Nhà máy thủy điện 34 tỷ USD được xây dựng 'không một vết nứt': Bí mật nằm ở đâu?

Nhà máy thủy điện Bạch Hạc Than nằm trên sông Kim Sa, một nhánh của thượng lưu sông Trường Giang, ở Tây Nam Trung Quốc. Đây là dự án lớn và phức tạp nhất thế giới đang được xây dựng.

Nhà máy thủy điện này đã trang bị 8 tổ máy phát thủy điện ở mỗi bên của đập, và sản xuất tổng cộng là 16 triệu kWh. Bạch Hạc Than bắt đầu đi vào vận hành từ đầu tháng 7/2022 và có tổng chi phí xây dựng lên tới 220 tỷ NDT (tương đương hơn 34 tỷ USD). Đến tháng 9/2022, 12 máy phát điện đã được đi vào hoạt động.

Theo các chuyên gia, sau khi hoàn thành, Bạch Hạc Than sẽ là nhà máy thủy điện lớn thứ hai trên thế giới về tổng công suất, chỉ sau đập Tam Hiệp ở tỉnh Hồ Bắc (Trung Quốc). Đặc biệt, lượng điện do nhà máy Bạch Hạc Than sản xuất ước tính sẽ giúp tiết kiệm được 19,68 triệu tấn than đá, tương đương với việc cắt giảm 51,6 triệu tấn CO2. Điều này có đóng góp đáng kể vào mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2060 của Trung Quốc.

Nhà máy thủy điện Bạch Hạc Than vào tháng 5/2022. Ảnh: CGTN

Đập thủy điện thông minh

Việc xây dựng đập thủy điện Bạch Hạc Than trong thung lũng hẹp hình chữ V của sông kim Sa cũng có giới hạn về không gian, và phải đối mặt với nhiều điều kiện địa chất cực kỳ phức tạp.

Ngay từ khi bắt đầu xây dựng đập Bạch Hạc Than vào năm 2017, dự án này đã vượt qua những thách thức kỹ thuật rất khó khăn, và thậm chí là phá vỡ một số kỷ lục thế giới, chẳng hạn như hang ngầm lớn nhất, đập tràn lớn nhất, và thông số chống địa chấn lớn nhất của đập cao khoảng 300 m.

Quá trình xây dựng đập thủy điện Bạch Hạc Than phải đối mặt với nhiều điều kiện địa chất cực kỳ phức tạp. Ảnh: Hydroreview

Hiện nay, công nghệ định vị vệ tinh đang được các kỹ sư tại đập Bạch Hạc Than sử dụng nhằm đảm bảo độ chính xác của công việc thi công. Theo đó, hệ thống vệ tinh định vị Bắc Đẩu do Trung Quốc phát triển, hiện đang hoạt động ở độ cao 20.000 km trên Trái Đất, đã thực hiện theo dõi quá trình đổ 8 triệu tấn xi măng vào đập cao 289 m.

Các kỹ sư cho biết, độ chính xác cao là cần thiết vì cần phải có độ chính xác tuyệt đối để đảm bảo rằng đập thủy điện này có thể chịu được áp suất nước lên tới 16,5 triệu tấn. Đặc biệt phần đỉnh hình vòm của đập thủy điện cũng kéo dài hơn 700 m. Bạch Hạc Than được thiết kế để chịu được động đất vì nằm trong một trong những khu vực địa chấn của Trung Quốc.

Thế nhưng, hai trong số những thách thức lớn nhất trong quá trình thi công mà các chuyên gia cùng đội ngũ tham gia xây dựng phải đối mặt chính là kiểm soát nhiệt độ của bê tông và ngăn chặn ngay cả những vết nứt nhỏ nhất ở trên bề mặt.

Ông Sun Minglun, kỹ sư cao cấp của đơn vị thi công, cho biết: "Quá trình xây đập Bạch Hạc Than đòi hỏi phải đổ một lượng lớn bê tông. Nhưng phản ứng thủy hóa của xi măng trong bê tông sẽ sinh ra nhiệt, và làm tăng nhiệt độ của bê tông sau khi đổ. Nếu như không kiểm soát hiệu quả về nhiệt độ, các vết nứt là điều không thể tránh khỏi".

Do đó, vị kỹ sư này cũng các cộng sự đã và đang dùng một loại xi măng trộn đặc biệt giải phóng nhiệt tối thiểu để xây dựng đập Bạch Hạc Than và giảm nguy cơ về nứt vỡ do nhiệt.

Ông Zhang Chaoran, cựu kỹ sư trưởng của Tập đoàn dự án Tam Hiệp Trung Quốc, nhà điều hành chính của các nhà máy thủy điện, cho biết, dự án này đã mở ra tiềm năng cho việc sử dụng rộng rãi hơn xi măng ít tỏa nhiệt.

