世界上規模最大的三座水電站,中國佔據了前兩名,這些成就,離不開土木工程行業從上到下的從業人員。感謝他們的日夜奮戰,讓下游群眾在汛期的安全得以保證。
水電作為自然界中的清潔能源,一直備受推崇。不過有些水電站,主業是在汛期保護下游群眾的安全,副業才是發電,三峽水電站就是其中的佼佼者。
伊泰普水電站
巴西伊泰普水電站是目前世界上發電量第二大的水力發電廠,由巴西與巴拉圭合建,總裝機容量1400萬千瓦,發出的電由兩國均分。它為巴西和巴拉圭提供的電力,每秒可點亮1億7500萬顆燈泡。
這部極度複雜的巨大機器,由超過一千萬部件組成,使用的混凝土足以新建260棟帝國大廈,所用的鋼鐵足以打造380座埃菲爾鐵塔。
發電廠的心臟是20具設定在地下的水輪機。水輪機有兩個巨大元件,龐大的旋轉水輪在下面,推動上方的巨型發電機轉子。
儘管水輪機巨大無比,它的安裝過程卻必須精密,才能確保發電廠運作順暢。轉子是水輪機裡最重和最大的元件,重量高達1760噸,而安裝的間隙只有74釐米。
水輪機的發電原理就是用一堵高牆擋住水流,形成一大片湖泊,在牆上設定水門。當水門開啟時,水沿著水管迅速流出,湍急的水流推動水輪機,帶動發電機的轉子旋轉。
每具水輪機最高可製造7億瓦電力,二十具水輪機一起運作,滿足巴西與巴拉圭的用電需求。
這裡的工程師必須定時檢修,因為水中的漂浮物可能會卡住水輪機,損壞水輪機葉片,使電力供應中斷。
上游的雨水匯入河水網路,隨後流入水壩。跟著河水一起來可能包括各種殘骸與樹枝,導致水輪機阻塞。
伊泰普水電站有20座水輪機,其中兩座是後備機。為了防止水輪機阻塞,設計人員為這裡設計了一個巨大的垃圾柵欄。柵欄重達5噸,可以過濾水流中的危險物品。
水輪機工作時,轉速超過每分鐘90轉,如果有大型物體撞擊葉片,可能導致水輪機停工好幾個月。
1985年就曾經有過一次危險情況,那時一棵直徑90公分,長達10米的樹幹卡到了葉片中,幸運的是,在樹還沒有造成破壞前,水輪機就已經停機了。
在水門上方安裝有垃圾柵欄,專門預防雜物進入水輪機。如果沒有保護措施,水孔會把雜物統統吸入水輪機。為了預防阻塞,先在進水孔前安裝巨大的混凝土格柵,混凝土格柵中再加裝鋼製垃圾柵欄。
有了這些柵欄,大型雜物就不會跟著水流進入水輪機。工作人員還要定期檢查並清除垃圾柵欄上的雜物。
每一具水輪機有24座柵欄,有些柵欄因為水輪機不在工作,所以附著了許多水生生物,為了水輪機的安全,要在執行前清除乾淨。
檢查結束後,它繼續跟另外479塊垃圾柵欄,一起保護水壩中的水輪機正常運作,為巴西與巴拉圭的供應電力,做好準備。
白鶴灘水電站
2022年,1月3日下午3時25分,白鶴灘水電站的16號機組順利結束試執行,正式開始投產發電。
作為目前世界最大的在建水電工程,白鶴灘水電站的裝機容量高達1600萬千瓦,2022年建成投產後,將超越伊泰普水電站,成為世界第二大水電站。
傳統意義上的長江,在宜賓以上的部分又稱作金沙江,白鶴灘水電站就是位於金沙江上,由於廠址靠近一個叫做白鶴灘鎮的地方,因此而得名。
白鶴灘水電站預計到2022年才能完成全部的建設工作。白鶴灘水電站地處於高山峽谷,兩岸,山體陡峭,可以將大壩修得更高來利用更大的落差。
白鶴灘大壩高度289米,比三峽的181米高度高出了100多米,因此裝機容量高達一千六百萬千瓦。
其實早在1958年,國家就規劃了白鶴灘水電站,由國外提供技術援助。但是幾經波折,建設計劃不斷被擱置。
直到2015年才正式全面開工,因為開工較晚,享受到了更多科技進步的福利。可以說彙集了目前世界上最先進的水電站建設技術。
白鶴灘水電站是混凝土雙曲拱壩,這種形狀大量應用於山區峽谷河道,對地形的要求非常高。
義大利的瓦依昂大壩就是這種壩體,1963年因為設計缺陷,水壩沿岸發生滑坡,土石几乎灌滿了整座水壩,得益於堅固的壩體,滑坡體被成功限制在水壩中,沒有造成更大的人員傷亡。
