2020年08月10日 星期一
天堑新奇迹 乌东德,照亮一个更美好的中国
第11版:水利中华 2020-07-27

天堑新奇迹 乌东德,照亮一个更美好的中国

姜浩峰

金沙江乌东德水电站首批机组投产发电。

6 月29 日上午,乌东德水电站首批机组正式投产发电。

石龙坝水电站博物馆。

葛洲坝。

从石龙坝的480 千瓦,到如今乌东德水电站的1020 万千瓦,不仅仅是装机容量的单纯扩大,还在于科学技术领域的种种突破,形成了水电行业发展的不断进步、产业链不断完善——水利中华,造福人民。

主笔|姜浩峰“今年鄱阳湖多地水位超过1998 年,但正因有了三峡工程这个调节器,长江流域的安全度远高于1998 年。如果没有三峡的调控,今年长江下游很多地方的防洪局面,肯定要比1998 年更严峻!” 中国水力发电工程学会副秘书长张博庭先生如此判断。

在长江洪峰来临之前,6 月23 日,水利部批复《2020年长江流域水工程联合调度运用计划》,乌东德水电站正式纳入2020 年度长江流域联合调度范围,至此,三峡集团纳入长江流域联合调度体系的水库增至六座,另五座为溪洛渡、向家坝、三峡、水布垭和隔河岩。

乌东德水电站坐落在长江上游的金沙江上,坝址左岸所处河段隶属四川省凉山州,右岸是隶属云南省昆明市的禄劝彝族苗族自治县。这一我国又一座千万千瓦级水电站,于6 月29 日投产发电。习近平总书记对此作出重要指示:乌东德水电站是实施“西电东送” 的国家重大工程。希望同志们再接再厉,坚持新发展理念,勇攀科技新高峰,高标准高质量完成后续工程建设任务,努力把乌东德水电站打造成精品工程。

今年是中国水电开发110 周年。在如今的行政区划上,与乌东德坝址右岸同属于昆明市的螳螂川上,有中国人自己最早兴建的水电站石龙坝水电站。石龙坝电站一厂于1910 年7 月开工, 1912 年4 月发电,最初装机容量为480 千瓦。由此,开始了中国水电开发的历程。

从石龙坝的480 千瓦,到如今乌东德水电站的1020万千瓦,不仅仅是装机容量的单纯扩大,还在于科学技术领域的种种突破,形成了水电行业发展的不断进步、产业链不断完善——水利中华,造福人民。

当之无愧的国之重器

乌东德水电站创造了一项世界纪录——是目前世界上最薄的300 米级双曲拱坝。它的最大坝高270 米,平均厚度40 米,厚高比仅为0.19。从近1800 米高的边坡上方俯瞰乌东德大坝,好似一弯鸡蛋壳,轻轻卡在金沙江V 形河谷内。从江面上看,大坝则如一对张开的铁翼,紧锁两岸近90 度的峭壁。

在三峡集团内部,对这一总库容76 亿立方米的巨型水电站有如此评价——在最适合的地方,用最少的投资,做最轻巧的坝型,达到最大的安全性。在昆明市眼里,乌东德年均发电量389.1 亿千瓦时,恰是如今昆明市一年的用电量。

放在国家水电规划全局去考量,乌东德这一中国第四、世界第七大水电站,则为金沙江下游四个梯级电站中的第一梯级。乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝四个梯级电站,布局昆明、攀枝花、六盘水一线的核心地带,不仅有利于充分开发利用每一段河段的水能资源,提高资源利用率,更是实施西部大开发和“西电东送” 战略的重要组成部分。将乌东德纳入长江流域水工程联合调度运用计划,使得长江流域纳入该计划者达到101 座。随着全球在建最大水电站——白鹤滩水电站计划明年投入运行,三峡集团所辖梯级水库在长江流域联合调度体系中的作用将更加凸显。

从一座三峡,到上百座列入联合调度运用计划的水工程,中国的水利工程建设是如何一路走来的呢?习近平2018 年考察三峡工程时,曾对工程技术人员说:“国家要强大、民族要复兴,必须靠我们自己砥砺奋进、不懈奋斗。核心技术、关键技术,化缘是化不来的。要通过自力更生,倒逼自主创新能力的提升。试想当年建设三峡工程,如果都是靠引进,靠别人给予,我们哪会有今天的引领能力呢!行百里者半九十。中华民族的伟大复兴,不会是欢欢喜喜、热热闹闹、敲锣打鼓那么轻而易举就实现的。我们要靠自己的努力,大国重器必须掌握在自己手里。”

