中國擁有全世界最為豐富的水能資源，中國一直在試圖開發(fā)利用它，三峽水電站、白鶴灘水電站、烏東德水電站……中國的大型水利工程俯拾即是，雙江口水電站也是其中非常有代表性的一座。
（一）中國為什么要大力開發(fā)水能資源？
在過去的40年間，中國經(jīng)濟(jì)以非常迅猛的速度增長，伴隨其一同增長的就是能源的消耗。
而在2016年以前，中國原煤燃燒供應(yīng)的能量占全部能源的比例始終超過70%。燃煤是一種碳排放極高的供能方式，為了削減碳排放，必須用更加清潔的能源來進(jìn)行替代。
（2016年中國大陸全口徑發(fā)電量構(gòu)成）
對(duì)此，多數(shù)耗能大國和經(jīng)濟(jì)體，如美國、俄羅斯和歐盟，選擇了天然氣進(jìn)行替代，天然氣的碳排放量更低、使用方式也更靈活。
但是，這對(duì)于中國而言卻并不適用：中國地質(zhì)條件復(fù)雜，天然氣儲(chǔ)量雖多但開采難度較大，如果全部依賴進(jìn)口，不僅價(jià)格高昂難以接受，而且會(huì)令中國的能源供應(yīng)受制于人。
不過，極端復(fù)雜的地形卻也讓中國擁有一項(xiàng)其他國家無法比擬的清潔能源天賦：水電。
中國的地形跨越三級(jí)階梯，跨越這些落差的河流中蘊(yùn)藏著極為豐富的動(dòng)能，將其開發(fā)出來就會(huì)成為清潔而廉價(jià)的能源。
水電站雖然前期投入高，但一朝建成后便可以以極為低廉的價(jià)格源源不斷地生產(chǎn)電能，而且使用壽命極長，一座水電站甚至可以在建成100年后仍舊穩(wěn)定供電。
更重要的是，一座水利樞紐不僅僅可以發(fā)電，同時(shí)還可以提供農(nóng)業(yè)灌溉、控制洪水甚至改善氣候?？梢哉f，中國的水能資源是大自然留給我們的寶貴財(cái)富。
（二）長江上游的水電開發(fā)：大渡河梯級(jí)工程
修建水電站，并非選取一條河流并在中間修建一座大壩將其攔腰截?cái)嗑腿f事大吉。要盡可能充分利用一條河流的全部水能資源，就必須將全河段分成若干個(gè)河段來開發(fā)利用。
在一條河流上，自上而下，建造一個(gè)接一個(gè)的水利樞紐，成為一系列的梯級(jí)樞紐，這種開發(fā)方式稱為河流的梯級(jí)開發(fā)。梯級(jí)開發(fā)中的一系列水電站，稱為梯級(jí)電站。
例如，世界最大的水電站——三峽水利樞紐，其總裝機(jī)容量為2240萬千瓦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過總裝機(jī)容量1386萬千瓦的第二大水電站——溪洛渡水電站。而如果對(duì)長江的上游——金沙江進(jìn)行梯級(jí)開發(fā)，則可以得到8891萬千瓦的總裝機(jī)容量，相當(dāng)于四座三峽電站。
在長江上游的一條二級(jí)支流——大渡河上，也有一項(xiàng)這樣的梯級(jí)開發(fā)工程。它發(fā)源于青海省果洛山東南麓，分東、西兩源，東源為足木足河，西源為綽斯甲河，以東源為主源。大渡河干流河道全長1062公里，天然落差4175米，整條河流被開發(fā)為3庫22級(jí)電站，總裝機(jī)容量2340萬千瓦，與三峽電站不相上下。
作為一條二級(jí)支流，大渡河徑流量并不大，多年平均流量1490立方米/秒，僅為長江三峽處的不足3%。然而，大渡河流域落差大，徑流穩(wěn)定，因此發(fā)出的電力十分穩(wěn)定，而且梯級(jí)壩址地質(zhì)條件一般較好，單位裝機(jī)淹沒損失均小于全國各大水電基地的平均值，非常適合于進(jìn)行水電開發(fā)。
加之大渡河流域距離四川電力負(fù)荷中心很近，輸電距離短，線路建設(shè)投資省，線損小，因此無論供電四川或參與西電東送都具有較好的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。借此，大渡河水電基地成為了國家規(guī)劃的十三大水能基地之一。
（三）大渡河上的世界第一高壩——雙江口水電站
雙江口水電站是大渡河流域水電梯級(jí)開發(fā)的上游控制性水庫工程，是大渡河流域梯級(jí)電站開發(fā)的關(guān)鍵項(xiàng)目之一。
它位于整條大渡河3庫22級(jí)開發(fā)方案中的第5級(jí)，上游為卜寺溝水電站，下游為金川水電站。雙江口水電站壩址位于大渡河上源足木足河與綽斯甲河匯口處以下2千米河段，電站總裝機(jī)容量200萬千瓦，總投資369億元人民幣，最大壩高314米，為世界第一高壩。
雙江口水電站攔河后抬升上游水面，形成了一座面積40平方千米，庫容31.15億千米的水庫。它具有調(diào)節(jié)水量的功能，在豐水期蓄水，枯水期放水調(diào)節(jié)，可增加下游梯級(jí)電站枯期年發(fā)電量66億千瓦時(shí)。
雙江口大壩是一座土心墻堆石壩，這是一種利用當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料筑成的擋水壩，與混凝土修建的拱壩和重力壩很不相同。
