5月7日,央視CCTV-4中文國際頻道播出系列片《卓越》,國家卓越工程師、中國電建首席科學家、首席技術專家張春生講述了“水電報國”夢想照進現實的故事。
張春生深耕水電設計研究和工程實踐39年,為中國水電設計建設從跟跑、并跑到全面領跑作出突出貢獻,先后主持和參與設計了世界技術難度最高水電工程——白鶴灘水電站、世界埋深最大的錦屏二級水電站、當期中國規模最大的抽水蓄能電站——天荒坪水電站等22座大型水電工程,裝機規模全國占比11.05%,為我國水電科技進步作出了重要貢獻,為國家清潔低碳能源戰略實施提供了有力工程支撐,是名副其實的“水電尖兵”。
當期中國規模最大的抽水蓄能電站——天荒坪水電站
張春生的水電之路,始于20世紀90年代,他第一次全面參與設計的水電工程——天荒坪水電站,當時在同類電站中位列亞洲之首,世界第三。
對于水電工程設計師而言,圖紙只是工作的起點,真正的挑戰在施工現場。當時,年僅31歲的他作為設計單位代表,長期駐扎在施工現場,如何因地制宜地落地實施方案,如何協調統籌各個施工單位,面對突發情況時,如何及時提出處理方案,這些都需要設計團隊現場解決。張春生說:“沒有調查沒有發言權,現場就是戰場。”
長期的現場駐守,讓張春生根據現場得出的結論,往往比理論推斷更加準確。多項創新技術,在張春生駐守現場的實踐中,得以驗證實施,為中國抽水蓄能電站技術的跨越式發展奠定了基礎。這期間,他將水電工程涉及的各個學科吃透,并融會貫通,也為日后成為項目總設計師,打下了堅實基礎。
2000年,天荒坪水電站竣工。這個抽水蓄能電站,就像是電網的“充電寶”。它利用依山而建的高低水庫,在電網負荷低谷時,將水從低處抽送到高處,電能轉化為勢能。在電網負荷高峰時,將勢能轉為電能。循環往復,雙向調節。如今,天荒坪水電站仍然是華東電網非常重要的一個蓄能調節工程。特別是它對上海供電質量的保證,電網的安全,還在發揮著巨大的作用。
如果將天荒坪水電站比作張春生在工程現場的一次小試牛刀,那么未來的任務無疑將是他大顯身手的絕佳舞臺。
世界埋深最大的錦屏二級水電站
這座裝機規模480萬千瓦的錦屏二級水電站,位于四川雅礱江錦屏大河彎上。奔騰的雅礱江水穿越山體內長約17千米、最深超過2500米、落差約300米的輸水管道后,將勢能轉換成清潔的電能。
蘊藏如此豐富水力資源的錦屏大河彎,其實早在20世紀60年代,就已經被國家納入開發計劃當中。
當時,工程師們在細致勘察后,就提出“裁彎取直”的開發方案。但是,錦屏大河彎山高谷深,每一處隧洞的開挖,都會打破山體內部的平衡,超高的地應力釋放時會將巖石像子彈一樣崩飛出去,形成巖爆等自然災害,而一次巖爆發生出來能量釋放相當于兩三級的地震。
這些施工難題在當時的技術條件下無法解決,開發只能停留在紙面上。面對這項突破性的地下工程,但連經驗豐富的外國專家來到現場后,都對巖爆、突涌水等地質災害望而興嘆。
錦屏二級水電站面臨的問題,沒有讓張春生和他的設計團隊退縮,在國內眾多科研專家的支持下,根據現場的一手資料,華東院團隊帶領設計團隊完成了“裁彎取直”施工方案的設計工作并通過論證。
2004年1月1日交通洞開工,雖然已經做了充分準備,但意外情況還是會發生。那一天,讓錦屏二級水電站設計副總工周垂一至今回憶起來都心有余悸,他說:“有一次出水,噴出來,距離是非常遠的,在大家都束手無策的時候,就需要一個非常堅定的信念。張總帶著地質以及各個專業的人員,是拄著拐杖,手拉手進去的,那時情況非常危險。”
有了前期大量的論證和扎實的學科基礎,張春生面對危險時,表現出了強大的抗壓能力。他堅信,在設計的框架內施工,工程風險一定可控。這種信念感染著周垂一,也同時鼓舞了在場的每一個人。
終于,經過54個月的施工,交通線全面貫通。后續的引水隧道工程,分為48個工作面同時開工,利用化整為零的辦法,對難點逐一攻克。
如今,錦屏的兩座水電站,將大河彎的水力資源潛力充分發掘,實現了三代水電人的錦屏夢。由于突破性的設計,錦屏二級水電站單位千瓦投資,只有三峽電站的一半,電站項目本身幾乎沒有移民,淹沒損失極小,它也成為世界水電地下工程的里程碑。
世界第二大水電站——白鶴灘水電站
早在20世紀90年代,華東院就在國家統一安排下,開始對白鶴灘河段的開發方案進行勘察設計研究,面對工程難度被譽為“水電珠峰”的白鶴灘水電站,華東院團隊毫不退縮。
張春生說:“我們的勘探線一條一條的,37條勘探線,我們幾乎是50米的高差要打一個洞。每一條線,每一個斷面,每一個鉆孔,是每一個人的心血,是每個人的青春。”最終,在陡峭絕壁的羊腸小道上,設計人員累計完成開鑿平洞5.5萬米,鉆孔20萬米的巨大勘探量。
經過現場大量的勘探和試驗,確定了最合適的水電站選址。為了能讓大壩壩基穩固,張春生帶領團隊根據前期調研,針對山體兩側破碎的巖石,設計了“外科手術”式的加固方案,順利解決了大壩拱形不對稱、壩基穩固、大壩高抗震等問題,并且得到了專家的論證認可。
2022年12月,白鶴灘全部機組發電,白鶴灘水電站年均發電量約624.43億千瓦時,相當于為7500萬人提供一年的生活用電需求。同時,助力江蘇和浙江兩個經濟強省的生產建設,它的建成,標志著中國巨型水電工程建設從“中國制造”到“中國創造”的歷史性跨越。
張春生說:“每一個技術人員都想把他的所學所用,他的知識能夠服務于國家。”
這位“水電尖兵”憑著數十年敢想敢干、敢破敢立的魄力,開啟了中國水電工程史上一次次新嘗試,見證了中國水電發展的一個個里程碑。
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