國(guó)內(nèi)難得的優(yōu)良高拱壩壩址——院士談烏東德水電站

周雙超, 王 波, 劉 鑫

(三峽總公司金沙江公司籌建處,四川成都 610042)

在 5月 13日至 16日北京召開的金沙江烏東德水電站預(yù)可行性研究報(bào)告審查會(huì)議上,特別邀請(qǐng)了潘家錚等 11位中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士為工程進(jìn)行審查把關(guān)。會(huì)議期間,記者采訪了工程院院士陳厚群、張超然,中科院院士張楚漢,他們從專家的角度談了對(duì)烏東德水電站是的看法。

烏東德拱壩寬高比接近 1比 1,對(duì)大壩的安全性有很大的好處

在烏東德水電站預(yù)可研審查會(huì)上,記者又見到了清華大學(xué)水利工程系教授、中科院院士張楚漢。記者曾在 2006年的白鶴灘水電站預(yù)可研審查會(huì)上采訪過他,得知張楚漢是我國(guó)大壩安全研究方面的專家,長(zhǎng)期從事水工結(jié)構(gòu)工程與抗震研究,曾主持完成過三峽、二灘、小灣、溪洛渡、錦屏、拉西瓦、大崗山、向家壩等 30多項(xiàng)工程靜動(dòng)力安全關(guān)鍵技術(shù)研究。當(dāng)記者請(qǐng)他談對(duì)烏東德水電站的認(rèn)識(shí)時(shí),張?jiān)菏渴种t虛,他說,雖然看了設(shè)計(jì)報(bào)告,但由于沒有去過現(xiàn)場(chǎng),不便接受采訪。

在審查會(huì)水工組的分組討論會(huì)上,張?jiān)菏堪l(fā)表了他的看法。他說:烏東德水電站預(yù)可研報(bào)告推薦的壩址所處的河谷狹窄,地形完整,構(gòu)造簡(jiǎn)單,巖體質(zhì)量?jī)?yōu)良,從地質(zhì)條件來看,是國(guó)內(nèi)難得的優(yōu)良高拱壩壩址。張楚漢院士進(jìn)一步分析道:報(bào)告推薦的烏東德拱壩寬、高比接近 1比 1,這在國(guó)內(nèi)大型拱壩中少見,這種比例的大壩,承受的水推力小,對(duì)大壩的安全性大有好處;另一方面,由于寬高比比較好,大壩體型較薄,便于施工企業(yè)質(zhì)量控制。當(dāng)前,對(duì)國(guó)內(nèi)施工企業(yè)來說,大體積混凝土澆筑仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。大壩混凝土厚度在 60米以上,產(chǎn)生裂縫的控制難度較大。而烏東德拱壩,最大厚度僅 50米,平均只有 40多米,大壩體型薄,施工難度相對(duì)易于控制。中國(guó)水電界一直想修建一座沒有裂縫的大壩,在烏東德水電站的建設(shè)中,國(guó)內(nèi)施工企業(yè)在當(dāng)前技術(shù)條件下是可以實(shí)現(xiàn)的。在肯定烏東德壩址擁有建壩的優(yōu)越條件的同時(shí),張楚漢指出,該壩址也存河床覆蓋層深厚、巖溶對(duì)壩基巖體質(zhì)量的影響及金坪子滑坡等工程地質(zhì)問題,他提醒設(shè)計(jì)人員在可行性研究階段進(jìn)一步加強(qiáng)勘測(cè)研究。

關(guān)于烏東德壩址壩型的好處,工程院院士張超然不約而同地表達(dá)了近似的觀點(diǎn)。他認(rèn)為,烏東德水電站壩址的地質(zhì)條件相對(duì)比較好,作為一個(gè)拱壩壩址地形條件相當(dāng)優(yōu)越,壩頂河谷的寬度與壩高的比值近乎一比一的關(guān)系,從目前國(guó)內(nèi)已建、在建的壩高超過 200米的拱壩中,烏東德水電站選的這個(gè)壩址,是最優(yōu)的,是一個(gè)很難得的壩址,溪洛渡水電站都不如它。溪洛渡拱壩壩頂?shù)幕「弑葹?2.61,而烏東德僅為 1.16,這不僅有利于工程的安全性,也使得烏東德水電站大壩工程量特別少。

