水往高处走 船在天上行 走近乌江构皮滩水电站通航工程

中央纪委国家监委网站 王珍

构皮滩水电站通航工程2012年开工建设,历时近10年完工,目前已投入试运行,开始大规模航运。过往船只可通过上下游引航道、三级“超级电梯”和两段中间渠道实现“翻坝”。图为构皮滩水电站大坝及通航工程全景。 (构皮滩通航管理处供图)

百米高空之上,崇山峻岭之中,一艘满载货物的船只正“悬空”通过一座高架桥……

连日来,这样一段“船在天上行”的视频走红网络,让不少网友直呼“震撼”“壮观”,感慨“小时候想象的未来场景在一步步实现”。

三级“超级电梯”,船只成功跨越200多米高坝

232.5米!

如果是一栋高楼,约有80层。人们乘坐电梯,从一层直达顶层最快只需数十秒钟。

但如果是一条河流的上下游落差,船只想要通过就没有那么容易了。

232.5米,正是构皮滩水电站大坝的高度。方便快捷地从这里通航,是乌江流域诸多水运人多年来梦寐以求的事情。

怎么办?我国工程建设者们给出的答案是——让轮船也“乘电梯”。

据了解,乌江,是长江上游南岸最大的支流、贵州第一大河,又被称为贵州的“母亲河”,流域内矿产资源丰富,是名副其实的“黄金水道”。与此同时,因其流量充沛等,也是我国水电资源的一大富矿、“西电东送”的良好电源点。

乌江上建起梯级水电站。其中,构皮滩水电站是国家“十五”计划重点工程,也是贵州省实施国家“西电东送”战略的标志性工程,贵州省已建成的最大水电站,2009年投产发电。水电站高达232.5米的大坝使上下游形成了巨大的落差,用水运人的话说,“船只想要通过,比‘登天’还难”。

历时近10年,由中国华电、中国电建等中央企业在崇山峻岭之间架桥开路,联合打造了又一基建奇迹——构皮滩水电站通航工程,让船只跨越200多米大坝成为可能,断航近20年的乌江水运也由此全线复航。

据介绍,构皮滩水电站通航工程由上下游引航道、三级“超级电梯”和中间渠道等建筑物组成,线路总长2306米。其中,最关键的就是三级“超级电梯”,利用卷扬机作为主提升设备,可实现船只在航道内的多次升降。

“超级电梯”,在业内被称为升船机,也叫举船机,是利用机械装置升降船舶,以克服航道上水位落差的通航设施。事实上,“轮船坐电梯”在我国早已不是新鲜事。

三峡升船机通航工程耗时六年,所使用的升船机最大提升高度为113米,约40层楼高,是当时世界上规模最大、技术最复杂、运行维护难度最高的全平衡式垂直升船机。与通过三峡五级船闸“爬楼梯”耗时三四个小时相比,船舶通过“坐电梯”完成“翻坝”,全程只需不到1小时。

……

创多项世界纪录,被誉为“升船机博物馆”

“升船机博物馆”“悬在空中的水运通道”,这是业界专家对构皮滩水电站通航工程的评价。由此足以见得该工程在业内的重要地位。

据介绍,构皮滩水电站通航工程共创造6项世界纪录,是名副其实的“超级工程”。

“这是世界上首座采用三级升船机方案的通航建筑物,拥有世界上单级提升高度最大的垂直升船机和世界上规模最大、提升力最大的下水式升船机。”谈及构皮滩水电站通航工程所创造的世界纪录,中国华电构皮滩发电厂工程管理部副主任马要坡如数家珍。

不仅如此,该工程还是世界上通航水头最高、水位变幅最大的通航建筑物,并拥有世界上规模最大的通航渡槽。同时,还在国内首次采用隧洞穿越山体的通航建筑物方案。

据介绍,从上游至下游,第一至三级升船机依次而建。船只下行过闸,首先要进入上游引航道,驶入第一级升船机承船厢,上行进入第一级中间渠道;穿过400多米长的隧洞后,在位于半山腰的渡槽中驶向第二级升船机;进入第二级升船机承船厢,下行进入“高架桥”——第二级中间渠道,驶向第三级升船机;进入第三级升船机承船厢,继续下行,驶入下游引航道。

