4月23日,央视科教频道《创新进行时》栏目播出专题报道《极限跨越》,围绕川渝特高压工程穿越二郎山、折多山,面临珍稀动植物保护、高海拔覆冰、陡峭地形等难题,深度展示工程建设者通过采取多项技术创新和生态保护措施,在推动清洁能源输送与经济社会发展的同时,实现电网与生态和谐共生。
二郎山是四川高原与盆地气候的分水岭,丰富的动植物资源造就了天然的生态宝库。上午8点,川渝特高压交流工程川9标段项目部安全员王鹏和同事就出发了。今天,他们要对此前已发现的珍稀动植物资源完成巡查。
在转场的过程中,眼前的一幕就让他们既吃惊又忍俊不禁。这种猕猴学名藏酋猴,由于数量不断减少,已被列入近危物种。这些家伙可是建设者们遇到的常客,常常成群结队地下山寻找食物。
大家和动物们的“遭遇”成了家常便饭,有些让他们避之不及,有些则充满了惊喜。
除了藏酋猴、川金丝猴等多种野生珍稀动物,这片区域还是大熊猫国家公园。虽然大家没有直接遇到过大熊猫,但他们深知,这种国家一级保护动物需要被悉心关注和保护。
今天王鹏和同事还有一项任务,确认一些特别的植物。这片密林里分布着不少香果树等国家重点保护野生植物。除此之外,还有被称作“植物活化石”的国家一级保护物种珙桐。夏天时,珙桐绽放的白鸽般的花朵,在山林中格外醒目。这种来自1000万年前新生代的孑遗植物,幸存数量寥寥可数,同样是大家的关注重点。
这里是充满魅力的生态秘境,也是动植物的天堂。2023年以来,这里恰恰也成为王鹏和许多同事正在投身建设的一项工程——川渝1000千伏特高压交流工程的重要节点。这项工程起于四川甘孜,通过“Y”字形线路将电能送往成都和重庆。它将有效承接来自四川川西高原的水电,乃至西藏、西北等地的清洁电能,它如同川渝两地之间的能源“大动脉”,为正在建设中的成渝地区双城经济圈提供强有力的能源保障。
一大早,川渝特高压交流工程川9标段项目总工程师余东正要和同事讨论下一步的建设计划。但二郎山一线传来的山上降雪很大的消息,让他们不得不放下手头的工作,立即赶到了现场。
余东:“川渝9标段是整个川渝特高压交流工程‘卡脖子’的一段,这一段就刚好在二郎山的山顶上。二郎山海拔3000米,是两个冷暖气流交界的地方,导致覆冰现象特别明显。”
每年的10月下旬,二郎山的山顶就逐步被冰雪覆盖,潮湿的雨雾与低温碰撞,很快就在导线上凝结成冰,并在短时间内层层包裹,成为线路外面的厚厚冰衣。
余东:“覆冰最严重的时候,普通的导线,变成了直径15厘米的冰柱子,悬挂在天上,给铁塔增加了很大的荷载。”
余东和同事做过专门的测算,一根直径34.5毫米,1米长的导线,经过一段时间达到60毫米厚的覆冰后,重量从原来的2.3千克增加到20.1千克,铁塔承重增加到之前的8~9倍,常规的四腿铁塔已难以承担如此沉重的荷载。
余东:“我现在正对的是川渝工程首创的,60毫米冰区使用的门型塔,对于1000千伏特高压工程来说,都是新的塔型。门型塔八个腿,主要是为了提高铁塔的承载力。”
为了破解这一难题,建设者们创造性地设计出了八腿式门型塔。通过给铁塔“加腿”来提高它们的承载力。同时,缩小塔位与塔位之间的距离,增加塔位数量,以此分摊单个铁塔上的重力荷载。然而,更重的铁塔也意味着更大的建设规模。下一步,怎样才能最大限度地减少对动植物的影响呢?
今天,川渝特高压交流工程项目特聘专家景文川正在和同事讨论三维智能化建设系统的运用。这是他们解决工程建设与生态保护平衡问题的重要一步。
景文川:“三维智能化建设系统的实质就是用设计的一个三维地理信息系统,建立现场的真实作业场景,便于精准制订方案。”
利用无人机激光数字扫描,再结合实地勘测,景文川和同事逐步绘制出了一个细致全面的数字地图。并结合了智能化大数据的助力。
景文川:“如果我们要修路,就有一套自动的算法,让它实现最优的路径计算。这个系统能精准地解决修路路径怎么走,精准地控制开方的量有多少,对环保更加有利。”
运输路线如何开设,物料怎么堆放,都可以借助这套系统进行直观、细致的数字化模拟和预演操作。同时,它还会通过大数据计算,给出最优化的建设方案,从而实现对生态环境影响的最小化。
这套数字化系统是否可以解决电力建设与生态保护之间的矛盾呢?一场真正的考验随即到来。二郎山上,川渝特高压工程中高度最高的塔位,进入了关键的组装建设阶段。为了跨越多条已建成的线路,同时最大限度地减少对生态的影响,它的高度要达到194.8米,相当于65层楼的高度,重达454.86吨。它所在的位置恰恰是一个近40度的陡坡。为了保持铁塔的稳定,最长的腿和最短的腿之间相差了28.5米,相当于10层楼的高度。
景文川:“这个高塔非常重,因为它是在重冰区,它又是一个独立的柱子,以往我们是没有遇到过。采用什么样的方案,对我们来说也是一个难点。”
建设这座体大身沉的铁塔,重达数百吨的建设材料如何有效运输?同时,索道究竟建造多高,也是摆在大家面前的一道难题。索道过低会影响植被生态,过高又会导致建设投入太大。二郎山的植被复杂,高低不一,地形极端,陡峭狭窄。那么索道通道及其架设高度究竟该如何选择呢?
