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全球第一 大涼山的水電“巨無霸”來了｜大國工程我來建
北緯26°91’，東經102°93’，在四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江峽谷上，一座全球在建裝機規模最大水電站拔地而起——金沙江白鶴灘水電站。
金沙江上，陡壁叢生，江水滔滔。巨大的落差，讓無數代水電人在此找尋中國水能發展的契機。從青海省唐古拉山主峰各拉丹冬雪山發源，穿行于川、藏、滇三省區之間，形成我國最大的水電基地，金沙江是“西電東送”的主要電源點。而白鶴灘水電站，是這條大江能源開發中最為重要的一環。
“鶴舞金沙”，這個建成后僅次于三峽工程的世界第二大水電站，創下6項世界第一。左右岸16個機組總裝機容量為1600萬千瓦，其研制、安裝調試難度遠大于世界在建和已投運的任何機組，被譽為當今世界水電行業的“珠穆朗瑪峰”。如今，白鶴灘水電站正在以鶴立群雄的姿態，告訴著世人中國水電建造的新實力。
從中國制造到中國創造
單機百萬千瓦前無古人后無來者
9月22日，萬眾矚目下，白鶴灘水電站左岸機房內液晶顯示器上8號機組的數字不斷跳動，白鶴灘水電站8號機組順利通過并網調試72小時試運行，正式轉入商業運行，這標志著白鶴灘水電站左岸機組全部投產發電。
白鶴灘水電站左岸廠房施工情景
無壓泄洪洞群規模世界第一
白鶴灘水電站工程樞紐部分設計總工程師陳建林說，單機百萬千瓦是整個水電站最為獨一無二的標簽。
每個發電機組單機發電量達百萬千瓦
泄洪洞正在泄洪
每個發電機組單機發電量達百萬千瓦（圖片由張夢羽提供）
“單機百萬千瓦，可以說是前無古人后無來者。” 陳建林介紹，在白鶴灘水電站前期論證過程中，發現白鶴灘的流量和水頭具有得天獨厚的優勢，可以達到百萬千瓦的標準。但在此之前，總發電量世界第一的三峽大壩單機發電量也只有70萬千瓦。“要建造百萬千瓦的單機容量，沒有任何標準可以參考借鑒。”
如何建成單機百萬千瓦發電組？“對中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司（下文簡稱：華東院）來說，最重要的是進行可行性論證，并制定機組各項指標的標準，”陳建林說道。為了不浪費白鶴灘水電站的天然優勢，華東院專門成立了相關課題組，聯合業界的專家和學者，進行了大量的分析論證工作，成功提出了百萬機組可行的研制參數指標，包括運行方式、葉片型式、轉輪加工方式等，從而指導我國制造廠自主研制出了國際領先水平的白鶴灘水電機組。
千百次試驗，千百次論證，歷經多年的心血，2021年6月28日，白鶴灘水電站1號和14號發電機組正式發電。那天，看著控制柜上跳動的數字，聽著廠房機組轟鳴的聲音，參建人員們熱淚盈眶。而單機發電量百萬千瓦的這一成就，實現了中國大型水電工程建設從中國制造到中國創造的歷史性跨越，攀上了當今世界水電行業的“珠穆朗瑪峰”。
打破世界級魔咒
上萬只傳感器筑起智能無縫大壩
陡峭的崖壁間，一個300米級特高級拱壩橫跨江面，709米弧長的拱形大壩宛若一塊盾牌，守護著背后206.27億立方米的金沙江巨大水庫，見證滔滔江河化電向東。20世紀50年代，國家就著手白鶴灘水電站的相關規劃，但大壩從選址到落成，卻花了半個多世紀。
作為一個最大壩高達289米的300米級特高混凝土雙曲拱壩，白鶴灘水電站大壩需要克服背后巨大水庫帶來約1650萬噸的總水推力。而這相當于1.5萬多個長征五號的火箭推力。
