序言

《流浪地球》中的地下城只存在于科幻電影中嗎？

不，小鯨想說現(xiàn)實中它真的存在，而且就在中國的金沙江上。從2013年至今，數(shù)萬名建筑工人以肉眼可見的速度在這里建設(shè)它。

它就是全球在建規(guī)模最大的水電站-中國白鶴灘水電站。

那么問題來了：

中國已經(jīng)有很多大型水電站了，為什么還要修建水電站？

這座水電站有啥獨特的地方？

在建設(shè)過程中咱們運用了哪些高科技？

白鶴灘水電站

白鶴灘水電站位于四川省涼山州寧南縣和云南省昭通市巧家縣境內(nèi)，兩邊是海拔兩三千米的高山，而且都是懸崖峭壁的那種。

想要在這里修建大壩可以算是高難度挑戰(zhàn)！

小鯨先來回答第一個問題，為啥要修建這么一個大壩呢？

簡單來說，它是西部大開發(fā)的重大工程，對發(fā)電、防洪、航運以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)上游發(fā)展起到很大的作用。

說起發(fā)電，這里就不得不提到，它的單機(jī)容量是百萬千瓦水電機(jī)組。

就連三峽水電站單機(jī)容量都只有70萬千瓦，放眼全世界無論哪個國家，也沒有任何一個水電站能達(dá)到這種水平。

并且左右兩岸分別安裝了8臺百萬千瓦水電機(jī)組，單臺百萬水電機(jī)組就有50多米高、8000多噸重，一臺機(jī)組就相當(dāng)于一座埃菲爾鐵塔的重量。

這樣的機(jī)組一字排開，場面之壯觀猶如科幻電影場景，在世界上算的上是獨一無二，并且這些機(jī)組全部都是咱們自主研發(fā)純國產(chǎn)的。

根據(jù)規(guī)劃，該大壩將于2021年5月下閘蓄水，同年首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，全部機(jī)組將于2022年底建成投產(chǎn)。

當(dāng)然這樣非常需要的工程所使用的資金是非常多的，據(jù)說此次在這一工程上的建設(shè)上我國耗資1800億。

投產(chǎn)后的核心部件水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，每轉(zhuǎn)一圈可發(fā)電150度，每分鐘可轉(zhuǎn)動111圈，一年16臺機(jī)組發(fā)電624億度，相當(dāng)于一座特大型城市全社會全年用量總和。

