世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程首台機組正式發電

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  雲嶺高原熱烈的陽光

  傾心託舉智慧與膽識的輝煌

  烏蒙大地歡暢的笑容

  縱情揮灑努力與創新的激昂

  2020年6月22日,峽谷歡騰,山水含笑。經過近6年的不懈努力,由中國電建昆明院設計,水電基礎局、水電十四局、水電七局、雲南建投等參建的世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程——雲南昭通魯甸紅石巖堰塞壩綜合水利工程首台機組正式投產發電。

世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程首台機組正式發電
  ▲紅石巖堰塞湖整治工程首台機組正式投產發電

世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程首台機組正式發電
  除害興利  變廢為寶

  昔日堰塞體危在旦夕

  今朝水利樞紐造福一方

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  ▲堰塞體治理前

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  ▲堰塞體治理後

  應急搶險:不畏艱險勇擔當

  2014年8月3日,一場突如其來的強震搖動着烏蒙大地,撕裂了雲南昭通魯甸縣紅石巖鄉牛欄江右岸高達600米的陡峭山體,截斷千年奔騰的江水,形成了紅石巖堰塞湖。其庫容達2.6億立方米,江水以每天24米的速度快速上漲,直接威脅着下游沿江的10個鄉鎮3萬餘居民的生命安全。

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  ▲紅石巖堰塞湖全貌(從下游往上游看)

  ▲紅石巖堰塞湖與上下游梯級電站關係圖

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  ▲堰塞湖實景影像

  災情就是命令。昆明院火速行動,以全國工程設計大師、院總工程師張宗亮為代表的工程專家團隊冒着生命危險,勇敢地站到了搶險戰鬥的第一線,在資料匱乏、情況危急、條件艱險、時間緊迫等不利條件下,前後方密切配合,不畏艱險、團結協作、晝夜奮戰。

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  ▲原水利部副部長劉寧指導應急搶險

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  ▲張宗亮大師作為技術專家組組長投身應急搶險

  緊急編制完成了《應急排險處置方案報告》等5本報告,為堰塞湖排險處置決策提供重要支撐;提出了空天地一體化應急搶險數據採集與集成方法,建立了堰塞壩應急搶險指揮平台,採取開挖泄流槽、拆除調壓井施工支洞檢修門等應急搶險成套技術,僅用9天就完成紅石巖應急搶險處置,為下游災區人民儘早地化解了險情。

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  ▲空天地一體化數據採集系統

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  ▲堰塞壩災害應急指揮平台

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  ▲開挖泄流槽

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  ▲原電站調壓井泄水

  時任國家防總秘書長、水利部副部長劉寧以“莫道書生空議論,頭顱擲處血斑斑”一語,高度讚揚了昆明院工程技術工作者在堰塞湖搶險工作過程中所發揮的作用和所展示的精神風貌。

  後續處置:主動作為謀整治

  應急搶險完成後堰塞湖仍然維持在1178m左右高水位運行,由於正值主汛期,若遭遇洪水極有可能導致堰頂泄流槽過流,紅石巖潰堰風險仍然存在。為此,降低堰塞湖持續的高水位、拿掉懸在災區人民頭上的達摩克利斯之劍迫在眉睫。

  2014年8月13日至10月4日,首次採用隧洞泄洪分流方式,40天開挖長278m應急泄洪洞與原紅石巖引水隧洞及堰塞湖庫區連通泄洪,快速降低水位解除堰塞湖險情,完成後續處置,為綜合整治利用創造了條件。

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  ▲隧洞泄洪分流

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  ▲堰塞湖已放空

  一般的堰塞體需在泄流沖刷後自然穩定,不可避免對下游沿岸會造成破壞。紅石巖堰塞湖位於電站進水口和調壓井之間,有獨特的泄水通道;堰塞體以大塊石為主,體量大、堰坡緩,自身穩定性好;堰塞體所處位置有穩定流量和水頭落差。針對紅石巖堰塞湖的上述特點,張宗亮大師及團隊創新性提出“除害興利,變廢為寶”的理念,利用堰塞體改造成擋水壩,並新建一座201MW的電站,將紅石巖堰塞湖整治成為集“防洪、供水、發電、旅遊”等效益為一體的綜合性水利樞紐工程。

