金沙江是长江的上游河段,主源沱沱河发源于青藏高原唐古拉山脉。沱沱河与当曲河汇合后称通天河,通天河流至玉树附近与巴塘河汇合后始称金沙江。金沙江流经青、藏、川、滇4省(区),至宜宾接纳岷江后称为长江,宜宾至宜昌河段又称川江。金沙江流域面积47.32万平方公里,占长江流域面积的26%,多年平均流量4920立方米每秒,多年平均年径流量1550亿立方米,约占长江宜昌站来水量的1/3。流域内山岳占90%,是汉、藏、彝、纳西、白族等多民族聚居地。金沙江全长3364公里,天然落差5100米,水能资源十分丰富,是全国最大的水电能源基地。据普查成果,干支流水能资源理论蕴藏量达1.124亿千瓦,约占全国的16.7%。金沙江干流玉树至宜宾河段全长2326公里,习惯上将其分为上、中、下三段,石鼓以上为上段、石鼓至雅砻江口为中段、雅砻江口至宜宾为下段。[1]20世纪50年代以来,长江水利委员会、国家电力公司成都、昆明、中南勘测设计研究院(以下简称中南院)等单位对金沙江流域的开发进行了大量的勘测、规划设计前期工作。金沙江下游河段水能资源的富集程度最高,河段长782公里,落差729米。规划按4级开发,从上至下依次为乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝,4梯级水电站总装机容量为4296万千瓦,年发电量为1875.7亿千瓦时。[2]
一
红军万里远征难,千山磅礴走泥丸。
赤水神兵巧四渡,金沙飞渡敌军寒。
一九三五年四月下旬,红军来到金沙江,金沙江江面宽阔,水急浪大,敌机不断低飞骚扰,无法过江。如果红军过不去江,就有被敌人压进深山狭谷,遭致全军覆灭的危险。1935年5月3日,红军军委干部团接受了抢夺皎平渡的任务。他们翻山越岭日夜兼程180里,当天夜晚就来到了金沙江边。在渡口,他们幸运地找到了一条船。后来,他们又在当地农民的协助下,从水里捞出了一条破船,用布把漏洞塞上。然后,他们乘坐这两条船悄悄地渡到北岸。敌人的哨兵以为探子回来了,没有在意。他们来了个突然袭击,一举消灭了一连正规军和一个保安队,控制了皎平渡两岸渡口。后来,他们又找到了五条船,动员了36名艄公。与此同时,红一军团赶到了龙街渡口,红三军团赶到了洪门渡,但这两个渡口都没有船只,加上江宽水急无法架桥。军委命令他们迅速转到皎平渡过江。从5月3日至9日,在7天7夜的时间里,红军主力就靠这7只小船从容地过了江。担任后卫的9军团在南渡乌江以后奉军委命令一直在黔西绕圈子,时东时西,忽南忽北,牵制了敌人部分兵力。5月6日,他们到了云南东川与巧家县之间,并于5月9日在树节渡顺利地渡过了金沙江。两天以后,敌人的追兵才赶到南岸。可是红军已经毁船封江,远走高飞,无影无踪了。经过七天七夜,红军主力全部渡过金沙江。巧渡金沙江使中央红军摆脱了数十万国民党官兵的围追堵截,粉碎了蒋介石围歼红军于川、黔、滇的计划,实现了渡江北上的战略方针。这是红军长征中声东击西、避实击虚的一次精彩的军事行动。在革命战争年代,红军面对白浪滔天、汹涌奔流的金沙江水和金沙江两岸令人心惊肉跳的悬崖峭壁,不畏艰险,他们以不怕牺牲、大智大勇、严明纪律与军民团结的精神,在这无路险境中跋涉、攀越,在缺衣少食和敌人围追堵截的严酷条件下突破了几十万敌军的天罗地网,为顺利完成长征奠定了基础。这是红军长征精神的一次伟大胜利。
二
