中國是一個水電開發(fā)大國，在金沙江、雅礱江、瀾滄江等西南水系建立了13個水電基地，規(guī)劃建成的小灣、溪洛渡、錦屏等百萬級千瓦水電站讓世界都為之驚嘆。
在金沙江的下游，“四大水利天王”是聞名全國的骨干級水電站。其中，向家壩和溪洛渡分別于2012年和2013年下閘蓄水，烏東德水電站也在2021年正式投產發(fā)電。至于萬眾矚目的白鶴灘水電站，目前也已進入收尾階段，預計2022年12月建設完工。
白鶴灘大壩
屆時，長江上游的這四大梯級電站將聯(lián)合發(fā)揮作用，有望為下游的三峽水庫解決“心頭隱患”。
金沙江是長江的干流，從攀枝花到宜賓河段全程約780公里，落差729米，山地丘陵綿延不絕，急流險灘交替出現(xiàn)，發(fā)電優(yōu)勢無與倫比。
從位置上看，溪洛渡位于下游的第三個梯級，它的建造規(guī)模也是達到了全國第二，僅次于長江的三峽水電站。
溪洛渡水電站總裝機1386萬kw，年均發(fā)電量約571億度，蓄水8年來累計發(fā)電量超過4000億度。這些電力是我國“西電東送”工程的重要支撐，左右岸電站分別主送浙江和廣東。由于溪洛渡水電站位于四川、云南的界河上，因此在發(fā)電方面也兼顧了川滇兩省的用電需求。
溪洛渡水電站
水電站主體由攔河壩、發(fā)電廠房、泄洪、排沙、供水等水工建筑物組成，最大壩高285.5米，屬于300米級高拱壩，大壩頂部弧長698.07米；左右兩岸的發(fā)電廠房埋設在地下，分別安裝了9臺發(fā)電機組，地下洞室群規(guī)模龐大；最大下泄流量5萬m3/s，水流速度高達50m/s。
以上三個方面反映出溪洛渡水電站的建造難度是非常大的。首先，300m級高拱壩的建造是一個世界難題，背后要考慮到地質條件、樞紐布置、泄洪耗能、混凝土的質量控制等多個關鍵技術。其次，廠房的修建需要挖掘龐大的地下隧道，水平埋深300~450米，垂直埋深340~480米，工程量非同小可。最后，大壩坡面要克服高速流量帶來的巨大壓力，不僅要求混凝土抗壓防滲透，在溫控防裂方面也必須要得到控制。
以最后提到的溫控防裂問題為例。2010年大壩澆筑的混凝土為159萬m3，單月最大澆筑量達到了17萬m3，如果不做處理，必然會產生極大的化學熱。工程人員為解決這一難題，在原料上重點選擇了發(fā)熱量低、線膨脹系數(shù)小的混凝土配合比，改善了抗裂性能。為保證澆筑溫度均在12℃以下，施工單位事先對出骨料先進行二次風冷降溫，再通過加片冰、制冷水攪拌等措施控制溫度。
最大的挑戰(zhàn)是在5~9月份這一高溫時期，此時還需要嚴格控制澆筑的時間段，當倉內溫度高于23℃時，需及時加強倉面噴霧以降低環(huán)境溫度，并通過預埋水管通制冷水的方式進行冷卻。以上任何一個環(huán)節(jié)有疏漏，都有可能會給壩體安全帶來不利影響，工程挑戰(zhàn)超乎想象。
溪洛渡水電站是中國的超級工程，它所發(fā)揮的作用自然也是非常巨大的。
在建設定位上，溪洛渡水利樞紐以發(fā)電為主，同時具有防洪、改善航運等效益。蓄水后，向家壩、三峽大壩的水量能得到穩(wěn)定供應，可提高枯水期的蓄水水位，因此下游的水電站也是受益者。
在發(fā)電方面，溪洛渡水電站連續(xù)多年完成了600億度的年發(fā)電目標，截至2020年9月，發(fā)電累計已突破4000億度。這到底是什么概念呢？四川省在2019年的社會用電總量為2636億度，按照這一標準來看，4000億度電能保證四川全省使用一年半！
更令人振奮的是，在2021年“金沙江四兄弟”中的烏東德（4臺機組）和白鶴灘（6臺機組）也已經開始發(fā)電，這使得金沙江成為了長江乃至世界水電站分布最密集、規(guī)模最大、發(fā)電能力最強的地區(qū)之一！
除了發(fā)電，溪洛渡工程在長江防洪中再助一臂之力，主要可以解決四川江段的防洪問題。在正常水位下，溪洛渡水庫的總庫容為126.7億m3，幾乎控制了整個金沙江約96%的流域面積，其中有46.5億m3的庫容專門用于防洪。
2020年8月中旬，長江中上游流域遭遇罕見強降雨，岷江、沱江、嘉陵江水位上漲明顯，四川、重慶迅速發(fā)布了I級防汛響應。根據(jù)長江水利委員會的決定，溪洛渡水電站在六天內共攔蓄了13億m3洪水，減輕了宜昌段干流的防汛壓力。
