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唐小艳 封面新闻记者 徐瑛蔓 见习记者 罗石芊
北纬26°91’，东经102°93’，在四川省宁南县和云南省巧家县交界的金沙江峡谷上，一座全球在建装机规模最大水电站拔地而起——金沙江白鹤滩水电站。
金沙江上，陡壁丛生，江水滔滔。巨大的落差，让无数代水电人在此找寻中国水能发展的契机。从青海省唐古拉山主峰各拉丹冬雪山发源，穿行于川、藏、滇三省区之间，形成我国最大的水电基地，金沙江是“西电东送”的主要电源点。而白鹤滩水电站，是这条大江能源开发中最为重要的一环。
“鹤舞金沙”，这个建成后仅次于三峡工程的世界第二大水电站，创下6项世界第一。左右岸16个机组总装机容量为1600万千瓦，其研制、安装调试难度远大于世界在建和已投运的任何机组，被誉为当今世界水电行业的“珠穆朗玛峰”。如今，白鹤滩水电站正在以鹤立群雄的姿态，告诉着世人中国水电建造的新实力。
航拍白鹤滩水电站（图片由廖望阶提供）
从中国制造到中国创造
单机百万千瓦前无古人后无来者
9月22日，万众瞩目下，白鹤滩水电站左岸机房内液晶显示器上8号机组的数字不断跳动，白鹤滩水电站8号机组顺利通过并网调试72小时试运行，正式转入商业运行，这标志着白鹤滩水电站左岸机组全部投产发电。
白鹤滩水电站左岸厂房施工情景（图片由赵洋提供）
白鹤滩水电站工程枢纽部分设计总工程师陈建林说，单机百万千瓦是整个水电站最为独一无二的标签。
每个发电机组单机发电量达百万千瓦（图片由张梦羽提供）
“单机百万千瓦，可以说是前无古人后无来者。” 陈建林介绍，在白鹤滩水电站前期论证过程中，发现白鹤滩的流量和水头具有得天独厚的优势，可以达到百万千瓦的标准。但在此之前，总发电量世界第一的三峡大坝单机发电量也只有70万千瓦。“要建造百万千瓦的单机容量，没有任何标准可以参考借鉴。”
如何建成单机百万千瓦发电组？“对中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司（下文简称：华东院）来说，最重要的是进行可行性论证，并制定机组各项指标的标准，”陈建林说道。为了不浪费白鹤滩水电站的天然优势，华东院专门成立了相关课题组，联合业界的专家和学者，进行了大量的分析论证工作，成功提出了百万机组可行的研制参数指标，包括运行方式、叶片型式、转轮加工方式等，从而指导我国制造厂自主研制出了国际领先水平的白鹤滩水电机组。
千百次试验，千百次论证，历经多年的心血，2021年6月28日，白鹤滩水电站1号和14号发电机组正式发电。那天，看着控制柜上跳动的数字，听着厂房机组轰鸣的声音，参建人员们热泪盈眶。而单机发电量百万千瓦的这一成就，实现了中国大型水电工程建设从中国制造到中国创造的历史性跨越，攀上了当今世界水电行业的“珠穆朗玛峰”。
打破世界级魔咒
上万只传感器筑起智能无缝大坝
陡峭的崖壁间，一个300米级特高级拱坝横跨江面，709米弧长的拱形大坝宛若一块盾牌，守护着背后206.27亿立方米的金沙江巨大水库，见证滔滔江河化电向东。20世纪50年代，国家就着手白鹤滩水电站的相关规划，但大坝从选址到落成，却花了半个多世纪。
作为一个最大坝高达289米的300米级特高混凝土双曲拱坝，白鹤滩水电站大坝需要克服背后巨大水库带来约1650万吨的总水推力。而这相当于1.5万多个长征五号的火箭推力。
泄洪洞正在泄洪（图片由王孝海提供）
