初秋时节,滔滔松花江水奔涌而下,在广袤的松辽平原上铺展开一幅长轴画卷。流经吉林市时,江水被一座巍峨雄伟的大坝拦蓄成湖,奔腾的水流变为电流,为这片肥沃的黑土地送去了无限动能。这座大坝就属于全面治理(重建)后的国网新源丰满水电站。
重建后的丰满水电站全景。
丰满水电站始建于1937年,是我国第一座大型水电站,被誉为中国“水电之母”“水电摇篮”。受历史条件限制,丰满水电大坝从诞生就伴随诸多先天缺陷和安全隐患,经过长达70年的运行,大坝老化破损,进入使用寿命末期,2007年被评定为“病坝”。国家电网有限公司组织各方专家充分论证,于2012年10月开工建设丰满水电站全面治理(重建)工程,历时近8年时间,于2020年9月全面建成世界水电史上首个“百米级坝高、百亿级库容、百万级装机”大型水电站重建工程,彻底消除了老坝安全隐患,让水电老厂重获新生。
重建后的丰满水电站在保障电力安全供应、沿岸防汛抗洪等方面发挥了重要作用,成为松花江防洪体系的“中流砥柱”和安全基石,积极服务东北全面振兴。
为世界大型水电站病坝治理
提供“中国方案”
丰满大坝的安全,关系到整个松花江水系的安全。党和国家的领导人高度关心关注丰满水电站的运行。
公司秉承“彻底解决、不留后患、技术可行、经济合理”的16字方针,大力推进自主创新,开创了超近距离“一址双坝”建设的世界先河,打造了一座世界一流的高质量大坝和技术先进的水电站。丰满水电站全面治理(重建)工程荣获国家优质工程金奖,为世界大型水电站病坝治理提供了“中国方案”。
重建过程中,建设者们首次在高寒地区大坝工程建设领域提出智慧管控理念,全面运用“大云物移”现代技术,开发三维可视一体化平台,形成工程建设全要素、全过程智能化管理体系;攻克寒冷地区碾压混凝土重力坝建设世界性难题,研发包含智能碾压、智能温控、智能验评、试验智能管控、灌浆监控、移动安监等功能的碾压混凝土坝全过程施工智慧建造技术,创新提出严寒与大温差地区碾压混凝土筑坝关键技术,解决混凝土温控防裂难题(极端最低气温零下42摄氏度、最大温差79.5摄氏度),开创了高寒地区碾压混凝土重力坝“智慧建造”先河。
2019年9月,坝工领域权威专家、中国工程院院士马洪琪在调研工程现场后说:“1000米长的大坝,国际上的坝基渗漏量标准是三位数,而丰满大坝渗漏量却是个位数,每秒还不到8升,远低于世界现有的同类坝,达到了国际先进水平。”
丰满重建工程从机组设备制造到安装调试全部实现国产化,设备厂商、施工单位全心投入,在设计、制造和安装的每一个环节都精益求精,以创新求突破。工程新安装6台单机容量20万千瓦的水轮发电机,电站总装机容量达到了148万千瓦,发电和调峰调频能力较原来提升了50%,新机组更是实现了全水头、全负荷状态下的稳定运行。机组16.4米的主轴在满负荷工况下,各部分轴承绝对摆度均控制在0.05毫米以内,性能指标国际领先,从根本上保障了机组安全稳定运行,彰显了“中国智造”的实力。
发挥防洪关键作用
成功应对特大洪水
松辽流域面积广、支流多,防洪安全对东北地区至关重要。丰满水电站坐落于松花江干流,80余年来,始终承担着吉林省吉林市、松原市和黑龙江省哈尔滨市等地区的防洪任务。
重建后的丰满水电站最大泄洪能力提升一倍,装机容量提升近50%,防洪能力得到有效提升,从根本上保证了松花江沿岸安全。
