數字高壩 里程之碑
2019年11月11日,云南昆明,中國大壩工程學會2019年學術年會暨第八屆碾壓混凝土壩國際研討會上,大會宣布:“黃登水電站榮獲第四屆碾壓混凝土壩國際里程碑獎。”全場掌聲雷動,這是瀾滄江上第三個榮獲國際里程碑獎的水電站! 國際里程碑獎,表彰的是在國際壩工界具有里程碑意義的工程,里程碑意味著突破,標記著歷史,更引領未來。黃登水電站作為中國最高的碾壓混凝土重力壩,由華能瀾滄江水電股份有限公司以“全面數字化”打造的水電工程高質量建設,讓碾壓混凝土壩擺脫了壩工界對其安全性的質疑,以嶄新的標簽重新回歸人們的視野,并成為豐碑。
全面數字化 讓水電邁進新里程
位于云南省蘭坪縣境內的黃登水電站,是瀾滄江上游河段梯級開發的第五級水電站,電站大壩高203米,是中國已建成的最高碾壓混凝土重力壩,這是一種在施工速度和工程造價上比常規混凝土壩有明顯優勢的壩型,同時也是一種對原材料和施工控制精確度有極高要求的壩型,施工過程稍有不慎便會導致蓄水后滲漏量大的問題,這一度讓壩工界對它的安全性產生質疑,黃登大壩的質量控制面臨著巨大的挑戰。自2013年開始,在中國工程院院士在馬洪琪院士的帶領下,公司科研團隊聯合國內多家科研單位,進行系統創新和集成創新,研發了一套“數字黃登大壩施工管理信息化系統”,綜合運用信息化手段,對整個大壩施工進行“360度無死角”全程監控。
打開“數字黃登”系統,有工程信息管理、混凝土施工工藝監控、混凝土溫控全面智能監控、大壩基巖灌漿監控、大壩安全監測管理、混凝土溫控大壩施工進度仿真、決策支持、運行期后評價八個板塊。不僅對施工原材料品質的控制、骨料運輸、混凝土生產過程、混凝土碾壓施工控制和溫控防裂進行全程跟蹤監控,也將后期的運行維護納入到整個體系中,實現數字建造技術的“全壩全過程全要素”應用。碾壓混凝土壩層間結合的關鍵,是在混凝土溫度快速上升的同時,確保每層混凝土間以“新鮮”的姿態完成結合,這就是熱升層,它對溫度和時間的要求非常嚴格。黃登水電站處于干熱河谷地區,降雨稀少,氣候干燥,晝夜溫差最高達20多度,對于怕“干”的碾壓混凝土施工來說,無疑是個難題。
“針對這個難題,我們首次研發應用了熱升層數字監控系統對大壩熱升層進行控制。”公司科技管理部的龐博慧介紹。在這個系統的“監督”下,大壩倉面被分為若干的“小方格”,每個倉面從“下料”就開始被“跟蹤”,混凝土暴露的時間和標準時間內的剩余量都在進行實時計算。在監控界面上,不同顏色的方格子直觀的提醒著每一個倉面混凝土的情況,并及時指導現場的施工協調,保證每一層混凝土都能在最佳的時間內進行覆蓋和碾壓,保證層間的無縫結合,有效的避免了人為管理時容易出現的“漏洞”。
在碾壓施工中,黃登大壩綜合利用GPS、北斗衛星技術,對混凝土碾壓的質量進行實時監控、分析和反饋,同時利用數字化溫控手段對混凝土溫度和通水冷卻進行全面智能監控,確保碾壓質量和溫控指標都滿足要求。在上游面變態混凝土施工中,制定了加漿實時監控指標體系,控制加漿量、漿液濃度、加漿位置等參數,確保灌漿質量良好,在防滲關鍵的大壩上游穿上了一件密實的“防水服”。
在全面數字化的護航下,黃登大壩以年平均68.3米的上升高度,僅用了三年時間,就完成了203米高的大壩澆筑,澆筑方量達350萬立方米。2018年7月,黃登水電站首臺機組順利投產,壩體壩基每秒小于10升的滲流量,創下了國內同壩型、同規模的最小記錄。黃登碾壓混凝土重力壩關鍵技術體系成套延用到了瀾滄江大華橋、烏弄龍水電站,兩座電站成功建成。
一根當時世界最長的碾壓混凝土芯樣,就是黃登大壩全面數字化建設的記事結繩,記錄著數字化為工程質量保駕的痕跡。黃登大壩,以優質的施工質量,為碾壓混凝土壩打了一個漂亮的翻身仗!
科技驅動力 讓清潔能源更多贏
水電作為我國主要的清潔能源產業,一直以來都是經濟社會發展的強勁動力。近年來,隨著發展方式的轉變,建設資源節約型、環境友好型的要求和需求不斷增大,以科技創新提升能源效率,已經成為一種必然的趨勢。“全面數字化建設”的黃登水電站讓施工快、造價低的古老壩型重新回歸高質量壩工建筑物的行列,為我國水電開發投資控制發揮重要的作用。作為能源企業,瀾滄江公司多年來在水電開發中積極落實國家科技創新驅動力發展戰略,發揮自主創新能力,將科技力量注入流域水電開發的各個領域。
黃登水電站建設堅持生態環保優先,在科技創新的引領下,建成了升魚高度為150米的世界第一高壩魚類過壩升魚機、建成了分層取水設施——疊梁門、建成了瀾滄江支流德慶河魚類保護區、建成了尖葉木樨欖原地保護區......在這張生態環境保護成績單里,作為電站重要環保工程的升魚機魚類過壩系統,是升魚機首次在200米級的高壩成功建成。
布置在電站尾水口的升魚機,利用發電尾水水流作為誘魚方式,采用AGV軌道自動小車運送魚箱,當大壩升降機完成提升轉運過壩后,運魚船將魚類運至庫區河流放流,實現了誘魚、捕魚、運魚、放流的全流程自動化,這在珍惜魚類保護領域又是一個新的里程。它的建成,對維持河流生態系統的連通性、保護土著魚類、維持生物多樣性具有重要意義,黃登水電站的高壩魚類過壩技術,在壩工建筑物高度不斷提升的現代水電建設中,成為生態保護科技的奠基石。
黃登水電站作為“西電東送”的主力電源點,高質量建設成為綠色電力助力經濟發展的重要保障。瀾滄江公司在20年的清潔能源開發中,將“建設一座電站、帶動一方經濟、保護一片環境、造福一方百姓、共建一方和諧”的理念貫穿于每座電站的建設過程。“全面數字化建設”讓黃登水電站高效、優質的建設完成,清潔電力成為東部地區發展動力,也同樣成為西部地區脫貧攻堅的強大引擎。 2020年,征途漫漫卻也彈指一揮,一條國際河流,因為智慧,在中國境內獲得了新的定義。在中國電力百余年的歷史長河中,瀾滄江在發展的大潮中成長,也在成長中創造,憑借科技的活力行走在浪潮的前端,座座高壩鑄就座座豐碑,推動著世界水電技術的時代更迭。未來已來,跨過全面數字化的里程,已重新整裝,邁向智能......