經過幾十年的探索和實踐,混凝土雙曲拱壩的設計和建造已經爐火純青。白鶴灘水電站使用的雙曲拱壩就是在水平和豎直兩個方向都是彎曲的拱形。
白鶴灘大壩最大的厚度也才95米,但足以抵抗八度地震。在混凝土的用量上,三峽大壩用掉170萬方混凝土,而白鶴灘大壩僅用了800萬方,拱壩節約混凝土的特點顯露無疑。
因為河道過於狹窄,因此所有的發電機組都設定在了兩岸的山體內,世界第二大的裝機容量全部置於地下,造就了世界最大的地下廠房。
在大壩兩側的山體內,分別佈置了八臺機組,單個水輪發電機組就有50多米高,有8000多噸重。
在三峽修建之前,我國生產的水輪機組難以勝任這些巨大的水電專案。後來在引入國外先進技術的同時,必須進行技術轉讓。
我國這才突破技術封鎖,掌握了大型水輪機組的核心技術。從此大型水輪機的製造才逐漸走向國產化。
在不斷地探索和實踐中,我們擁有了大量具有自主智慧財產權的核心技術,讓中國的水輪機制造,甚至是整個製造業都進入了世界前列,再次成功彎道超車。
白鶴灘水電站建成以後,配合三峽工程以及其他水庫,可以有效提高長江流域的防洪能力。
全部投產後,每年可發電600多億度,僅發電收益就有100多億,堪稱又一個“印鈔機”。
三峽水電站
三峽大壩地處湖北省宜昌市三鬥坪鎮,在2006年5月20號全線建成,2020年11月1日完成全部驗收工作。
作為目前世界上最大的水力發電工程,從三峽大壩修建之日起,質疑的聲音就沒有斷過。
有人說三峽水電站的修建導致了很多生態問題,巨大的水位落差對於水中的魚類極為不利。
水電站對魚類的影響就是阻礙了它們的洄游,魚類為了繁殖,會按照祖先洄游的路線,週期性地往返於河流的上下游。
長江中就生活著許多洄游魚類,他們透過洄游來更換水域,以此順利地完成繁殖等其他重要的生命活動。
其實在三峽大壩設計時就考慮到了這個問題,在大壩修建之前,其兩側專門修建了可以供魚類洄游的魚梯。
魚梯中的水流較為緩慢,魚類可以沿著這些水流逆流而上。除此之外,工程人員們還在魚梯上專門修築了一個面積很大的魚池。
這樣魚類就可以在這裡短暫停留,恢復體力,但魚類似乎不喜歡這個設計。於是,人們採取了人工增殖放流的方法,如今已經取得了顯著效果。
那為什麼必須要建三峽呢?1998年洪災相信沒人會忘,那次災難給我們帶來了1600多億的經濟損失,而三峽的總造價才1700多億。
更別提在沒有三峽的時候,每逢汛期來臨,下游的群眾必須在堤壩上晝夜巡視,以免發生危險,三峽大壩建成後,那種情況幾乎消失殆盡。
在保證下游安全的前提下,三峽大壩可以承受1000年一遇的洪水襲擊。試想如果沒有三峽大壩,這千年一遇的洪水奔流而下,恐怕連武漢都會變成一片澤國。
三峽的建設雖然不可避免會對沿岸造成損失,但是相比洪災,相信每一個人在仔細思考過後,都會做出自己的選擇。
三峽汛期保持較低水位執行,捨棄了大量的發電效益,這都是為了生活在下游的群眾著想。長江歷代的洪災,都啟示我們,只有求助現代的科學技術,才能在洪水猛獸的攻擊中爭取主動。
三峽水庫只是長江防洪工程的一部分,長江流域的防洪,還是要靠眾多配套工程一起努力。
並且水電站作為清潔可再生能源,一直是各個國家重點發展的方向,水電的使用可以大大減少石油、煤炭這些不可再生資源的使用。
三峽水電站一年的發電量高達一千億度,相當於節約了3000多萬噸標準煤,減排二氧化碳8000多萬噸。
三峽水電站要看到它的綜合效益,僅僅是防洪就給下游的湖北、安徽減少了數千億的經濟損失。
發展中不可避免的會帶來這樣那樣的問題,這是每個國家在發展過程中都會經歷的階段,正視問題並在發展中解決才是正確的方式。
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