而水电混凝土大坝都面临一个“魔咒”——无坝不裂。“面对如此大的推力，大坝一旦开裂，那后果不堪设想。”为了解决这一问题，白鹤滩的设计师和工程师们开始了精巧的“设计和建造”。
为了能够确保大坝安全稳定，设计师们将坝身在水平和竖直两个方向都设计弯曲成弧形，形成精巧的双曲拱形结构，同时“借力打力”，将巨大的水推力传到两侧，借助山体反作用力，保持坝体的稳定平衡。
此外由于白鹤滩大坝两边地形复杂且不对称，设计师们通过精妙的结构设计，让大坝每一处都受力均匀，使其不仅能够承载巨大的水推力，也成为世界上抗震设防标准最高的300米级高坝。
大体积混凝土温控防裂这一世界级难题，也是摆在大坝修建者面前的一只拦路虎。800余万方混凝土，如何保证不开裂？
工程师们不断研发试验，首次运用自主研发的低热水泥混凝土，并突破温度控制的理论和技术，确保大坝水泥混凝土“不裂”。为能够实时了解和感知大坝动态，工程师们还在拱坝体内预埋了上万只传感器，通过智能技术掌握施工全过程，成功建成智能无缝大坝。
此外，白鹤滩水电站大坝还要克服其“基础差”的条件，由于大坝部分选址是坐落在柱状节理玄武岩上，该岩体具有易破碎、松弛的特性，能否作为近300米高大坝的坝基？“从实际考虑来说，这是个不小的难题，甚至可以说是影响到白鹤滩水电站是否可行的难题。”陈建林说。由于此前没有类似的案例，这个“破天荒”的难题需要整个设计团队费尽心力去突破。
为了把白鹤滩水电站复杂的地质情况搞清楚，华东院在前期花费了十多年的时间不断地勘察、测量、分析再试验，并运用相关的理论和技术提出解决方案，最终通过灌浆、基础加固、消能爆破等方式保证了岩层的整体性，最终使其能够承载大坝建设的能力。
地下洞室群规模世界第一
开挖量足够填满2个西湖
即使有着锦屏二级水电站、杨房沟水电站等多个大型水电站设计修建经验，对陈建林而言，白鹤滩水电站仍旧是职业生涯中截至目前最难的一个。而难上加难的地方，则是在地下工程的挖掘上。“就像一个黑盒子，根本不知道里面是什么样。”陈建林说道。
要将16个重量超过8000吨的百万水电机组装在陡峭的山体下，意味着需要在左右岸掏出两个长约450米，宽34米，高88.7米的庞大宫殿，相当于要在地下挖出两个足球场。而这个“黑盒子”里面的地质条件具体是怎样的，陈建林用“充满了不确定性”来形容。
指针拨回到2014年，地下厂房启动首层开挖，“一定要保证地下厂房安全”是地下厂房修建的关键。而由于规模大，地质条件差，围岩的稳定性问题逐步凸显。
为了保证地下厂房的安全性，设计师和工程师们决定使用精细爆破，采取微量化装药的方式，根据岩石的特性，将其分为10层，由上至下分层开挖，逐层爆破。由于围岩的不稳定性，每一层都需要根据地质条件、监测数据的变化，对开挖支护及时进行动态调整。“某种程度上来说，这个难度比修建大坝难得多。”
陈建林几乎每天都会到地下厂房施工现场走上一圈，仔细过问当天的数据，防止围岩变形发生突变。但即使在一层一层精细的设计和施工下，围岩还是出现了突变。
2018年元旦前几日，在白鹤滩水电站右岸小桩号部位，围岩变形连续几天出现了突增，单日最大增幅超过4mm，大大超过了每天0.2mm的允许变形增量，连续超过了“预警”和“危险”两个等级。
面对如此严峻的围岩变形突变，陈建林率领设计团队立即紧急攻关，及时拿出了应对方案，并迅速与参建方达成了共识。经过灌浆、增强预应力锚索等方式，成功将其补强加固，及时避免了危险的产生。
