坝顶高程是什么（以乌东德水电站为例）-钰翎珑科普网

前年的6月29号，一条令许多国人欢欣鼓舞的新闻——金沙江乌东德电站第一批机组发电成功。但是，乌东德作为全球最单薄的水电站是否真的很安全呢？其差异究竟在哪里？

乌东德电站究竟有什么区别？

乌东德水电站（以下简称乌东德水电站），位于云南昆明禄劝县境内，与四川凉山州会东县接壤，地处金沙江干道，为中国三峡集团、开发兴建的金沙江中下游河段，为4个梯级水电站中的最上层，其主要作用是发电，装机1020万kW,多年平均发电量为389.1亿kW·h,同时它还是世界上第七座迈进千万千瓦级台阶的大型水电站。

关于乌东德电站的研制，上个世纪50年代即已进行了探索。至60年代长江水利委员会已制定《金沙江流域规划意见书》（以下简称《意见书》）.《意见书》建议对金沙江下游进行梯级式水力发电，分4个层次进行。

至20世纪90年代国家通过长江流域综合规划并决定向金沙江下游梯级开发；（2）2002年决定乌东德电站的开发权归三峡集团。三峡集团自2003年起启动可行性勘测设计，完成乌东德水电站坝址区勘探平洞1.3万m,地质钻孔勘测近2.6万m。

三峡集团报送的金沙江乌东德水电站预可行性研究报告于2010年5月份通过验收。《金沙江乌东德水电站可行性研究报告》于2015年4月份获得批复，后又获得国家批复，并于2015年12月24号正式启动建设。

乌东德水电站坝址于2017年3月6日正式启动浇筑工作，对乌东德水电站施工具有里程碑意义。这是为什么呢？

由于乌东德水电站为混凝土双曲拱坝结构，而成为世界上第一座用低热水泥混凝土灌注而成的特高拱坝。低热水泥有什么好处，笔者已在白鹤滩水电站说过，这里不多介绍，有兴趣的朋友可向前翻翻。

然而，这种双曲拱坝由于是横纵均呈弧形的拱坝，所以很了不得。双曲拱坝之所以能在弯曲上显示其优越性，是因为乌东德电站坝顶高程为988 m,坝顶高程意为，坝顶至海平面最大高度。大坝水库正常蓄水位达975 m,蓄水量为58.63亿m3，将给大坝带来推力809万t。

但由于双曲拱坝上半径较大，能使水库水位推力向两岸扩散，降低坝体受力；（2）竖直曲线能使拱坝坝厚变小、坝高增加、水坝储水能力增强。因此乌东德坝最大坝高达270 m,坝底厚度只有51 m,厚高比只有0.19，堪称世界最薄300 m级别特高拱坝。

乌东德水电站“兄弟”白鹤滩水电站最大坝高289m,拱端最大厚度83.91米，厚高比高达0.29，乌东德水电站与白鹤滩水电站相比，看上去的确要薄上一圈。

但我们还必须明确一点：乌东德水电站最细部300米特高拱坝比最细部小，最细部比法国托拉拱坝大88m,底部厚度2m,厚高比0.023。

拱坝之所以能以这样一个“纤细躯体”来抵御如此强大推力，是因为拱坝拱梁所受荷载能互相调节，从而能经受超载作用。加之其几何形状特殊，稳定主要靠两岸拱端反力，因而抗震性能良好。

但缺点是施工难度较大，施工技术要求较高。因此在勘查中技术人员大量使用新技术。其中有无人机探测，遥感卫星测绘和三维地质激光扫描。设计之初，设计组就已对、坝区及其附近地质地貌等资料进行细致采集和了解。

设计团队经过充分的资料分析，确定了“静力设计，动力调整”，为乌东德水电站坝体定制”修长”而”坚挺”的身材。同时为了保证坝体结构的稳定性，乌东德电站在大范围内采用了强度达800 MPa的高强度钢，但该钢具有强度越高焊接难度越大的特点，而美国“海狼”号核潜艇用钢强度只有820 MPa。由此可见乌东德水电站的“坚固”程度。

可以说中国工程人员为修建乌东德水电站费了九牛二虎之力，然而这是远远不够的，金沙江中下游我们一共修建了4座大水电站。

金沙江上为什么有如此众多的水电项目？

金沙江为长江中上游，主要流经青，藏，川，滇等4个省（区），流域面积达50.2万平方公里，水主要由降水补给，落差3300 m,水力资源可达1亿k W,在长江水力资源中占有重要地位。可以说金沙江水利资源没有得到很好地开发利用，是浪费。

但金沙江通常分上中游和下游三部分，上游自青海省玉树巴塘河口向东南流，一直流到云南石鼓镇，落差达1720 m,历年平均流量520 m3/s~1000 m3/s.金沙江水电集团全线已在金沙江中上游兴建8个梯级电站，但出力不大

最大叶巴滩电站装机容量198万k W,最小岩比电站仅30万k W。

中游自石鼓镇到攀枝花市雅砻江口全长564千米，落差838 m。由于西南地区年年7月雨水丰沛，水流量较大，我国已在金沙江中游地区，兴建了8座巨大的梯级水电站，总装机容量达2058万k W,折合成1.1三峡。

