在青藏高原東南部,雅魯藏布江猶如一條巨龍盤踞在喜馬拉雅山脈之間。這條世界上海拔最高的河流,在林芝市米林縣附近形成了一個長達(dá)150公里的馬蹄形大拐彎,50公里直線距離內(nèi)形成了2000多米的天然落差,堪稱“世界水能富集之最”。
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然而,長期以來,這段峽谷的水能開發(fā)一直是一個公認(rèn)的世界級難題。在建設(shè)雅魯藏布江下游水電站時,中國工程師放棄了傳統(tǒng)的攔壩蓄水方案,創(chuàng)造性地提出并采用了“截彎取直+隧洞引水”的設(shè)計方案,一下子解決了困擾水電專家多年的世界難題,堪稱“天才設(shè)計”!
很多人不理解,雅江下水電站為什么不采用傳統(tǒng)的攔壩蓄水模式呢?
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首先,雅魯藏布江的下游,水能密度雖大,但河道蜿蜒曲折,水流能量分散。如果采用傳統(tǒng)的攔壩蓄水,需要在峽谷中修建數(shù)十座高壩,不僅投資巨大,還可能引發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。
更關(guān)鍵的是,該區(qū)域位于印度板塊與歐亞板塊碰撞的縫合帶上,歷史上曾發(fā)生過8.5級以上地震,常規(guī)壩體恐難以抵御9度地震烈度的考驗。
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其次,如果要攔壩蓄水,就不得不面臨一個新的問題:大面積淹沒和移民問題。當(dāng)年建造三峽大壩時,就遷移安置了上百萬人,這不僅是一項巨大的工程,也是一筆巨大的開支。
而采用“截彎取直+隧洞引水”的方案,以上兩個問題就都避免了。
截彎取直的核心,是在喜馬拉雅山的山體中開鑿一段約30公里長的隧道群,將原本繞山而行的江水通過人工隧洞直接引流,使河道縮短至60公里,有效水頭增加800米。
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這就相當(dāng)于在地下打造了一條“超級運河”,既保留了天然河道的生態(tài)功能,又將水能利用率大幅提升。
更絕妙的是,中國水電工程師將這段垂直距離分解為五個階梯,在喜馬拉雅山體內(nèi)部依次布置了五座地下電站。每一級電站承受約500米水頭,水流如接力般逐級釋放能量,驅(qū)動總裝機(jī)6000萬千瓦的發(fā)電機(jī)組。
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當(dāng)水流最終回歸雅魯藏布江時,一滴江水已驅(qū)動了五臺水輪發(fā)電機(jī),年發(fā)電量達(dá)3000億千瓦時,相當(dāng)于3個三峽工程的年發(fā)電總量。
隧洞引水方案使90%的構(gòu)筑物隱藏于地下,地表只需要建設(shè)一座小型的取水閘壩,既避開了高烈度地震帶,也減少了對地表植被的破壞,徹底避免了淹沒區(qū)和移民問題。
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不過,要完成這一項宏偉的工程,必須借助一件大國重器——盾構(gòu)機(jī)。以前咱們沒有,只能逢山開路,遇水搭橋,工程難度指數(shù)級增加。現(xiàn)在咱們有了盾構(gòu)機(jī),遇到繞不過去的高山,能直接向山體內(nèi)部取道,簡單粗暴,效果很好!
盾構(gòu)機(jī)的原理其實很簡單,就是通過旋轉(zhuǎn)刀盤破碎巖石或軟土,同時構(gòu)建隧道管片支撐結(jié)構(gòu),實現(xiàn)掘進(jìn)與支護(hù)同步完成。??
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這家伙安全高效,非常適合在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工,所以自從國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)問世,很多我們以前想都不敢想的超級工程,現(xiàn)在都排隊開工了!
正如在雅魯藏布江大拐彎處的“截彎取直”,以前即便是腦洞大開也不敢這么想啊,而現(xiàn)在直接變成施工方案了。
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從工程哲學(xué)的角度來講,“截彎取直+隧洞引水”的方案,是借勢而不破勢,用水而不耗水,從某種程度上來說,與兩千多年前的都江堰水利工程有著異曲同工之妙!
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