习近平总书记指出,“精神是一个民族赖以长久生存的灵魂”。国家和民族有精神,行业同样也有精神。水利行业是一个具有悠久历史的古老行业,在中华民族悠久治水史中,孕育了大禹精神、都江堰精神、红旗渠精神、九八抗洪精神的优秀治水传统和宝贵精神财富,在金沙江流域,水利工作者们以“忠诚、干净、担当”的可贵品质,以“科学、求实、创新”的价值取向,敢打硬仗、能打硬仗、善打硬仗,他们在悬崖绝壁的“天路”坚定攀行、施工作业,在层峦叠嶂的深谷昼夜鏖战、创造奇迹。通过水利工作者们的拼搏努力,在金沙江下游河段从上至下依次建成乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝四级水电站,浪急风高猿啸哀,冲天高坝入云排。不畏艰难的三峡集团水利工作者们充分利用金沙江下游富集的水能资源,让峡谷成湖,彩虹横架,金沙江四级梯级水电站的设计和建设水准已经达到世界顶尖水平。
乌东德水电站
乌东德水电站位于云南省昆明市禄劝县和四川省凉山州会东县交界,由中国长江三峡集团有限公司于2015年12月全面开工建设,总装机容量1020万千瓦,共安装12台单机容量85万千瓦的水电机组,其中,水轮发电机的转子重达2100吨,相当于1400辆普通家用轿车的重量,为世界之最。年均发电量389.1亿千瓦时,一天的发电量即可供30万人一年的生活用电,是金沙江下游四个梯级电站的第一级,为中国第四、世界第七大水电站。[3]从近1800米高的高空边坡上方,俯瞰乌东德大坝,好是一瓣鸡蛋壳轻轻地卡在金沙江狭窄的河谷内,从江面上看大坝,如一张张开的铁臂,紧锁两岸近90度的峭壁。大坝拥有一个世界之最,它的最大坝高270米(相当于96层楼高),平均厚度40米,大坝最薄部分仅有11.98米,是目前世界上最薄的300米级双曲拱坝。之所以选择双曲拱坝,三峡集团乌东德工程建设部副主任王义峰解释说,乌东德坝址处于金沙江狭窄的河谷,最适合设计拱坝,而在最适合的地形上选择最轻巧的坝型就像鸡蛋壳一样,更好的发挥其总量作用,工程量最小,投资最少,可以获得最大的安全性和经济性的平衡。乌东德水电站总工程师翁永红介绍说,中国的高拱坝与国际上最大的不同在于我们的高拱坝都是修建在大江大河上,我们的流量都是国外拱坝的十几倍,甚至是100多倍,乌东德水电站坝身不设导流底孔,在整个蓄水过程中坝址这个断面不断流,并且大流量地向下游放流,在整个下闸过程中水厂不受影响。通过工程设计和建设的技术体系优化,贯穿水利工程和生态有机结合起来的思想,乌东德水电站生态放水的技术大约为国家节约1个亿资金。这是值得中国人自豪的一件事情。[4]
2020年习近平总书记对乌东德水电站首批机组投产发电作出重要指示。习近平总书记强调,乌东德水电站是实施“西电东送”的国家重大工程,希望同志们再接再厉,坚持新发展理念,勇攀科技新高峰,高标准高质量完成后续工程建设任务,努力把乌东德水电站打造成精品工程。要坚持生态优先、绿色发展,科学有序推进金沙江水能资源开发,推动金沙江流域在保护中发展、在发展中保护,更好造福人民。[5]
2021年6月16日,乌东德水电站全部机组投产发电,平均每年可生产清洁电能390亿度,减少标准煤消耗量1220万吨,减少二氧化碳排放量3050多万吨,对于推进能源革命,保障国家能源安全,实现碳达峰、碳中和具有重要意义。
乌东德水电站装机是一举开创特高拱坝建设8项世界第一的巨型水电站,所产强劲电流将强有力支撑中国打造世界一流“绿色能源牌”,助力云南省决战脱贫攻坚、决胜全面小康,推动云南省经济社会高质量跨越式发展。
