.5米，是世界上首座千萬千瓦級的高拱壩電站。

2005年12月，溪洛渡水電站正式開工建設。2013年7月首批機組投產(chǎn)發(fā)電，2014年6月，18臺機組全面投產(chǎn)發(fā)電，并取得了全部機組均一次啟動成功、一次通過72 小時試運行、一次通過“首穩(wěn)百日”考核目標的好成績。

承前啟后，金沙江上首座雙曲拱壩

溪洛渡水電站修建之前，三峽集團投資建設的大型水電站均為混凝土重力壩，300米級高拱壩是三峽集團在金沙江下游水電開發(fā)中的首次嘗試，這意味著不論是技術基礎還是管理經(jīng)驗都要從零開始探索和實踐。

溪洛渡水電站地處西南高山峽谷，屬于構造發(fā)育、侵蝕強烈的橫斷山地區(qū)，地形地質條件復雜，具有典型的“四高三大”特點，即：高拱壩、高邊坡、高流速、高地震烈度，大泄洪流量、大單機容量、大型地下洞室群。

工程建設中技術與管理上的主要挑戰(zhàn)包括：大壩混凝土溫控防裂及全生命周期安全、大型地下洞室群開挖穩(wěn)定、高流速大泄量泄洪洞群泄洪安全、復雜大型水電工程安全優(yōu)質高效建設等問題。這其中多項關鍵技術已經(jīng)超出世界已有經(jīng)驗范圍，是繼三峽工程之后我國綜合規(guī)模和技術難度最大的水電工程之一。

面對這些挑戰(zhàn)，這群從三峽工程的歷練中走出來的建設者們迎難而上，終將難關各個擊破。

溪洛渡水電站大壩上布置有7個泄洪表孔、8個泄洪深孔，大壩最大泄洪流量可達每秒52300立方米，最大總泄量及泄水功率居世界同類型電站首位。對此，三峽集團對混凝土材料、洞室開挖支護快速安全施工裝備和襯砌混凝土施工工藝等進行了全面創(chuàng)新，首次系統(tǒng)性地提出了大泄量、高流速泄洪洞建設關鍵技術，建成了“體形精準、平整光滑、高強耐磨”的泄洪洞，成功解決抗沖耐磨、防空蝕、消能防沖等世界級難題，為同類工程提供了新的設計、技術和施工方案，成果達到國際領先水平，共取得21項國家專利。

溪洛渡水電站廠房布置在兩岸山體內，地下洞室群開挖規(guī)模巨大，主廠房長437.95米，這個規(guī)模在當時居世界第一。對此，三峽集團首創(chuàng)了超大地下洞室群圍巖穩(wěn)定與控制成套技術，解決了層狀巖體近庫岸特大洞室群集成化布置、深覆蓋層大斷面豎井安全施工等世界級難題，為同類工程提供了開創(chuàng)性成果，總體達到國際領先水平，取得國家專利43項。還形成了大跨度、高邊墻超大地下洞室群開挖支護一次成型成套技術，成功解決層間、層內錯動帶和節(jié)理裂隙發(fā)育等不良地質條件下的圍巖穩(wěn)定問題。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，地下洞室群處于穩(wěn)定狀態(tài)。

繼三峽工程在2013年獲得“菲迪克百年工程項目杰出獎”后，溪洛渡水電站榮獲了“菲迪克2016年工程項目杰出獎”，成為當年全球21個獲獎項目中唯一的水電工程項目。菲迪克是全球工程咨詢行業(yè)中一家權威的國際非政府組織，他們制定行業(yè)的國際標準，代表行業(yè)最高水平。

2019年，經(jīng)國家能源局批準，大壩安全監(jiān)察中心正式頒發(fā)了溪洛渡水電站大壩安全注冊登記證書，安全注冊現(xiàn)場考評85.8分，注冊等級為甲級。

溪洛渡水電站大壩長期安全穩(wěn)定運行不僅對發(fā)電提供保障，還對長江防洪意義重大。

溪洛渡工程是長江防洪體系的重要組成部分，是解決川江防洪問題的主要工程措施之一。水庫防洪庫容46.5 億立方米，利用水庫調洪聯(lián)合調度再配合其它措施，可使川江沿岸的宜賓、瀘州、重慶等城市的防洪標準從二十年一遇提高到百年一遇，符合城市防洪規(guī)劃標準。

同時，溪洛渡水庫汛期攔蓄金沙江洪水，直接減少了進入三峽水庫的洪量，配合三峽水庫運行可使長江中下游防洪標準進一步提高。《金沙江溪洛渡水電站防洪專題研究報告》中初步成果表明：溪洛渡水庫與三峽水庫聯(lián)合調度，減少了長江中下游的分洪量25至40 億立方米，減少了長江中下游的洪澇壓力及損失。在確保防洪安全的前提下，還可以充分利用汛末洪水，統(tǒng)籌兼顧防洪安全、蓄水進度、發(fā)電效益和航運效益，最大限度發(fā)揮梯級水庫綜合效益，有利于持續(xù)優(yōu)化完善三峽水庫蓄水調度工作。