  綜合整治:勇於創新開先河

  堰塞壩綜合整治是根除堰塞體風險、減災興利的重大舉措,國內外尚無先例,現有技術難以解決堰塞壩勘察設計施工難題。昆明院牽頭聯合科研單位以及施工單位通過創新驅動,以及新技術、新材料、新工藝,新設備等“四新技術”的研發和應用,創建了堰塞壩整治利用勘察設計施工技術體系,成功建成世界首座堰塞壩水利樞紐工程!

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  ▲紅石巖堰塞壩整治工程樞紐佈置

  ✿感受創新脈動✿

  堰塞體從應急搶險到後續處置再到改造為造福一方的堰塞壩水利樞紐,面臨着諸多難題,主要有七大難題:

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  以張宗亮總工為項目負責人的項目組依託國家科技項目,以“產學研用”深度融合創新模式,首創了堰塞壩“應急搶險—後續處置—整治利用”一體化技術體系,形成了一系列的創新成果。

  創新點一:

  創建了堰塞體風險識別與潰堰分析的應急搶險關鍵技術,攻克了堰塞體應急搶險快速響應與科學決策的技術難題。

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  ▲空天地一體化數據採集

  創新點二:

  首次提出了堰塞壩工作性態分析和安全評價新方法,突破了堰塞壩靜動力工作性態分析和安全評價的技術瓶頸。

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  創新點三:

  創建了堰塞壩整治利用勘察設計與安全監控技術體系,開創了堰塞壩減災興利、整治利用的先例。

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  ▲堰塞壩大直徑豎井勘探

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  ▲堰塞壩地質模型

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  ▲堰塞壩全生命週期管控平台

  創新點四:

  研製了堰塞壩整治利用的關鍵灌漿材料和施工成套裝備,解決了複雜環境下寬級配堰塞壩防滲結構灌漿施工關鍵技術難題。

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  ◤全液壓低淨空

  大功率工程鑽機

  集控自動製漿

  系統◥

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  ◤全液壓灌漿泵

  ✿收穫繁花滿枝✿

  由昆明院依託工程牽頭完成的《堰塞壩應急處置與綜合整治關鍵技術》榮獲中國大壩工程學會科技進步特等獎。

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  該項目團隊成為國資委中央企業30個優秀科技創新團隊之一。

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  堰塞壩應急處置與綜合整治關鍵技術項目組的成果有力支撐了紅石巖堰塞湖應急處置與整治利用,已建設成具有防洪、供水、灌溉、發電等綜合功能的大型水利樞紐工程。經歷高水位和多次餘震考驗,安全運行。

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  項目成果支撐科學應急搶險與減災、統籌確保流域安全、保障社會和諧穩定,生態環境效益突出。

  項目成果獲發明專利23項,實用新型專利19項,軟件著作權15項,發表論文129篇,其中SCI19篇,EI36篇,出版專著1部。形成了產學研用深度融合的研發團隊,培養了一批創新型人才。

  項目提出了堰塞壩應急搶險、性態分析與安全評價、勘察設計與安全監控三大技術體系,研發了灌漿材料與施工裝備,首創堰塞壩“應急搶險—後續處置—整治利用”一體化技術體系,建成世界首座堰塞壩水利樞紐工程,在國際學術和工程界產生了重要影響,全面提升了我國堰塞壩應急處置與綜合整治關鍵技術水平,顯著提升了國家自然災害防治技術能力。

  ▲堰塞壩“應急搶險—後續處置—整治利用”

  一體化技術體系

  來源|昆明院

  審核|楊宇航

  編輯|高朝

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