Tổng công suất của nhà máy thủy điện Bạch Hạc Than là 16 triệu KW với 16 tổ máy, chỉ sau đập Tam Hiệp và đứng thứ hai trên thế giới. Ảnh: SCOL

Trên thực tế, 16 máy phát điện của Bạch Hạc Than được lắp bên dưới đập cũng đang ứng dụng một số công nghệ tiên tiến nhất. Cụ thể, các tuabin được sản xuất bằng công nghệ kỹ thuật số thông minh và chính xác đến mức độ dao động quanh trục của chúng thậm chí chỉ bằng chiều rộng của một sợi tóc.

Ngoài ra, có hàng chục nghìn cảm biến được lắp đặt ở khắp thân đập, để thực hiện thu thập dữ liệu về nhiệt độ, áp suất, môi trường và tiến độ thi công bằng bê tông theo thời gian thực. Các kỹ thuật viên cũng có thể điều chỉnh dựa trên thông tin để giữ cho đập hoạt động tốt.

Theo ông Xu Weilin, một thành viên của Viện Hàn lâm Kỹ thuật Trung Quốc, dự án xây dựng đập Bạch Hạc Than tiêu tốn tới 170 triệu NDT (tương đương gần 24 triệu USD) cho công nghệ thông minh.

Ông Xu Weilin nhấn mạnh rằng, các công nghệ thông minh đã được triển khai kể từ khi bắt đầu xây dựng Bạch Hạc Than. Đồng thời, các công nghệ mô phỏng kỹ thuật số và phản hồi dữ liệu đang thường xuyên theo dõi về tình trạng của đập thủy điện này.

Nhờ những công nghệ này, Bạch Hạc Than trở thành một trong những đập thủy điện thông minh nhất hiện nay.

Đập thủy điện được xây dựng thế nào?

Đập thủy điện là một trong những cách để con người có thể điều khiển và thay đổi tự nhiên. Trên thực tế, chúng ta thường sử dụng các đập thủy điện để lưu trữ lượng nước khổng lồ, kiểm soát lũ lụt và sản xuất điện. Vậy, các đập thủy điện thường được xây dựng như thế nào?

Trên thực tế, đập thủy điện thường được xây ở giữa nguồn nước như sông ngòi, thung lũng. Theo đó, thung lũng sẽ được biến đổi thành hồ chứa nước hoặc hồ nhân tạo khi sử dụng nước chuyển dòng từ nguồn tự nhiên, hoặc nước từ nguồn khác. Dòng sông sẽ được chuyển dòng bằng đường hầm dọc theo thành hoặc chân đập.

Đập Tam Hiệp ở tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc. Ảnh: Xinhua

Trong quá trình xây dựng những kênh dẫn nước này, các công nhân sẽ tiến hành đào đất và phá các khối đá lớn bằng thuốc nổ để mở đường cho nước chảy qua.

Đặc biệt, để xây dựng đập bắc ngang qua con sông lớn, công nhân sẽ không tạo kênh dẫn chuyển dòng nguồn cung cấp nước. Bởi thay vào đó, đập nước sẽ chuyển dòng con sông lớn thông qua các hố móng thi công khô xây ở một bờ sông.

Sau đó, quá trình xây đập sẽ được tiến hành theo từng đoạn và nước sẽ chảy qua những đoạn đập đã hoàn thành. Hồ chứa nước cũng sẽ được xả đầy nước sau đó.

Theo các chuyên gia, nền móng xây dựng đập thủy điện phải vững chắc đủ để có thể chịu được cả trọng lượng của con đập và áp lực nước. Vì nền móng được xây ở bên dưới mặt đất nên những vùng đất đá mềm đôi khi được phát hiện trong lúc thi công. Sau khi phát hiện, công nhân sẽ tiến hành thay thế chúng ngay lập tức bằng vật liệu cứng hơn nhằm đảm bảo nền móng của đập thủy điện vững chắc hết mức có thể.

Ngoài ra, đội thi công cũng sẽ vá mọi vết nứt bằng vữa lỏng để ngăn nước rò rỉ cho tới khi đập thủy điện hoàn thành.

Sau khi quá trình xây dựng hoàn thành, các kỹ sư sẽ dựa vào lần tích nước đầu tiên để kiểm tra đập thủy điện và xem xét liệu công trình có thể chống chịu hay không.

Các kỹ sư sẽ theo dõi kỹ lưỡng quá trình để tìm ra các khiếm khuyết trong thiết kế hoặc quá trình thi công và xử lý an toàn.

Bên cạnh đó, các chuyên gia cũng sẽ kiểm tra dấu hiệu rò rỉ, nứt vỡ hoặc xói mòn, từ đó có thể tiến hành sửa chữa nhằm giúp đập thủy điện hoạt động theo đúng công suất thiết kế.

Bài viết tham khảo nguồn: CGTN, Globaltimes, Interestingengineering

Minh Hằng