中國(guó)水電科技以筑壩技術(shù)的不斷升級(jí)為基礎(chǔ)，不僅帶動(dòng)了我國(guó)水電機(jī)組單機(jī)容量向70萬(wàn)千瓦以上呈幾何級(jí)數(shù)的跨越，促成了泄洪消能技術(shù)、邊坡工程技術(shù)和地下工程技術(shù)的突飛猛進(jìn)，更拉動(dòng)了“西電東送”長(zhǎng)距離輸電技術(shù)尤其是特高壓的研發(fā)。
近年來(lái)，以三峽、小灣、溪洛渡、錦屏、龍灘等大型工程為標(biāo)志，我國(guó)水電正式邁入大電站、大機(jī)組、自動(dòng)化、信息化的新時(shí)代。截至目前，我國(guó)不僅在高壩工程、泄洪消能、高邊坡、地下工程、大型機(jī)組工程設(shè)計(jì)與施工、抽水蓄能工程等工程技術(shù)方面全面突破，創(chuàng)造了中國(guó)大壩和世界壩工史上的多項(xiàng)第一，而且在水電工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理、機(jī)電設(shè)備制造方面形成了較為完備的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系。
60年完成三個(gè)跨越
記者從中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán)公司了解到，60年來(lái)，水電科技面向工程建設(shè)主戰(zhàn)場(chǎng)，以重大水電工程為依托，以解決工程關(guān)鍵技術(shù)難題為支點(diǎn)，攻克技術(shù)難關(guān)，完成了三個(gè)跨越：1949年到1979年是“艱苦奮斗建基業(yè)”的30年，1980年到2000年是“突破瓶頸趕先進(jìn)”的20年，2001年至今是“自主創(chuàng)新引未來(lái)”的10年。
建國(guó)初期，我國(guó)水電裝機(jī)僅36萬(wàn)千瓦，水電技術(shù)力量薄弱，又面臨國(guó)內(nèi)生產(chǎn)力水平低下、國(guó)外經(jīng)濟(jì)封鎖、建筑材料奇缺等重重困難。水電科技在這種艱難困苦的條件下艱難起步，掌握了100米級(jí)混凝土壩和土石壩、100萬(wàn)千瓦左右電站建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)，為新安江、劉家峽等工程建設(shè)提供了技術(shù)支持，初步奠定了我國(guó)水電科技技術(shù)基礎(chǔ)。
1978年改革開放以來(lái)，我國(guó)水電建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，水電科技也迎來(lái)了充滿生機(jī)和活力的燦爛春天。上世紀(jì)80年代至世紀(jì)末，從國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“六五計(jì)劃”開始，連續(xù)4個(gè)五年計(jì)劃，國(guó)家安排專項(xiàng)資金，組織開展了水電行業(yè)重點(diǎn)科技攻關(guān)。
21世紀(jì)之初，國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，西部水電開發(fā)拉開序幕。我國(guó)水電行業(yè)領(lǐng)域組織開展了一大批專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)研究，取得了拱壩沿拱座基面滑動(dòng)機(jī)制及控制標(biāo)準(zhǔn)、特殊地質(zhì)工程、非常規(guī)水工建筑技術(shù)、深覆蓋層地基上面板壩筑壩技術(shù)、引水式水電站氣墊式調(diào)壓室關(guān)鍵技術(shù)、高心墻壩壩料特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等重大技術(shù)成果，發(fā)揮了科技創(chuàng)新對(duì)大型水電工程開發(fā)建設(shè)的支撐作用。
科技支撐的高壩大庫(kù)
為解決我國(guó)水資源時(shí)空分布不均的矛盾，更好地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源、防洪、發(fā)電、灌溉、供水、航運(yùn)和生態(tài)的要求，我國(guó)水電建設(shè)多為“高壩大庫(kù)”，這些高壩大庫(kù)背后都有科技作為強(qiáng)有力的支撐。
在水輪發(fā)電機(jī)組方面，通過(guò)三峽工程引進(jìn)、消化吸收到自主創(chuàng)新的成功實(shí)踐，我國(guó)成功掌握了單機(jī)70萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造技術(shù)。目前正在建設(shè)的溪洛渡和向家壩水電站單機(jī)容量正在向77萬(wàn)千瓦和80萬(wàn)千瓦邁進(jìn)，白鶴灘和烏東德水電站正在開展100萬(wàn)千瓦級(jí)水輪機(jī)組的設(shè)計(jì)和機(jī)組制造的研究工作。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，到2015年，世界上70萬(wàn)千瓦級(jí)及以上的機(jī)組將有100臺(tái)，其中79臺(tái)在中國(guó)并由我國(guó)安裝隊(duì)伍安裝，有42臺(tái)水輪機(jī)和53臺(tái)發(fā)電機(jī)由我國(guó)水電設(shè)備企業(yè)制造。