2020年9月17日2時，溪洛渡水庫入庫流量達到每秒18200立方米，迎來自2013年建庫以來最大洪峰，電站安全平穩(wěn)度汛。2020年10月，溪洛渡水庫順利完成蓄水任務，這也是溪洛渡-向家壩梯級水庫連續(xù)第7年完成蓄水任務。

智能管理，給大壩裝上智慧大腦

為保證大壩建設的質量和大壩全生命周期安全可靠運行，從設計到施工都需要提高標準、嚴格管理。溪洛渡水電站最為突出的創(chuàng)新成果就是首創(chuàng)了300米級溪洛渡拱壩智能化建設理論和體系，進一步提升了中國大壩建設核心競爭力。

如此龐大的工程，大體積混凝土澆筑是關鍵，而溫度控制又是其中最核心的部分。大壩內外溫差容易產(chǎn)生裂縫，對大壩安全造成極大威脅，“無壩不裂”一直以來都是水電工程領域的世界級難題。為了攻克這一難題，經(jīng)過數(shù)百項專題研究和近百次審查咨詢會，溪洛渡水電站在建設中借助信息化手段，優(yōu)化施工管理模式，實現(xiàn)了大體積混凝土澆筑質量溫度的精細、個性、智能化控制，開啟了“智能大壩”建設模式。

三峽集團在溪洛渡水電站建設過程中首創(chuàng)的“iDam大壩智能化建設管理系統(tǒng)平臺”，實現(xiàn)了大壩施工全過程的數(shù)字化監(jiān)控與記錄，在大壩施工的質量、安全、進度控制和大壩運行安全監(jiān)測中發(fā)揮了極為重要的作用，開創(chuàng)了我國高拱壩智能化建設的先河，同時創(chuàng)造了大壩混凝土澆筑量高達680萬立方米而未出現(xiàn)溫度裂縫的世界紀錄。國際大壩委員會榮譽主席路易斯·貝爾加（Luis Berga）這樣評價溪洛渡大壩：“中國的創(chuàng)新理念與創(chuàng)新技術在大體積混凝土結構智能化建設上已居世界領先地位，成功解決了無壩不裂的世界難題?！?/p>

施工中的溪洛渡大壩 攝影/王連生

由三峽集團牽頭完成的300米級溪洛渡拱壩智能化建設關鍵技術研究成果共取得國家專利45 項，并榮獲2015年度國家科技進步二等獎。

這一技術成果的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在三大方面：第一，創(chuàng)建了從感知、分析再到控制的大壩智能化建設理論；建立了拱壩混凝土和基礎巖體的全過程質量監(jiān)控和綜合定量評估體系；攻克了精細爆破、數(shù)字灌漿、智能振搗和智能溫控等關鍵技術，研發(fā)并應用了智能控制成套設備，為世界先例。第二，首次建立了特高拱壩施工進度與真實工作性態(tài)的動態(tài)耦合仿真分析模型與方法，進行了全壩施工進度、溫度、變形、應力、滲流全過程的多場、實時、動態(tài)、耦合分析，實現(xiàn)了特高拱壩及基礎建設全過程工作性態(tài)的預測、反饋與控制。第三，首次創(chuàng)建了全生命周期拱壩全景信息模型DIM，并研發(fā)了智能拱壩建設與運行信息化平臺iDam，構建了拱壩智能化建設的信息化平臺，極大提升了拱壩建設多目標、多專業(yè)、多工序的協(xié)同水平，實現(xiàn)了特高拱壩智能化建設。

金沙江溪洛渡水電站庫區(qū) 攝影/王連生

有了感知、分析再到控制的功能，大壩在建設過程中，就可以通過傳感與采集獲得的數(shù)據(jù)來構建大壩信息模型，進行真實分析。利用智能設備和軟件系統(tǒng)對關鍵施工工藝進行實時控制，利用預警預報、動態(tài)設計切實保障工程控制和管理措施。同時，利用面向拱壩建設多專業(yè)、多參建方的智能拱壩建設與運行信息化平臺，有效支撐現(xiàn)場生產(chǎn)管理，保障工程建設質量和結構安全，最終實現(xiàn)高拱壩全生命周期的質量安全監(jiān)控和分析。

這一智能技術使得高拱壩建造過程的管理具備數(shù)字化、信息化和智能化的“神經(jīng)系統(tǒng)”，管理者可以時刻知曉大壩有沒有“頭疼腦熱”。溪洛渡大壩還建立了全過程、全方位、全時程、全生命周期的仿真系統(tǒng)，甚至可以通過仿真計算來掌握大壩在10年、20年之后的“身體狀況”。

