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关州水电站引水管爆裂有多可怕?24个大气压的高压水瞬间喷出,事发时大地都在震动

这个是认证

华笺流香

2022-01-14 21:13

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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,已经致7人死亡。

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,有没有把坝建的低一点,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。

有两名员工爬上了第1层的行车,才逃过一劫。

▍事故原因是什么?

1千克TNT爆炸释放的能量是4200千焦耳,关州水电站引水压力管爆炸,一秒钟释放的能量是80000千焦耳,相当于19公斤TNT爆炸释放的能量。

出事的瞬间连大地都在震动,在公路边上开店的商户以为发生了地震。

事故发生的原因是堵头阀门发生了破损。为什么发生了破损?是用了劣质产品?还是操作失误,要等到水完全抽干以后才能判断。

救援人员调集了40多台大功率的抽水机,负一层厂房内的水已经基本被抽空。

因为240米的水压力实在是太大,所以没有办法封堵,只能等到上游水库里的水流差不多了以后,才能够彻底把下层的水抽干净。

好在关州水电站上游的水库的库容不大,只有300多万立方米,水库水位下降到水电站引水管进水口以下,才能够安全的进入出事的厂房。




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醋仔叙事1966655
“厉害了,我的哥!”
2022-03-27 06:41
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这个是认证
篮郭先生
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