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      1. 主辦單位:國家大壩安全工程技術研究中心【單擊了解更多】

        科技創新

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        中國工程院院士鈕新強:用科技保障生態 站世界水電最前沿

        發布日期:2020-09-02 來源:中國科學報作者:任芳言 閱讀量:500次

               近日,金沙江烏東德水電站首批機組投產發電。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平代表黨中央對此表示熱烈的祝賀。

               被“點贊”的烏東德水電站凝結了哪些先進技術和成果?體現了怎樣的生態觀念?為此,《中國科學報》專訪了烏東德水電站勘察設計負責人、中國工程院院士鈕新強。

               屢屢創新,大壩智能不只在控溫

               《中國科學報》:烏東德水電站地處青藏高原東南邊緣、川滇兩地交界處。前期勘探和設計規劃中,采取了哪些創新性做法?

               鈕新強:烏東德河谷是一個非常適合做拱壩的V形峽谷,地形有先天優勢,但邊坡高陡、河床覆蓋層厚等復雜的地質條件,給工程帶來了挑戰。前期勘探時,長江勘測規劃設計研究院將傳統勘探技術與無人機、遙感等技術相結合,把大壩和整個庫區的地質條件摸得一清二楚,勘察精度達到米級。為查明深厚河床覆蓋層的工程性狀,我們專門研發了一系列關鍵勘察技術,比如高清可視化探測和取樣。我們還采用了新思路:先高位自然邊坡防治,后工程建設。即工程建設前,先對一些高位自然邊坡進行防治。這一過程中,還提出了“高防預固、穩挖適護”策略。有些危險邊坡人無法到達,就通過無人機三維影像識別技術,實現“高精航拍、精細識別”。壩體設計時也有所創新,我們首提“靜載初選,基震調整,設震驗證”的新思路,在靜力狀態下初步確定壩體體形,再根據實際情況調整細化;通過增加3%的混凝土量,讓壩體最大應力下降32%,大幅提高抗震能力。如今,電站并網發電的成功,證明我們的一系列技術創新站在了世界最前沿。

               《中國科學報》:單個發電機組世界最大、厚高比僅0.19、年均發電量389.1億千瓦時……烏東德水電站創下了許多紀錄,還被譽為世界上“最聰明”的大壩之一,這在哪些方面有體現?

               鈕新強:這兩天有不少人關注到大壩的智能溫控系統,這是我們為實現無縫筑壩采取的措施之一。建大壩最怕氣溫變化大,這會導致壩體產生裂縫。為了把復雜地形地質和惡劣氣候環境的影響減到最弱,整個壩體全部用低熱水泥混凝土澆筑,這是世界首次。另一個舉措就是對壩體溫度進行全方位實時智能監測。幾千個監測儀實時記錄壩體溫度,一旦發現溫度異常,就給控制裝置發信號,通過冷卻水管給大壩“退燒”。大壩的智能建造不僅體現在溫度控制,這其實是個整體概念,大壩從建造到運行乃至整個管理系統,智能化理念處處都有體現。比如大壩的基礎灌漿,在以前這是隱蔽工程,靠人在現場看壓力讀數和灌漿量,控制不嚴的話還會有造假問題。為了克服隱蔽性導致的質量控制難題,實現灌漿智能化,我們專門研發了灌漿工程三維可視化分析系統。這個系統能直觀反映壩體所處位置的地層地質條件,能做到灌漿數據采集錄入、成果分析、質量監控和反饋控制全程自動化、智能化,真正達到“一鍵灌漿”。再比如安全方面,庫區兩岸變形體及潛在滑坡體一旦有失穩風險,滑到水庫里會形成巨大涌浪,向下游傳播會影響水庫兩岸和大壩安全。預防此類風險,也需要現代化的監控、預警機制。未來,庫區水質等環境指標也會實現智慧信息化監控。

               生態保護列入總體設計規劃,科學有序推進開發

               《中國科學報》:習近平總書記指示,要堅持生態優先、綠色發展,科學有序推進金沙江水能資源開發。水電站的建設及運行中,生態為先的理念是如何體現的?

               鈕新強:從一開始,我們就把生態保護列入工程總體設計規劃中。烏東德水電站的正常蓄水位是975米。如果水位再高,就會影響雅礱江和金沙江河口交匯處的生態,我們從生態保護要求出發,保留一段自然河段,控制回水基本不進入雅礱江,保護當地生物多樣性。另外,大壩蓄水時,一般為避免脫流需要一個位置比較低的導流底孔,我們的拱壩不設這樣的孔,而是通過洞塞消能、弧門控泄的方法,將一條導流洞改造成蓄水期生態放水洞。即便是下閘封堵期,也可以做到不斷流、尾水下游900米水廠正常取水,保障下閘蓄水期河流生態。為了解決魚的洄游問題,我們創新設計了集運魚系統方案。在電站尾水出口設置集魚裝置,破解高壩樞紐過魚難題。這一系列工作都可以說是對習近平總書記“生態優先、綠色發展”科學理念的實踐。

               《中國科學報》:習近平總書記指示,推動金沙江流域在保護中發展、在發展中保護,更好造福人民。您如何理解?

               鈕新強:金沙江干流長2316千米,總落差達3280米,目前已探明的水能資源理論可達1.1億千瓦,是世界少有的水能資源富集河流。開發金沙江水電資源是國家能源戰略,對拉動金沙江流域社會經濟發展作用明顯,但這不意味著每一個河段都要開發。目前,金沙江中下游的主要水電工程已基本開發完畢。但上游還分布了很多生態敏感區域。海拔越高,生態系統的脆弱性和敏感性就越強。這些地方的開發,需要謹慎地進一步加強科學論證,有必要做更深入的科學研究。對生態環境影響的評價也要按“生態優先、綠色發展”的新理念、新要求進行。

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