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| 三峽水電站開閘放水壯觀場(chǎng)景 |
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| 四川錦屏一級(jí)水電站高三百零五米，創(chuàng)世界拱壩高度紀(jì)錄 |
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| 埃塞俄比亞吉布Ⅲ水電站由中方承建，有“非洲三峽工程”美譽(yù) |
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| 三峽工程遠(yuǎn)景 |
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| 中方參與建設(shè)的馬來西亞巴貢水電站 |
對(duì)于我們中華民族而言，大自然仿佛顯得格外眷顧，靈巧的造化之手在這塊錦繡大地上“勾勒”出萬千河流，有黃河、長江、瀾滄江，有淮河、黑龍江、雅魯藏布江……數(shù)千年來，它們朝著大海，永不停息地奔流，不僅為我們?cè)杏巳f里沃野，構(gòu)建了民族特有的文化心理，培養(yǎng)了共有的民族情感，而且賦予了我們驚人的能量。
在漫長的古代社會(huì)，這驚人的能量常常幻化為雄奇絢麗的詩篇和畫作等藝術(shù)形式，豐富著中國人的精神世界，卻極少得到現(xiàn)實(shí)的開發(fā)利用。進(jìn)入近現(xiàn)代社會(huì)，隨著水利水電工程技術(shù)的進(jìn)步，特別是改革開放40年來，我們?cè)趯?duì)現(xiàn)代水利水電科技學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽創(chuàng)新，造就了一批舉世矚目的水電工程，成為世界公認(rèn)的水電強(qiáng)國。不僅如此，我們還把掌握的水電工程技術(shù)和積累的水電工程經(jīng)驗(yàn)與世界各國特別是廣大發(fā)展中國家分享，讓那里的民眾獲得低廉的電能，點(diǎn)亮生活和夢(mèng)想。
總裝機(jī)容量全球第一 開發(fā)利用空間廣闊
據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1978年底，中國水電裝機(jī)容量達(dá)到1867萬千瓦，年發(fā)電量496億千瓦時(shí)。這是改革開放啟動(dòng)之時(shí)，中國的水電家底。鑒于新中國成立初，水電的薄弱基礎(chǔ)和十年“文革”的巨大破壞，攢到這樣的家底無疑是非常難能可貴的。作為中國第一座自行設(shè)計(jì)、自制設(shè)備、自己施工建造的大型水力發(fā)電站，新安江水電站是中國水利電力事業(yè)史上的一座豐碑，它始建于1957年，歷時(shí)3年即建成投產(chǎn)，年均發(fā)電量達(dá)19.6億千瓦時(shí)�！包S河明珠”劉家峽水電站于1975年建成，總裝機(jī)容量122.5萬千瓦，這是中國首座百萬千瓦級(jí)水電站。
改革開放后，中國水電建設(shè)步伐明顯加快。上世紀(jì)80年代，廣蓄、巖灘、漫灣、隔河巖、水口等水電站“五朵金花”相繼建成；上世紀(jì)90年代，五強(qiáng)溪、李家峽、天荒坪抽水蓄能電站開工建設(shè)；到2000年底，隨著萬家寨、二灘、小浪底、天生橋、大朝山等一大批水電站相繼建成投產(chǎn)，中國水電裝機(jī)容量達(dá)7700萬千瓦，居世界第二。
2004年，以公伯峽水電站1號(hào)機(jī)組投產(chǎn)為標(biāo)志，中國水電裝機(jī)容量突破1億千瓦，居世界第一。2010年，以小灣水電站4號(hào)機(jī)組為標(biāo)志，中國水電裝機(jī)容量突破2億千瓦。2012年，三峽水電站最后一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，成為世界最大的水力發(fā)電站和清潔能源生產(chǎn)基地。此后，溪洛渡、向家壩、錦屏等一系列巨型水電站相繼開工建設(shè)，中國在世界水電領(lǐng)域保持領(lǐng)先的地位。2017年，中國水力發(fā)電裝機(jī)為3.41億千瓦，發(fā)電量1.1945萬億千瓦時(shí)，分別占到全球水電總裝機(jī)容量、發(fā)電量的26.9%和28.5%。
根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，中國水能資源可開發(fā)裝機(jī)容量約6.6億千瓦，年發(fā)電量約3萬億千瓦時(shí)，按利用100年計(jì)算，相當(dāng)于1000億噸標(biāo)煤。中國水電開發(fā)程度為37% （按發(fā)電量計(jì)算），與發(fā)達(dá)國家水電開發(fā)程度動(dòng)輒達(dá)到70%、80%甚至超過90%相比，仍有較大差距，還有較廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》（2016-2020年），2020年，中國水電總裝機(jī)容量達(dá)到3.8億千瓦，年發(fā)電量1.25萬億千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)2025年，中國水電裝機(jī)容量達(dá)到4.7億千瓦，年發(fā)電量1.4萬億千瓦時(shí)。
