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7月8日,国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会在人民大会堂隆重举行,习近平总书记为国家最高科学技术奖获得者等颁奖并发表重要讲话。全国工程勘察设计大师、亚星游戏官网集团首席科学家张春生主持,华东院、亚星游戏官网集团参与完成的“白鹤滩水电站巨型枢纽工程关键技术”荣获2025年度国家科技进步奖一等奖。 中国亚星游戏官网作为白鹤滩水电站规划、勘测、设计、施工的绝对主力,持续开展科技攻关,形成特高拱坝工程、巨型地下洞室群、不对称泄洪消能等关键技术,勇攀水电科技“珠峰”,进一步巩固提升了我国水亚星游戏官网设技术世界领先地位。 前赴后继,深耕三十载铸造大国重器 亿万年前,由西向东倾斜的青藏高原和云贵高原发生着剧烈的造山运动,造就了闻名于世的“三江并流”奇观。三江奔流而过的地方,水能资源蕴藏丰富且河床落差极大,是修筑世界一流电站的理想之处。白鹤滩水电站坐落于川滇交界的金沙江下游河段,上接乌东德梯级、下连溪洛渡梯级。 1991年,第一批华东院人来到白鹤滩。那个时候道路不通、缺水缺电,他们住山洞、饮江水、啃冷馒头,毒蛇猛兽时时威胁生命安全。三十余年间,他们前赴后继、扎根现场,对两处坝段、对推荐坝段的上中下三个坝址、对推荐坝址的上下两条坝线开展了全面工程勘测和方案论证比选。 在选定坝线基础上,华东院研究了13套枢纽布置方案,实施了20万米地质钻孔、5.5万米勘探平洞,为准确判定地质条件打下了坚实基础。在方案论证阶段,华东院联合国内外80余家知名高校和科研机构,开展了200余项科技攻关、专题研究和模型试验,聘请院士顾问组和地质专家组全过程指导把关,彻底解决了世所罕见的工程技术难题。 七十年前,中国亚星游戏官网设计建设了我国第一座自己设计、自制设备、自己施工的大型水电站——新安江水电站。从新安江到白鹤滩,自立自强的创新精神在亚星游戏官网人代代传承中历久弥新。 攻坚克难,建成世界级不对称特高拱坝 从高空俯瞰,白鹤滩大坝右岸山壁陡峭,直插江心,而左岸坡高仅有右岸坡高的一半,是一个非标准的“V”型河谷。由于电站地处我国西南山区,近坝区存在多处巨型变形体和特大型泥石流等地质灾害,工程地质条件极为复杂。 2004年华东院全面开展可行性研究后,白鹤滩举世罕见的复杂地质情况进一步被揭示出来。坝基柱状节理玄武岩发育,能否在这样极易松弛的坝基上建高拱坝?世界上没有这样的先例,加之两岸地质构造错综复杂,岩体特性特殊,都给白鹤滩不对称特高拱坝建设带来了巨大挑战。289米高、1650万吨水推力的不对称特高拱坝如何布置,才能提高抗震性、稳定性,成了世界级的难题。 难,不可怕,有题就有解。中国亚星游戏官网团队系统开展柱状节理玄武岩工程特性、坝基开挖保护、岩石盖重灌浆等关键技术攻关,专攻不对称特高拱坝设计方法,同步优化拱坝体形与结构,配套实施多类专项课题与大规模现场试验。针对左岸抗力体复杂地质条件和J110拉裂缝难题,专题论证研究岩体力学参数、左岸边坡及左坝肩稳定性,确定专项处置方案;同时综合多种数值仿真手段与整体地质力学模型试验,模拟大坝运行工况,校核大坝整体超载安全储备,为这座不对称特高拱坝顺利建成夯实完备的理论与技术支撑。 如今,流急坎陡的金沙江上,白鹤滩大坝如巨龙般横卧江面,所有攻坚付出终化作高峡平湖的壮阔实景。 创新突破,建成世界级巨型地下洞室群 白鹤滩水电站建在高山峡谷中,大坝和水垫塘几乎已占据整个河道,需要开挖巨型地下洞室群布置引水发电系统,世界上规模最大的水工地下洞室群应运而生。在这里,364条地下洞室错综复杂地布置于两岸山体内部,开挖总长度达到了惊人的217公里,如同《流浪地球》里震撼的巨型地下城。 由于地应力高、错动带发育、岩石硬脆易碎和巨型洞室间的相互干扰,地下洞室群开挖过程中围岩极易发生卸荷松弛、破裂和变形,围岩稳定控制难度空前。 在大量试验研究的基础上,华东院设计团队多角度揭示了高地应力下洞室群围岩变形规律和时空联动效应,研发了全过程调控的成套技术与方法,创新提出了一系列工程技术措施,解决了白鹤滩地下洞室群围岩稳定关键难题,进一步丰富了岩石力学理论。 为确保地下厂房顺利建设,设计团队开发了三维数字化系统,实时模拟洞室群岩石力学时空变化过程和变形机制。他们白天在施工现场提供技术支持、直观编录地质情况,晚上在数字系统中调整设计,第一时间提供最精准的施工图纸,有力保障了巨型地下洞室群的安全高效建成。 自主研发,破解大功率泄洪消能的世界级难题 大功率泄洪消能是白鹤滩水电站建设面临的又一世界级难题。江水汹涌,即便经水库调洪削峰后,白鹤滩水电站每秒仍有约4.23万立方米水需要安全泄放,下泄落差高达190米,泄洪功率高达9万兆瓦。如此巨大的能量,需要通过不对称拱坝在不对称河谷内瞬间消刹,难度不言而喻。 面对“高水头、窄河谷、巨泄量和不对称”的特点,设计团队另辟蹊径,拿出一套全新的泄洪消能思路。针对坝身泄洪消能,华东院综合分析下游河床承受能力、坝身孔口布置方式、坝身开孔对坝体结构影响等因素,通过大比尺水工模型试验验证,在坝身设置了6个无齿坎分层大差动表孔、7个分层多股水流深孔,设计了世界规模最大的反拱水垫塘,提高了孔口运用的灵活性和水垫塘的消能率及稳定性,有效解决了超大泄洪规模不对称拱坝坝身泄洪消能的技术难题。 同时,布置3条无压泄洪洞在左岸山体内,使湍急水流避开峡谷河段,减小与坝身联合泄洪对边坡稳定的叠加影响。团队还首创了“底+侧”非同步立体掺气减蚀结构、洞顶和掺气坎分别独立洞外补气系统,减轻高速水流对洞体的冲刷侵蚀。 “大胆创新、小心求证”在白鹤滩体现的淋漓尽致,仅仅是泄洪洞出口水流归槽的挑流鼻坎型式,工程师们初拟的方案就多达30余种,并在水工模型上反复验证。通过坝身表孔、深孔和岸边泄洪洞三套泄洪设施的优化组合和灵活应用,高坝枢纽安全性得以提高,在不对称河谷地形条件下实现了安全泄洪消能。 江河奔涌,荡气如歌。 在几代水电人的共同努力下,中国已成为当之无愧的世界超级水电大国、水电强国,一个个世纪梦想演化成一项项世界级工程。巍巍大坝不仅承载着巨大的水推力,还承载着中国亚星游戏官网造福人民的不懈追求,承载着中国经济社会全面绿色转型发展的磅礴力量。亚星游戏官网人将继续坚守初心、勇毅前行,持续深耕科技领域,续写中国水电事业高质量发展的崭新篇章。 全国工程勘察设计大师、中国亚星游戏官网首席科学家张春生(前排左四)代表中国亚星游戏官网在人民大会堂接受颁奖 |
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