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溪洛渡水电站

溪洛渡水电站(Xiluodu Hydroelectric Power Plant)位于四川雷波县和云南永善县境内金沙江干流上的水利设施,是中国第三、世界第四大水电站。

溪洛渡水电站从2003年开始筹建,2005年底主体工程开工,2007年4月大坝开工建设,同年11月大江截流,2009年3月大坝主体工程混凝土浇筑开工,2013年首批机组发电,2015年工程完工,总工期约13年。2020年6月,溪洛渡水电站18台机组年内首次全部开机并网运行。

溪洛渡水电站由拦河坝、泄洪、引水、发电等建筑物组成。安装9台单机容量70万千瓦的水轮发电机组,总装机1386万千瓦。截至2023年7月12日0时,溪洛渡电站累计发电5602.25亿度,相当于节约标准煤1.68亿吨,减排二氧化碳4.62亿吨。

项目历程

建设背景

水文条件

金沙江长江的上游河段,河道全长约3500千米,占长江全长的55.5%。金沙江水资源总量1565亿立方米(1956-2000年),总落差约5100米,分别为长江水资源总量和总落差的15.7%和95%,是中国最大的水电基地和水源地。金沙江作为长江流域首要生态屏障,在流域生态安全体系建设中起着至关重要的作用。保护好金沙江的生态环境,对整个长江流域可持续发展具有举足轻重的作用。

历史背景

中国地形西高东低,中国西南地区地跨青藏高原、云贵高原四川盆地,为长江雅鲁藏布江澜沧江怒江傈僳族自治州亚洲主要河流的发源地,平均海拔相差悬殊,使得西南地区水能资源丰富。为了合理开发西部水能资源,国家在1996年启动了“西电东送”项目工程。目的在于开发贵州省云南省广西壮族自治区四川省等省份的水电资源,将其输送到电力紧缺的广东省上海市浙江省等东部地区,溪洛渡水电站即是“西电东送”工程中骨干工程之一。

建设规划

1985年起,云南省永善县委、政府和各界人士就为溪洛渡、向家坝水电站建设的前期工作做了多方面的协调、配合与支持。

1985年,成都勘察设计研究院进场,开展溪洛渡水电站预可行性研究工作。1994年4月,水利规划设计总院主持召开溪洛渡水电站坝址选择审查会,审查同意选用玄武岩坝段的中坝址。 1996年5月,成勘院提交的《金沙江溪洛渡水电站预可行性研究报告》在北京通过审查。2002年10月16日,国家发展计划委员会批准溪洛渡水电站工程立项。1996年,电力部主持评审通过溪洛渡、向家坝水电站预可行性研究报告。

2002年10月16日,国家发展计划委员会批准溪洛渡水电站工程立项。2003年2月9日,三峡总公司金沙江开发有限责任公司筹建处成立,启动溪洛渡、向家坝两座水电站建设的前期工作。2003年2月26日,溪洛渡水电站工程第一个招标项目一一对外交通专用公路勘察设计招标在成都开标。2003年8月,溪洛渡水电站可行性研究报告通过审查。2004年1月9日,溪洛渡水电站施工区永善县首批移民54户230人在1万多名父老乡亲的欢送下启程外迁。由大小21辆车组成的外迁移民护送车队昼夜兼程,11日下午顺利到达距永善县城1300多公里的移民安置点——云南省思茅地区孟连县勐马镇,当地热情接待了首批移民。

2004年6月,三峡总公司成立溪洛渡工程建设部,全面负责溪洛渡水电站建设管理。2004年6月11日,三峡总公司分别与水电六局和中国葛洲坝集团签订溪洛渡水电站导流洞及电站进水口开挖工程施工合同。导流洞及电站进水口开挖工程是溪洛渡水电站第一个主体工程项目。2004年10月,溪洛渡水电站地下工程设计及施工岩石力学专家咨询会议在成都召开,钱七虎等20多位专家参加会议。2005年6月,溪洛渡水电站引水发电建筑物与泄洪洞工程招标设计审查会在成都召开。2005年11月,中国国际咨询公司受中华人民共和国国家发展和改革委员会的委托,完成了溪洛渡水电站工程建设项目评估报告。2005年12月14日,溪洛渡水电站施工区管理委员会第六次全体会议在溪洛渡工地召开。2005年12月下旬,溪洛渡水电站获得国家核准。

运营历程

2013年7月15日零时,金沙江溪洛渡水电站首台机组(13F)圆满完成72小时试运行,并入南方电网公司,投入商业运行。这标志着世界第三大水电站——溪洛渡电站正式投产发电。

