2022年1月12号下午2点左右,四川省甘孜州丹巴县关州水电站水轮机在检修的时候, 引水管的堵头突然爆裂, 冲出来的水淹没了厂房。
2022年1月12号下午2点左右,四川省甘孜州丹巴县关州水电站水轮机在检修的时候, 引水管的堵头突然爆裂, 冲出来的水淹没了厂房。
水冲到街上,淹进了商户门面,把房间里的人逼得往两边山上跑。
为何引水管爆裂,事态如此严重?主要和水电站类型,以及电站的布置位置有关系。
▍关州水电站是个引水式的电站。
水电站有多种形式,不只是一个水坝这么简单。
水坝的作用是把河水拦住,把水位逼高,增加水的重力势能。电站里面的水轮机利用水的重力势能,才能发电。
水轮机发电能量是守恒的,必须依靠水的重力势能完全转化过来。
从原理上来说,重力势能当然是越大越好。虽然水轮机的发电效率大概可以达到90%,但是肯定不会超过100%。
如何利用上下游水位差带来的重力势能,就成了电站布置的原则,这关系到水电站的经济效益。
按照水电站位置和拦水坝之间的关系,水电站的布置可以分为坝后式、河床式、引水式。
河床式水电站利用水电站的厂房作为 挡水墙 ,水电站坐落在河床上。
但是这样的话,就是上游的水位不能太高,否则就会把整个厂房给推倒。所以河床式水电站利用的上下游水位差,大概只能在50米以内。 葛洲坝 电站就是河床式水电站,上下游水位差最大是30米。
第2种水电站是坝后式水电站, 顾名思义,就是把水电站放在挡水大坝脚下。
目前大部分水电站采取这种布置,比如说我国自行建造的第1个大型水电站~新安江水电站,以及三峡电站。
这种情况下水轮机能够利用的水能,取决于下游水位和上游坝后水位差。如果要获得大的水位差,就必须建高坝。
当然,大坝越高,工程量越大,成本越高。
那么,有没有把坝建得低一点,但是能够获得大的水位差呢?
有的,这就是所谓的 引水式水电站 。这种水电站能够获得的水位差,可以远高于坝前坝后的水位差。
因为引水式水电站,水轮机厂房和水坝不在同一个位置,可以距离比较远。
把厂房位置布置在远低于水坝下游河床的高程,就能够获得远大于河床上拦水坝高度的水位差 。
本次出事的关州水电站就是一个引水式水电站。电站装有三台机组,每台水轮机的功率是8万千瓦,引水 压力钢管 里面最大的水压有24个大气压,也就是说相当于240米的水压力。
240米是一个什么概念?就是 库尔斯克号核潜艇 沉没地点的海水水深。
24个大气压作用在一平方米上,就会产生240吨的压力,所以库尔斯克号核潜艇的打捞非常困难。
关州水电站透水事故发生时,引水钢管里的水以极大的压力冲出来,流量大,流速高,瞬间就把整个厂房淹没了。
除此以外,水淹没得这么厉害,还和水电站的地形有关系。
▍水电站地形不利于排水。
引水式电站除了能够获得远大于坝后式电站的水头以外,还脱离了河床束缚,理论上可以布置在任何低于坝址河床的地方。
我们知道水电站的建设一般都不是很容易,因为通常情况下都是在人迹罕至的深山峡谷。这时候,为了建设水电站,还要建设专门的公路,甚至是铁路专线来运送人员以及物资。而且,往往这部分外围准备成本,占了总投资的相当大一部分。
引水式电站可以利用地形选择优势,极大降低建设成本,唯一付出的代价是比较长的压力引水管道,关州水电站就是如此。
丹巴县城位于大金川和小金川的交汇处,关州水电站的厂房位于小金川的右岸,距离两川汇河口只有1.2公里左右。
也就是说,关州水电站发电机厂房就在丹巴县城旁边,周围地形是相当平坦。
图中蓝色屋顶的就是关州水电站发电站厂房的屋顶,偏上游一侧是电力变送站。围绕在主厂房周围有办公楼和员工宿舍。整个水电站的厂区用挡水墙和外侧河道隔开,厂区下游沿公路有商业用房。
水轮发电机是在厂房的-2层和-1层,引水管道的长度大约18公里,但是它的流量却有120立方米每秒。
事故发生时,从引水管里流出来的水迅速淹没了负2层和负1层,造成了困在负1层和负2层的人员伤亡、失踪。