同是大国重器,近年来,习近平对C919 大客机、500 米口径球面射电望远镜、天宫二号和神舟十一号飞船、港珠澳大桥、北京大兴国际机场、京张高铁等牵挂于心。每一次指示、讲话,都饱含对中国自主核心技术、关键技术能力提升的殷殷期盼。

乌东德水电站的技术含量之高、之新,确有许多可圈可点之处。

譬如可实现大坝“精准体检”——在建设过程中将数千支温度监测仪器埋入坝体,可以时刻反馈大坝各处温度,并经由控制系统通过坝体内的通水管道进行“调温”。乌东德地下温度较高——岩石的日常温度达32 摄氏度,洞内的空气温度一般为45 摄氏度,洞室群通风散烟又困难,如果没有创新型施工技术,乌东德电站建设无从谈起!

由于大坝两边山体只相距300 多米,乌东德水电站将主厂房等建筑建在山体里和地下。为避免地下厂房施工引发地质问题,建设者创新采用新方案、新技术,挖掘出一座长333 米、宽32.5 米、高89.8 米的主厂房,相当于一座30 层楼。这是目前世界上最高的地下电站主厂房!负责施工的中国水电六局,自20世纪60年代从东北鸭绿江上的云峰水电站开始建设征程,此后经历了到岷江修建三线建设工程渔子溪水电站,再回到东北继续建设水电站。本世纪初以来,又回到大西南,在金沙江下游完成溪洛渡水电站工程建设,再于2011 年进驻乌东德。乌东德这一大型工程建设,汇聚了中国水电六局此前所遇到过、解决过的许多工程难题,同时也有一些前所未有的施工难题有待破解。譬如位处禄劝彝族苗族自治县乌东德一侧,地质地貌形态特别复杂,地下厂房位于岩层的褶皱区域。其中,9 号、10 号机组主要位于褶皱核部。褶皱核部是岩层受构造应力最为强烈、最为集中的部位。施工过程中,工程技术人员至少遭遇了6种不良地质问题——必须打通关、彻底解决,否则诸如塌落、顺层剥落、片帮等变形接踵而至,厂房建设将无从谈起。

乌东德水电站建设,还面临一个世界性难题——大体量混凝土浇筑过程中,如何进行温差控制。特别是乌东德地处金沙江的干热河谷地区。如何让这“一弯鸡蛋壳” 最终能够形状漂亮,且必须非常牢固? 2017 年3 月16 日0 时开始的混凝土浇筑,采用了低热水泥混凝土的办法,完美解决了坝体均衡上升和温控防裂等方面的问题。面对山体岩石裂缝之大,大坝和山体之间同样有缝隙,建设者必须“小口小口喂”,将水泥浆层层灌入。这些施工办法,恰恰经历了数十年的研发。

如果不是中国之大,多年来各种水电基础设施施工量之巨,且品种较多——起码有常规水电站、抽水蓄能电站、潮汐电站等,终究无法历练出如中国水电六局、中国葛洲坝集团三峡建设公司乌东德工程局这样的建设精兵。基建狂魔的功力,是经过多年修炼得来的。如今,当中国建设者涉足“一带一路”国家,将“中国制造、中国标准、中国技术” 带到诸如柬埔寨桑河二级水电站、老挝南湃水电站等项目,甚至参与未来的世界第一大水电站——位于刚果(金)下刚果省的英加水电站三期建设。大国重器,必将惠及世界人民……

水能第一之国,筑时代之坝

世界上许多民族都有有关洪荒时代而来的治水的故事。《圣经》的《创世纪》中有诺亚方舟的故事,讲的是人类如何登上诺亚的方舟,躲过一场大洪水的灾难。古巴比伦《吉尔伽美什史诗》、古印度《百道梵书》中的摩奴和鱼的故事、古希腊神话中杜卡里翁的故事,无不与洪水有关。几乎每一个古老文明的神话传说体系里,都有有关洪水的记忆。

中国也不例外。大禹治水的故事,至今在华夏大地家喻户晓。大禹三过家门而不入,历时13 年,终于完成治水伟业,由此形成以公而忘私、民族至上、民为邦本、科学创新等为内涵的大禹治水精神,成为中华民族精神的源头和象征。

提及人类早期水利设施发展之路,今人至今受惠的,是中国战国时期秦国蜀郡太守李冰父子所建都江堰水利枢纽。分水鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口,至今走在这一伟大工程之地,看到如此壮观场景,仍为之心灵震撼。要知道,正是这两千多年前无任何机械、电力动力设施的先秦时期,中国古代先贤殚精竭虑所筑之工程,才使得四川得以成为天府之国。1955 年,郭沫若到都江堰时曾题词:“李冰掘离堆,凿盐井,不仅嘉惠蜀人,实为中国二千数百年前卓越之工程技术专家。”