大壩的體積高達(dá)數(shù)百萬噸，由于混凝土價(jià)格昂貴，加之大壩所處位置交通不便，因此在大壩建設(shè)中全部使用混凝土往往不夠經(jīng)濟(jì)。因此，建設(shè)者們只好就地取材，利用當(dāng)?shù)刈畛Ｒ姷乃槭M(jìn)行建設(shè)。
（雙江口土心墻堆石壩截面示意圖）
雖然名為土石壩，但大壩不可能完全由土石建成。
土石的簡(jiǎn)單堆積體透水性極強(qiáng)，起不到擋水作用，在長期水流沖擊下也很容易被水沖潰。
因此，現(xiàn)實(shí)中的土石壩是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體。大壩中心位置的心墻是由防滲性極強(qiáng)的黏土配合一定量用于提高強(qiáng)度的改性礫石填充而成的，而起保護(hù)作用的外殼則是由抗壓性極高的砂石填筑的。
這些砂石都經(jīng)過嚴(yán)格篩選，不僅本身的強(qiáng)度要非常高，而且還要大小搭配均勻，級(jí)配良好，這樣才可以在堆積過程中將砂石之間的縫隙填充得盡可能密實(shí)，提高大壩整體的強(qiáng)度。
（施工中的雙江口土石壩）
雙江口水電站的防滲土料選用了下游近壩的當(dāng)卡料場(chǎng)和上游的木爾宗料場(chǎng)。這兩處料場(chǎng)出產(chǎn)的黏土顆粒偏細(xì)，防滲性能良好，但強(qiáng)度不足。因此，工程師們對(duì)其進(jìn)行了級(jí)配調(diào)整，摻入當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的花崗巖破碎料以提高壩心墻強(qiáng)度。
將每次數(shù)百噸的土石料混合均勻，與在攪拌機(jī)中混合幾噸重的混凝土難度不可同日而語。如果砂土混合不勻，就會(huì)造成壩體強(qiáng)度不均，進(jìn)而產(chǎn)生變形。
工程師們采用平鋪立采法為當(dāng)卡料場(chǎng)土料摻合加工方法，將黏土料與礫石料按重量比折算成鋪料厚度，分層、互層鋪料，然后推土機(jī)平料，用挖掘機(jī)或裝載機(jī)立采，并多次裝卸，使得壩體材料在宏觀性能上均一穩(wěn)定。
（四）大量運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，這是一座智能大壩
雙江口大壩的建設(shè)中大量運(yùn)用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化的管理，顯著提高了建設(shè)效率，并對(duì)水電站進(jìn)行全壽命周期的管理和全方位的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)控。
（雙江口水電站智能指揮中心）
大壩的施工進(jìn)度智能控制模塊會(huì)基于當(dāng)前工程面貌進(jìn)行施工進(jìn)度進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)和智能分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)下一階段施工仿真進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度發(fā)生偏差時(shí)，通過分析，給出下階段施工方案優(yōu)化措施和建議，進(jìn)而確保進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
在施工中，智能控制模塊會(huì)結(jié)合物料運(yùn)輸和施工強(qiáng)度規(guī)劃，通過仿真計(jì)算樞紐建筑物各時(shí)段、各部位的施工強(qiáng)度、最大強(qiáng)度、各道路行車密度、最大行車密度等數(shù)據(jù)，進(jìn)而動(dòng)態(tài)演示出壩段的填筑進(jìn)度成果，讓工程師們對(duì)施工進(jìn)度以及物料供給情況了然于胸。
同時(shí)，在施工的全過程中輔助以無人機(jī)航攝技術(shù)，持續(xù)不斷地采集大壩建設(shè)中的真實(shí)數(shù)據(jù)，不僅可以全方面地掌握施工的實(shí)際進(jìn)度，而且還可以觀測(cè)到大壩的施工對(duì)周圍自然環(huán)境，尤其是水環(huán)境的影響，進(jìn)而可以進(jìn)行有針對(duì)性的生態(tài)保護(hù)。
結(jié)語
從設(shè)計(jì)階段開始計(jì)算，雙江口水電站的總工期長達(dá)121個(gè)月。2019年3月25日，雙江口水電站礫石土心墻堆石壩首倉混凝土澆筑啟動(dòng)，標(biāo)志著該電站大壩工程由基礎(chǔ)開挖全面進(jìn)入主體混凝土澆筑階段。
預(yù)計(jì)2024年開始，電站機(jī)組開始投入發(fā)電，每年為國家貢獻(xiàn)83.41億千瓦時(shí)電量，減少燃煤消耗296萬噸，減少碳排放總量718萬噸，顯著提升大渡河下游城市的防洪能力，有助于推動(dòng)所在地將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