難道這就是傳說中的愛的電力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)圈？

雙曲拱壩

跟三峽水電站不同的是，鶴灘水電站為混凝土雙曲拱壩，壩高289米，屬于世界級的特高拱壩。

先來跟大家科普下什么是拱壩？

水壩分為兩種，分別是：重力壩和拱壩。

三峽大壩使用的就是前者。

我們知道水壩的兩側(cè)水壓不均，也就是上游壓力大，下游壓力小。隨著兩側(cè)水高度差的增加，這種壓力差往往能達(dá)到十幾個大氣壓之多。

水壩要想正常工作，就必須平衡這一巨大的壓力差。

其中，重力壩是依靠壩體自重產(chǎn)生的壓力來抵消水壓力的，而拱壩則是借助于拱的形狀將水壓傳遞給兩側(cè)的巖體。

由于白鶴灘水電站的落差非常大，如果使用重力壩，大壩的體積要非常大才行，而現(xiàn)實環(huán)境不允許這么做，所以只能使用拱壩模式。

此外，由于金沙江白鶴灘處水面狹窄，兩側(cè)的山體比較堅實，恰好能夠承擔(dān)拱壩傳遞過來的水壓力。

那么雙曲拱壩又是什么意思呢？

簡單來說就是它的壩體為雙曲面，這樣的好處可以使受力更科學(xué)，尤其是對于白鶴灘這樣的V型河谷，可以有效地節(jié)省壩體材料，同時提高安全性。

大壩使用的水泥

那這么大的水壩用的是啥水泥呢？

大壩混凝土總澆筑量約為810萬立方米，相當(dāng)于三峽大壩混凝土澆筑量的一半，如果按1米見方的體積排列，可繞地球赤道1.5圈。

如此大體量的混凝土澆筑，用傳統(tǒng)水泥肯定是不行的。

因為普通水泥遇水會釋放大量熱量，這樣會導(dǎo)致壩體開裂，所以呢就需要特種水泥—低熱硅酸鹽水泥，也叫低熱水泥。

這種水泥有啥優(yōu)勢呢？

它具有水化熱低、放熱速率慢、堿含量低、后期強度增進(jìn)率高等優(yōu)良性能，為解決大體積混凝土開裂問題提供了更好的技術(shù)途徑。

同時在每一處澆筑的混凝土中，都埋設(shè)有數(shù)支溫度傳感器和循環(huán)冷卻水管，可以實時監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫升，并進(jìn)行有針對性的降溫。

大壩建設(shè)

那有朋友會問了，這懸崖峭壁上，挖掘機(jī)開上去都比較困難，更別提混凝土攪拌車了，那工程師們是怎么辦呢？

這難不倒咱們聰明的中國人！

設(shè)計者們想出了一個特別的辦法，就是在兩山之間建立鋼架，拉起繩索，將混凝土攪拌車從空中運到相應(yīng)的作業(yè)區(qū)。同時為了防止水泥硬化，混凝土攪拌車在空中還必須要不停地攪拌才行。

當(dāng)然了，還有其他的黑科技。

比如在大壩壩體內(nèi)埋設(shè)上萬支監(jiān)測儀器，建造運行全周期精細(xì)化管控。

同時大壩自開澆以來沒有產(chǎn)生一條溫度裂縫，標(biāo)志著我國已掌握大體積混凝土溫控防裂關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提升了我國水電行業(yè)的核心競爭力。

大壩地下室群

另外一個非常有意思就是它的地下室群。

據(jù)了解，地下洞室數(shù)量眾多，且相互交錯，洞室開挖量達(dá)2500萬立方米，其中電站廠房洞長438米，頂拱跨度34米，高88.7米，成為世界已建跨度最大地下廠房。

為什么要挖規(guī)模巨大的地下洞室群？

是因為水電站處于深V型峽谷，兩岸空間有限，所以需要開挖地下洞室用來布置相關(guān)設(shè)備。

但是想要建造這個地下城并非易事。

這項工作就像是在一個奶油夾層的大蛋糕里，掏一個洞的同時又要保證外部不變形。

設(shè)計單位采用了三維設(shè)計技術(shù)、數(shù)值仿真技術(shù)，來解決超大地下洞室布置、施工組織和工程安全等難題，取得了多項技術(shù)創(chuàng)新。

據(jù)了解，白鶴灘水電站地下洞室群總里程達(dá)217公里，相當(dāng)于武漢到荊州的距離。

正是由于地下洞室里面這么多堅固的“房子”，才能為巨型百萬機(jī)組在深山中的運轉(zhuǎn)提供了堅實的保障。

感悟

最后小鯨想說：

1910年，通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，我國第一座水電站-石龍壩水電站開工建設(shè)，設(shè)計總裝機(jī)容量480千瓦，單機(jī)容量僅為240千瓦。

而如今白鶴灘單機(jī)容量達(dá)到了100 萬千瓦。

從過去的240千瓦到現(xiàn)在的100萬千瓦，這背后不僅僅是數(shù)字的增加，更多的是一系列的加工設(shè)備制造業(yè)、工裝設(shè)備制造業(yè)、材料工業(yè)等技術(shù)的進(jìn)步。

不得不說，在現(xiàn)代制造業(yè)中，還是要把大國重器牢牢掌握在自己手里，這樣才是國家綜合實力的真切體現(xiàn)！