白鹤滩水电站
白鹤滩水电站是金沙江下游四个梯级电站中的第二级,上接乌东德梯级,下邻溪洛渡梯级。坝址位于四川省宁南县和云南省巧家县的界河上,上游距巧家县城约45公里,距乌东德水电站约182公里;下游距溪洛渡水电站约195公里,距宜宾市河道里程约380公里。电站控制流域面积43.03万平方公里,占金沙江以上流域面积的91%。电站距昆明直线距离约260公里,至重庆、成都、贵阳直线距离均400公里,到广州直线距离约1150公里,到武汉直线距离约1200公里,到上海直线距离约1850公里。电站正常蓄水位825米,总库容206.27亿立方米,调节库容104.36亿立方米,防洪库容75亿立方米,装机容量16000兆瓦,多年平均发电量640.95亿千瓦时。
白鹤滩水电站是继长江三峡水电站和金沙江溪洛渡水电站之后又一巨型水电工程,是仅次于三峡工程的世界第二大水电站,建成后将成为“西电东送”中部通道的骨干电站。2020年11月26号,世界在建最大水电站白鹤滩水电站大坝首批坝段浇筑到顶,标志着我国300米级混凝土双曲特高拱坝建造技术实现世界引领。大坝是水电站枢纽工程的核心挡水建筑物,白鹤滩水电站大坝主体混凝土浇筑总方量达800万立方米,共分31个坝段,于2017年4月启动主体浇筑,首批坝段浇筑到顶为2021年7月首批机组投产发电奠定了坚实的基础。白鹤滩水电站大坝施工难度在世界坝工史上名列前茅,三峡集团白鹤滩工程建设部联合大坝参建各方攻克了在柱状节理玄武岩岩基上建坝、高地震烈度区建300米级特高拱坝等世界性技术难题,首次在300米级特高拱坝全坝使用低热水泥混凝土,首次运用闸门门槽一期直埋高精度施工技术,首次在行业内实现双平台七台缆机安全高效运行,大坝浇筑至今没有产生一条温度裂缝,标志着我国已掌握大体积混凝土温控防裂关键技术,进一步提升了我国水电行业的核心竞争力。白鹤滩水电站是全球在建最大的水电工程,装机总容量1600万千瓦,单机容量100万千瓦,位居世界第一,预计2021年7月首批机组投产发电。
在白鹤滩水电站大坝建设中,三峡集团建立了智能建造信息管理平台,研发运用智能通水、智能温控、智能灌浆、智能喷雾等高新技术。埋设在坝体内上万支监测仪器能够感知温度、风速、变形等重要信息,并将信息反馈给智能建造信息管理平台进行实时分析判断,使各项系统准确进行智能控制和实时调节,实现了建造运行全周期的精细化管控。
溪洛渡水电站
溪洛渡水电站是国家“西电东送”骨干工程,工程以发电为主,兼有防洪、拦沙和改善上游航运条件等综合效益,并可为下游电站进行梯级补偿。电站主要供电华东、华中地区,兼顾川、滇两省用电需要。金沙江溪洛渡水电站坝址位于四川省雷波县和云南省永善县之间的溪洛渡大桥上游侧,下距宜宾市的河道里程约188公里,电站装机容量1386万千瓦。
溪洛渡工程是长江防洪体系的重要组成部分,是解决川江防洪问题的主要工程措施之一,通过水库合理调度,可使三峡库区入库含沙量比天然状态减少34%以上。由于水库对径流的调节作用,将直接改善下游航运条件,水库区亦可实现部分通航。溪洛渡水电工程拦河坝为混凝土双曲拱坝,坝顶高程610米,最大坝高285.5米,是目前世界第三高拱坝。大坝建基面高程332米,拱冠顶厚14米,拱冠底厚60米。拦河坝和泄洪建筑物按千年一遇洪水设计,万年一遇洪水校核,最大总泄量达到49923立方米每秒,泄洪功率近1亿千瓦,居世界同类电站首位。