泄洪洞正在泄洪
而水電混凝土大壩都面臨一個“魔咒”——無壩不裂。“面對如此大的推力，大壩一旦開裂，那后果不堪設想。”為了解決這一問題，白鶴灘的設計師和工程師們開始了精巧的“設計和建造”。
為了能夠確保大壩安全穩定，設計師們將壩身在水平和豎直兩個方向都設計彎曲成弧形，形成精巧的雙曲拱形結構，同時“借力打力”，將巨大的水推力傳到兩側，借助山體反作用力，保持壩體的穩定平衡。
此外由于白鶴灘大壩兩邊地形復雜且不對稱，設計師們通過精妙的結構設計，讓大壩每一處都受力均勻，使其不僅能夠承載巨大的水推力，也成為世界上抗震設防標準最高的300米級高壩。
大體積混凝土溫控防裂這一世界級難題，也是擺在大壩修建者面前的一只攔路虎。800余萬方混凝土，如何保證不開裂？
工程師們不斷研發試驗，首次運用自主研發的低熱水泥混凝土，并突破溫度控制的理論和技術，確保大壩水泥混凝土“不裂”。為能夠實時了解和感知大壩動態，工程師們還在拱壩體內預埋了上萬只傳感器，通過智能技術掌握施工全過程，成功建成智能無縫大壩。
此外，白鶴灘水電站大壩還要克服其“基礎差”的條件，由于大壩部分選址是坐落在柱狀節理玄武巖上，該巖體具有易破碎、松弛的特性，能否作為近300米高大壩的壩基？“從實際考慮來說，這是個不小的難題，甚至可以說是影響到白鶴灘水電站是否可行的難題。”陳建林說。由于此前沒有類似的案例，這個“破天荒”的難題需要整個設計團隊費盡心力去突破。
為了把白鶴灘水電站復雜的地質情況搞清楚，華東院在前期花費了十多年的時間不斷地勘察、測量、分析再試驗，并運用相關的理論和技術提出解決方案，最終通過灌漿、基礎加固、消能爆破等方式保證了巖層的整體性，最終使其能夠承載大壩建設的能力。
地下洞室群規模世界第一
開挖量足夠填滿2個西湖
即使有著錦屏二級水電站、楊房溝水電站等多個大型水電站設計修建經驗，對陳建林而言，白鶴灘水電站仍舊是職業生涯中截至目前最難的一個。而難上加難的地方，則是在地下工程的挖掘上。“就像一個黑盒子，根本不知道里面是什么樣。”陳建林說道。
要將16個重量超過8000噸的百萬水電機組裝在陡峭的山體下，意味著需要在左右岸掏出兩個長約450米，寬34米，高88.7米的龐大宮殿，相當于要在地下挖出兩個足球場。而這個“黑盒子”里面的地質條件具體是怎樣的，陳建林用“充滿了不確定性”來形容。
指針撥回到2014年，地下廠房啟動首層開挖，“一定要保證地下廠房安全”是地下廠房修建的關鍵。而由于規模大，地質條件差，圍巖的穩定性問題逐步凸顯。
為了保證地下廠房的安全性，設計師和工程師們決定使用精細爆破，采取微量化裝藥的方式，根據巖石的特性，將其分為10層，由上至下分層開挖，逐層爆破。由于圍巖的不穩定性，每一層都需要根據地質條件、監測數據的變化，對開挖支護及時進行動態調整。“某種程度上來說，這個難度比修建大壩難得多。”
陳建林幾乎每天都會到地下廠房施工現場走上一圈，仔細過問當天的數據，防止圍巖變形發生突變。但即使在一層一層精細的設計和施工下，圍巖還是出現了突變。
2018年元旦前幾日，在白鶴灘水電站右岸小樁號部位，圍巖變形連續幾天出現了突增，單日最大增幅超過4mm，大大超過了每天0.2mm的允許變形增量，連續超過了“預警”和“危險”兩個等級。
面對如此嚴峻的圍巖變形突變，陳建林率領設計團隊立即緊急攻關，及時拿出了應對方案，并迅速與參建方達成了共識。經過灌漿、增強預應力錨索等方式，成功將其補強加固，及時避免了危險的產生。
