三十載厚積薄發(fā)，“智”造“最聰明大壩”
——FIDIC工程項(xiàng)目杰出獎(jiǎng)項(xiàng)目溪洛渡水電站

文/李文濤 王連生 姚孟迪

編者按

溪洛渡水電站工程曾獲FIDIC 2016年工程項(xiàng)目杰出獎(jiǎng)，泄洪功率居世界拱壩之首，大尺寸地下電站洞室群為世界之最，工程規(guī)模僅次于三峽工程和伊泰普工程，是目前已建成的世界第三大水電站。其創(chuàng)新理念與開發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)在大體積混凝土結(jié)構(gòu)智能化建設(shè)方面居世界領(lǐng)先地位，并成功解決了“無壩不裂”的世界難題，溪洛渡大壩因此被稱為“最聰明的大壩”。本期謹(jǐn)以此文向新中國(guó)成立70周年獻(xiàn)禮，向行業(yè)同仁展示中國(guó)水電的建設(shè)實(shí)力，展示世界水電工程里的精品風(fēng)采。

一、前言

溪洛渡水電站是金沙江下游四個(gè)水電梯級(jí)——烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩中的第三個(gè)梯級(jí)，壩高285.5米，高地震烈度區(qū)大壩設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為Ⅷ度，泄洪總功率1億千瓦，泄洪功率居世界拱壩之首，大尺寸地下電站洞室群為世界之最。電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣接壤的金沙江峽谷河段，是長(zhǎng)江流域防洪體系的重要組成部分，具有發(fā)電、防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)條件等功能，樞紐控制流域面積45.4萬平方公里，約占金沙江總流域面積的96%。

溪洛渡水電站工程規(guī)模僅次于三峽工程和伊泰普工程，是目前已建成的世界第三大水電站。早在1985年溪洛渡水電站的工程咨詢工作便已展開，經(jīng)過項(xiàng)目建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、科研等單位近30年不懈努力，成功解決一系列重大關(guān)鍵技術(shù)難題，取得豐富的創(chuàng)新成果，獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)3項(xiàng)、一等獎(jiǎng)15項(xiàng)。2016年，溪洛渡水電站工程獲得“菲迪克工程項(xiàng)目杰出獎(jiǎng)”。工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，設(shè)計(jì)與技術(shù)達(dá)到國(guó)際水電行業(yè)先進(jìn)水平，極大推動(dòng)了水電行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，工程投運(yùn)5年多來運(yùn)行正常，綜合效益顯著，實(shí)現(xiàn)了人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展。

溪洛渡大壩被稱為“最聰明的大壩”，國(guó)際大壩委員會(huì)名譽(yù)主席Lius Berga教授評(píng)價(jià)溪洛渡大壩：“創(chuàng)新理念與開發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)在大體積混凝土結(jié)構(gòu)智能化建設(shè)方面已居世界領(lǐng)先地位，成功解決‘無壩不裂’的世界難題”。

二、戰(zhàn)略引領(lǐng)，厚積薄發(fā)

金沙江是長(zhǎng)江的上游河段，其水能資源的富集程度堪稱世界之最，干流可開發(fā)裝機(jī)容量約1.124億千瓦，是我國(guó)規(guī)劃建設(shè)中“西電東送”的重要水電基地。開發(fā)金沙江水能資源對(duì)實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，優(yōu)化和改善華中、華東地區(qū)能源結(jié)構(gòu)，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)具有十分重要的意義。

2002年，國(guó)家正式授權(quán)中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司滾動(dòng)開發(fā)建設(shè)金沙江下游向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德四座巨型電站。溪洛渡水電站是金沙江下游四個(gè)梯級(jí)的第三級(jí)，在原水利電力部水電總局安排下，1985年溪洛渡水電站前期勘測(cè)設(shè)計(jì)工作正式啟動(dòng)；2003年2月，三峽集團(tuán)首批建設(shè)管理人員奔赴溪洛渡，開啟了籌建溪洛渡水電站的序幕；2013年5月水庫開始蓄水、2013年7月首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電；2015年10月主體工程完工。歷經(jīng)30年不懈努力，艱苦卓絕，中國(guó)三峽建設(shè)管理公司組織建成了中國(guó)“最聰明大壩”，向世界展示了中國(guó)水電的建設(shè)力量。