第一至三级升船机最大提升高度分别为47米、127米、79米。其中,第一、三级分别连接上下游,采用船厢下水式垂直升船机,第二级采用全平衡式垂直升船机。

第二级升船机127米的提升高度,创造了世界上单级提升高度最大的纪录,比三峡升船机提升高度增加了14米。

“虽然只增加了14米,但施工难度却非常大。”据构皮滩水电站通航工程有关技术人员介绍,为使升船机有足够的提升空间,建筑物的高度通常要高于最大提升高度。第二级升船机可提升127米,其建筑物高度则达170多米,“对混凝土连续浇筑、起升设备打造、大件设备吊装、电气控制技术等,都是巨大的挑战。”

第一、三级采用的船厢下水式垂直升船机,则是世界上规模最大、提升力最大的下水式升船机。

“规模最大是指单级主提升设备规模在升船机行业属最大。”马要坡解释说,其主提升机减速器单台重量就超过120吨,远大于已建升船机减速器规模。如此规模的减速器在第一、三级分别布置了8个,除此之外还有卷筒等“大件”。第一、三级主提升系统“大件”的总重约为5440吨。

渡槽也是该工程中不得不提的一个重要组成部分。在三级升船机之间,采用了两级中间渠道进行连接,即渡槽。

“长、高、深。”马要坡用这三个字来概括构皮滩水电站通航工程的渡槽。

据他介绍,在总长2306米的通航工程中,渡槽占了近一半,渡槽支墩最高达100多米,每级渡槽水深3米。因此成就了其世界上规模最大通航渡槽的地位。

从一两天到一两个小时,通航效率效益双提升

2021年12月30日上午,满载磷矿石的航电606船顺利从构皮滩水电站过闸驶向乌江下游,船主吴先生体验了一次“船在天上行”的震撼。

安全、有序、便捷,是吴先生对构皮滩水电站通航工程的直观感受。这一感受背后,离不开科技的支撑。

据介绍,不仅是通航工程建设背后隐藏着不少科技密码,在通航管理方面也是科技感满满。

2021年10月,“乌江智慧通航管理平台(一期)建设项目”投用,搭建起一个统一 到、统一调度、统一发布、统一管理的智能化通航调度平台,旨在提高通航效率。

12月30日上午8时50分,航电606抵达上游升船机待泊区。经安检后,在现场广播提示和现场交通信号灯指挥下,吴先生驾驶航电606驶向第一级升船机……

航电606走完全程顺利过闸,用时2小时20分钟。有船主表示,这在构皮滩水电站通航工程试运行前“想都不敢想”。

截至2021年12月31日,构皮滩水电站通航设施共计通过船舶58艘次,其中上行37艘次,下行21艘次。

据贵州省航务管理局有关负责同志介绍,正式运行后,船舶通航时间有望继续缩短。他算了这样一笔账,届时,一艘500吨级的货船从贵州开阳渡至重庆涪陵,可实现一船直达,较原来的“公水联运”方式“翻坝”,运输成本上或可节约2万至2.5万元,“‘黄金水道’通江达海,将实现效率效益双提升”。

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升船机的应用解决了众多大型水电工程的通航难题,为我国大江大河发展航运事业、促进经济往来提供了便利。我国工程建设者们建造了一个又一个超级工程,让天堑变通途。以下是几个典型的“升船机”工程:

三峡升船机

三峡升船机由上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首和下游引航道组成,全线总长约5000米,船厢室段塔柱建筑高度146米,承船厢长132米、宽23.4米、高10米,过船规模为3000吨级(排水量),是世界上规模最大、技术和施工难度系数最高的升船机,最大提升高度113米,提升总重量1.55万吨。克服了世界级工程难题,与三峡船闸联合运行,实现“小船坐电梯,大船爬楼梯”。

景洪升船机

向家坝升船机

向家坝升船机坐落于金沙江向家坝水电站左岸,采用齿轮齿条爬升螺母柱保安型式,其最大提升高度114.2米,提升重量约8150吨。主要由上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首和下游引航道五部分组成,全长约1530米,全部设计均由我国独立自主完成。

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