武漢市江夏區(qū)五里界中州大道湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯遜湖校區(qū)
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數(shù)字高壩 里程之碑
2019年11月11日，云南昆明，中國大壩工程學(xué)會2019年學(xué)術(shù)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(biāo)記著歷史，更引領(lǐng)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(shù)字化”打造的水電工程高質(zhì)量建設(shè)，讓碾壓混凝土壩擺脫了壩工界對其安全性的質(zhì)疑，以嶄新的標(biāo)簽重新回歸人們的視野，并成為豐碑。
全面數(shù)字化 讓水電邁進新里程
位于云南省蘭坪縣境內(nèi)的黃登水電站，是瀾滄江上游河段梯級開發(fā)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(guī)混凝土壩有明顯優(yōu)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(dǎo)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(chǎn)生質(zhì)疑，黃登大壩的質(zhì)量控制面臨著巨大的挑戰(zhàn)。自2013年開始,在中國工程院院士在馬洪琪院士的帶領(lǐng)下，公司科研團隊聯(lián)合國內(nèi)多家科研單位，進行系統(tǒng)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，研發(fā)了一套“數(shù)字黃登大壩施工管理信息化系統(tǒng)”，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(jiān)控。
打開“數(shù)字黃登”系統(tǒng)，有工程信息管理、混凝土施工工藝監(jiān)控、混凝土溫控全面智能監(jiān)控、大壩基巖灌漿監(jiān)控、大壩安全監(jiān)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(zhì)的控制、骨料運輸、混凝土生產(chǎn)過程、混凝土碾壓施工控制和溫控防裂進行全程跟蹤監(jiān)控，也將后期的運行維護納入到整個體系中，實現(xiàn)數(shù)字建造技術(shù)的“全壩全過程全要素”應(yīng)用。碾壓混凝土壩層間結(jié)合的關(guān)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(tài)完成結(jié)合，這就是熱升層，它對溫度和時間的要求非常嚴(yán)格。黃登水電站處于干熱河谷地區(qū)，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(fā)應(yīng)用了熱升層數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)的“監(jiān)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(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)的剩余量都在進行實時計算。在監(jiān)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(dǎo)現(xiàn)場的施工協(xié)調(diào)，保證每一層混凝土都能在最佳的時間內(nèi)進行覆蓋和碾壓，保證層間的無縫結(jié)合，有效的避免了人為管理時容易出現(xiàn)的“漏洞”。
在碾壓施工中，黃登大壩綜合利用GPS、北斗衛(wèi)星技術(shù)，對混凝土碾壓的質(zhì)量進行實時監(jiān)控、分析和反饋，同時利用數(shù)字化溫控手段對混凝土溫度和通水冷卻進行全面智能監(jiān)控，確保碾壓質(zhì)量和溫控指標(biāo)都滿足要求。在上游面變態(tài)混凝土施工中，制定了加漿實時監(jiān)控指標(biāo)體系，控制加漿量、漿液濃度、加漿位置等參數(shù)，確保灌漿質(zhì)量良好，在防滲關(guān)鍵的大壩上游穿上了一件密實的“防水服”。
在全面數(shù)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(chǎn)，壩體壩基每秒小于10升的滲流量，創(chuàng)下了國內(nèi)同壩型、同規(guī)模的最小記錄。黃登碾壓混凝土重力壩關(guān)鍵技術(shù)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(dāng)時世界最長的碾壓混凝土芯樣，就是黃登大壩全面數(shù)字化建設(shè)的記事結(jié)繩，記錄著數(shù)字化為工程質(zhì)量保駕的痕跡。黃登大壩，以優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量，為碾壓混凝土壩打了一個漂亮的翻身仗！
科技驅(qū)動力 讓清潔能源更多贏
水電作為我國主要的清潔能源產(chǎn)業(yè)，一直以來都是經(jīng)濟社會發(fā)展的強勁動力。近年來，隨著發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的要求和需求不斷增大，以科技創(chuàng)新提升能源效率，已經(jīng)成為一種必然的趨勢。“全面數(shù)字化建設(shè)”的黃登水電站讓施工快、造價低的古老壩型重新回歸高質(zhì)量壩工建筑物的行列，為我國水電開發(fā)投資控制發(fā)揮重要的作用。作為能源企業(yè)，瀾滄江公司多年來在水電開發(fā)中積極落實國家科技創(chuàng)新驅(qū)動力發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)揮自主創(chuàng)新能力，將科技力量注入流域水電開發(fā)的各個領(lǐng)域。
黃登水電站建設(shè)堅持生態(tài)環(huán)保優(yōu)先，在科技創(chuàng)新的引領(lǐng)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(shè)施——疊梁門、建成了瀾滄江支流德慶河魚類保護區(qū)、建成了尖葉木樨欖原地保護區(qū)......在這張生態(tài)環(huán)境保護成績單里，作為電站重要環(huán)保工程的升魚機魚類過壩系統(tǒng)，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(fā)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(dāng)大壩升降機完成提升轉(zhuǎn)運過壩后，運魚船將魚類運至庫區(qū)河流放流，實現(xiàn)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(lǐng)域又是一個新的里程。它的建成，對維持河流生態(tài)系統(tǒng)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(shù)，在壩工建筑物高度不斷提升的現(xiàn)代水電建設(shè)中，成為生態(tài)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(zhì)量建設(shè)成為綠色電力助力經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。瀾滄江公司在20年的清潔能源開發(fā)中，將“建設(shè)一座電站、帶動一方經(jīng)濟、保護一片環(huán)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(shè)過程。“全面數(shù)字化建設(shè)”讓黃登水電站高效、優(yōu)質(zhì)的建設(shè)完成，清潔電力成為東部地區(qū)發(fā)展動力，也同樣成為西部地區(qū)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(nèi)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(fā)展的大潮中成長，也在成長中創(chuàng)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(shù)的時代更迭。未來已來，跨過全面數(shù)字化的里程，已重新整裝，邁向智能......