建設(shè)中的溪洛渡大壩

三、追求卓越，勇創(chuàng)一流

（一）攻克技術(shù)難關(guān)，取得重大創(chuàng)新成果

溪洛渡工程具有窄河谷、高拱壩、巨泄量等特點(diǎn)。拱壩承受總水推力高達(dá)1400萬t，對(duì)基礎(chǔ)承載能力、抗滑穩(wěn)定、變形協(xié)調(diào)、整體穩(wěn)定要求極高。首創(chuàng)“以巖級(jí)為基礎(chǔ)、安全為準(zhǔn)則、分壩高區(qū)段確定拱壩建基面巖體等級(jí)”的拱壩建基面設(shè)計(jì)原則和評(píng)價(jià)體系，納入《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，推動(dòng)了中國(guó)拱壩設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)步。拱壩壩身共設(shè)4層25個(gè)孔口，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，混凝土本體材料抗裂性能較弱，施工期溫控防裂為世界級(jí)難題，為此三峽集團(tuán)聯(lián)合多家科研院校首創(chuàng)300m級(jí)溪洛渡拱壩智能化建設(shè)理論和體系，攻克數(shù)字灌漿、智能振搗和智能溫控等關(guān)鍵技術(shù)并研發(fā)了智能控制成套設(shè)備，使特高拱壩建設(shè)全過程工作性態(tài)可預(yù)測(cè)、反饋與控制，創(chuàng)造了澆筑混凝土680萬m3未出現(xiàn)溫度裂縫的世界紀(jì)錄。

溪洛渡大壩表孔泄洪

溪洛渡地下廠房洞室群數(shù)量（342條洞室）和尺寸（最大尺寸為443.3m×31.9m×75.6m）均為當(dāng)期世界之最，地質(zhì)條件復(fù)雜，設(shè)計(jì)及運(yùn)行條件均無先例。首創(chuàng)超大地下洞室群圍巖穩(wěn)定與控制成套技術(shù)，成功解決了層狀巖體近庫岸特大洞室群集成化布置、深覆蓋層（130m）大斷面（直徑14m）豎井安全施工等世界級(jí)難題，為同類工程提供了開創(chuàng)性成果，總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。原中國(guó)大壩學(xué)會(huì)名譽(yù)主席潘家錚院士稱贊：“溪洛渡地下工程是世界一大奇觀，溪洛渡地下電站工程堪稱精品，是中國(guó)水電工程的驕傲”。

溪洛渡泄洪流量和泄洪功率遠(yuǎn)超世界拱壩同期最高水平，泄洪消能綜合技術(shù)難度居世界之首。創(chuàng)新提出壩身“7個(gè)表孔+8個(gè)深孔”、壩下設(shè)置水墊塘、左右岸各設(shè)2條泄洪洞的樞紐布置形式。壩身采用“分層出流、空中碰撞、水墊塘消能”方式；泄洪洞采用“有壓接無壓、洞內(nèi)龍落尾”結(jié)構(gòu)形式，出口采用“對(duì)稱挑流、水下碰撞”消能方式，成功解決窄河谷、高水頭、巨泄量泄洪消能關(guān)鍵技術(shù)難題。對(duì)混凝土材料、洞室開挖支護(hù)快速安全施工裝備和襯砌混凝土施工工藝等全面創(chuàng)新，首次系統(tǒng)提出了大泄量、高流速泄洪洞建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)，建成“體形精準(zhǔn)、平整光滑、高強(qiáng)耐磨”泄洪洞，成功解決抗沖耐磨、防止空蝕、消能防沖等難題，為類似工程提供借鑒，成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