造就海外“三峽工程” 助力當(dāng)?shù)貕?mèng)想成真
中國水電資源的特點(diǎn)和難點(diǎn)決定了水電開發(fā)面臨問題的獨(dú)特性和挑戰(zhàn)性，也造就了中國水電科技的雄厚實(shí)力，創(chuàng)造了一系列引以為傲的水電工程建設(shè)的世界紀(jì)錄：2008年全面投產(chǎn)的水布埡水電站，其擁有世界最高的混凝土面板堆石壩；2009年全面投產(chǎn)的龍灘水電站，其擁有世界最高的碾壓混凝土壩；2010年全面投產(chǎn)的小灣水電站，其擁有當(dāng)時(shí)世界最高的混凝土拱壩；2014年全面投產(chǎn)的糯扎渡水電站，其是目前亞洲第一、世界第三高的黏土心墻堆石壩。它們是中國水電走向世界，贏得國際尊重和信賴的最扎實(shí)的品牌工程。全世界80多個(gè)國家紛紛引進(jìn)中國水電技術(shù)和建設(shè)能力，與中方建立了水電規(guī)劃、建設(shè)和投資的長期合作關(guān)系。
2018年1月是老撾水電發(fā)展史上值得銘記的月份。就在1月22日中國電建承建的老撾南湃水電站竣工投產(chǎn)僅3天后，中國重型機(jī)械有限公司承建的川壙省南俄4水電站順利開工，這不僅給老撾能源結(jié)構(gòu)帶來深刻變革，而且將大大推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)打造“東南亞蓄電池”，成為區(qū)域能源中心的國家發(fā)展目標(biāo)。約半個(gè)月之后，遠(yuǎn)在非洲喀麥隆，由中企承建的曼維萊水電站主體部分通過驗(yàn)收。3月10日，由中國電力建設(shè)集團(tuán)有限公司參建的巴基斯坦德爾貝拉水電站項(xiàng)目四期舉行首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電儀式，標(biāo)志著該國總裝機(jī)容量和發(fā)電量最大的水電項(xiàng)目進(jìn)一步“擴(kuò)容”。兩個(gè)月后，在南美巴西，中國國家電力投資集團(tuán)有限公司正式接管了該國第九大水電站圣西芒水電站，開始為其提供為期30年的運(yùn)行維護(hù)服務(wù)。這就是中國水電“走出去”的節(jié)奏：時(shí)間上以天計(jì)算、空間上縱橫幾大洲。
在中國水電“走出去”的故事中，助力埃塞俄比亞從“非洲水塔”華麗轉(zhuǎn)身“非洲電塔”無疑是其中最動(dòng)人的章節(jié)之一。2011年，電力短缺的埃塞啟動(dòng)了吉布Ⅲ水電站建設(shè)，這是非洲最大的水電站項(xiàng)目，有“非洲的三峽工程”之稱。其總裝機(jī)容量達(dá)187萬千瓦，幾乎與此前該國全國電力總裝機(jī)容量持平。作為該工程的承建方，中國公司歷時(shí)5年奮戰(zhàn)，不僅實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目完工，而且全部機(jī)組投入運(yùn)營。再加上早在2009年由中方承建的泰克澤水電站的裝機(jī)容量，埃塞不僅達(dá)到了電力自給，而且還實(shí)現(xiàn)了電力出口。
在馬來西亞也有一座“三峽工程”，它就是巴貢水電站。這座位于沙撈越州的巴雷河上的水電站總裝機(jī)容量240萬千瓦，其壩高達(dá)205米，水庫庫容超過長江三峽工程，達(dá)438億立方米。2002年，中國水電與當(dāng)?shù)毓窘M成的馬中水電聯(lián)營體中標(biāo)該工程，并于次年開工建設(shè)。2010年底，工程建成移交。2013年，該工程榮獲第三屆堆石壩國際里程碑工程獎(jiǎng)，成為世界大型水利工程的典范之作。
壩工技術(shù)挺進(jìn)世界一流 施工創(chuàng)新成就奇跡
經(jīng)過實(shí)踐淬煉的中國水電工程技術(shù)挺進(jìn)到世界一流，特別是在核心的壩工技術(shù)和水電設(shè)備研制領(lǐng)域，形成了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、裝備制造、運(yùn)行維護(hù)等全產(chǎn)業(yè)鏈高水平整合能力。據(jù)中國工程院院士、水利水電施工專家馬洪琪介紹，伴隨著水利水電建設(shè)的發(fā)展，中國的壩工技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，取得了一批具有世界級(jí)水平的技術(shù)創(chuàng)新成果。比如，舉世聞名的三峽大壩。長江三峽工程大壩全長 2309.5米，最大壩高 181米，裝機(jī)容量2240萬千瓦，是目前世界上最大的水利樞紐工程，其建設(shè)是中國壩工技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平的一個(gè)標(biāo)志。