烏東德壩址的地形地質(zhì)條件優(yōu)越,從抗震角度來講是比較有利的

“5?12”汶川地震后,水電站的工程抗震問題引起社會(huì)各界的關(guān)注。對(duì)于地處西南地震高發(fā)區(qū)的烏東德水電站抗震研究同樣受到高度重視。2009年,三峽集團(tuán)公司組織設(shè)計(jì)單位對(duì) 5?12汶川地震后烏東德水電站地震安全性進(jìn)行了復(fù)核研究,這年年底,設(shè)計(jì)單位提出了復(fù)核研究報(bào)告,對(duì)烏東德水電站壩址構(gòu)造穩(wěn)定性進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)。

作為水電工程抗震專家,在烏東德預(yù)可研究階段,陳厚群院士參與了大壩抗震的分析研究工作。談到烏東德水電站的抗震設(shè)計(jì),陳厚群院士說,因?yàn)闉鯑|德水電站壩址河谷非常窄,兩岸的巖石也很完整,地形比較對(duì)稱,其地震強(qiáng)度屬于中等水平,這在西部眾多高壩當(dāng)中是非常少有的。大渡河大崗山水電站、金沙江溪洛渡水電站及上游的虎跳峽,小灣、錦屏等地震烈度都比它高,經(jīng)過計(jì)算分析,在地震工況下,烏東德水電站的拱壩中高部拉應(yīng)力比以上水電站的應(yīng)力好。因此,從抗震角度來講烏東德壩址的地形地質(zhì)條件非常優(yōu)越,適合建高拱壩。

在陳厚群半個(gè)世紀(jì)的抗震科研工作中,對(duì)我國(guó)二灘、小浪底、三峽、小灣等許多重大水利水電工程的大壩、進(jìn)水塔、升船機(jī)等結(jié)構(gòu)的抗震試驗(yàn)和分析研究做出了重大貢獻(xiàn)。他曾兩度主持編寫了我國(guó)水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,指導(dǎo)我國(guó)水利水電工程的抗震設(shè)計(jì)實(shí)踐。

已經(jīng) 78歲的陳院士精神矍鑠,從烏東德水電站說到我國(guó)西南水電開發(fā)與抗震研究,談到他的專業(yè),陳厚群院士充滿了熱情。他說,從我國(guó)的國(guó)情來講,水電 80%的資源都集中在西部,其中70%是在西南,這一地區(qū)正處在印度板塊向亞洲板塊的擠壓帶,因此我國(guó)的強(qiáng)震區(qū)也大都集中在西藏、云南、貴州、四川這些地方,我國(guó)的水資源也在這里,這兩個(gè)特點(diǎn)相伴相生,建水電站要完全避讓這些地區(qū)是很難的。因?yàn)樾匏娬疽醚蜎]土地少,水庫大的峽谷優(yōu)勢(shì),就必須選擇高山峽谷作為建高壩的壩址;而高山峽谷從地質(zhì)構(gòu)造成因來說,就是過去區(qū)域構(gòu)造強(qiáng)烈的地方,也正是這個(gè)區(qū)域構(gòu)造讓這個(gè)地區(qū)成為了地震高發(fā)區(qū)。對(duì)此,作為搞抗震的技術(shù)人員,面臨的任務(wù)十分艱巨,我們必須面對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn),而且這也是一個(gè)機(jī)遇,世界上沒有先例,所以在高壩抗震方面,中國(guó)應(yīng)該對(duì)世界作出貢獻(xiàn)。

烏東德水電站壩址比選的設(shè)計(jì)深度,已經(jīng)達(dá)到了可行性研究階段的要求

作為中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司的總工程師,張超然院士還向記者介紹了烏東德水電站壩址比選的過程。張超然院士介紹,為加強(qiáng)烏東德水電站壩址比選設(shè)計(jì)工作,確保選擇到最優(yōu)壩址,從2003年 11月起,由中國(guó)水電顧問集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院和長(zhǎng)江勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院兩家單位分別負(fù)責(zé)以白灘泥石流溝為界的上、下游的壩址選擇和相應(yīng)樞紐設(shè)計(jì)。西北院選定河門口壩址,長(zhǎng)江院選定烏東德壩址。由長(zhǎng)江院總成、西北院參加完成了壩址比選報(bào)告。

