當(dāng)前水電開發(fā)需要解決的技術(shù)問題

李菊根

l新中國水電建設(shè)成就

我國水能資源十分豐富，理論蘊(yùn)藏量為6.76億kW，技術(shù)可開發(fā)量為3.785億kW，居世界第一位。1949年全國水電發(fā)電設(shè)備容量僅為36萬kW，年發(fā)電量約為12億kW·h。據(jù)統(tǒng)汁，在50多年的崢嶸歲月中，新中國起步甚低的水電事業(yè)，從小到大，由弱轉(zhuǎn)強(qiáng)，已修建了5萬多座水電站，其中裝機(jī)容量在100萬kW以上的水電站25座，50萬kW以上的40座，壩高在100m以上的大壩55座，建成總長度超過500km水工隧洞，裝機(jī)容量10萬kW以上的地下廠房水電站有25座。截止2003年底，中國水電總裝機(jī)容量達(dá)9217萬kW，占全國電力總裝機(jī)容量的23.97％，約為1949年的256倍；水電發(fā)電量為2830億kW·h，占全國年發(fā)電量的14.83％，約為1949年的236倍。以裝機(jī)330萬kW的二灘水電站，裝機(jī)240萬kW的廣州抽水蓄能電站，以及即將竣工的當(dāng)今世界最大的裝機(jī)1820萬kW的三峽水電站建設(shè)等為代表的大型水電項(xiàng)目建設(shè)，標(biāo)志著我國的水電技術(shù)已邁人世界先進(jìn)行列。

黨的十六大提出全面建設(shè)小康社會的宏偉目標(biāo)，要在2020年使國內(nèi)生產(chǎn)總值比2000年翻兩番，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展．要求電力工業(yè)也必須以較快的速度給予能源保證，我國水電建沒迎來了一個跨躍式發(fā)展的黃金時代。實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)全國范圍的資源優(yōu)化配置，促進(jìn)東中西部地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展，開發(fā)兩部地區(qū)豐富的水能資源，實(shí)現(xiàn)“西電東送”的宏偉計劃，為水電大發(fā)展提供了政策保障和實(shí)踐基礎(chǔ)。

根據(jù)黨和國家的宏觀政策，未來發(fā)展水電重點(diǎn)是開發(fā)金沙江、雅礱江、大渡河、烏江、長江上游、南盤江、紅水河、瀾滄江、黃河上游、湘江、閩浙贛、東北及黃河干流等流域(地區(qū))的水力資源，完成12個大型水電基地建設(shè)。在調(diào)峰能力弱、系統(tǒng)峰谷差大的電網(wǎng)，在加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰規(guī)劃的基礎(chǔ)上，選擇優(yōu)良站址，適當(dāng)建設(shè)抽水蓄能電站。預(yù)計到2005年，2010年，2020年我國常規(guī)水電裝機(jī)容量分別達(dá)到8861萬kW，12597萬kW，27000萬kW；抽水蓄能電站裝機(jī)容量分別達(dá)到573萬kW，2138萬kW，4433萬kW。

2當(dāng)前水電開發(fā)需要解決的技術(shù)問題

隨著水電開發(fā)深度的不斷增加，新世紀(jì)水電建設(shè)的重點(diǎn)在西部。而西部水電站點(diǎn)山高谷深、水湍峽長者居多，工程規(guī)模巨大，面臨著復(fù)雜地基條件、高水頭大流量泄洪消能、高邊坡、巨型地下洞室群穩(wěn)定加固、強(qiáng)震區(qū)工程抗震設(shè)防等技術(shù)難題。象溪洛渡、向家壩、白鶴灘、錦屏一、二級、糯扎渡、拉西瓦、虎跳峽等戰(zhàn)略性工程，規(guī)模巨大、基礎(chǔ)條件復(fù)雜、技術(shù)難度大，廣大水電建設(shè)者將面對一些過去工程實(shí)踐從未遇到的世界級技術(shù)的挑戰(zhàn)。