馬洪琪介紹說，三峽工程大壩混凝土體積高達(dá)1600萬立方米，如何實(shí)現(xiàn)大壩混凝土又好又快澆筑，是施工技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，工程團(tuán)隊(duì)在施工技術(shù)方面進(jìn)行了4項(xiàng)創(chuàng)新：一是以塔帶機(jī)連續(xù)澆筑混凝土為主的綜合施工技術(shù)。從傳統(tǒng)的吊罐澆筑改變?yōu)榛炷烈粭l龍連續(xù)生產(chǎn)工藝。該澆筑系統(tǒng)由各混凝土拌和樓通過皮帶機(jī)將混凝土輸送到塔帶機(jī)直接入倉澆筑，集水平和垂直運(yùn)輸于一體。二是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。突破傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷模式，研發(fā)了混凝土生產(chǎn)運(yùn)輸澆筑計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了混凝土施工全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化調(diào)度。三峽大壩1999 年至2001年連續(xù)3年澆筑量在400 萬立方米以上，創(chuàng)造了混凝土年澆筑強(qiáng)度世界最高紀(jì)錄。三是二次風(fēng)冷骨料技術(shù)。三峽工程低溫混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)是世界上規(guī)模最大、溫控要求最嚴(yán)的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。要求夏季生產(chǎn)出機(jī)口溫度為7℃的低溫混凝土，為此，首次采用了二次風(fēng)冷骨料技術(shù)。四是混凝土綜合溫控防裂技術(shù)。采用了從選擇優(yōu)質(zhì)原材料、優(yōu)化混凝土配合比、控制混凝土出機(jī)口和澆筑溫度、通水冷卻、表面保溫和流水養(yǎng)護(hù)等一整套溫控措施。針對(duì)已澆筑壩段監(jiān)測(cè)的溫度情況，實(shí)行個(gè)性化通水冷卻措施。正是這些技術(shù)創(chuàng)新，使三峽工程獲得國際咨詢工程師聯(lián)合會(huì)百年工程項(xiàng)目獎(jiǎng)等榮譽(yù)。2017年7月，中國工程院院士、三峽工程設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人鄭守仁榮獲國際大壩委員會(huì)終身成就獎(jiǎng)。
2016年9月26日，金沙江上的溪洛渡水電站摘得“菲迪克2016年工程項(xiàng)目杰出獎(jiǎng)”，該獎(jiǎng)有國際工程咨詢領(lǐng)域“諾貝爾獎(jiǎng)”之稱。在馬洪琪看來，溪洛渡水電站獲獎(jiǎng)在很大程度上在于其在建造過程中研發(fā)應(yīng)用的數(shù)字大壩技術(shù)和智能溫控技術(shù)。
溪洛渡“數(shù)字大壩”系統(tǒng)集信息、網(wǎng)絡(luò)、可視化技術(shù)于一體，首次在壩工界實(shí)現(xiàn)了大壩工程施工全過程的數(shù)字化和信息化管理�！皵�(shù)字大壩”重在預(yù)測(cè)、預(yù)警，分為施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和仿真分析系統(tǒng)兩大部分。施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重點(diǎn)是對(duì)設(shè)計(jì)、進(jìn)度、質(zhì)量、施工監(jiān)測(cè)等信息進(jìn)行收集和展示，對(duì)混凝土澆筑計(jì)劃、原材料檢測(cè)、混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑和溫度控制等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面收集，覆蓋大壩施工的全過程。仿真分析系統(tǒng)主要是結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)大壩溫控、應(yīng)力、開裂風(fēng)險(xiǎn)、安全、澆筑進(jìn)度等進(jìn)行分析，提出預(yù)警和預(yù)控措施。溪洛渡“數(shù)字大壩”系統(tǒng)采用信息化技術(shù)，讓施工各個(gè)環(huán)節(jié)的管理真正做到了精細(xì)化、個(gè)性化，管理水平上升了一個(gè)臺(tái)階，使得大壩施工質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、在線、全過程的管理和控制。
基于“數(shù)字大壩”系統(tǒng)的智能溫控實(shí)踐，溪洛渡拱壩研發(fā)了基于“數(shù)字大壩”系統(tǒng)的智能溫控技術(shù)。為控制最高溫度、降溫速率和溫度變幅，在混凝土內(nèi)埋設(shè)數(shù)字溫度計(jì)，全面及時(shí)地監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度；建立和實(shí)施了大壩智能通水冷卻溫控系統(tǒng)，可穩(wěn)定跟蹤、無線采集混凝土溫控?cái)?shù)據(jù)和冷卻水管通水情況；取得實(shí)際澆筑條件下的混凝土理論溫升曲線，導(dǎo)入“數(shù)字大壩”系統(tǒng)后與實(shí)測(cè)溫升曲線對(duì)比，為控制溫升過程和最高溫度創(chuàng)造條件。對(duì)溫度異常情況進(jìn)行預(yù)警，通過軟件和電磁閥自動(dòng)控制通水流量和通水溫度，從而達(dá)到最高溫度、降溫速率、溫度變幅不超標(biāo)的溫控要求。