在高壩工程方面，目前我國(guó)已成功建設(shè)了世界最大規(guī)模的三峽水電站，建成了世界最高的龍灘碾壓混凝土重力壩(圖一)（196m），建成了世界最高的水布埡面板堆石壩（233m），正在建設(shè)世界最高的錦屏一級(jí)混凝土拱壩（305m）和雙江口心墻堆石壩（312m），形成了具有中國(guó)特色的——超高壩筑壩技術(shù)。也正是這些技術(shù)引領(lǐng)中國(guó)躋身國(guó)際領(lǐng)先水平。
在泄洪消能技術(shù)方面，我國(guó)是世界上高壩建設(shè)最多的國(guó)家，大規(guī)模的高壩工程建設(shè)，促進(jìn)了水力學(xué)、高速水流和泄洪消能技術(shù)的發(fā)展。目前，以泄洪流量大、功率大和水頭高的小灣(圖二)、錦屏一級(jí)和三峽為代表的重點(diǎn)工程昭示著我國(guó)泄洪消能指標(biāo)已處于世界領(lǐng)先水平。
在邊坡工程技術(shù)方面，21世紀(jì)以來(lái)，龍灘、小灣、溪洛渡、錦屏、拉西瓦等一大批高壩工程相繼開工建設(shè)，工程邊坡呈現(xiàn)高陡（500-700m級(jí)，坡度70-80o）、開挖量巨大（數(shù)百-數(shù)千萬(wàn)方）、地質(zhì)條件非常復(fù)雜、地應(yīng)力高等新特點(diǎn)。新的挑戰(zhàn)和豐富的實(shí)踐使邊坡工程技術(shù)得到了全面發(fā)展和質(zhì)的飛躍，“少開挖、弱擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、預(yù)加固、治坡先治水”的邊坡治理理念日益成熟；快速反饋、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與施工、預(yù)警預(yù)報(bào)等現(xiàn)代化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。
未來(lái)技術(shù)更關(guān)注環(huán)保
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)常規(guī)能源剩余可采總儲(chǔ)量中，水電資源所占比高達(dá)44.6%（按使用100年計(jì)算），是僅次于煤炭的第二大常規(guī)能源資源。但目前我國(guó)水電開發(fā)利用程度僅占技術(shù)可開發(fā)量的34.1%，與發(fā)達(dá)國(guó)家60-70%的水平相比還有很大差距。
然而，我國(guó)待開發(fā)的水電資源主要集中在西部特別是西南地區(qū)，山高谷深，地形地質(zhì)條件復(fù)雜。在這些地區(qū)開發(fā)水電資源，需要建設(shè)一批200m級(jí)、300m級(jí)的超高壩和特高壩，以及大型和超大型地下引水發(fā)電系統(tǒng)。
盡管我國(guó)水電技術(shù)已經(jīng)取得巨大發(fā)展，但面對(duì)如此復(fù)雜的條件，我們沒(méi)有國(guó)外先例可循，必須自主創(chuàng)新，應(yīng)對(duì)諸如高水頭窄河谷泄洪消能、復(fù)雜地質(zhì)條件下大型地下洞室群的圍巖穩(wěn)定、高陡工程邊坡穩(wěn)定性及綜合治理、高參數(shù)大容量水輪發(fā)電機(jī)組制造安裝和遠(yuǎn)距離大容量超高壓特高壓電力輸送等方面的挑戰(zhàn)。
在上述各項(xiàng)硬科技之外，我們還將面臨環(huán)保“軟”科技。未來(lái)水電開發(fā)，我們還將面臨更加敏感和脆弱的生態(tài)環(huán)境，必須要處理好水電開發(fā)與自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、飲水水源保護(hù)區(qū)的關(guān)系，水電開發(fā)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響以及對(duì)魚類生存環(huán)境的影響等問(wèn)題。
隨著國(guó)家和社會(huì)對(duì)環(huán)保的認(rèn)識(shí)逐步深化，水電開發(fā)在環(huán)保方面的技術(shù)也受到前所未有的重視，例如我國(guó)已加強(qiáng)針對(duì)珍稀魚類而設(shè)的魚類增殖站和魚道，以及為改善野生珍稀物種的生存環(huán)境而增加的人力、物力和財(cái)力方面的投入等。與此同時(shí)，我國(guó)向世界公布的減排承諾也在環(huán)境保護(hù)方面對(duì)水電開發(fā)提出了更高的要求。
因此，未來(lái)西南水電戰(zhàn)場(chǎng)圍繞環(huán)境保護(hù)展開的技術(shù)革新將成為重要發(fā)展方向。