截至2022年6月,溪洛渡水电站首批机组投产发电以来,安全稳定运行3244天,年发电量连续多年突破600亿千瓦时。

5000亿千瓦时可供约6亿人一年生活用电,相当于替代标准煤约1.52亿吨,减排二氧化碳约4.16亿吨。

截至2023年7月12日0时,溪洛渡电站累计发电5602.25亿度,相当于节约标准煤1.68亿吨,减排二氧化碳4.62亿吨。

地理环境

地理位置

溪洛渡水电站位于四川雷波县和云南永善县境内。

地质条件

溪洛渡水电站坝址位于永盛向斜盆地内,四周被背斜及叶竹坪隆起围限(见图1),向斜轴向北东,其中北西翼地层平缓,倾角为10°~15°,南东翼较陡,倾角为20°~35°,盆地北东长35 km,北西宽25 km,面积约750 km2,为一个没有被区域断裂切割的、宽缓且相对完整的构造向斜盆地。

地形地貌

溪洛渡所雷波县金沙江干热河谷地带,位于川滇交界的金沙江、雅碧江沿岸,海拔1500m以下的河谷地带,是长江上游典型地貌地带,占长江上游地区幅员面积的30%,这一地带从雷波县沿江而上约1000km左右,经凉山彝族自治州所属雷波、金阳、布拖、普格、宁南、会东、会理等八县和攀枝花市区及所属盐边县,云南省昭通市东川区永仁县、冗谋县、永胜县等部分地区,属金沙江干热河谷地带是我国长江上游一个特殊的地理带。

水文情况

溪洛渡所在的金沙江分为上、中、下游三个河段。金沙江在云南石鼓以上称金沙江上游,石鼓至四川攀枝花市为金沙江中游,攀枝花市以下至宜宾为金沙江下游。金沙江水资源总量1565亿m3(1956-2000年),总落差约5100米,分别为长江水资源总量和总落差的15.7%和95%。

气候条件

金沙江流域地形极为复杂,众多高山深谷相间并列,峰谷高差可达1000~3000m,因此流域内气候不仅时空变化大,而且垂直差异十分显著。冬半年(横断山脉区北段为10月至次年5月,其余地区为11月至次年4月)主要受西风带气流影响,被青藏高原分成南现代长江、水资源及水生态北两支的西风急流。其南支经过云贵高原,带来大陆性的晴朗干燥天气;而流域东北部受昆明市静止锋和西南气流影响,阴湿多雨。

生物多样性

溪洛渡所在金沙江是长江流域生态多样性最丰富的地区。流域内森林资源较为丰富,有兽类约180种,鸟类约500种,分别占全国区系总数的40%和44%。长江上游珍稀和特有鱼类112种,占长江特有鱼类总数的79%(112/142),是长江流域的生态多样性宝库,不仅丰富了长江水域生态系统的物种多样性和遗传多样性,在维持生态系统的结构和功能方面具有不可替代的作用。

此外,金沙江流域下游地区为长江流域的很多珍稀动植物物种提供了适宜的生境,是很多珍稀鱼类的产卵场所、越冬场所。

工程结构

总体布局

洛渡水电站由拦河坝、泄洪、引水、发电设施等建筑物组成。

硬件设施

拦河坝

溪洛渡水电站工程由拦河大坝、泄洪消能建筑物、引水发电建筑物及导流建筑物等组成,采用混凝土双曲拱坝设计,最大坝高285.5米,共安装18台单机容量77万千瓦水轮发电机组,总装机容量1386万千瓦,是世界首座千万千瓦级高拱坝电站。此外,溪洛渡水库有64.6亿立方米的调节库容,可增加下游三峡、葛洲坝水电站的枯水期发电量。坝高相当于90多层楼高,是世界首座千万千瓦级高拱坝电站。

发电设施

最大坝高285.5米,是世界最高的大坝之一,大坝顶部弧长698.07米;左右岸的发电厂房埋设在两岸山体内,分别安装了9台发电机组,装机容量达1386万千瓦。水电站主体地下洞室群规模庞大,其中主厂房总长437.95米,跨度31.9米,最大泄洪流量每秒5万立方米,水流速度高达50m/s。

厂房区

溪洛渡水电站的18台机组全部在地下,这是因为溪洛渡地势比较狭窄,为更少占用土地、迁移人口,就利用两边的山,把厂房放在山洞里。溪洛渡地下电站在不到1平方公里内有近百条洞室纵横交错,洞室边墙高、跨度大。