2019年，在历时50多个月的精心“打磨”下，这个总长438m的地下厂房终于建成。
白鹤滩水电站两岸地下洞室群规模宏大，规模达世界第一。左右岸的引水发电系统及附属洞室、施工洞室、交通洞室，构成了一个庞大的地下洞室群，两岸地下洞室总长达217km，地下洞室的总开挖量达2500万立方米，足够填满2个西湖。
6项世界第一
白鹤滩的每一个地方都是壮举
从2011年2月正式启动白鹤滩水电站建设，到2022年9月左岸全部机组成功发电，12年工期，无数中国水电人在白鹤滩辛苦耕耘，先后攻克了40多项世界级难题，“水轮发电机单机容量为100万千瓦位居世界第一；地下洞室群规模世界第一；圆筒式尾水调压室规模世界第一；300米级高拱坝抗震参数世界第一；无压泄洪洞群规模世界第一；首次全坝使用低热水泥混凝土。”六项世界第一，让这个联系川滇，横跨金沙的“电力巨无霸”有了更加骄傲的头衔。
无压泄洪洞群规模世界第一（图片由赵洋提供）
陈建林说，白鹤滩水电站的每一个地方都是壮举。
在他的眼里，白鹤滩水电站像一个不听话的孩子。在几代水电人的不断“调教”下，这个不听话的孩子一步步长大，将金沙流水化成滚滚电流送到长江那头，化作千万照明点亮万家灯火。“荣耀、欣慰、骄傲。”当看到一台台百万千瓦机组顺利投产发电，陈建林心中感慨万千。
白鹤一跃金沙亮，现在的白鹤滩水电站仍在为早日实现所有机组发电而不断努力，白鹤滩水电站背后的故事也还在继续。未来，这个承载中国电力最核心竞争力的大国重器，还将在金沙江上谱写属于自己的辉煌故事。
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对话工程枢纽部分设计总工程师陈建林：
这个工程花了几代水电人的心血，是利国利民的工程
封面新闻：白鹤滩水电站除提供巨大的发电量，还有哪些大的功能和作用？
陈建林：我们除了能够提供较大的发电量，还有防洪功能。白鹤滩具有206亿立方米的库容，其中防洪库容达75亿立方米，白鹤滩与金沙江下游乌东德、溪洛渡和向家坝梯级水库联合运用，可使川江沿岸的宜宾、泸州以及重庆等城市的防洪标准进一步提高；同时可减少进入三峡水库的洪水，配合三峡水库运用，承担长江中下游的防洪任务，有效减少长江中下游地区的成灾洪水和分洪损失。此外还有改善下游航运条件和促进地方经济社会发展，节能减排等综合效益，每年平均发电量达624亿千瓦时，可节约燃煤1968万吨，减排二氧化碳5160万吨，为早日实现“双碳”战略贡献着白鹤滩力量。
封面新闻：白鹤滩水电站拿下了六项世界第一，其中都有着哪些高科技含量？
陈建林：我们运用了一些智能建造技术，利用BIM技术来对水工建筑物和机电布置进行设计。但更多我们是做到在水电站建造技术上的精益求精，例如我们的单机发电量达百万千瓦，地下工程的围岩稳定技术，混凝土的光滑无缝，泄洪消能这些方面，都是做到了世界顶尖水平。
封面新闻：作为完整经历白鹤滩水电站建设环节的总设计师，您会用几个关键词形容白鹤滩水电站？
陈建林：首先是巨型水电工程，单机发电量达百万千瓦这是我们最引以为傲的。其次是雄伟壮观，像我们的大坝特别在泄洪的时候，场面极其壮观，还有我们的地下洞室规模也是非常宏大的。第三是大国工程，这个工程花了几代水电人的心血，是利国利民的工程。
白鹤滩水电站泄洪（图片由廖望阶提供）
（视频素材由宁南县融媒体中心、王孝海提供）
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