溪洛渡水電站地下廠房

（二）質(zhì)量?jī)?yōu)良，管理先進(jìn)

·通過對(duì)溪洛渡拱壩建基面設(shè)計(jì)優(yōu)化，減少壩基開挖和混凝土工程量各100多萬m3，節(jié)省投資近7億元，減少了施工對(duì)環(huán)境的不利影響。

·通過研究拱壩智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)，全壩全過程施工仿真和大壩基礎(chǔ)施工質(zhì)量智能控制，施工期未發(fā)現(xiàn)混凝土溫度裂縫，優(yōu)質(zhì)、高效建成“無縫大壩”，縮短工程工期9.5個(gè)月，提前擋水發(fā)揮了工程防洪等顯著社會(huì)效益。

·地下廠房埋深超過400m，主要洞室距離洞口最遠(yuǎn)達(dá)2.9km，通風(fēng)散煙問題突出。為此，三峽集團(tuán)系統(tǒng)研發(fā)了可靠、節(jié)能、環(huán)保的施工期通風(fēng)技術(shù)，攻克大埋深、長(zhǎng)隧洞、多洞室群施工環(huán)境難題，保障了施工人員職業(yè)健康安全。形成大跨度、高邊墻超大地下洞室群開挖支護(hù)一次成型成套技術(shù)，成功解決層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶和節(jié)理裂隙發(fā)育等不良地質(zhì)條件下圍巖穩(wěn)定問題，施工質(zhì)量超越同期工程。

·全部18臺(tái)機(jī)組均一次啟動(dòng)成功、一次通過72小時(shí)試運(yùn)行、一次通過“首穩(wěn)百日”考核目標(biāo)，技術(shù)卓越，質(zhì)量?jī)?yōu)良。

·首次采用“低熱水泥、低摻硅粉、高摻粉煤灰”混凝土配置技術(shù)，成功研制高強(qiáng)抗沖耐磨防裂混凝土及適應(yīng)大斷面、變坡度、多曲線隧洞混凝土施工成套裝備，顯著提高了水工隧洞建造水平、施工質(zhì)量和施工效率。

在溪洛渡水電站建設(shè)管理過程中，高度契合FIDIC理念，實(shí)現(xiàn)工程透明和廉潔，取得豐碩科技創(chuàng)新成果。引進(jìn)世界一流的咨詢?cè)u(píng)估機(jī)構(gòu)對(duì)工程重大技術(shù)方案進(jìn)行評(píng)審，成立由權(quán)威專家組成的質(zhì)量檢査專家組，實(shí)現(xiàn)技術(shù)透明公開；聘請(qǐng)美國(guó)哈扎公司和日本前田公司總監(jiān)參與工程施工管理，提高工程國(guó)際化水平，確保工程高效廉潔建設(shè)。依法依規(guī)執(zhí)行工程招標(biāo)投標(biāo)制，招標(biāo)過程接受專業(yè)監(jiān)督機(jī)構(gòu)全過程監(jiān)督，無違規(guī)違紀(jì)行為。專項(xiàng)制定廉潔協(xié)議并作為工程合同附件簽訂，明確相關(guān)方廉潔履約的責(zé)任和義務(wù)，杜絕腐敗。工程全過程接受了經(jīng)濟(jì)審計(jì)、專項(xiàng)巡視、質(zhì)量監(jiān)督、安全鑒定和工程驗(yàn)收，未發(fā)生違背咨詢工程師職業(yè)道德的情況。溪洛渡工程從2013年運(yùn)行以來，主要建筑物接受了設(shè)計(jì)工況考驗(yàn)，建筑物各項(xiàng)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)和預(yù)計(jì)范圍內(nèi)，運(yùn)行穩(wěn)定。

