(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(dān)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(dān)心,大壩如此“輕薄”,靠得住嗎?
對(duì)于這個(gè)問題,工程師表示信心滿滿:這是因?yàn)?,二者的擋水“策略”不同?/p>
大壩蓄水后,上下游的水位差構(gòu)成了水推力。三峽大壩為了更好防洪,扼住長(zhǎng)江進(jìn)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(chǎn)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(shè)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(gòu)型下,31個(gè)壩段組成“傳導(dǎo)”隊(duì)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(gòu)型,白鶴灘大壩便可以依靠穩(wěn)固的山體抵擋1650萬噸水推力,相當(dāng)于我國的戰(zhàn)艦總噸位約7倍。
二、金沙江平均流量4750立方米/秒,2分鐘內(nèi)可為全國人民灌一杯“奶茶”
擔(dān)心:在大江上建大壩,建設(shè)者要游泳嗎?
白鶴灘大壩雖然橫亙于金沙江中,但建設(shè)者完全不用學(xué)游泳。因?yàn)樗麄兪窃谝黄扒昂笥兴?,中間無水”的干地上作業(yè)的。
現(xiàn)實(shí)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(gè)大滑梯吧。讓我們將目光從河道轉(zhuǎn)向兩岸山體。早在建壩之前,建設(shè)者便在山體中開挖出5條導(dǎo)流洞,引導(dǎo)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(zhǎng)的5條洞,需要近3個(gè)小時(shí)。
金沙江表示:這巨型滑梯,愛了!
▲ 在復(fù)雜的地下洞室群中,天藍(lán)色管路為導(dǎo)流洞(白鶴灘工程建設(shè)部供圖)
第二步,讓金沙江愛上滑滑梯的感覺。趁金沙江進(jìn)入枯水期后,建設(shè)者立馬進(jìn)行“戧堤”操作。簡(jiǎn)單來說,就是將小到幾厘米、大到1米多,共計(jì)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(shè)部供圖)
第三步,關(guān)門,建圍堰!建設(shè)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(dá)83米,填筑總方量達(dá)190萬立方米。擋水時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4年,攔洪庫容達(dá)4億立方米,將我國高土石圍堰的建造技術(shù)推向了高峰,下游圍堰建筑總方量達(dá)60萬立方米。
最后,建設(shè)者還在大壩圍堰外套了一件“雨衣”——復(fù)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(shè)者還需要游泳嗎?
三、白鶴灘大壩所在干熱河谷是滋養(yǎng)混凝“裂縫”的天然產(chǎn)床
擔(dān)心:白鶴灘大壩有啥“保養(yǎng)”秘訣?
眾所周知,大壩是由一罐罐混凝土“投喂”長(zhǎng)大的。在混凝土硬化期間,水泥因化學(xué)反應(yīng)會(huì)放出大量水化熱,因?yàn)椤盁崦浝淇s”原理,不斷擴(kuò)張的內(nèi)部將在表面產(chǎn)生張力(想象吹氣球的畫面),充當(dāng)著裂縫產(chǎn)生的“先天條件”。
白鶴灘干熱河谷有兩處“特產(chǎn)”:一是高溫,二是大風(fēng)。二者疊加,很快帶走表面水分,又為裂縫提供了優(yōu)渥的“后天條件”。
▲ 智能通水系統(tǒng)(白鶴灘工程建設(shè)部供圖)
為了實(shí)現(xiàn)無縫目標(biāo),建設(shè)者從原料開始,就已經(jīng)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(duì)大體積混凝土降低溫度應(yīng)力非常有利。
一個(gè)高敏感應(yīng)與快速響應(yīng)的施工環(huán)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(shù)千個(gè)傳感器分布其上,24小時(shí)不間斷將各處溫度報(bào)告給白鶴灘“最強(qiáng)大腦”——智能建造系統(tǒng),后者實(shí)時(shí)收集、分析著海量數(shù)據(jù),幫助建設(shè)者掌握混凝土“秉性”,調(diào)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(biāo)準(zhǔn)化的保溫工藝中,大壩要蓋“保溫被”以隔絕陽光直射,現(xiàn)場(chǎng)還有降溫噴霧器隨時(shí)待命。
在周全的“護(hù)理”下,白鶴灘大壩表示:我們保養(yǎng)得好著呢!
四、白鶴灘水電站的發(fā)電現(xiàn)主要靠水力推動(dòng)
擔(dān)心:水是導(dǎo)體,那金沙江會(huì)變成一條“電河”嗎?
對(duì)于這個(gè)問題,最擔(dān)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(shí)水流和電流完全沒有碰面的機(jī)會(huì),頂多是在水輪發(fā)電機(jī)組中“擦肩而過”。
水輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)輒幾十米高、數(shù)千噸重,自下而上被分割成水輪機(jī)與發(fā)電機(jī),二者通過主軸相連。
讓我們將鏡頭放入潮頭,開始!
水流經(jīng)百余米高的壓力鋼管涌入水輪機(jī),推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng),后者通過主軸,帶動(dòng)上方轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)繞在轉(zhuǎn)子上的磁極,因此產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng),與定子產(chǎn)生電磁感應(yīng),從而產(chǎn)生電流。
電流一經(jīng)產(chǎn)生,便開始了精彩萬分的“旅行”——首先經(jīng)過電廠內(nèi)的升壓裝置,“升級(jí)”到數(shù)百甚至上千千伏,接著搭乘高壓輸電線路,翻山越嶺、逐級(jí)降壓,進(jìn)入千家萬戶。
水流的“旅程”則短得多,從轉(zhuǎn)輪中心掉入尾水管,再回到江中,相當(dāng)于坐了一趟每分鐘111圈的“旋轉(zhuǎn)木馬”。
單臺(tái)機(jī)組每轉(zhuǎn)一圈,便有150度電能隨之產(chǎn)生,每運(yùn)轉(zhuǎn)1小時(shí),就能滿足一個(gè)現(xiàn)代3口之家400年的生活用電需求。
(文案:王璐)