但下游是四川省宜宾市屏山县新市镇到宜宾城区岷江口的106 km。但金沙江中上游的年径流量相差很大，屏山站测得的年径流量最大值是1952亿m3，攀枝花的年径流量只有699亿m3。

因此金沙江下游水力资源非常丰富，国内规划的4座世界级巨型梯级水电站即乌东德，白鹤滩，溪洛渡，向家坝。4座水电站装机4820万k W,折合三峡水电站2.4座。

整个金沙江上已建水电站20多座，发电量惊人。但梯级水电站存在许多难点。

一，关于水量利用。由于梯级电站为水资源多次重复开发，上、下梯级间电站产生约束。

这对调度管理方面提出了非常高的要求，由于梯级中各个电站存在着如何进行合理的运行，也面临着梯级之间电站的优化。

与此同时，电站内各机组之间，还存在如何进行优化调度及负荷分配等问题。如何让水资源得到充分利用并使得机组设备使用效率最大化成为难点。

二是对梯级电站进行统一调度。由于梯级电站在运行过程中会相互影响，各个梯级电站的安全运行也是相互联系在一起。运行中还应考虑到河流梯级电站安全，并从中制订标准以保证上、下游各等级电站安全运行模式及危急时刻运行模式。当然，这是梯级电站所面临的主要问题。

最后，对梯级电站集中管理。其中综合管理对遥测，遥讯，遥控，遥调等都有很高的要求，同时对调度及通讯等技术及可靠性都有很高需求。而且在对设备进行维护管理时，对人员的要求也是精简高效，因此综合管理整体规划，能够避免出现设备闲置以及人员零散浪费的现象，同时也能够对生活基地进行集中处理，对福利设施进行提升标准也能够减少成本。

尽管梯级电站晚期运行难度较大，但随着科技的进步。智能化、大数据等设备不断增加能够降低以上难度所造成的冲击。4座水电站现已相继建成并投入运行，并逐渐开始了磨合，今后一定会为中国做出重大贡献。

金沙江水电为我国做出了多大的贡献？

从时间上看，4座水电站不可避免地把资源转化为经济收益。而四大电站兴建以后，一旦出现洪灾，就能截流金沙江，减少长江中下游地区成灾洪水。同时电站的建设能够改善地方基建条件、增加就业、提高财政收入、带动区域经济的发展。同时，下游4座水电站具有水陆联运能力，可把整个金沙江中下游沿岸，与长江黄金水道结合起来，创建综合交通运输体系，奠定新型经济走廊建设基础。

新经济走廊距川西经济区较近，川西经济区全境由成都，绵阳，乐山，德阳，眉山，雅安，资阳7个市组成。它囊括了工业，农业，航天，高新技术等诸多领域，因此对电力的需求将不断增加，与此同时金沙江新经济走廊的建设，还将增加川西经济区辐射范围，对长江经济带的建设，区域经济协调发展，以及促进西部大开发战略的实施，具有十分重要的意义。

但云南是“西电东送”的主要能源基地，至今已累计东送电量达10000亿千瓦时，相当于三峡水电站十年左右的电量。

此外，云南电力项目也在不断增加中。云南这些年打算把自己建成国内第一绿色铝产区，光伏产区。现代铝工业生产对电力的需求量相对较大，多以电解铝工业为原料，当前工业电解铝多以冰晶石—氧化铝熔盐电解为主。

用碳进行氧化还原反应萃取纯铝、纯硅已将化学式打出大屏幕。与此同时，光伏产业对单晶硅或多晶硅提出了更高的要求。这一过程需用电加热至1600多度才可实现。

尽管云南水电项目仍在开发中，并且这些年我国电力也得到了飞速发展，特别是西部地区电气更是源源不断的运往全国各地。而全国经济第一大省广东缺电仍比较严重，这是什么原因呢？

这首先是由于全球变暖造成气候异常，将经常性地发生南旱北涝，年内广东，云南，四川，贵州等地旱情异常。而且广东的电力有1/3是靠西南的水电来维持的，西南没有下雨将造成电力供应的紧张。

这第二种理由是电网是独立的。我们国家的电力公司实际上有两个，一个叫国家电网，一个叫南方电网。南方电网承担着云南，贵州，广西，广东，海南5省电力业务的投资，建设与运营任务，因此国网与南网并网并不存在。所以广东不通电也实在是没有办法，福建，江西，湖南等地大规模的送过去。

国家一开始就想让南方电网借鉴西方电力公司试图资本化运营的做法，但我国对电力的需求始终巨大，因此南网总是光顾如何发电，没有心思去搞资本化运营。目前已有不少专家学者提出了并网的设想，将来也许国网与南网并网，到那时广东的电力问题将可以缓解。而西南地区雨季将至，金沙江两岸水电站势必电量充沛，广东用电紧张状况将迅速缓解。

等到我们国家电力问题得到解决后，就自然而然地把过剩的能量输送给东南亚各国。“十三五”时期南方电网已接入越南，缅甸和老挝等国电网，南方电网云南国际公司通过所接13回110千伏以上输电线路进行国际电力交易。截止到2020年11月30号，我国与周边国家的电力交易总量达到了616.39亿k W·h,国际贸易电量实现了稳定增长。