僅看單座水電站的發(fā)電能力,三峽水電站仍然排在世界第一位 。三峽水電站是中國水利界的世紀(jì)杰作,裝機發(fā)電容量2250萬kw,年發(fā)電量超過1000億度,堪稱是水電站的“天花板” 。
而在長江上游的金沙江,我國多個重量級水電站正在悄然布局,雖說單站發(fā)電能力都不及三峽,但由于數(shù)量多,總裝機規(guī)模也是相當(dāng)可觀 。

中國在建最大水電站:白鶴灘水電站
其中,向家壩水電站擴機后的裝機容量為775萬kw,溪洛渡裝機1386萬kw,烏東德裝機1020萬kw,白鶴灘裝機1600萬kw,四站的總?cè)萘窟_(dá)到了4781萬kw,相當(dāng)于在上游又建了兩座三峽大壩!

在金沙江下游的四大水電中,向家壩水電站的裝機容量最低,但在2021年世界水電站的評選中也排到了前11位 。在規(guī)模和技術(shù)上,向家壩水電站還為中國創(chuàng)造了多項世界第一,再加上是四大梯級中的最后一級,因此樞紐位置更加重要,堪稱是長江上游的“小三峽” 。
向家壩水電站,建造到底有多難?
向家壩水電站位于云南省水富市和四川省宜賓市的交界地帶,處于金沙江下游峽谷的出口處 。我國在本世紀(jì)初就開始了籌建工作,直到2006年正式開工建設(shè),2015年建設(shè)完工,歷時9年建設(shè)完成 。

在金沙江建發(fā)電站并不容易,最大的難點在于復(fù)雜的地質(zhì)條件 。金沙江地質(zhì)松軟,基巖主要為砂巖、泥巖夾煤線地層,巖相變化大,容易沉陷滑塌,這客觀上對水電站的防塌陷、防滑、防滲透等性能提出了很高的要求 。

為克服松軟的地質(zhì)條件,工程人員在左岸一期圍堰基坑內(nèi)打造出了世界上規(guī)模最大的沉井群:共挖出10個23m×17m的深井,最大下沉深度56m,沉井填埋的混凝土總量高達(dá)9.3萬m3,規(guī)模和技術(shù)難度均創(chuàng)下了中國水電的先例 。
為增強抗滑穩(wěn)定性,大壩左岸廠房壩基和泄洪壩段增加了更大更深的齒槽;右消力池也進行了加碼,深挖之后再回填混凝土,最大厚度達(dá)42m,在壩后形成了強大的抗力體 。工程還采用了“防滲墻+帷幕灌漿”的方案,選用最優(yōu)的工藝和參數(shù),嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,有效保證了防滲透效果 。

另外一個難點在于消力池的建造 。水電大壩的消能方式分為挑流消能和底流消能,前者施工更簡單(三峽大壩就是這種),水流在射流的過程中混合擴散,會形成大規(guī)模的霧化現(xiàn)象,這對居民生活和企業(yè)生產(chǎn)都有一定的影響 。而在向家壩水電站,壩基下游不遠(yuǎn)處就是水富縣城,分布有云南天然氣化工廠大型企業(yè),因此泄洪霧化就成了一個限制性因素 。

底流消能示意圖
為減輕霧化影響,工程人員最終確定選用底流消能的方式——這意味著建設(shè)成本更高,難度也更大 。通過中孔和表孔間隔布置(詳見上圖),在大壩下游設(shè)置一定長度的消力池底板,大量混凝土填鋪其中,成功減少了對下游河床的沖刷,施工規(guī)模相當(dāng)巨大 。為供應(yīng)大量的砂石骨料,輸送帶的長度足足有30余公里,再一次創(chuàng)下了世界之最 。
蓄水發(fā)電后,對中國有多大貢獻(xiàn)?
向家壩水電站的重要之處主要體現(xiàn)為巨大的防洪、發(fā)電、航運等功能,綜合效益極為顯著 。
在防洪方面,庫區(qū)正常水位下庫容為49.77億m3,控制著金沙江流域面積的97%,尤其是暴雨區(qū)和主要產(chǎn)沙區(qū) 。庫區(qū)預(yù)留的防洪庫容有9億多m3,距離下游的防洪城市很近,因此在防洪體系中所占的比重也很大 。
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