针对索道过低会影响植被生态的难题,工程人员利用三维数字系统分析铁塔周边地形以及树木植被特征,避开植被敏感区的同时,兼顾树木高度和建设成本,迅速给出最优化的索道科学规划方案,材料运输在不影响生态的情况下顺利展开。然而,铁塔的组建还面临着另一个现实挑战,如何在云雾缭绕的天气中确保建设精度?
余东:“二郎山上云雾缭绕,给我们的组塔增加了很大的困难。另外,铁塔在一个很陡峭的斜坡上,在组塔过程中,必须精确地监测和控制吊装平衡。”
在吊装过程中,一双双特别的“眼睛”发挥了至关重要的作用。安装在组塔抱杆上的监测装备,伴随着铁塔一起“长高”,它发出的红外线能穿云透雾,实时锁定对接位置。这些数据以及其他监测信号会实时传输回地面控制系统,让地面指挥人员对组塔细节了然于胸,实现对上吨重的塔材厘米级别的精确控制。
依靠三维数据系统的助力,机械与人的配合、安全的保障、林区生态保护等多个环节得以精细管控。铁塔以每天5至6米的速度“上升”着。经过40多天的奋战,这座铁塔终于矗立在了二郎山上。当余东和同事努力推进建设,并小心翼翼呵护着沿线生态的同时,一项保护计划也在同步紧张进行着。
川渝特高压交流工程川西段负责人 张烨:“现在所在的位置是川渝特高压交流工程珍稀植物珙桐移栽保护区,整个保护区里面,我们把就近塔位的珙桐,进行了移栽保护,目前每棵树上都有相应的标识牌。”
事实上,早在建设启动之前,对珙桐的移栽和培植工作已经开始,可麻烦也随即出现。
张烨:“在最初的珙桐移栽过程之中,还是遇到了不少的困难。珙桐对生存环境要求非常严苛,它在原有的生长环境是比较稳定的,如果我们在移栽过程之中,处理不当,就有可能造成珍稀植物长势不好甚至死亡。”
为了让珙桐安稳地完成搬家过程,张烨和同事联手林业学家,一方面为珙桐补充营养液,帮助它们“强身健体”。同时,根据珙桐们喜欢的土壤和小气候环境,让多株珙桐“集中落户”,推动它们尽快形成适宜的新生存环境。
折多山海拔4500多米,这里是我国海拔最高的交流特高压施工区段。高寒、缺氧使得这里成为川渝特高压线路所经过的又一处生态脆弱带。稀薄的空气还为特高压线路的建设带来了另一个麻烦。
张烨:“空气稀薄缺氧,特高压导线容易出现电晕、放电的情况,同时整个高原电磁环境,也会随时而改变。为了减少对高原电磁环境的影响,我们采用了一项全新的导线技术,就是十分裂导线。”
为了更稳定地输送电能,电力学家针对不同电压等级的输电线路,研制出了多根导线输电的分裂导线技术。针对川渝特高压交流工程跨越高海拔地区的特点,电力工程人员首次应用了十分裂导线新成果。它是由一根导线分裂成10股细线,如果把输电线路比作一条“高速公路”,分裂导线就好比在这条“高速公路”上建设了多个“车道”,扩宽电流“车道”,增大“车流量”,让电流传输更加安全稳定,这种独特的结构使得它可以克服高原带来的种种难题。
张烨:“一是降噪,二是降低电磁环境对高原生态地区的影响。”
在我国电网建设史上,这是第一次使用十分裂导线。随着工程的紧张推进,十分裂导线的架设进入了关键阶段。为了确保安全,大家选择在晴朗无风的天气条件下,开始安装导线间隔棒。它们将支撑起这条全新的电力通道。
高海拔和严重的缺氧为建设带来了不小的困难。为了确保每一位建设者的健康,保障部门建立了覆盖全线的医疗保障体系。
严酷的自然环境同样考验着高原上的其他生命。根据此前生态学家的考察,这里的地表草皮形成往往需要数十年的时间。而一旦遭受破坏,恶劣的环境将使得草皮恢复极其困难。随着建设的推进,一项保护计划已紧锣密鼓地同步实施。
张烨:“高原草甸如何进行表土剥离,实施完以后如何对它进行及时回铺保护,都有专门的设计,是按照一个塔位一个设计图来进行的。”
根据不同铁塔周边草皮的特征,电力工程师们制订并实施了恢复方案。
内容来源:中央广播电视总台