目前，溪洛渡水電站建設形成的技術與管理創(chuàng)新成果已在烏東德、白鶴灘水電站得到了推廣應用，在行業(yè)內也形成了示范效應。溪洛渡拱壩建設推動了水電工程管理由傳統(tǒng)管理模式向智能化管理模式轉變，是高拱壩筑壩技術與管理的重大創(chuàng)新，引領中國水電步入“智能建造”時代。而“智能大壩”理念，也開啟了世界高拱壩智能化建設與管理的新紀元。

花園電站，綠色發(fā)展讓人與自然和諧共生

在溪洛渡水電站施工區(qū)，曾經(jīng)發(fā)生過一個給“神樹”讓路的事。施工區(qū)金沙江左岸的一片坡地上，有一棵清代初年栽種下的大榕樹，歷經(jīng)滄桑仍舊枝繁葉茂，被當?shù)匾蜐h百姓視為護佑一方、保民平安的“神樹”。不巧的是施工區(qū)5號公路的規(guī)劃設計正好穿過了此樹所在地，根據(jù)當?shù)乩习傩盏囊庠敢约皩艠淠颈Ｗo的需求，溪洛渡工程建設部決定將5號公路規(guī)劃改道，給“神樹”讓路，同時還為古榕樹增設花壇、鋪設水管，讓“神樹”成為了施工區(qū)一處經(jīng)典景觀。

溪洛渡水電站從可行性研究階段開始，便始終把項目生態(tài)環(huán)境保護工作放在重要位置，嚴格貫徹執(zhí)行國家環(huán)境保護和水土保持方面的法律法規(guī)及要求。為避免工程建設給當?shù)卦斐伤亮魇в绊?，改善水土保持狀況，向家壩與溪洛渡工程建設部委托云南省林業(yè)生態(tài)工程規(guī)劃院編制了《溪洛渡水電站施工區(qū)綠化總體規(guī)劃設計》，這一規(guī)劃既結合工程所屬地區(qū)的水土保持重點，又把溪洛渡水電站施工區(qū)建成了一個適合工作、居住和休閑的美麗家園，充分體現(xiàn)了地方特色和周邊自然環(huán)境的和諧融合。現(xiàn)在，施工區(qū)人工綠化面積達到120萬平方米，林草覆蓋率42%，生態(tài)環(huán)境得到了及時修復，環(huán)境優(yōu)美的溪洛渡壩區(qū)被永善的百姓稱為縣城的“后花園”。

除了這些看得見的綠色景觀打造和水土保持工作之外，溪洛渡水電站從電站的規(guī)劃設計階段到建設實施階段，再到電站運營階段，采取了卓有成效的措施推動生態(tài)環(huán)保建設，以實際行動將建設綠色工程貫穿電站的全生命周期。這其中，通過對拱壩建基面的設計優(yōu)化，減少壩基開挖和混凝土澆筑工程量各100多萬立方米，節(jié)省投資近7億元，也大大降低了施工對環(huán)境的不利影響。

得益于三峽集團自三峽工程開發(fā)建設以來，逐步形成并一直堅持的“以人為本、生態(tài)友好、環(huán)境保護、資源節(jié)約、社會和諧、利益共享”綠色水電理念。三峽集團的建設者們對綠色水電有著深刻認識，認為應當通過工程技術、環(huán)保技術與環(huán)境管理的創(chuàng)新方式建設和運營水電站，實現(xiàn)利益相關方互利共贏，從而維護社會穩(wěn)定，更有利于環(huán)境保護和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

2005年《金沙江溪洛渡水電站環(huán)境影響報告書》通過原國家環(huán)?？偩峙鷱?。在溪洛渡水電站工程建設期間，向家壩與溪洛渡工程建設部嚴格落實“規(guī)范、有序、協(xié)調、健康”的管理要求，精心組織、嚴格管理。在建設好工程的同時，重視環(huán)境保護和水土保持項目建設，引入項目環(huán)境保護監(jiān)理，嚴格執(zhí)行環(huán)境保護和水土保持“三同時”制度，認真落實溪洛渡水電站工程建設期環(huán)境保護和水土保持全過程管控。

此外，金沙江下游還積極開展增殖放流，補充魚類資源。溪洛渡向家壩增殖放流站為金沙江下游珍稀特有魚類人工增殖放流中心站，規(guī)劃年放流規(guī)模67.7萬尾，承擔著達氏鱘、胭脂魚、巖原鯉、厚頜魴、長薄鰍、長鰭吻鮈、白甲魚、圓口銅魚等珍稀特有魚類的放流工作。三峽集團還將溪洛渡向家壩增殖放流站打造成全國科普宣傳教育基地，每年都有中、小學生到站內參觀、學習，開展魚類保護的科普教育宣傳活動。

溪洛渡水電站施工區(qū)被保護的神樹風姿 攝影/汪荊江