因此應(yīng)把200m至300m的高壩作為重心，圍繞這一重心組織力量，精心安排，系統(tǒng)全面開展科技攻關(guān)，把解決我國西部水電開發(fā)中以下關(guān)鍵技術(shù)問題作為水電行業(yè)2l世紀(jì)前瞻性技術(shù)創(chuàng)新工作去實(shí)現(xiàn)：

研究遙感、物探與測試技術(shù)的開發(fā)和完善及開展水電工程地質(zhì)問題分析和決策方法研究等水電工程勘察技術(shù)。研究200m級碾壓混凝上重力壩、200m至300m級高混凝土面板堆石壩、300m級高拱壩配套技術(shù)等高壩筑壩技術(shù)。研究不同壩型泄水建筑物合理的布置型式及高水頭、大單寬流量的泄水建筑物體型，開發(fā)新型抗磨損、抗空蝕材料，開展導(dǎo)流建筑物與永久建筑的結(jié)合問題研究以及高水頭、大流量的泄洪消能技術(shù)。

研究圍巖整體穩(wěn)定的仿真計算方法、穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則及合理的支護(hù)方式；優(yōu)化防滲排水措施；研究深埋長隧洞的勘探技術(shù)、巖爆規(guī)律及有害氣體的預(yù)報和防范措施等大型地下洞室群的穩(wěn)定技術(shù)。

研究深厚覆蓋層工程特性的勘測和測試技術(shù)；建立基于以變形和滲流控制為基礎(chǔ)的評價標(biāo)準(zhǔn)體系；開發(fā)適用于量大面廣、工程量巨大的深厚覆蓋層加固處理手段和處理技術(shù)。

開發(fā)邊坡工程地質(zhì)條件的新型快速勘探技術(shù)；開展復(fù)雜地質(zhì)條件下邊坡的穩(wěn)定機(jī)理研究，開發(fā)和完善適用于不同穩(wěn)模式的邊坡穩(wěn)定分析配套軟件，尤其是在復(fù)雜邊界條件下的三維分析軟件系統(tǒng)；進(jìn)一步研究和探討邊坡加固處理技術(shù)；及建立邊坡安全監(jiān)測預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)等高邊坡穩(wěn)定技術(shù)。

地下廠房結(jié)構(gòu)布置和振動特性研究；抽水蓄能機(jī)組蝸殼與外圍混凝土聯(lián)合作用分析研究；復(fù)雜地基上庫盆防滲及滲流控制技術(shù)；高懸水庫基礎(chǔ)的滲流控制技術(shù)；大PD值預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土高壓管道結(jié)構(gòu)及埋藏式鋼岔管結(jié)構(gòu)設(shè)計；及抽水蓄能電站機(jī)組運(yùn)行技術(shù)等抽水蓄能電站關(guān)鍵技術(shù)。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、整機(jī)動態(tài)應(yīng)力分析及整機(jī)剛度、強(qiáng)度研究；蝸殼鋼板和混凝土聯(lián)合受力的三維計算及仿真應(yīng)用研究；轉(zhuǎn)輪葉片水下動態(tài)特性研究，疲勞計算分析及壽命預(yù)估；葉道渦及壓力脈動的研究；軸系穩(wěn)定和振動研究，整機(jī)動力特性和振動分析的研究等的大型水電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)。

研究新型混凝土及摻合料，包括纖維混凝土的應(yīng)用研究，摻合料、新型外加劑的開發(fā)等；開展新型防滲止水材料，特別是適合高面板土壩的填縫止水材料和高碾壓混凝土上游面防滲材料；研制適應(yīng)于大孔隙、高地下水流速、細(xì)裂隙等特殊地層情況的灌裝材料及相應(yīng)的施工工藝、新工藝應(yīng)用研究以及大壩安全監(jiān)測技術(shù)。