说起中国的水电站，估计大家首先会想到三峡水电站。继三峡水电站之后，我国又在长江上游相继建造了向家坝（装机775万kw）、溪洛渡（装机1386万kw），乌东德（装机1020万kw）以及白鹤滩（装机1600万kw）四大电站，在部分指标上甚至比三峡大坝还“厉害”。

在工程建造方面，以上四大水电站都有着创纪录的实力，比如：白鹤滩的水轮机单机容量达到百万千瓦，创下世界第一；向家坝水电站配置了世界最大规模的沉井群（混凝土用量9.3万m³），最长的砂石骨料运输带（30多公里）等等。

白鹤滩水电站

今天要说的乌东德水电站也是如此。乌东德拦河坝是世界第一座全坝应用低热水泥的特高拱坝，对温控防裂提出了超高的要求，这当中体现的“中国智慧”让国内外的水利专家为之惊叹。

乌东德水电站：全国第四大水电站

乌东德水电站是全国第四大水电站，排名依据的是发电机组的装机容量。

乌东德水电站的装机容量为1020万kw，单台水轮发电机的容量为85万kw，左右岸各布置6台。为了建设发电厂房，工程人员在左右两岸的山体中展开了大量的挖掘工作，挖出土方量超过100万m³，最终挖出了一个长333米、宽32.5米、高89.8米的巨大空间。左右岸水电厂相当于30层楼那么高，是世界上最高的水电厂房。

在发电上，乌东德水电站设计的年发电指标为389.1亿度，平均每天可发电1亿多度。2021年6月16日，水电站的全部机组正式投产发电，在当年夏季就迎来了发电高峰：12台机组满负荷运行了750小时，最高单月发电量达到了73亿度，这相当于200多万个家庭一整年的电量！

除了电站厂房之外，电站枢纽还包括大坝、泄洪消能建筑物、上下游围堰、两岸引水发电系统以及导流洞等部分，其中最独特的就是拦河大坝。

从高空俯瞰，大坝主体位于金沙江下游的峡谷处，两岸边坡陡峭，河谷非常狭窄。受地势影响，坝体最终以混凝土双曲拱坝成型，外观上具有两大特点，一是高，二是薄。

乌东德大坝共分为15个坝段，坝体高270m，属于300m级的高拱坝，坝顶的弧长达到了326.95m。坝体高，对应的蓄水水位也高。乌东德大坝是金沙江下游四大梯级中的第一级，奔腾数千公里的金沙江在此截流，坝前与坝后水位落差巨大，泄洪场面相当壮观。

大坝的“薄”又从何说起呢？对于高拱坝，坝基的厚度和最大坝高的比值可用来评价大坝的厚薄，乌东德大坝的厚高比只有0.19，是世界上300m级特高拱坝中最薄的一座。大坝底部厚51.41米，顶部最薄处只有11.98米，变化幅度超过4倍。正是因为太“薄”，建坝的技术难度也更大，特别是在抗裂、防渗透等指标上有极高的要求，技术难度不亚于三峡大坝。

如何解决防裂问题？

乌东德大坝为什么要特别注意防裂的问题呢？

从环境上看，当地处于金沙江峡谷段，气候条件呈现出明显的干热、低湿、多风等特点。在这种气候条件下，混凝土很容易出现干缩裂缝，不利于大坝的蓄水和防洪安全。

从材质上看，混凝土水泥在浇筑过程中容易产生碱骨料反应，生成的凝胶吸水膨胀，结果就会导致混凝土胀裂。化学反应同时释放热量，在后期冷却时如果前后温差太大，已经凝固的水泥就可能出现收缩裂缝。

乌东德大坝更高更薄，所以出现裂缝的后果也更严重。要在技术上解决这一难题，就必须要用到温控防裂技术。

对于温控防裂，不同的大坝有不同的方案。三峡大坝的方案是优化混凝土的配比、降低总碱度等等，乌东德大坝的方案则是采用“低热水泥+35%的I级粉煤灰”的混凝土设计方案，这也是世界首次正式应用低热水泥来建造高拱坝。

什么是低热水泥？它有什么特点？

低热水泥属于硅酸盐水泥系列，主要矿物是硅酸二钙，也称为高贝利特水泥。研究表明，用低热水泥配制成的混凝土在发生水化反应时，温度升幅更低，抗裂性能好，后期强度增长高。因此，低热水泥特别适合对温控防裂要求很大的混凝土工程。

之前建造大坝时为何不使用低热水泥呢？主要还是技术原因。

硅酸二钙矿物在早期的水化活性较差，这一缺点限制了低热混凝土的应用。为了改善低热水泥的性能，我国水利部门进行了大量的前期研究和尝试，比如三峡工程的蜗壳二期，地下厂房，导流底孔等部位都浇筑了低热水泥混凝土。在自收缩偏大、外加剂适应不良等问题被解决后，低热水凝土逐渐得以推广，溪洛渡的导流洞以及向家坝的消力池均采用了这种材料。当然，以上经验都为乌东德大坝的建造打下了坚实的基础。

实际的应用效果究竟怎样呢？2021年10月，《长江科学院院报》对乌东德大坝所应用的低热水泥进行了质检报道，结果显示：大坝混凝土的各项性能在3年后基本达到稳定状态，绝热温升每年只增长0.1℃，后期没有“翘尾”现象；抗压强度达70.5MPa，弹性模量约42GPa，实际的防裂效果颇为理想。

如何体现“中国智慧”？

乌东德水利枢纽在施工上体现了“中国智慧”，在混凝土施工和温度监测上实现了全面的实时监控。

说到智能监控，乌东德水电站的施工几乎是不留死角，混凝土的骨料运输、拌和、平仓振捣等全部都由智能设备精准把控，环境温度的监控也做到了“天网覆盖”。

每年7~8月份，乌东德水电站所在的河谷又干又热，最高气温可达40多度。要把混凝土始终维持在低温下并不容易，一是要实时监测环境温度，二是要及时智能调控。那么监测的范围呢？整个大坝，而且施工的全环节、全流程都要对温度进行监控。

这里就以混凝土浇筑时的温度控制为例进行简单说明。

为确保严格控温，红外摄像技术首先派上了用场：混凝土骨料和拌和物的表面温度信息被连续采集，再结合实际加冰量、水泥温度、拌和用水温度、粉煤灰温度、骨料表面温度等信息，系统智能分析用水和用冰的比例，灵活调整加水量和加冰量，从而达到最佳的控温效果。

所以看似简单的温度防控，其实背后却隐藏着无处不在的智能系统！

数据显示，施工过程中仅混凝土的温度数据就产生了806万余条，冷却通水的数据超过439万条。正因为有数据的精准把控，乌东德大坝也被专家们誉为世界上最“智慧”的大坝之一，反映了中国智能建坝技术的最高水准。

总结

乌东德水电站的建造计划酝酿已久，我国早在20世纪50年代就开始了前期勘探。作为中国四大水电站之一，乌东德水电站必将产生巨大的发电、防洪、航运效益，为金沙江的水能开发做出巨大贡献。

在建造的技术难度上，乌东德水电站创下了多项世界第一，尤其是特高拱坝的低热水泥浇筑方案，在世界上尚属首次。作为“智慧型”工程，乌东德水电站的混凝土抗裂安全系数大于2.0，施工全程实现了智能监控与调控，创造了中国水电史上的又一个奇迹。