具體來說，防洪作用主要體現(xiàn)在兩大方面：第一，可以在汛期提前截流，減少了進入三峽水庫的洪水量，起到了遠程分洪削峰的作用。第二，溪洛渡水庫下游不遠處就是川江，距離防洪目標地點很近，通過和下游的向家壩以及上游的白鶴灘聯(lián)合調度，可以大大減小宜賓、重慶、瀘州等近處城市的防洪壓力。
溪洛渡水電站還有一大貢獻很容易被人們忽視，那就是攔沙效益。
長江的水文特征不同于黃河，泥沙淤積并不是影響水庫運行年限的首要因素。但是作為國家級水庫，泥沙淤積始終是妨礙長期運行的一大隱患，對于三峽水庫尤其如此。
截至2020年，三峽庫區(qū)內的淤積泥沙量已經達到19.77億噸，按照多年平均1.3億噸的來沙量計算，2021年的淤沙量估計已突破20億噸。這些泥沙主要來自上游的干支流，尤其是在金沙江溪洛渡壩址，每年的輸沙量就有2.47億噸，貢獻了三峽庫區(qū)泥沙量的47%。
溪洛渡水庫泥沙淤積觀測圖
蓄水后，上游水庫群的效益開始凸顯出來，大部分泥沙都被提前攔截，這是三峽水庫入庫沙量一年比一年少的主要原因。
在2014~2018年，科研人員對溪洛渡水庫的攔沙效應進行了研究，這段時間內庫區(qū)內淤沙已經達到了4.36億m3，相當于占據(jù)了3.8%的庫容。
專家估計，溪洛渡水庫運行60年后，三峽的入庫沙量比正常狀態(tài)可減少34%以上，屆時將大大減輕三峽水庫的泥沙淤積隱患。
對于上游水庫中的泥沙，又該怎么處理？理論上是可以適當利用的。2020年發(fā)表在《水利發(fā)展》上的一篇報告也指出：長江上游部分水庫泥沙淤積嚴重，個別庫容的損失率已超過50%，在滿足開采條件的庫段內，可以考慮適當開采利用，既可以增加有效庫容，又能創(chuàng)造可觀的經濟效益。
在庫區(qū)中部，泥沙成分以中粗泥沙為主，可采用射流沖吸式或自吸式管道排沙，沉沙分選后再用作建材；對于庫前的細泥沙，篩選后可用于改良土壤；對于庫尾處的粗泥沙，則可以直接用采砂船采砂，非常方便。當然，開采方式一定要科學合理，嚴謹評估環(huán)境影響，要從根本上區(qū)別于“非法采砂”、“過度采砂”。
金沙江自古以來就是長江土著魚的重要棲息地。在上世紀80年代，下游河段調查的魚類多達141種，但在梯級水電站開發(fā)后，漁業(yè)資源也受到了一定影響。根據(jù)2008~2011年的調查，下游的魚類僅剩下了78種，這種變化其實是有預見性的，在其他水電站也是如此。
金沙江魚類生態(tài)習性分布
在溪洛渡水庫及壩下，有不少魚類都屬于珍稀物種，比如達氏鱘、長薄鰍、長絲裂腹魚、金沙鱸鯉等等。水庫運行以來，土著魚的種類、數(shù)量呈現(xiàn)出減少的趨勢，一些喜歡生活在溪流淺灘或者具有洄游習性的魚類減少幅度最大。
為了減少生態(tài)影響，三大措施“力挽狂瀾”：
偏向生態(tài)的設計理念。溪洛渡水電站在修建之初做了詳細的生態(tài)規(guī)劃，采用了分層取水的設計方式，將下泄水溫提高了約1℃。據(jù)調查，金沙江大多數(shù)魚類只有在水溫達到18℃以上時才開始產卵，提高下泄水溫對于土著魚的繁殖具有重要意義。
金沙鱸鯉/圖源云嶺先鋒網(wǎng)
生態(tài)調度也是保護魚類的一大法寶。生態(tài)調度側重于在魚類的繁殖期創(chuàng)造出有利的繁殖條件。比如四大家魚，其受精卵要漂流兩三百公里后才能孵化，為創(chuàng)造出這一水文條件，溪洛渡、向家壩、長江三峽聯(lián)合調度，成功引發(fā)“人造洪峰”，起到了人工助產的作用。2019年，宜都江段的家魚產卵量達到了30億枚，是2011年的120倍，這說明生態(tài)調度確實發(fā)揮了催產作用。
增殖放流的力度越來越大。長江上游的土著魚日漸式微，但人工增殖放流卻方興未艾。胭脂魚、長薄鰍、達氏鱘等珍稀物種成重點放流對象，這是目前最主流的保護手段?？梢哉f，金沙江在水電開發(fā)中也兼顧了對生物資源的保護，這為中國水電站的建設提供了一個參考典范。
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