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我們知道，世界上規(guī)模大的水電站，是總裝機容量2250萬千瓦的三峽電站。那世界上第二大的水電站在哪里呢？答案是：也在中國。

轉載自網(wǎng)易新聞學院(we_know_media)

出品| 網(wǎng)易新聞

作者| 須臾千秋

準確地說，它就在三峽大壩的上游不遠處，它就是總裝機容量1600萬千瓦的白鶴灘水電站。

一條江上真的容得下兩座這么大的水電站嗎？請容我細細道來。

（一）不算不知道，整個長江竟然蘊藏著八個三峽

長江，尤其是上游的金沙江落差很大，水量豐沛，蘊藏著數(shù)不盡的水能資源，水電富集程度居世界之。經(jīng)計算，中國西南的長江水系中可供開發(fā)的水電總量可以達到8個三峽的總裝機容量。

在中國金沙江水電基地的規(guī)劃中，在三峽以上的流域中共規(guī)劃了20座大大小小的水電站，將金沙江變成了一個水庫連接一個水庫的平湖。整個梯級開發(fā)成功后，金沙江上游藏川段豐富的水能資源將借助超高壓或特高壓電網(wǎng)通過四川轉送華中、華東電網(wǎng)，成為中國“西電東送”的主力，為中國的去煤化和環(huán)境保護做出巨大貢獻。

（長江干流剖面圖）

這其中，白鶴灘水電站就是大的一座。

它位于云南省巧家縣大寨鎮(zhèn)與四川省涼山彝族自治州寧南縣六城鎮(zhèn)交界的白鶴灘，上游與烏東德梯級電站相接，下游尾水與溪洛渡梯級電站相連，是金沙江下游河段四個梯級開發(fā)的第二級，也是發(fā)電量大的一級。

白鶴灘水電站的攔河壩為混凝土雙曲拱壩，高289米，壩頂高834米，頂寬13米，大底寬72米。相比起寬達2308米的三峽大壩，白鶴灘大壩顯得狹窄，水量也與三峽大壩有著明顯的差距。但金沙江巨大的落差使得等量的水在這里蘊藏著更加巨大的能量，看起來小小的白鶴灘水電站卻擁有著接近三峽大壩的發(fā)電能力。

可以說，在金沙江開發(fā)水電，效率高得驚人。

（二）發(fā)電量接近的三峽和白鶴灘水電站，為何形狀卻大不相同？

三峽水電站和白鶴灘水電站，作為兩個發(fā)電量接近的電站，形狀看起來卻完全不同。

三峽大壩是一條筆直的大壩，兩側很寬，又矮又長，橫截面是一個直角梯形。而白鶴灘大壩則看起來又薄又高，全壩呈水平的拱形，凸邊面向上游，兩端緊貼著峽谷壁。

是什么造成了這種區(qū)別呢？

原來，三峽大壩和白鶴灘大壩，恰好是兩類重要水壩的典型代表：重力壩和拱壩。

水壩的兩側水壓不均，上游壓力大，下游壓力小。隨著兩側水高度差的增加，這種壓力差往往能達到十幾個大氣壓之多。水壩要想正常工作，就必須平衡這一巨大的壓力差。其中，重力壩是依靠壩體自重產生的壓力來抵消水壓力的，而拱壩則是借助于拱的形狀將水壓傳遞給兩側的巖體。

相對而言，重力壩的結構冗余度較大，因此比較安全可靠，耐久性好，可以抵抗?jié)B漏。即使發(fā)生洪水、地震、戰(zhàn)爭等災難對水壩造成了破壞，只要你沒有把壩體移走，那么被破壞后完全失效的重力壩殘骸也仍然擁有擋水的能力，不會瞬間發(fā)生泄洪，對下游造成毀滅性的破壞。

對于三峽這一容不得半點閃失的國家重要樞紐工程，采用重力壩的壩體模式是科學的。尤其是長江在三峽段的江面寬闊，兩側也缺乏足夠堅固的基巖可以傳力，重力壩恰好可以應對這樣的環(huán)境。

（重力壩示意圖）

不過，對于白鶴灘水電站這樣的大壩，重力壩的模式就顯得不合時宜了。

白鶴灘水電站的落差很大，重力壩要想承擔這么高的壓力差，所需要的大壩體積將會極其驚人。這既造成極大的材料浪費，拖延工期，而且也對地基造成了巨大的壓力。

而采用拱壩模式，則大大提高了壩體的利用效率，讓大壩的每一處都能均勻受力，也大大減輕了地基的壓力。此外，由于金沙江白鶴灘處水面狹窄，兩側的山體比較堅實，恰好能夠承擔拱壩傳遞過來的水壓力。

（拱壩示意圖）

在各種拱壩形式中，白鶴灘大壩屬于形式為科學的一類，叫做“雙曲拱壩”。它的壩體為雙曲面，受力模式為科學，可以使拱壩的厚度減小、壩高增大。尤其是對于白鶴灘這樣的V型河谷，可以有效地節(jié)省壩體材料，同時提高安全性。

（白鶴灘的V形河谷）

（三）位處滑坡段下游，白鶴灘水電站如何保證地質安全？

白鶴灘水電站所處的位置，地質條件還算穩(wěn)定，但在其上游僅5公里處就是地質學中著名的金江滑坡。這是一處在四萬五千年間經(jīng)歷了四次滑動破壞的滑坡體，其堆積體積達1.58億立方米，平均厚度達56米。

金沙江中下游本來就處于印度洋板塊與亞歐板塊的碰撞斷裂帶上，這里地震頻發(fā)，巖層破碎，很容易發(fā)生地質災害。當受到地震或其它外界擾動時，這部分滑坡體是否會發(fā)生進一步變形，并對下游的壩體產生影響？（作者  清華大學土木工程博士）