白鹤滩水电站的科技密码——访中国长江三峡集团有限公司科技创新部主任李文伟
时间：2022-05-11 来源：中国建材报 分享：
白鹤滩水电站位于四川宁南县和云南巧家县交界处，是世界在建规模最大、施工难度最大的巨型水电站，是我国“十四五”开局之年投产发电的超级工程，长江流域防洪体系的重要组成部分，在水电工程建设史上具有划时代的里程碑意义。
白鹤滩水电站位于四川宁南县和云南巧家县交界处，是世界在建规模最大、施工难度最大的巨型水电站，是我国“十四五”开局之年投产发电的超级工程，长江流域防洪体系的重要组成部分，在水电工程建设史上具有划时代的里程碑意义。
近日，本报采访了中国长江三峡集团有限公司科技创新部主任李文伟，请他分享白鹤滩水电站的重要作用、绿色理念、建设难题及技术突破。
问：随着乌东德水电站、白鹤滩水电站的运行，长江流域被称为全球最大“清洁能源走廊”，请问白鹤滩水电站在全球最大“清洁能源走廊”中起到怎样举足轻重的作用？李文伟：长江是我国最大的河流，流经东中西部共11个省区市。长江经济带是促进我国东中西部互动合作的重要协调发展带，生态地位突出，发展潜力巨大。为加快推动绿色低碳发展进程，长江干流建成了乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝等6座大型梯级电站，构成了全球最大的清洁能源走廊，其中三峡、白鹤滩是世界第一、第二大的水电站。白鹤滩水电站总装机容量达1600万千瓦，单机容量100万千瓦为世界最大。白鹤滩水电站所有机组全部投产发电后，其年均发电量可达624亿千瓦时，一天的发电量就可以满足一座50万人口的城市一年的生活用电。在同等满足电力系统用电需求的情况下，白鹤滩水电站每年可节约标准煤约1968万吨，减少二氧化碳排放约5160万吨，减少烟尘排放约22万吨。这对于我国按期实现“双碳”目标将发挥重要作用。
问：白鹤滩工程被誉为金沙峡谷中的“绿色引擎”，请您介绍下白鹤滩工程建设过程是如何践行绿色可持续发展理念的？
李文伟：我们坚持“绿水青山就是金山银山”，严格落实“在开发中保护，在保护中开发”的可持续发展要求，坚持“建好一座电站、带动一方经济、改善一片环境、造福一批移民”的水电开发理念，以美丽白鹤滩建设为抓手，全面推动绿色发展，持续改善长江流域生态环境。金沙江位于长江上游，是长江生态系统的重要组成部分，白鹤滩工程位于金沙江下游河段，是长江生态建设的重要一环。在建设白鹤滩工程中，我们始终践行绿色可持续发展理念，具体做法主要有：扎实开展集运鱼系统、分层取水设施、水温在线监测系统等生态保护设施的建设和运行维护，促进长江河流生态持续健康发展；加强生活污水、砂石及混凝土生产废水、罐车冲洗废水处理及循环使用系统等水处理设施运行管理，实现资源全面节约和循环利用；按照总体规划、分期实施的原则，全面开展施工区绿化和生态修复，在道路、边坡、渣场、施工场地和平台等部位种植花草和本地特色植物，全面打造坝上景观和坝下公园，着力打造公园式白鹤滩坝区。
问：白鹤滩水电站所处地理位置特殊，位于高山峡谷之中，这为施工建设带来哪些世界级难题？又是如何破解的？李文伟：白鹤滩水电站建设中遇到了六大技术难题，包括柱状节理玄武岩作为高拱坝坝基问题、抗震安全性问题、拱坝建设过程中混凝土温控防裂问题、枢纽泄洪消能问题、巨型地下洞室群的稳定问题及世界最大百万水轮机组研究应用问题。白鹤滩地质条件复杂，是世界上首次利用柱状节理玄武岩作为建基岩体的大坝。在白鹤滩工程建设中，我们全面、系统地研究了柱状节理玄武岩的工程特性，拿出了一整套保护处理措施。经充分论证，柱状节理玄武岩体可以作为高拱坝基础，我们对其采用了科学合理的开挖保护措施。从实施效果来看，处理措施是合理的，各方对这一关键技术问题的解决方案也都充分认可。此外，白鹤滩工程处于地震活动强烈的川、滇地震带，坝址的地震动参数在300米级高坝中是世界最高的。为此，我们召集国内多家科研单位开展专题研究。最后形成的拱坝抗震研究理论深透，成果丰富，提出的大坝抗震措施合理可行，针对性很强，在国内处于引领地位。同时，混凝土温控防裂问题关系到拱坝质量。在三峡、溪洛渡、向家坝等大型工程研究应用的基础上，我们针对白鹤滩水电站的特点开展了一系列深化研究试验工作，最终全坝采用低热水泥混凝土技术，并配合精细化温控措施，取得了显著的大坝混凝土温控防裂效果。而且，得益于结构设计上的创新，我们针对性地解决了枢纽泄洪消能问题；通过建立设计、施工、监测一体化实时动态反馈分析机制，借助多种技术方案，成功应对了高地应力、层间错动带、硬脆玄武岩等复杂地质综合作用下的洞室群围岩稳定问题；并且通过优化提升包括机组总体设计、转轮研发、核心部件制造等在内的所有性能指标，首次在白鹤滩水电站建成并应用了世界最大百万千瓦水轮机组。
问：白鹤滩水电站建成后，成为仅次于三峡工程的世界第二大水电站，在300米级特高拱坝的建设中，关于水泥和混凝土的应用有哪些创举？李文伟：针对白鹤滩水电站特高拱坝混凝土温控防裂世界性难题，从确保混凝土长期安全和质量出发，我们开展了低热水泥混凝土全面特性与施工工艺的创新研究，通过大量系统的科学试验和设计计算分析研究，最终决定在白鹤滩工程全面应用低热水泥混凝土技术，提高了混凝土抗裂安全性，保证了水工结构的完整性和耐久性。主要创新点如下：
1.创新优化了低热水泥的矿物组成和制备工艺，制定了适用于水工混凝土的低热水泥技术标准。该水泥具有水化热低、放热速度慢、收缩小、后期强度高、抗裂性优良的特性，并建立了低热水泥生产工艺全过程质量控制精细化管理与监造体系，实现了规模化稳定生产。
2.首次系统研究了低热水泥与粉煤灰、外加剂等原材料之间的相容性及混凝土的全面性能，掌握了低热水泥混凝土性能随龄期的演化规律，揭示了低热水泥混凝土性能发展的微观机理，并提出了低热水泥混凝土配制技术。
3.对比研究了低热水泥和中热水泥混凝土在特高拱坝中的应用性能，开展了大坝及泄洪建筑物混凝土温控防裂分析，探明了低热水泥混凝土抗裂安全优势和优良性能，提出了工程应用技术。
4.形成了一套完整的特高拱坝低热水泥混凝土温控防裂技术标准、施工工法和全过程质量控制体系，建立了低热水泥混凝土温控防裂和高效施工系统解决方案，抗裂安全系数提高10%以上。
5.成果形成首部行业标准并在白鹤滩300米级特高拱坝全面应用，未产生温度裂缝，突破了“无缝大坝”技术瓶颈，为混凝土温控防裂开辟了新的技术途径，为世界坝工建设提供了中国方案，引领水电筑坝技术。
白鹤滩水电站 李文伟/供图
本文原载于《中国建材报》5月9日2版
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