第26版:综合/管理

中国能源报 2020年08月03日 星期一

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钢铁岗巴羊

■特约通讯员 陈怡蕊 《 中国能源报 》( 2020年08月03日   第 26 版)

  羊头型景观输电铁塔实景图
  洛斯达公司/供图

  阿里地区,位于西藏自治区西部、青藏高原北区,平均海拔4500米,是世界平均海拔最高的地区,被誉为“世界屋脊之屋脊”。在我国220千伏及以上输电线路建设长度已达数十万公里的今天,这里仍然处于孤网运行状态,稳定用电需求无法得到充分保障,电力供应成为限制区域发展的瓶颈。

  7月26日,随着吉隆500千伏变电站最后一根导线展放完成,阿里与藏中联网工程全线贯通。该工程起于日喀则市220千伏多林变电站,止于阿里地区噶尔县220千伏巴尔变电站,塔位平均海拔4572米,是迄今为止世界海拔最高、最具挑战性的输变电工程。工程今年年底建成投运后,阿里电网将彻底结束长期孤网运行的历史,沿线近38万农牧民的用电将得到改善。

  三年前,中国能建西南院开始负责这项“云端电力天路”的景观输电铁塔研发工作,开启了一段不同寻常的设计之旅。

  与其闭门造车,不如身临其境

  根据常规输电铁塔设计经验和习惯,铁塔外形设计主要基于受力、运输、组装等因素,较少考虑美学因素。但是,随着电网覆盖区域的拓展,风景区、城镇周边等地区的杆塔结构对周围自然和人文环境的影响日益增强,同时,在西藏建设电网工程,必须要契合沿线环境。因此,如何让一座座输电铁塔与当地景观和谐交融,成为摆在设计团队面前的一道“必答题”。

  “工程之美根植于对环境与资源的敬畏感,更生长于对人文与社会的责任心。要实现铁塔与自然环境、人文底蕴的有机统一,还有很长的路要走。”面对新的课题,拥有16年设计经验的西南院送电结构专业主管科长、高级工程师辜良雨“摸着石头过起河”。他邀请四川大学建筑与环境学院副院长、藏文化研究专家、建筑美学专家李沄璋教授,为设计团队讲授艺术与美学相关知识,探索钢与线、力与美的最佳平衡。

  越是深入其中,困难越是凸显——国内外关于景观输电铁塔的研究甚少,没有理论支撑,鲜有案例参考,如何打开思路,实现创新突破,一直困扰着设计团队。这时,工程设总胡全建议:“与其闭门造车,不如身临其境,再去一趟阿里,像艺术家一样寻找灵感。”

  倒映在圣湖玛旁雍错中的冈仁波齐峰、舞动在山头的五彩经幡、信游在草甸的白绒山羊、绘制在墙上的吉祥八宝、静静燃烧在佛像前的酥油灯、手执转经筒念诵经文的虔诚信徒……阿里地区把世间的美丽元素或沉稳或跳脱地组合在一起,造就了举世无双的迷人景色。

  “输电铁塔屹立其中,不能显得突兀,更不能打破原有景色的和谐,要毫不违和地融入其中。”谈起羊头型景观输电铁塔的设计初衷,辜良雨言辞恳切。在之后的半个月里,设计团队对工程的环境敏感点进行了实地探查,为景观输电铁塔的设计储蓄了丰厚能量。

  更注重功能性与安全性

  “设计景观输电铁塔,艺术、美观的景观属性当然是考虑的重点,但是,功能性与安全性必须摆在首位。”回到办公室,设计团队将收集到的素材摆在桌上仔细斟酌。

  “对采集回来的元素,首先要进行抽象化的‘解剖’,考虑各点位是否可以悬挂导线,能否保证足够的电气间隙,结构传力途径是否科学等等。然后,利用素描插画将其解构出来,标出主要受力点,连接形成主要承载体系,再结合输电铁塔结构进行拓展。形成初步方案后,建模、计算、制图就手到擒来了。”辜良雨表示。最终,牦牛、岗巴羊、白绒山羊、转经筒、胜利幢、吉祥八宝等西藏典型意象,成为设计团队细细筛选过后的第一批设计方案候选者。

  岗巴羊,产于喜马拉雅山中段北麓的岗巴县,曾为历代班禅的贡品,在西藏具有很高的知名度;白绒山羊,产自阿里地区日土县,其羊绒制品在国际上享有“纤维宝石”和“软黄金”的盛誉。作为西藏地理标志农产品,又因羊角与输电铁塔外形天然相似,岗巴羊头塔和白绒山羊塔设计方案脱颖而出。

  由于景观输电铁塔需要满足艺术美学上的要求,其外形结构体系已与常规输电铁塔有了较大区别。为分析结构变化对受力体系的影响,设计团队建立了数值分析模型,对景观铁塔的结构外形和布置进行调整。“正是因为经过了这样的反复计算和调整,我们才找到了一个既满足景观外形又符合结构受力的平衡点。”辜良雨说。

  面对外观异型的景观输电铁塔,除了要考虑外形美观、结构安全,还要关注生产加工、现场施工等建设需求。为此,设计团队多次组织专家对关键节点构造的设计进行研讨,确保每个节点的设计方案既能满足受力要求,又能尽量避免产生特殊的生产和安装要求。同时,还重点解决了塔基地质稳定和绝缘安全两方面问题,满足了阿里与藏中联网工程“本质安全性、建设可行性和运检便捷性”的施工要求。

  “90%负荷加载!”“95%负荷加载!”“100%负荷加载!试验成功!”

  真型塔试验是决定景观输电铁塔设计成败的最后一战,而其中的试验加载是整个设计过程中最紧张和关键的时刻,设计团队“提着心,吊着胆”。试验现场,在加载绳的张拉下,景观输电铁塔依次接受了安装、断线、覆冰、大风等主要设计荷载验证,荷载数持续攀升、层层加压。随着试验塔顺利通过真型试验,景观铁塔设计正式完成,阿里与藏中联网工程也成为国内首个大规模应用美学景观输电铁塔建设理念的超高压输电项目。

  如今,在三年前羊群觅食的位置,一座座威风凛凛的羊头型景观输电铁塔伫立山脚,与雪山、草甸、湖泊、溪流一道,装点着阿里地区壮美的风景。“美学配合科学,要先有视觉构想,再以力学求证。”看着同事发回的现场照片,辜良雨感慨道,“所以,电网设计师并不完全是工程师,也可以是艺术家。这更是中国能建秉持的工程美学。”