(白鶴灘好奇心觀察組)
一、白鶴灘大壩vs三峽大壩:高度多一半,澆筑量少一半?
擔心:白鶴灘大壩,擋水靠得住嗎?
一眼望去,白鶴灘大壩很“高挑”。
最高壩段289米,是三峽大壩的1.6倍;可混凝土澆筑方量803萬立方米,僅為其一半左右。
有人擔心,大壩如此“輕薄”,靠得住嗎?
對于這個問題,工程師表示信心滿滿:這是因為,二者的擋水“策略”不同。
大壩蓄水后,上下游的水位差構成了水推力。三峽大壩為了更好防洪,扼住長江進入中下游平原的“咽喉”,需要建在西陵峽口寬闊的江面上,靠自重產生的摩擦力與水推力“抗衡”。而白鶴灘壩址所在地河谷狹窄,就可以充分利用“靠山”啦。
▲ 白鶴灘水電站大壩3D視圖(白鶴灘工程建設部供圖)
和敦厚的“鋼鐵直壩”三峽大壩不同,白鶴灘大壩的外形猶如“蛋殼”。俯視角度下,能看到一條凸向上游的弧線。在這種“拱”構型下,31個壩段組成“傳導”隊伍,將水推力層層傳遞,直到山體的基巖中,即所謂的“借力打力”。
借助這種“雙曲拱壩”構型,白鶴灘大壩便可以依靠穩固的山體抵擋1650萬噸水推力,相當于我國的戰艦總噸位約7倍。
二、金沙江平均流量4750立方米/秒,2分鐘內可為全國人民灌一杯“奶茶”
擔心:在大江上建大壩,建設者要游泳嗎?
白鶴灘大壩雖然橫亙于金沙江中,但建設者完全不用學游泳。因為他們是在一片“前后有水,中間無水”的干地上作業的。
現實中沒有傳送門,這段水是如何“消失”的呢?
分三步走。
第一步,造一個大滑梯吧。讓我們將目光從河道轉向兩岸山體。早在建壩之前,建設者便在山體中開挖出5條導流洞,引導水流穿山向下游宣泄。這些洞有多大呢?每條有六層樓高,可供6條地鐵并行,步行走完9公里長的5條洞,需要近3個小時。
金沙江表示:這巨型滑梯,愛了!
▲ 在復雜的地下洞室群中,天藍色管路為導流洞(白鶴灘工程建設部供圖)
第二步,讓金沙江愛上滑滑梯的感覺。趁金沙江進入枯水期后,建設者立馬進行“戧堤”操作。簡單來說,就是將小到幾厘米、大到1米多,共計17.8萬立方米的石料與鋼筋籠投入江中,直至材料堆疊起來,堵住河道。
金沙江表示:看到了,是大寫的“此路不通”!
▲ 上游圍堰填筑 (白鶴灘工程建設部供圖)
第三步,關門,建圍堰!建設者在河道上下游建起兩座圍堰,擋住滾滾江流。
白鶴灘上游圍堰最大高度達83米,填筑總方量達190萬立方米。擋水時間長達4年,攔洪庫容達4億立方米,將我國高土石圍堰的建造技術推向了高峰,下游圍堰建筑總方量達60萬立方米。
最后,建設者還在大壩圍堰外套了一件“雨衣”——復合土工膜作為防滲材料,讓江水“無縫可鉆”。
一番“連堵帶疏”的操作后,建設者還需要游泳嗎?
三、白鶴灘大壩所在干熱河谷是滋養混凝“裂縫”的天然產床
擔心:白鶴灘大壩有啥“保養”秘訣?
眾所周知,大壩是由一罐罐混凝土“投喂”長大的。在混凝土硬化期間,水泥因化學反應會放出大量水化熱,因為“熱脹冷縮”原理,不斷擴張的內部將在表面產生張力(想象吹氣球的畫面),充當著裂縫產生的“先天條件”。
白鶴灘干熱河谷有兩處“特產”:一是高溫,二是大風。二者疊加,很快帶走表面水分,又為裂縫提供了優渥的“后天條件”。
▲ 智能通水系統(白鶴灘工程建設部供圖)
為了實現無縫目標,建設者從原料開始,就已經在和裂縫“斗智斗勇”了。
白鶴灘大壩所用的低熱水泥大有來頭,這是我國自主研制的新型特種水泥——低熱硅酸鹽水泥。和普通中熱水泥相比,它的絕熱升溫可降低5~10℃,對大體積混凝土降低溫度應力非常有利。
一個高敏感應與快速響應的施工環境也非常重要。在混凝土中,分布著成百上千根水管。別小看這些小管路,數千個傳感器分布其上,24小時不間斷將各處溫度報告給白鶴灘“最強大腦”——智能建造系統,后者實時收集、分析著海量數據,幫助建設者掌握混凝土“秉性”,調整澆筑速度、改變通水量,最終保證混凝土溫度可控。
這些還不夠。在標準化的保溫工藝中,大壩要蓋“保溫被”以隔絕陽光直射,現場還有降溫噴霧器隨時待命。
在周全的“護理”下,白鶴灘大壩表示:我們保養得好著呢!
四、白鶴灘水電站的發電現主要靠水力推動
擔心:水是導體,那金沙江會變成一條“電河”嗎?
對于這個問題,最擔心的大概是江河里的小魚們。
但它們游得很歡快,大家可以放心了。其實水流和電流完全沒有碰面的機會,頂多是在水輪發電機組中“擦肩而過”。
水輪發電機組動輒幾十米高、數千噸重,自下而上被分割成水輪機與發電機,二者通過主軸相連。
讓我們將鏡頭放入潮頭,開始!
水流經百余米高的壓力鋼管涌入水輪機,推動轉輪轉動,后者通過主軸,帶動上方轉子轉動。環繞在轉子上的磁極,因此產生了旋轉的磁場,與定子產生電磁感應,從而產生電流。
電流一經產生,便開始了精彩萬分的“旅行”——首先經過電廠內的升壓裝置,“升級”到數百甚至上千千伏,接著搭乘高壓輸電線路,翻山越嶺、逐級降壓,進入千家萬戶。
水流的“旅程”則短得多,從轉輪中心掉入尾水管,再回到江中,相當于坐了一趟每分鐘111圈的“旋轉木馬”。
單臺機組每轉一圈,便有150度電能隨之產生,每運轉1小時,就能滿足一個現代3口之家400年的生活用電需求。
(文案:王璐)