（三）一項(xiàng)工程，多重效益

發(fā)電效益。溪洛渡水電站電量大，調(diào)節(jié)性能好，電力質(zhì)量高，是金沙江水電能源“西電東送”的最優(yōu)電源點(diǎn)。電站左右岸各安裝9臺(tái)77萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，最大裝機(jī)容量1386萬千瓦，多年平均發(fā)電量571.2～640億千瓦時(shí)(近期-遠(yuǎn)景)。長(zhǎng)江水系汛期水量豐沛，各電站汛期電量比重大，特別需要調(diào)節(jié)水庫對(duì)汛期和枯水期的水量。溪洛渡水庫總庫容126.7億立方米，調(diào)節(jié)庫容64.6億立方米，具有年調(diào)節(jié)能力，除電站自身巨大的發(fā)電效益外，對(duì)下游梯級(jí)水電站有巨大的發(fā)電補(bǔ)償效益，使下游的三峽、葛洲壩水電站的供水期增加一個(gè)月，增加保證出力37.92萬千瓦，枯水期電量18.86億千瓦時(shí)；使向家壩水電站增加枯水期平均出力33.63萬千瓦，年發(fā)電量13.54億千瓦時(shí)。

防洪效益。溪洛渡水庫防洪庫容46.5億立方米，水庫下游緊鄰川江，距離宜賓市河道里程184公里，具有控制洪水比重大，距防洪對(duì)象近的特點(diǎn)，因此興建溪洛渡水電站是解決川江防洪問題的主要工程措施之一。電站建成后，通過合理調(diào)度，可使川江沿岸的宜賓、瀘州、重慶等城市的防洪標(biāo)準(zhǔn)從以往的不到20年一遇提高至“百年一遇”，增強(qiáng)了下游地區(qū)的自然減災(zāi)能力，在長(zhǎng)江防洪體系中發(fā)揮重要的作用。

攔沙效益。金沙江是一條多泥沙河流，多年平均含沙量達(dá)1.7千克／立方米，在溪洛渡壩址金沙江年平均輸沙量2.47億噸，占進(jìn)入三峽水庫入庫泥沙量的47%。溪洛渡工程死庫容51億立方米，建成后除推移質(zhì)全部留在庫內(nèi)外，還可以利用巨大的死庫容攔截懸移質(zhì)泥沙，減少三峽水庫的入庫泥沙。據(jù)計(jì)算，溪洛渡水電站單獨(dú)運(yùn)行30年，可減少向下游輸沙58.84億噸，占同期來沙量的80%，可有效減少三峽水庫庫尾段重慶港的泥沙淤積，有利于三峽水庫的長(zhǎng)期使用和綜合效益的發(fā)揮。

改善航運(yùn)。金沙江的溪洛渡及向家壩水庫建成前，金沙江僅新市鎮(zhèn)～宜賓的108km為通航河段，航道等級(jí)為五級(jí)。新市鎮(zhèn)以上河段由于河道狹窄、灘多、落差大、水流湍急、流態(tài)混亂，該河段為不通航河段。統(tǒng)計(jì)2013年至今的實(shí)際調(diào)度資料，溪洛渡水庫蓄水后，對(duì)溪洛渡水電站壩址下游河段，在枯水期平均出庫流量約2190 m3/s，較天然枯水期流量1750 m3/s增加流量約440m3/s，在一定程度上改善了下游向家壩庫區(qū)及向家壩水庫下游川江航道枯水期的航運(yùn)條件。