当历史的车轮滚滚向前,人类经历工业文明,继而进入电力时代以后,中国也开始逐步发展水电站。1910 年开工的石龙坝水电站,只比世界第一座水电站晚建不到20 年。在20 世纪早期,在各方面落后于西方的中国,在水电站建设方面,差距算是小的。“宣统二年七月兴工,民国元年壬子四月开灯”,至今,在石龙坝水电站博物馆,还能看到这座残碑。

石龙坝水电站开工之前,在如今的中国境内,台湾地区龟山水电站已经于1905 年建成。只不过,在甲午战争战败后,《马关条约》已经将台湾割让给了日本,龟山水电站也是日本人兴建的。

之所以国人要建石龙坝水电站,是因为滇越铁路的兴建。1908 年,在中法战争中获得滇越铁路修建权的法国人,妄图以为火车供电为由在此修建水电站,控制云南电力资源。这激起了当时云南政商人士的不满,他们满怀振兴民族工业、反抗列强侵略的家国情怀,决定集资创办属于中国人自己的电灯公司。完全可以说,110 年前开工兴建的石龙坝水电站,就是一座时代之坝。去年12 月,在全国发电企业组织的一场到石龙坝考察的活动中,国电荥阳煤电一体化有限公司的技术人员李美玥发现了一个细节——一个用大理石雕凿而成的配电盘。常年与配电盘打交道的李美玥说:“我平时接触的配电盘,有整齐的走线、光亮的不锈钢外壳,还有各种现代化开关、计量表等。真没想到大理石也能做成配电盘。” 原来,1912 年,在石龙坝水电站投产前夕,滇越铁路被洪水冲断,当时正处于战争年代,材料稀缺,前辈们为了建成这座水电站,不等不靠,就地取材,用大理石做了这块配电盘。李美玥看到后,深为感动。这块大理石配电盘,在世界上堪称绝无仅有。这就是中国水电产业的起点,甚至可以说“奠基石”。

走进石龙坝博物馆,三车间遗址外墙上镶嵌着“建国必成”的匾额。恰恰是石龙坝建成之后的那几年,1917 年至1920 年,革命先行者孙中山著就《建国方略》。在其中的“实业计划” 中,孙中山提出了建设三峡水闸、开发长江水电的设想。然而,日本侵华之后,多次派军机轰炸石龙坝。三峡筑坝、发电,在当时的中国来说,犹如幻梦。中国确实有着丰富的水能资源。日本人除了在台湾修建水电站以外,在霸占东三省后,进一步觊觎中国的水能资源。从1937年4月开始修筑丰满水电站即是一例。只不过,战时的日本侵略者,也无力最终完成丰满水电站的全部施工。

抗战胜利,解放战争时期,丰满电站的张文彬、徐玉珊、刘国珍、姜树林等在国民党军撤出前,靠机智和勇敢,保住了尚未完全建成的水电站。中华人民共和国成立后,丰满水电站建设列为中国第一个五年计划的重点项目,1953 年基本完工——成为当时亚洲规模最大的水电站,是中国较早建成的大型水电站,东北电网骨干电站之一,被誉为“中国水电之母”。1955 年发行的第二套人民币的5 角纸币上,就有丰满水电站的图案。此后,无论是吉林省地方粮票,还是邮票,甚至毛主席像章上,都曾出现过丰满水电站的形象。完全可以说,丰满水电站是中华人民共和国成立后,水电站领域的第一座时代之坝。此后,无论是刘家峡、新安江、葛洲坝电厂,甚至长江三峡等特大电站,很多管理技术力量都是丰满输送的。一个典型案例是,白山发电厂建成之后,一次性从丰满成建制地调派了包括厂长、班长、技工在内 200 多人的技术队伍。20世纪 90 年代以前,无论电站的装机容量有多大,其管理模式、管理制度和检修运行规程都是采用的丰满模式。

20 世纪50 年代的中国,想不想完成孙中山《建国方略》中的“三峡梦” 呢?毫无疑问,那时候,离梦想照进现实还有很大一段距离——刚推翻“三座大山” 的新中国,百废待兴。在完成丰满水电站之后,决策者先将目光放到了黄河上。曾为新华社高级记者、数十年驻川渝关注三峡工程的金小明先生在《风雨三峡梦》一书中,曾做过一番比较。“三峡大坝全部混凝土量多达2700 多万立方米,如果用它修筑一条10 米宽、50厘米厚的混凝土路面,可以从中国最北端的漠河,修到最南端的南沙群岛。假如这条路面用三峡工程开挖出来的8800 万立方米土石方来填筑,则差不多可以从中国大陆海岸线的起点铺到终点。其工程量之巨,在世界上罕有其匹。” 以20 世纪中叶的中国国力,显然连三峡大坝的土石方填筑都不能完成。