电站引水发电系统布置在大坝上游两侧山体内,建筑物由两岸电站进水口、压力管道、主厂房、主变室、尾水建筑物、通排风系统、出线洞、地面出线场及地下厂区防渗系统等建筑物组成。地下厂房左右岸对称布置,装设18台单机最大出力,77万千瓦的巨型水轮发电机组,最大总装机容量1386万千瓦,年发电量571亿~616亿千瓦时,左岸电站主送国家电网,右岸电站主送南方电网,电站地下洞室群开挖规模巨大,主厂房长437.95米,位居地下厂房世界第一,500千伏气体绝缘金属封闭输电线路垂直高度480.15米,居世界首位。溪洛渡水电站主体工程2015年完工,三峡集团在建设溪洛渡水电站工程中,首创“大坝智能化建设管理系统平台”,开创了我国智能化高拱坝建设的先河,2016年9月26日,溪洛渡水电站获工程咨询领域最高荣誉“菲迪克工程项目杰出奖”。
金沙江中游是长江主要产沙区之一,溪洛渡坝址年平均含沙量1.72千克每立方米,约占三峡入库沙量的47%。经计算分析,溪洛渡水库单独运行60年,三峡库区入库沙量将比天然状态减少34.1%以上,中数粒径细化约40%,对促进三峡工程效益发挥和减轻重庆港的淤积有重要作用。溪洛渡水库防洪库容46.5亿立方米,利用水库调洪再配合其它措施,可使川江沿岸的宜宾、泸州、重庆等城市的防洪标准从20年一遇过渡到符合城市防洪规划标准。溪洛渡水库汛期拦蓄金沙江洪水,直接减少了进入三峡水库的洪量,配合三峡水库运行可使长江中下游防洪标准进一步提高。研究成果表明,长江中下游遭遇百年一遇洪水,溪洛渡水库与三峡水库联合调度,可减少长江中下游的分洪量约27.4亿立方米。溪洛渡水库建成后,由于水库的水量调节和拦沙作用,将增大枯水期流量,经计算,可使新市镇至宜宾河段枯水期流量较天然情况增加约500立方米每秒。
水电是清洁、可再生能源,溪洛渡水电站大量的优质电能代替火电后,每年可减少燃煤4100万吨,减少二氧化碳排放量约1.5亿吨,减少二氧化氮排放量近48万吨,减少二氧化硫排放量近85万吨。而且,库区生态环境和水土保持措施的落实,将有助于提高区域整体环境水平。随着溪洛渡水电站的建设,库区对外、对内水陆交通条件的改善,移民及工程开发建设资金的投入,对库区各县的基础设施建设、资源开发利用、优化产业结构、发展经济必将起到积极的推动作用。
向家坝水电站
向家坝水电站是金沙江水电基地下游4级开发中的最末一个梯级电站,上距溪洛渡水电站坝址157公里,下距水富城区1.5公里、宜宾市区33公里。向家坝水电站位于四川省宜宾县(左岸)和云南省水富县(右岸)境内,至重庆、武汉和上海的直线距离分别为240公里、980公里和1660公里。向家坝水电站正常蓄水位380米时,装机容量6000兆瓦,保证出力2009兆瓦,多年平均发电量307.47亿千瓦时,装机年利用小时5125时,向家坝水电站坝型为重力坝,最大坝高161米,坝顶长度909.3米。
向家坝水电站是金沙江水电基地一期工程建设的电源点之一,主要供电华中和华东地区,兼顾川、渝、滇的用电需要。向家坝加上1386万千瓦的溪洛渡水电站,其总发电量约大于三峡水电站。单机80万千瓦水轮发电机组为世界最大,装机规模仅次于三峡、溪洛渡水电站。2002年10月,向家坝水电站经国务院正式批准立项,2006年11月26日正式开工建设,2014年7月10日全面投产发电。