四、打造環(huán)境友好型工程，踐行綠色發(fā)展理念

水電是清潔、可再生能源，溪洛渡水電站大量的優(yōu)質(zhì)電能代替火電后，每年可減少燃煤2200萬噸，減少二氧化碳排放量約4000萬噸，減少二氧化氮排放量近48萬噸，減少二氧化硫排放量近40萬噸。而且，庫區(qū)生態(tài)環(huán)境和水土保持措施的落實(shí)，將有助于提高區(qū)域整體環(huán)境水平。在水電開發(fā)中，始終堅(jiān)持工程建設(shè)好、環(huán)境保護(hù)好、移民安置好、綜合治理好的“四好”工作方針，努力實(shí)現(xiàn)開發(fā)與保護(hù)“雙贏”。在施工區(qū)環(huán)境建設(shè)與管理上，中國(guó)三峽集團(tuán)堅(jiān)持做到環(huán)境保護(hù)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化顯著減少了工程占地，對(duì)外交通等公路橋隧比達(dá)到49%，電站廠房全部采用地下布置；地下工程和拱壩混凝土粗骨料全部利用洞室開挖料1000多萬m3，實(shí)現(xiàn)了資源集約、綠色環(huán)保。在施工中采用先進(jìn)的工藝處理了大量的生產(chǎn)廢水和生活污水、達(dá)標(biāo)后再次利用，有效減少了環(huán)境污染。溪洛渡水電站用于環(huán)境保護(hù)和水土保持總投資約12.06億元，工程區(qū)人工綠化面積達(dá)到120萬m2，施工區(qū)林草覆蓋率42%，生態(tài)環(huán)境得到及時(shí)修復(fù)，工區(qū)環(huán)境優(yōu)美，被當(dāng)?shù)厝罕娮u(yù)為“后花園”。

溪洛渡水電站全景圖

溪洛渡水電站庫區(qū)黃華新鎮(zhèn)

珍稀特有魚類增殖放流站

溪洛渡、向家壩水電站建立了珍稀特有魚類增殖放流站，放流站建成投入運(yùn)行以來，人工繁殖技術(shù)不斷取得新進(jìn)展，目前可以繁殖9個(gè)品種，每年繁殖數(shù)量近26萬尾，共向金沙江放流的魚苗總量超過了158.4萬余尾，并與大自然保護(hù)協(xié)會(huì)（TNC）合作研究魚類保護(hù)，更好地保護(hù)了金沙江流域的生態(tài)環(huán)境。

五、建好一座電站，造福一批移民

在溪洛渡水電站建設(shè)的同時(shí)，為溪洛渡庫區(qū)新建道路超過370km，使當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸更加便捷安全；新建集鎮(zhèn)13個(gè)，城鎮(zhèn)化率增加2.5%；幫助7.2萬移民脫貧致富；累計(jì)投入移民資金超過250億，20萬庫區(qū)群眾生活水平得到顯著提高。

溪洛渡移民安置點(diǎn)—德昌

云南永善縣新貌

目前，溪洛渡水電站移民遷建工程及移民安置工作已基本完成，移民生產(chǎn)生活水平穩(wěn)步提升。同時(shí)為積極支持兩省做好移民后續(xù)發(fā)展幫扶工作，中國(guó)三峽集團(tuán)成立了公益基金會(huì)，并開國(guó)內(nèi)之先河，從溪洛渡、向家壩兩座電站發(fā)電收益中拿出專項(xiàng)資金，打造“愛心幫扶、產(chǎn)業(yè)扶持、能力提升、民生保障、和諧庫區(qū)”五大工程，以充分發(fā)揮水電工程對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的輻射帶動(dòng)作用。中國(guó)三峽集團(tuán)積極倡導(dǎo)和踐行“建好一座電站、帶動(dòng)一方經(jīng)濟(jì)、改善一片環(huán)境、造福一批移民”的水電開發(fā)理念，與兩省各級(jí)黨委政府一道，密切協(xié)作，努力把庫區(qū)資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和扶貧優(yōu)勢(shì)，增加移民群眾在水電開發(fā)中的獲得感，確保實(shí)現(xiàn)“搬得出、穩(wěn)得住、逐步能致富”的目標(biāo)，決不讓一個(gè)移民返貧，決不讓一個(gè)移民在全面建成小康社會(huì)的道路上掉隊(duì)落伍。