今年3月,考虑到防洪风险预控需要,相关各方向水利部门备案,确定了丰满、白山梯级水库采取7月1日前丰满水库水位255米、白山水库水位405米、梯级整体库容92.34亿立方米预控的调度策略。根据今年松花江流域可能出现较重汛情的预测,丰满、白山电厂分别于5月11、19日加大出库流量启动大发电,最大能力预腾库容,以便在大洪水到来时能从容应对。截至7月24日,两座水库在汛限水位以下主动预腾库容27.34亿立方米,为下游留足防洪安全余量。
7月下旬,受今年第3号台风“格美”等影响,松花江吉林段遭遇超百年一遇洪水,丰满水库出现自1933年有资料记录以来最大洪水。暴雨如注,一场强过一场。短短3天,丰满水库入库流量增加到5倍以上。7月27日8时,丰满水库水位持续快速上涨,松花江吉林段2024年第1号洪水形成。降雨总量大、洪水涨势迅猛、来水总量大,无不考验着流域水库的调控能力。
面对严峻形势,丰满、白山水库精细实施防洪联合调度,累计拦蓄洪水41.2亿立方米,相当于289个西湖的水量。7月29日,最大入库流量11300立方米每秒的特大洪水来袭。经丰满水库调蓄,洪峰削减至4000立方米每秒,削峰率达到了64%,使下游干流松花江至扶余江段河道水位降低了1.37~2.18米,最大限度保证了干流堤防的防洪安全。
系统科学调度水库是流域防洪的关键。面对前所未有的特大洪水,重建后的丰满水电站坚如磐石,保障了水库的科学精准调度,充分发挥松花江流域防洪控制性工程作用,有力保障了上下游人民群众生命财产安全。
绿色工程保供安澜
助力高质量发展
丰满重建工程建设践行生态保护有关要求,新投运机组设计年均发电量17亿千瓦时,每年可减少标准煤燃烧54万吨,减排二氧化碳141万吨。
为了更好地处理工程建设过程中产生的污废水,建设者们修建了污水处理系统。该系统先物理分离废水中的泥沙,再净化残留的悬浮颗粒物。处理过的水主要用于仓面保养冲洗、道路洒水和绿化灌溉,实现循环利用。至工程结束被拆除,该系统共处理废水92.13万立方米。工程施工中帷幕灌浆、砂石加工等产生的废水全部实现零排放,保证了松花江下游水质不受影响。
工程建设者们从一开始就定下一个目标:重新打通1942年因老坝蓄水而中断了80年的鱼类洄游通道,修复松花江467千米长的鱼类生态环境。工程采用“鱼道集鱼+升鱼机运鱼+仿生鱼道过鱼”综合性过鱼设施,配套建设目前亚洲严寒地区最大的鱼类增殖站,对江段内鱼类资源进行针对性补充,丰富水生食物链的物种构成,连续3年向松花江投放7种鱼苗共约460万尾,促进了松花江流域珍稀鱼种的基因交流,维护了水生生物多样性,对流域水生生态可持续发展具有重要意义。
“一址双坝”是丰满水电站的最大特点。建设者们研究了老坝拆除高程对水库水温结构及下泄水温的影响,并委托中国水利水电科学研究院开展了大量的试验、综合比较分析,优化了施工方案,取消常规叠梁门分层取水方式,在世界上首次利用老坝拆除缺口分层取水。
经过规划,老坝的拆除高程由237.5米提高到240.2米,拆除宽度由594米扩至684米。老坝拆除余留的岩坎形成了前置挡墙,漫过挡墙进入两坝之间的是温度较高的表层水。新旧两坝之间形成了一个“温水收集箱”,6台机组就从这个“温水收集箱”里取水,调节了下泄水温,更利于鱼类繁殖和农作物灌溉,保护了下游生态环境;在冬季大坝下游沿岸形成江水与大气的温差,让我国四大自然奇观之一“吉林雾凇”持续“绽放”。
丰满大坝拦蓄而形成的松花湖是国家4A级风景名胜区,因适宜夏季避暑、冬季旅游滑雪观景吸引众多游客,促进了地方经济社会发展。(记者 张婷 赵迪 通讯员 韩冰)
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