金小明的书中提到了三峡大坝立项之前的一个重要实践——三门峡。“1955 年,国务院副总理邓子恢在怀仁堂向全国人大代表们宣布:在三门峡水库完成以后,我们在座的各位代表和全国人民,就可以在黄河下游看到几千年来人民所梦想的这一天——看到 ‘黄河清’!” 1957 年开始在河南、山西两省交界的三门峡修筑大坝,历时三年完工。蓄水拦沙、灌溉发电,刚开始运行的三门峡水电站似乎有些效用。然而,仅仅五年不到的光阴,回水倒灌泾渭河,八百里秦川告急!从1962 年开始,水利专家、治黄专家频频开会讨论,直到1964 年12 月,周恩来总理亲自主持召开了治黄专家会议,倾听持不同意见的专家发言,最后作出决定:改建三门峡工程。

继三门峡之后,于1971 年5 月开工兴建的葛洲坝,也经历了坎坷,一度停工。这一长江上的第一座大型水电站,直到1988 年12 月才全部竣工。金小明认为,有了三门峡的教训,葛洲坝的实践,使得三峡工程的论证变得极为仔细,整整论证甚至争论了40 年。直到1992 年决定兴建的时候,国人对三峡的认识早已不断深化。

在三峡工程施工期间,2003年的全国水能资源普查结果显示,除了台湾省外,中国河川水能资源理论蕴藏量约6.08 万亿千瓦,居世界第一!尽管因种种条件限制,这些水能资源不可能全部开发,然而,从石龙坝、丰满、三门峡,到葛洲坝,再到三峡,以及如今的乌东德等等,恰恰显示了中国的国力在提升,筑时代之坝——昔日无法开发的水能资源,不代表未来不能开发。

国人受惠,中国动力更十足

直到本世纪初,沪宁铁路上开行的仍是东风型内燃机车牵引的列车。从东风4 型经常开到时速70 公里甚至更低,到东风11型平均开行到120 公里以上,确实有进步。然而,比之当时得益于三门峡水电站供电的郑州、西安铁路局管内大多已经开行电力机车来,华东地区的铁路干线显得落后了。如何迎接高铁时代?

三峡水电站并网发电是在2006 年,京沪高铁开通运营是在2008 年。如今回看,并非巧合。三峡工程建成后,无论是到江苏常州的三常线,还是到上海青浦的三沪线,甚至是后来决定增建到广州的三广线——这些500 千伏的输电线,将三峡电力输送到华东、华南,使得中国变得动力十足起来。

2003年中国全社会用电量为1.9万亿千瓦时,发电装机达3.8亿千瓦。在探得我国水能资源世界第一时,当时国家电网有一个预测——到2020 年,我国全社会用电量和发电装机容量将分别达到4.5 万亿千瓦时和9.5 亿千瓦。而如今回看——2019 年,我国全社会用电量7.22 亿千瓦时,发电装机容量达20.1 亿千瓦,均大大超过了2003 年时的预估。即使2020 年一季度受到疫情影响,根据中电联报告,一季度全国全社会用电量1.57 万亿千瓦时——接近2003 年全年水平。未来,中国的用电量还将随着经济成长而增长。随着乌东德等电站的兴建,中国不会再有电荒。

供职于成都供电公司的李子寒泉甚至认为,随着全国电力大发展,相对来说,2020 年的三峡水电站,对于全国经济的“重要性”方面,来得比十年前要低了,且这种“重要性”会逐年降低。“随着乌东德、白鹤滩等水电站陆续并网发电,许多原本只能靠三峡水电站供电的地方,将有多路选择。” 李子寒泉说。

譬如乌东德水电站的电,通过经云南、广西到广东的长途特高压多端直流输送网络,能直送广东惠州。比起当年三峡电站输送各地采用的500 千伏输电线来,乌东德送往广东的电,采用了800 千伏直流输送的方式。中国工程院院士李立浧认为,比起过去引进国外技术实现500 千伏直流输电来,自主知识产权的800千伏特高压直流输电输送容量大、送电距离远、输电效率高。一举解决了金沙江下游向家坝、溪洛渡等水电的规模开发。

随着水电、核电、风电,以及煤的新型能源发电技术的推广,中国早已告别了电力紧张时代。完成工业化的中国,城市化进程加速的中国,高铁网络大发展的中国,从卫星上探看,夜晚连成片的明亮的中国,预示着一个未来更美好的中国。

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