2007年 2月,經(jīng)過水電咨詢公司對(duì)報(bào)告進(jìn)行咨詢,認(rèn)為烏東德壩址在地形地質(zhì)、樞紐布置、施工條件等各方面都有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。張超然院士告訴記者:2007年以后,又針對(duì)成昆鐵路改造和對(duì)攀枝花市影響,正常蓄水位從 950米調(diào)整為975米,又重新對(duì)壩址進(jìn)行了復(fù)核和比選,比較之后還是認(rèn)為烏東德壩址更具有優(yōu)勢(shì)。從烏東德水電站壩址方案比選的設(shè)計(jì)深度來說,已經(jīng)超過了預(yù)可行性研究報(bào)告深度,達(dá)到了可行性研究階段的要求。

說到烏東德水電站設(shè)計(jì)方面的技術(shù)保障,張超然院士提醒記者:從設(shè)計(jì)力量上講,西北院和長(zhǎng)江院都是我國(guó)綜合甲級(jí)設(shè)計(jì)研究院,技術(shù)實(shí)力都比較強(qiáng)。在壩址比選設(shè)計(jì)深度來說,西北院在有些方面的設(shè)計(jì)深度甚至超過了長(zhǎng)江院,沒有選擇西北院設(shè)計(jì)的壩址并不是他們的工作沒有做好,只是由于壩址的先天條件不好。

烏東德水電站工程各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)優(yōu)越,是我國(guó)第四個(gè)裝機(jī)規(guī)模為千萬級(jí)的巨型水電站

烏東德水電站與金沙江下游其它三座梯級(jí)水電站(白鶴灘水電站、溪洛渡水電站、向家壩水電站)相比較,烏東德水電站有什么樣的特點(diǎn)呢?當(dāng)記者向張超然問到這個(gè)問題時(shí),張超然說:烏東德水電站的壩址地質(zhì)條件較好,但由于兩岸比較陡峭、交通不便等原因,施工條件相比較要差一些,輸電距離比較遠(yuǎn);金沙江下游四座梯級(jí)水電站中,除向家壩水電站是重力壩外,其它三座都是高拱壩,白鶴灘大壩最高,暫定為 289米,溪洛渡285.5米,烏東德為 265米,以烏東德建拱壩的條件最好,工程量最少;從壩址地震基本烈度來說,溪洛渡、白鶴灘為 8級(jí),烏東德為 7級(jí),與向家壩差不多;四座梯級(jí)電站中,烏東德水電站大壩所選擇的混凝土骨料比較好,距離近,向家壩水電站的骨料也比較好,但距離較遠(yuǎn);此外,烏東德水電站單位移民人數(shù)最少,1萬千瓦僅 40多人;從裝機(jī)容量來說,我國(guó)已建、在建的水電站當(dāng)中,烏東德水電站僅次于三峽、溪洛渡、白鶴灘,是我國(guó)第四大裝機(jī)在千萬級(jí)的水電站。進(jìn)行一番比較之后,張超然說:烏東德水電站的單位千瓦發(fā)電量的投資、移民人數(shù)、淹沒土地等都相對(duì)較少,總的來講,烏東德水電站是一個(gè)各項(xiàng)指標(biāo)比較優(yōu)越、綜合效益很大的水電站。烏東德水電站與白鶴灘水電站構(gòu)成一組電源,工程建成投產(chǎn)后,對(duì)下游的幾個(gè)電站可以增加防洪、電量等方面的調(diào)節(jié),發(fā)揮梯級(jí)調(diào)度的積極作用。

對(duì)于烏東德水電站下一步的工作重點(diǎn),張超然說,一是要盡快下達(dá)封庫令,開始移民實(shí)物指標(biāo)調(diào)查,編制移民安置規(guī)劃,這是工作的重點(diǎn),任務(wù)很艱巨;二是全面進(jìn)入到可行性研究階段,進(jìn)一步優(yōu)化樞紐工程設(shè)計(jì),細(xì)化施工方案。要集中各方力量,做好與水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院和川滇兩省的協(xié)調(diào)工作,使之能夠滿足 2020年建成發(fā)電的目標(biāo)。