泄洪建筑

溪洛渡水电站属300米级高拱坝,作为长江干流防洪体系的重要组成部分,泄洪是关键问题。在两岸的泄洪洞不足以宣泄全部洪水的情况下,溪洛渡大坝坝身开有大量孔口用于泄洪。

溪洛渡泄洪流量和泄洪功率远超世界拱坝最高水平,泄洪消能综合技术难度高,但解决了窄河谷、高水头、巨泄量泄洪消能关键技术难题。项目建成了“体形精准、平整光滑、高强耐磨”的泄洪洞,为类似工程提供了新的设计、技术和施工方案。

安全设计

综述

溪洛渡水电站位于金沙江下游峡谷河段,河床地质条件及大坝结构复杂程度为世界拱坝之最,综合技术难度大。溪洛渡大坝又有着独特的“三高”等特点,即高地震区、高拱坝、高水头、泄流量大。

智能设计

溪洛渡通过借助信息化手段与技术,优化施工管理模式,建设“智能大坝”,用先进科学的办法,确保大坝万无一失。溪洛渡“智能大坝”以大坝全景信息模型(DIM)和智能化建设协同平台(iDam)为核心,前者以三维地质和拱坝结构模型为核心,集成基础信息、过程信息、监测信息等三类工程数据;后者则是一个共享、协同、交互的业务平台,管理着2538仓混凝土浇筑信息、3496支安全监测仪器、4723支混凝土温度计以及2.4万米测温光纤。从iDam对海量施工数据的实时采集与传输,到DIM的记录、分析,再到智能设备与软件的控制达到动态调整和预报预警的目的,“数字大坝”形成了“感知—分析—控制”的闭环。这个综合性人机交互系统,需要在坝体内埋设成千上万只温度计、多点位移计、应力计等监测仪器,需要研发混凝土施工、温度控制、仿真分析、预警预控等14个功能模块。这些设备敷设就像人体的毛细血管和神经系统,将“触角”伸向坝体的各个部位,从混凝土内部温度感知和实时自动计算、分析和比较,实现了“最高温度、降温速率、异常温度”的预报、预警与智能温度控制。

功能价值

防洪

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。水库防洪库容46.5 亿立方米,利用水库调洪联合调度再配合其它措施,可使川江沿岸的宜宾、泸州市重庆市等城市的防洪标准从二十年一遇提高到百年一遇,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平原防洪标准进一步提高。《金沙江溪洛渡水电站防洪专题研究报告》中初步成果表明:溪洛渡水库与三峡水库联合调度,减少了长江中下游的分洪量25至40 亿立方米,减少了长江中下游的洪涝压力及损失。在确保防洪安全的前提下,还可以充分利用汛末洪水,统筹兼顾防洪安全、蓄水进度、发电效益和航运效益,最大限度发挥梯级水库综合效益,有利于持续优化完善三峡水库蓄水调度工作。

发电

溪洛渡水电站是一座以发电为主,兼具防洪和改善航运等综合效益的巨型水电站。电站总装机容量1386万千瓦,安装有18台77 万千瓦水轮发电机组,远期多年平均年发电量约614亿千瓦时,是我国“西电东送”战略骨干电源点、西南水电开发典范工程,所发电力主供华东及华南地区

工程价值

溪洛渡泄洪流量和泄洪功率远超世界拱坝最高水平,泄洪消能综合技术难度居世界之首,成功解决了窄河谷、高水头、巨泄量泄洪消能关键技术难题。项目建成了“体形精准、平整光滑、高强耐磨”的泄洪洞,为类似工程提供了新的设计、技术和施工方案。

主要影响

生态环境

溪洛渡水电站从电站的规划设计阶段到建设实施阶段,再到电站运营阶段,以实际行动将建设绿色工程贯穿电站的全生命周期。这其中,通过对拱坝建基面的设计优化,减少坝基开挖和混凝土浇筑工程量各100多万立方米,节省投资近7亿元,也大大降低了施工对环境的不利影响。

溪洛渡水电站与乌东德镇、白鹤滩、向家坝水电站、三峡、葛洲坝等梯级电站构成了世界最大清洁能源走廊,为经济社会高质量发展提供源源不断的绿色动力。

截至2022年6月,溪洛渡水电站首批机组投产发电以来,安全稳定运行3244天,年发电量连续多年突破600亿千瓦时。

5000亿千瓦时可供约6亿人一年生活用电,相当于替代标准煤约1.52亿吨,减排二氧化碳约4.16亿吨。

截至2023年7月12日0时,溪洛渡电站累计发电5602.25亿度,相当于节约标准煤1.68亿吨,减排二氧化碳4.62亿吨。溪洛渡水库防洪库容46.5亿立方米,通过科学调度,可将川江沿岸的宜宾、泸州、重庆等城市的防洪标准从20年一遇提高到50年一遇,是长江防洪体系的重要组成部分,已累计拦蓄洪水215.7亿立方米。