向家坝、溪洛渡电站建成后可以解决三峡最大的心病——泥沙淤积。专家认为,金沙江中游是长江主要产沙区之一,多年平均含沙量每立方米达1.7公斤,约为三峡入库沙量的1/2。利用金沙江输沙量高度集中在汛期的特性,合理调度可使大部分入库泥沙淤积在死库容内。而溪洛渡正常蓄水位达600米,死水位高达540米,拦淤泥沙后不影响电站效益。据分析计算,溪洛渡竣工投用后,三峡库区入库含沙量将比此前天然状态减少34%以上。防洪的作用也十分明显。溪洛渡273米高的拦河大坝,将抬高水位230米,总库容达126.7亿立方米,可以较好地分担三峡水库的防洪任务。
建设向家坝和溪洛渡水电站的技术经济指标十分优越,主要表现在工程总投资较低。在水电项目中,水库移民投资是控制工程总投资的主要因素。这两个水电站发电容量总和略大于三峡,水库移民人数仅10万人左右,相当于三峡工程移民总数的1/10。由于水库移民投资所占的比例小,两座电站单位千瓦投资和造价同国内在建和今后拟建的大型水电工程项目相比,经济指标优越。溪洛渡单位千瓦投资为3600元,向家坝不到5000元。因此,以后上网的电价也很有竞争力,将成为“西电东送”中路通道的骨干电源项目。向家坝水电站距溪洛渡水电站坝址157公里,电站拦河大坝为混凝土重力坝,坝顶高程384米,最大坝高162米,坝顶长度909.26米。坝址控制流域面积45.88万平方公里,占金沙江流域面积的97%,多年平均径流量3810立方米/秒。水库总库容51.63亿立方米,调节库容9亿立方米,回水长度156.6公里。电站装机容量775万千瓦(8台80万千瓦巨型水轮机和3台45万千瓦大型水轮机),保证出力2009MW,多年平均发电量307.47亿千瓦时。静态总投资约542亿元,动态总投资519亿元,是中国第三大水电站,世界第五大水电站,也是西电东送骨干电源点。向家坝水电站是金沙江水电基地25座水电站中兼顾灌溉功能的超级大坝,其余24座大坝均无灌溉水利设施,向家坝也是金沙江水电基地中修建升船机的大坝,其升船机规模与三峡相当,属世界最大单体升船机,船舶翻坝效率远超三峡五级船闸,千吨级船舶过坝只需15分钟时间,比三峡船闸5小时的平均过坝时间可谓是兵贵神速。向家坝水电工程的前期工作始于1957年,1985年由国家电力公司中南勘测设计研究院承担勘测设计工作。1996年5月中南院完成了《向家坝水电站预可性研究报告》并通过了原电力部会同川、滇两省和长江三峡开发总公司联合主持的审查。1997年三峡总公司与中南院签订了向家坝水电站可行性研究报告的工作合同,使向家坝水电站工程建设进入了可行性研究报告编制阶段。
向家坝电站工程于2006年11月26日正式开工建设,2012年11月5日首台机组投产,2014年7月10日全面投产,多年平均发电量307.47亿千瓦时。
溪洛渡水电站、向家坝水电站、乌东德水电站和白鹤滩水电站四座梯级电站的开发使金沙江成为“西电东送”的最大基地。在金沙江下游四座巨型水电站建设中,水利工作者们坚持生态优先、绿色发展,秉持“建好一座电站、带动一方经济、改善一片环境、造福一批移民”的发展理念,实现了生态效益与经济效益相统一。
参考文献
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[6]梁丽娟,宋菀,王佳林,卢忠灿.记者探访金沙江乌东德水电站[OL].“学习强国”学习平台,20210616.
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