2019年，在歷時50多個月的精心“打磨”下，這個總長438m的地下廠房終于建成。
白鶴灘水電站兩岸地下洞室群規模宏大，規模達世界第一。左右岸的引水發電系統及附屬洞室、施工洞室、交通洞室，構成了一個龐大的地下洞室群，兩岸地下洞室總長達217km，地下洞室的總開挖量達2500萬立方米，足夠填滿2個西湖。
6項世界第一
白鶴灘的每一個地方都是壯舉
從2011年2月正式啟動白鶴灘水電站建設，到2022年9月左岸全部機組成功發電，12年工期，無數中國水電人在白鶴灘辛苦耕耘，先后攻克了40多項世界級難題，“水輪發電機單機容量為100萬千瓦位居世界第一；地下洞室群規模世界第一；圓筒式尾水調壓室規模世界第一；300米級高拱壩抗震參數世界第一；無壓泄洪洞群規模世界第一；首次全壩使用低熱水泥混凝土。”六項世界第一，讓這個聯系川滇，橫跨金沙的“電力巨無霸”有了更加驕傲的頭銜。
無壓泄洪洞群規模世界第一
陳建林說，白鶴灘水電站的每一個地方都是壯舉。
在他的眼里，白鶴灘水電站像一個不聽話的孩子。在幾代水電人的不斷“調教”下，這個不聽話的孩子一步步長大，將金沙流水化成滾滾電流送到長江那頭，化作千萬照明點亮萬家燈火。“榮耀、欣慰、驕傲。”當看到一臺臺百萬千瓦機組順利投產發電，陳建林心中感慨萬千。
白鶴一躍金沙亮，現在的白鶴灘水電站仍在為早日實現所有機組發電而不斷努力，白鶴灘水電站背后的故事也還在繼續。未來，這個承載中國電力最核心競爭力的大國重器，還將在金沙江上譜寫屬于自己的輝煌故事。
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對話工程樞紐部分設計總工程師陳建林：
這個工程花了幾代水電人的心血，是利國利民的工程
封面新聞：白鶴灘水電站除提供巨大的發電量，還有哪些大的功能和作用？
陳建林：我們除了能夠提供較大的發電量，還有防洪功能。白鶴灘具有206億立方米的庫容，其中防洪庫容達75億立方米，白鶴灘與金沙江下游烏東德、溪洛渡和向家壩梯級水庫聯合運用，可使川江沿岸的宜賓、瀘州以及重慶等城市的防洪標準進一步提高；同時可減少進入三峽水庫的洪水，配合三峽水庫運用，承擔長江中下游的防洪任務，有效減少長江中下游地區的成災洪水和分洪損失。此外還有改善下游航運條件和促進地方經濟社會發展，節能減排等綜合效益，每年平均發電量達624億千瓦時，可節約燃煤1968萬噸，減排二氧化碳5160萬噸，為早日實現“雙碳”戰略貢獻著白鶴灘力量。
封面新聞：白鶴灘水電站拿下了六項世界第一，其中都有著哪些高科技含量？
陳建林：我們運用了一些智能建造技術，利用BIM技術來對水工建筑物和機電布置進行設計。但更多我們是做到在水電站建造技術上的精益求精，例如我們的單機發電量達百萬千瓦，地下工程的圍巖穩定技術，混凝土的光滑無縫，泄洪消能這些方面，都是做到了世界頂尖水平。
封面新聞：作為完整經歷白鶴灘水電站建設環節的總設計師，您會用幾個關鍵詞形容白鶴灘水電站？
陳建林：首先是巨型水電工程，單機發電量達百萬千瓦這是我們最引以為傲的。其次是雄偉壯觀，像我們的大壩特別在泄洪的時候，場面極其壯觀，還有我們的地下洞室規模也是非常宏大的。第三是大國工程，這個工程花了幾代水電人的心血，是利國利民的工程。
白鶴灘水電站泄洪
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