社会民生

溪洛渡水电站所在地区域和人民协同发展,是水电工程永续价值的体现。库区人民为了支援水电站工程建设牺牲很大,通过水电建设,将当地的优势资源充分发掘出来,形成市场竞争力,促进当地经济社会发展。溪洛渡项目共为库区新建道路370余公里,使当地群众交通运输更加便捷安全;新建集镇13个,使当地城镇化率增加了2.5%;帮助6.1万移民脱贫致富;带动库区社会经济发展,累计投入移民资金36亿美元,年均增加当地财政收入4.2亿美元,20万库区群众生活水平得到显著提高。

工程组织

溪洛渡水电站由三峡集团投资建设,管理方为长江电力

设计者为王仁坤,2007年在清华大学水利系水工结构工程专业获博士学位。现为中国电建成都勘测设计研究院有限公司副总经理、总工程师,教授级高级工程师,四川省工程设计大师。

所获荣誉

2016年9月,溪洛渡水电站获“菲迪克2016年工程项目杰出奖”,是全球21个获奖项目中唯一的水电项目。

截至2023年12月,溪洛渡电厂已牵头或参与起草编写国家标准3项、电力行业技术标准23项,累计取得国家专利435项,突破了包括GIL故障预控技术等电力生产技术壁垒,持续提升我国大型水电站管理能力。

文旅信息

溪洛渡所在永善县城,过去只有三条街道的,如今已经有了完善的路网结构,按照“山城、水电、园林、湖滨、旅游”的定位打造生态优美、宜居宜业的美丽县城,2020年5月退出贫困县。隔江相望的四川雷波县,乘着溪洛渡水电站建设的东风,改善了交通、通信、教育等基础设施条件,打造了“雷波脐橙”这一中国国家地理标志产品。

社会评价

水电工程建设是一个价值再造的过程。建设工程不是交付一个产品,而是创造一个具有社会功能和市场竞争力的价值体,并且在未来有更大的价值再造能力。在建设过程中,需要切实履行对生态环境保护的功能,让工程和环境是一个和谐体,而不是矛盾体。溪洛渡大坝是世界上唯一全坝粗骨料采取地下洞室玄武岩开挖料的特高拱坝。简而言之,就是大坝建设中需要的石头骨料全部来自地下工程中开挖出的玄武岩,从而避免了处理开挖料带来的生态影响。(中国经济报告 评)

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。水库防洪库容46.5 亿立方米,利用水库调洪联合调度再配合其它措施,可使川江沿岸的宜宾、泸州市重庆市等城市的防洪标准从二十年一遇提高到百年一遇,符合城市防洪规划标准。(《人民长江》评)

参考资料

溪洛渡水电站累计发电突破5000亿度 认识这座超级水电站.闪电新闻-央视新闻.2023-05-04

瞭望丨日记:千里走金沙.四川电视台.2023-12-08

溪洛渡!世界第四大水电站累计发电量突破5000亿千瓦时.澎湃新闻.2023-12-08

Xiluodu Hydroelectric Power Plant and Xiangjiaba.sasac..2023-12-08

世界第三大水电站溪洛渡电站投产发电.国家能源局.2023-12-08

溪洛渡水电站年内首次机组全开并网运行.昭通新闻网.2023-12-08

全国第二大水电站溪洛渡开工.中国长江三峡工程开发总公司.2023-12-08

世界前十二大水电站 五座在中国_新闻频道_央视网.央视网.2023-12-08

首台机组投产十年 溪洛渡水电站累计发电超5600亿度.新华社.2023-12-08

溪洛渡水电站大事记.中国长江三峡工程开发总公司.2023-12-08

溪洛渡水电站永善县首批移民外迁.新浪网.2023-12-08

世界第四大水电站——溪洛渡水电站累计发电量突破5000亿千瓦时.国家发展和改革委员会网站.2023-12-08

展风采 树楷模│溪洛渡电厂刘刚:守护大国重器 弘扬水电奉献精神.中国水力发电工程学会.2023-12-10

面对江河的呼唤:大师的溪洛渡情怀.清华校友网.2023-12-10

溪洛渡水电站投产发电十年累计发电超5600亿度.新华社 .2023-12-08