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焦点观察:船在天空中飞行?乌江上的空中航道,中国基础设施创造了世界上最多的六项

2022-07-16 22:42:34 来源:刀哥百科

11月17日,14艘货轮开上乌江“高架桥”,它们每一艘都载重着6800吨的货物,接连乘坐几百米高的“水上电梯”,在航道上有序通行,汇入下游。整个场面如同“水往高处流,船在天上走”,十分壮丽。

这是乌江流域构皮滩水电站的通航现场,也是中国水电基建的又一奇迹,从2003年开建,历时18年达成通航的它,究竟是怎样一个“逆天”工程?

航运的历史问题

我们所看到的“水上高架”是构皮滩通航线路的一部分,它实则是一个全长2306米的大型工程,由三级垂直升降机和两级中间渠道组成。高低跨度足有206米,但完全可以通过乘坐“水上电梯”来解决,实际上是为船只提供了安全的通航路线。


(资料图片仅供参考)

在没有这条航路时,货船想要通过这里只能在水中“听天由命”,尤其是每年5月~10月乌江汛期的时候:

如果是从上游往下游运,湍急的水流会推动着船只下行,人很难控制船只的航行,一个不慎可能就会撞上礁石,导致事故发生;

《强渡乌江》

如果是从下游往上运,水流又会成了严重的阻力,每天的行进速度多则10余公里,少则只有几公里,如果遇上地势差大的“险滩”,还要花费大量人力人工推行,既耽误时间又很危险。

而乌江又是长江上游南岸的最大支流,贯穿了贵州中部和东北部,最终汇入长江,是联系贵州和中部的重大航运要道,素有“黄金水道”的美誉。

为了降低风险,乌江每年都要面临着停航的情况,一年中少则停一个月,多则停一个季度,事故频发的同时,经济效益也久久上不去,整治乌江的航运已经成了刻不容缓的问题。

好在,地势差大还意味着它的水能储藏量丰富,因此在上世纪60年代,国家规划在乌江流域建造11个水电站,这11个水电站将呈梯级排列,像一串珍珠一样围绕着乌江。发电之余还能用来缓解航运的高差问题,构皮滩水电站就是其中的第五个。

经过地质侦查,构皮滩水电站选址在贵州省余庆县内,这里的河谷狭窄,水流速度大,正是适合建造水库水电站的好地方。

建设难题

但事情没有那么简单,因为河谷周围的岸坡十分陡峻,根据资料,余庆县两岸的坡度可以达到55°~65°,部分甚至接近垂直,远远望去,整个河谷呈现出狭窄的“V”字形,给工程建设提出了极大的挑战。

上宽、下窄的地势,意味着越往下,坝体所要承受的水压就越大,如果地基不够稳固,不等上半部分“溃坝”,整个工程就塌了,到时候整个乌江流域的都会受影响。

工程师们经过斟酌,选择了“双曲拱”结构来对付它。

“双曲拱”是一种轻薄而坚固的建筑结构,它的拱弧可以将江水水压的一部分转换为水平推力,转移到两岸的山体,从而减少大坝的受压。

同时,由于整体呈现拱形,这也极大减少了混凝土的用料,兼顾用材少和坚固的多重优点。

另外,“双拱”又是一种改变弧半径的特殊建法,与之对应的是“单拱”。单拱结构的半径不会改变,弧线越短,弧线的弯度就越小,抗压能力也随之减弱,只能通过增加建材来增强抗压能力;但“双拱”可以通过缩小坝弧的半径,使得坝底的弧度更大,变相增强了抗压能力,能够对付最强的水压,历史上很多坚固的“名坝”都是采用的这种结构。

“双曲拱”结构固然优点多,但对于选址却特别苛刻,因为两岸要代为承受一部分压力,所以山体不能是易溶地质,而这里两岸的花岗岩山体提供了难得的地质条件。

除此之外,经过国家地震局的审查,这里以及周围的地区地震活动都很微弱,下方还有黏土岩作为防渗依托层,水库的封闭条件优秀。

选址和设计方案确定之后,构皮滩水电工程在2003年11月8日正式开工,耗时8年,在2011年正式完工。2012年,构皮滩通航工程也开工建设,耗时约十年,在今年6月正式投入试运行。

多项世界之最,中国工业名片

从空中俯瞰,构皮滩大坝有着优美的工程弧线,它张开怀抱,把湍急的乌江水拦截在自己的怀抱中。

悬在空中的水运航道则横贯崇山峻岭,显示着人类的智慧,多年来对自然不利条件的克服。

这项工程创造了6项世界之最,业界将它称作“升船机博物馆”,国外也对中国基建的又一奇迹赞不绝口:

它是世界上通航水头最高的建筑物,最高可以达到199米;也是世界上水位变幅最大的通航建筑物,上游水位变幅达到了40米;同时,第二级升船机创造了世界上单级提升高度的纪录,达到了127米;而第一、第三级升船机是世界上规模最大、提升力最大的下水式升船机,达到了500吨级;它还有着世界上规模最大的通航渡槽,三级升船机之间水深3米,通航渡槽最大墩高超过100米。还有一项国内首创的成就:这是首个穿越山体的通航隧道设计方案。

不仅如此,构皮滩水电站的发电机组全部都是国内自行设计、制造的,每台机组垂直高度能达到25层楼高,电器配件超过10万件,重达4000t,总装机容量达到300万千瓦,超过了长江上的葛洲坝水电站。这放在以前的中国是无法自主完成,只能依靠国外进口的。

除此以外,构皮滩水电站也是中国华电集团公司和乌江公司所建造的最大水电站,每年的平均流量为717立方米每秒,年平均发电量达到了96.67亿千瓦时,它为贵州省提供了充足的电力,极大提振了贵州的经济;也是“西电东送”的标志性工程,为我国东南沿海的经济、社会有很大的提升作用。

何为大国重器?拔地而起的构皮滩水电工程正是最好的体现。它不仅是我国水电史上的骄傲,同时也成为我国的基建、工业名片,在国际上争得一片赞誉。

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关键词: 设计方案 世界之最