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國家卓越工程師張春生的“水電報國”夢

華東院發(fā)布時間:2024-05-14 14:11:28

5月7日,央視CCTV-4中文國際頻道播出系列片《卓越》,國家卓越工程師、中國電建首席科學家、首席技術專家張春生講述了“水電報國”夢想照進現(xiàn)實的故事。

張春生深耕水電設計研究和工程實踐39年,為中國水電設計建設從跟跑、并跑到全面領跑作出突出貢獻,先后主持和參與設計了世界技術難度最高水電工程——白鶴灘水電站、世界埋深最大的錦屏二級水電站、當期中國規(guī)模最大的抽水蓄能電站——天荒坪水電站等22座大型水電工程,裝機規(guī)模全國占比11.05%,為我國水電科技進步作出了重要貢獻,為國家清潔低碳能源戰(zhàn)略實施提供了有力工程支撐,是名副其實的“水電尖兵”。

當期中國規(guī)模最大的抽水蓄能電站——天荒坪水電站

張春生的水電之路,始于20世紀90年代,他第一次全面參與設計的水電工程——天荒坪水電站,當時在同類電站中位列亞洲之首,世界第三。

對于水電工程設計師而言,圖紙只是工作的起點,真正的挑戰(zhàn)在施工現(xiàn)場。當時,年僅31歲的他作為設計單位代表,長期駐扎在施工現(xiàn)場,如何因地制宜地落地實施方案,如何協(xié)調(diào)統(tǒng)籌各個施工單位,面對突發(fā)情況時,如何及時提出處理方案,這些都需要設計團隊現(xiàn)場解決。張春生說:“沒有調(diào)查沒有發(fā)言權,現(xiàn)場就是戰(zhàn)場。”

長期的現(xiàn)場駐守,讓張春生根據(jù)現(xiàn)場得出的結論,往往比理論推斷更加準確。多項創(chuàng)新技術,在張春生駐守現(xiàn)場的實踐中,得以驗證實施,為中國抽水蓄能電站技術的跨越式發(fā)展奠定了基礎。這期間,他將水電工程涉及的各個學科吃透,并融會貫通,也為日后成為項目總設計師,打下了堅實基礎。

2000年,天荒坪水電站竣工。這個抽水蓄能電站,就像是電網(wǎng)的“充電寶”。它利用依山而建的高低水庫,在電網(wǎng)負荷低谷時,將水從低處抽送到高處,電能轉(zhuǎn)化為勢能。在電網(wǎng)負荷高峰時,將勢能轉(zhuǎn)為電能。循環(huán)往復,雙向調(diào)節(jié)。如今,天荒坪水電站仍然是華東電網(wǎng)非常重要的一個蓄能調(diào)節(jié)工程。特別是它對上海供電質(zhì)量的保證,電網(wǎng)的安全,還在發(fā)揮著巨大的作用。

如果將天荒坪水電站比作張春生在工程現(xiàn)場的一次小試牛刀,那么未來的任務無疑將是他大顯身手的絕佳舞臺。

世界埋深最大的錦屏二級水電站

這座裝機規(guī)模480萬千瓦的錦屏二級水電站,位于四川雅礱江錦屏大河彎上。奔騰的雅礱江水穿越山體內(nèi)長約17千米、最深超過2500米、落差約300米的輸水管道后,將勢能轉(zhuǎn)換成清潔的電能。

蘊藏如此豐富水力資源的錦屏大河彎,其實早在20世紀60年代,就已經(jīng)被國家納入開發(fā)計劃當中。

當時,工程師們在細致勘察后,就提出“裁彎取直”的開發(fā)方案。但是,錦屏大河彎山高谷深,每一處隧洞的開挖,都會打破山體內(nèi)部的平衡,超高的地應力釋放時會將巖石像子彈一樣崩飛出去,形成巖爆等自然災害,而一次巖爆發(fā)生出來能量釋放相當于兩三級的地震。

這些施工難題在當時的技術條件下無法解決,開發(fā)只能停留在紙面上。面對這項突破性的地下工程,但連經(jīng)驗豐富的外國專家來到現(xiàn)場后,都對巖爆、突涌水等地質(zhì)災害望而興嘆。

錦屏二級水電站面臨的問題,沒有讓張春生和他的設計團隊退縮,在國內(nèi)眾多科研專家的支持下,根據(jù)現(xiàn)場的一手資料,華東院團隊帶領設計團隊完成了“裁彎取直”施工方案的設計工作并通過論證。

2004年1月1日交通洞開工,雖然已經(jīng)做了充分準備,但意外情況還是會發(fā)生。那一天,讓錦屏二級水電站設計副總工周垂一至今回憶起來都心有余悸,他說:“有一次出水,噴出來,距離是非常遠的,在大家都束手無策的時候,就需要一個非常堅定的信念。張總帶著地質(zhì)以及各個專業(yè)的人員,是拄著拐杖,手拉手進去的,那時情況非常危險?!?/p>

有了前期大量的論證和扎實的學科基礎,張春生面對危險時,表現(xiàn)出了強大的抗壓能力。他堅信,在設計的框架內(nèi)施工,工程風險一定可控。這種信念感染著周垂一,也同時鼓舞了在場的每一個人。

終于,經(jīng)過54個月的施工,交通線全面貫通。后續(xù)的引水隧道工程,分為48個工作面同時開工,利用化整為零的辦法,對難點逐一攻克。

如今,錦屏的兩座水電站,將大河彎的水力資源潛力充分發(fā)掘,實現(xiàn)了三代水電人的錦屏夢。由于突破性的設計,錦屏二級水電站單位千瓦投資,只有三峽電站的一半,電站項目本身幾乎沒有移民,淹沒損失極小,它也成為世界水電地下工程的里程碑。

世界第二大水電站——白鶴灘水電站

早在20世紀90年代,華東院就在國家統(tǒng)一安排下,開始對白鶴灘河段的開發(fā)方案進行勘察設計研究,面對工程難度被譽為“水電珠峰”的白鶴灘水電站,華東院團隊毫不退縮。

張春生說:“我們的勘探線一條一條的,37條勘探線,我們幾乎是50米的高差要打一個洞。每一條線,每一個斷面,每一個鉆孔,是每一個人的心血,是每個人的青春?!弊罱K,在陡峭絕壁的羊腸小道上,設計人員累計完成開鑿平洞5.5萬米,鉆孔20萬米的巨大勘探量。

經(jīng)過現(xiàn)場大量的勘探和試驗,確定了最合適的水電站選址。為了能讓大壩壩基穩(wěn)固,張春生帶領團隊根據(jù)前期調(diào)研,針對山體兩側(cè)破碎的巖石,設計了“外科手術”式的加固方案,順利解決了大壩拱形不對稱、壩基穩(wěn)固、大壩高抗震等問題,并且得到了專家的論證認可。

2022年12月,白鶴灘全部機組發(fā)電,白鶴灘水電站年均發(fā)電量約624.43億千瓦時,相當于為7500萬人提供一年的生活用電需求。同時,助力江蘇和浙江兩個經(jīng)濟強省的生產(chǎn)建設,它的建成,標志著中國巨型水電工程建設從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的歷史性跨越。

張春生說:“每一個技術人員都想把他的所學所用,他的知識能夠服務于國家。”

這位“水電尖兵”憑著數(shù)十年敢想敢干、敢破敢立的魄力,開啟了中國水電工程史上一次次新嘗試,見證了中國水電發(fā)展的一個個里程碑。


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