又一超级工程 世界首座堰塞坝综合水利枢纽在中国投产发电

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世界首座堰塞坝综合水利枢纽工程——中国云南昭通鲁甸红石岩堰塞坝综合水利工程首台机组于2020年6月下旬正式投产发电。

该水利枢纽工程由中国电建昆明院设计,中国水电基础局、水电十四局、水电七局等参建,项目总库容1.85亿立方米,供水8.08万人,灌溉6.62万亩,装机20.1万千瓦,年发电达8亿度。

说起该世界级综合水利枢纽工程的由来就不可避免地要提到一次地震。

2014年8月3日,中国云南昭通突发地震,造成昭通市鲁甸县、巧家县、昭阳区和曲靖市会泽县108.84万人受灾、398人死亡、1,801人受伤,22.97万人紧急转移安置。(Reuters)

2014年8月3日,云南昭通鲁甸县发生6.5级地震,强震造成牛栏江右岸高达600米的陡峭山体崩塌,大面积滑落的泥沙石块由此截断千年奔腾的牛栏江水,形成了库容2.6亿立方米的红石岩堰塞湖。彼时江水以每天24米的速度快速上涨,直接威胁着下游沿江10个乡镇3万余居民的生命安全。

以中国工程设计大师、电建昆明院总工程师张宗亮为代表的大陆工程专家团队提出了“空天地一体化应急抢险数据采集与集成方法”,创新地采取开挖泄流槽、拆除调压井施工支洞检修门等应急抢险成套技术,仅用9天就完成红石岩应急抢险处置,化解了下游险情。

2015年1月19日,中国领导人习近平在云南鲁甸县龙头山镇板房学校,看望慰问受灾代表和抗震救灾工作人员。(新华社)

但应急抢险完成后,堰塞湖仍维持在1,178米左右高水位运行,隐患依然存在。8月13日至10月4日,中国工程人员首次采用隧洞泄洪分流方式,40天开挖出278米长的应急泄洪洞与原红石岩引水隧洞及堰塞湖库区连通泄洪,使得水位快速降低,堰塞湖险情得以解除,为后续综合整治创造了条件。

从地理条件来看,红石岩堰塞湖位于电站进水口和调压井之间,具有独特的泄水通道;而因地震形成的堰塞体以大块石为主,体量大、堰坡缓,自身稳定性好;且堰塞体所处位置有稳定流量和水头落差:利用堰塞体改造成挡水坝,在此基础上新建一座电站,将红石岩堰塞湖改造成集“防洪、供水、灌溉、发电、旅游”等功能为一体的大型综合水利枢纽的创新综合治理理念在这个背景下产生。

地震等自然原因有可能造成堰塞湖,图为2018年11月13日金沙江堰塞湖湖水通过泄流槽,江水恢复贯通。(视觉中国)

但这种综合整治在海内外均无先例可循,当时中国现有的技术也难以解决堰塞坝勘察设计施工难题,中国工程专家团队面临着多重世界级的挑战:自然条件资料获取难、物质结构组成确定难、溃堰洪峰流量预测难、复杂环境抢险处置难、宽级配材料结构分析难、静动力性态评价难、堰塞坝设计施工难这七大难题都需要一一去攻克。

2019年12月19日,牛栏江红石岩堰塞湖整治工程顺利下闸蓄水,6年过去之后,其首台机组也于近日顺利投产发电。堰塞坝经历了较长高水位和多次余震考验,渗流、变形、坝坡稳定,工程运行安全被业界认可。

中国人向来擅长集中力量干大项目,该工程首创了堰塞坝“应急抢险—后续处置—整治利用”一体化技术体系,建成了世界首座堰塞坝水利枢纽工程,形成了一系列的创新成果,解决了复杂环境下宽级配堰塞坝防渗结构灌浆施工等关键技术难题,在国际学术和工程界产生了重要影响,从而也全面提升了中国堰塞坝应急处置与国家自然灾害防治技术的能力。

由昆明院依托该工程牵头完成的《堰塞坝应急处置与综合整治关键技术》收获了2019年中国大坝工程学会科技进步特等奖的荣誉,项目成果获发明专利23项,实用新型专利19项,软件著作权15项,发表论文129篇,其中SCI19篇,EI36篇,出版专著1部。

当年力主长江三峡项目建设的中国前总理李鹏在其晚年的回忆录《众志绘宏图:李鹏三峡日记》中曾写道,“三峡工程的兴建和取得的成绩与经验,应归功于参加三峡工程设计、施工、监理和管理的全体建设者”,世界首座堰塞坝综合水利枢纽投产发电为中国带来的综合效益尚有待观察,但对于高速发展的中国而言,在这个项目建设过程中形成了产学研用深度融合的研发团队,培养了一批创新型工程技术人才,这无疑已是一笔巨大的财富。

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