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在碾轧完成后,现场工程师还要对每一处碾压成果进行精密的检测。设计图纸上的坐标信号被传送到RTK基站,信号和太空中的北斗卫星进行比对,再反馈到现场的质检工程师手中。如此一来,填筑的平整度和密实度误差就能被控制在厘米级以内,大坝的质量得到保障。
(三)维持边坡稳定的近5万吨钢材,全靠人拉肩扛
横断山脉的高耸山峰和狭隘崖壁形成1000多公里长的雅砻峡谷,这样的地形很适合修建拦河大坝。
勘探人员们用了半个多世纪的时间找到了两河口这个建设大坝的最佳地点,两河口之间的花岗岩强度极高,可以作为基岩支撑这座世界最高的土石坝。
尽管两岸岩土坚实,然而一座上亿吨重的土石坝凭空出现在河谷当中,还是会打破原有的岩体结构和受力平衡,对区域内的地质条件造成巨大改变。
两河口水电站位处横断山脉中央,是印度洋板块和亚欧板块碰撞的交汇处,正处于地震带上。因此,在这六百多米高的尺度上,陡峭的边坡稳定性仍然无法保障,需要进行人为的支护。
对整座山进行支护,需要将钢锚索插入山体中,将山体岩石牢牢拉住,这原本是一项十分成熟的技术。但这项工程总共要消耗一万五千根锚索,钢材总重近5万吨,相当于一座“鸟巢”的用钢量。将这些钢材运送到海拔3000米、交通不便的山上,很大程度上并不依赖什么高科技,而是依赖最原始的人拉肩扛。
靠这种最原始的建设手段,两河口水电站的工人们建成了世界上最高的边坡支护,并能抵御8级地震,创下了世界纪录。
(四)土石坝的发电布置,不仅仅是一座大坝那么简单
不同于整体性的混凝土坝可以将发电设备直接嵌入坝体内,土石坝的内部是实心堆积的砂土,因此水坝只是将水拦住,再通过一条引水洞将水引出,在下游布置电站。这样,相当于将整条河流装进了一条密闭通道中,最大限度地利用河水的动能。
土石坝的水坝与电站布置示意图
在两河口水坝的侧面,人们挖掘了一个长276米,宽29米,高76米的地下电站。这条足以停放6架波音747的涡轮机主厂房将来会安装6座3400吨重的巨型发电机组。江水通过压力引水洞被引入水轮机中,驱动水轮机组转动发电。消耗掉动能的水再从轮机下方的排水道排出电站,进入下游河道。
土石坝尽管可以利用全部的河水能量,但却绝不能将河流全部堵死。
为了雅砻江内的鱼类和其它水生动物能够不受影响地生存和繁殖,水电站还专门规划出了一条鱼类的生存通道,让它们可以沿着这条通道自由地迁徙到雅砻江的上游,而大坝拦河形成的114平方公里的水库本身也将成为鱼类的重要栖息地。
可以说,两河口水电站不仅提供了清洁的电力,在其他的方方面面也是一样环境友好。
结语
两河口水电站预计将在2021年底首台机组发电,2023年底完全竣工。届时,它的年发电量高达110亿千瓦时,相当于535万吨原煤的发电量,可供上海市一个夏季高峰期的用电所需。
此外,作为雅砻江的最上游电站,它还具有蓄水蓄能、分担长江中下游防洪任务、改善长江航道枯水期航运条件的功能和作用,经济效益十分显著。(作者 清华大学土木工程博士)
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