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程勇剛:紅石巖堰塞壩變水電站,這波操作有多牛?
最后更新: 2020-07-10 08:54:45近日,云南昭通魯?shù)榧t石巖堰塞壩綜合水利工程首臺(tái)機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電,特別之處在于,這是世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程。
時(shí)間倒退至6年前,2014年8月3日,云南魯?shù)?.5級(jí)地震,導(dǎo)致魯?shù)椤⑶杉覂煽h交界處發(fā)生山體垮塌,崩塌滑落的泥沙石塊阻塞了牛欄江干流河道,形成庫(kù)容2.6億立方米的堰塞湖,威脅著下游沿江10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)3萬(wàn)余居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。中國(guó)工程人員迅速行動(dòng),僅用9天化解險(xiǎn)情。之后變廢為寶,將紅石巖堰塞體改造成擋水壩,興建一座水電站。為了解工程具體情況,觀(guān)察者網(wǎng)專(zhuān)訪(fǎng)武漢大學(xué)水利水電學(xué)院程勇剛副教授。
【采訪(fǎng)、整理/觀(guān)察者網(wǎng) 程小康】
觀(guān)察者網(wǎng):云南昭通魯?shù)榧t石巖原先建有水電站,地震后山體垮落,對(duì)原有的電站造成什么影響?能介紹下當(dāng)時(shí)的情況嗎?
程勇剛:紅石巖堰塞壩所在的位置原來(lái)有一座紅石巖水電站,是金沙江右岸一級(jí)支流牛欄江中上游水電開(kāi)發(fā)規(guī)劃的第六級(jí)電站。該電站為引水式發(fā)電站,就是通過(guò)建壩,將河流來(lái)水蓄起來(lái),水位抬升,然后在旁邊山體中開(kāi)挖引水隧洞,將水引到下游的電站廠(chǎng)房,利用水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。原紅石巖水電站的攔河壩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),最大壩高32.77m,壩頂長(zhǎng)131.23m。壩身建有泄洪閘。引水系統(tǒng)建在右壩頭,包括進(jìn)水口、引水隧洞、壓力管道,其中引水隧洞全長(zhǎng)2920m,引水流量174立方米/秒。
2014年地震引發(fā)山體滑坡之后,滑坡產(chǎn)生的堰塞體,正好位于紅石巖水電站的大壩和發(fā)電廠(chǎng)房之間,堰塞體將河道完全堵塞,產(chǎn)生的紅石巖堰塞湖,淹沒(méi)了原電站的整個(gè)首部樞紐(詳見(jiàn)下圖,圖二淹沒(méi)后的照片為堰塞湖除險(xiǎn)工作完成后)。原電站已經(jīng)無(wú)法正常運(yùn)行。不過(guò),后面在進(jìn)行堰塞湖除險(xiǎn)工作的時(shí)候,原電站的引水隧洞被用作臨時(shí)泄洪建筑物,發(fā)揮了重要作用。
被淹沒(méi)前的水電站
被淹沒(méi)后的水電站
觀(guān)察者網(wǎng):新電站與舊電站相比,有何不同?
程勇剛:新電站與老電站均為引水式電站。但新電站比舊電站在裝機(jī)容量、防洪能力、供水灌溉等方面都有了很大的提升。比如原電站裝機(jī)規(guī)模為8萬(wàn)kw,水庫(kù)總庫(kù)容僅69.3萬(wàn)立方米。新電站為大型工程,總庫(kù)容1.85億m3;防洪標(biāo)準(zhǔn)提高至2000年一遇;供水8.08萬(wàn)人;灌溉6.62萬(wàn)畝;裝機(jī)容量20.1萬(wàn)kW,年發(fā)電量7.96億度。
觀(guān)察者網(wǎng):世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程,“世界首座”怎么理解?
程勇剛:“世界首座”指的是發(fā)生滑坡堵塞江河形成堰塞湖后,短時(shí)間內(nèi)完成一體化“搶險(xiǎn)—處置—利用”工程,形成新電站,紅石巖當(dāng)之無(wú)愧是世界首座。然而,紅石巖堰塞壩綜合水利樞紐工程,不是世界首座堰塞體整治為水電站的案例。之前堰塞湖形成后,基本都是自然潰壩或者搶險(xiǎn)處置之后就完了。但有些堰塞壩經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間,如數(shù)百年之后已經(jīng)相當(dāng)穩(wěn)固,對(duì)這樣的堰塞壩,世界上有再利用堰塞體建成電站的,如塔吉克斯坦薩雷茲堰塞湖等。
觀(guān)察者網(wǎng):堰塞湖壩體成分復(fù)雜,需要做的防滲設(shè)計(jì)比重建一座大壩困難的多,紅石巖堰塞壩水利工程如何解決該問(wèn)題?壩體穩(wěn)定性如何?
程勇剛:防滲設(shè)計(jì)確實(shí)是堰塞體整治為堰塞壩中最為關(guān)鍵的內(nèi)容。為了搞清楚紅石巖堰塞體的結(jié)構(gòu),建設(shè)單位在堰塞體頂部打了3個(gè)大直徑的勘探豎井(1.5m直徑),最深達(dá)97m見(jiàn)基巖。紅石巖堰塞壩高103m,工程中采用“主河床段深137m的混凝土防滲墻+左岸古滑坡體125m深的可控帷幕灌漿組合”的防滲結(jié)構(gòu)體系,形成擋水堰塞壩?;炷练罎B墻就是在堰塞體中部橫河向挖一道深槽,然后在槽內(nèi)灌注混凝土形成一面起防滲作用的墻。岸坡則采用帷幕灌漿,就是往滑坡體和基礎(chǔ)一定深度范圍內(nèi)的巖土體中注入混凝土漿液,將巖土體顆粒之間的孔隙填充充實(shí),最終形成一面像舞臺(tái)幕布一樣的帷幕,同樣起防滲作用。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算和工程實(shí)際檢驗(yàn),該防滲結(jié)構(gòu)體系的效果良好。
堰塞壩的穩(wěn)定性則是另一個(gè)重要內(nèi)容。由于紅石巖堰塞體體積龐大,上下游壩坡非常緩,穩(wěn)定安全度比較高。在工程設(shè)計(jì)中,按照現(xiàn)行土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算復(fù)核,壩體穩(wěn)定性滿(mǎn)足規(guī)范要求。
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本文僅代表作者個(gè)人觀(guān)點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯: 柳葉刀 
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