中國水利水電勘測設計技術進步與發(fā)展

劉志明

（水利部水利水電規(guī)劃設計總院，100120，北京）

新中國成立以來，我國建設了許多防洪、發(fā)電、灌溉、調(diào)水等水利水電工程，解決了工程建設過程中遇到的許多關鍵技術問題，水利水電勘測設計水平不斷得到提高，如三峽工程、小浪底工程、水布埡水電站、龍灘水電站、南水北調(diào)工程等的建設，標志著我國水利水電勘測技術水平實現(xiàn)了一次飛躍?？傮w看，我國水利水電勘測設計水平已位于世界前列，許多關鍵技術的把握處于世界領先地位。

一、水利水電技術發(fā)展歷程

水利水電事業(yè)的發(fā)展與我國經(jīng)濟建設和社會發(fā)展密不可分。新中國成立60多年來，我國水利水電工程建設已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，設計、施工、制造水平從落后逐步發(fā)展到目前處于世界先進甚至世界領先水平。其發(fā)展歷程大致分為如下幾個階段：

第一個階段是三年經(jīng)濟恢復和第一個五年計劃時期（1949—1957年）。該時期我國開始組建水利水電勘測設計單位，并自行設計施工建設了官廳、大伙房和佛子嶺等一批大型水利水電工程，為我國水利水電的發(fā)展奠定了基礎，積蓄了經(jīng)驗。

第二個階段是“大躍進”和國民經(jīng)濟調(diào)整時期（1958—1965年）。這一時期雖然經(jīng)歷了一個坎坷曲折的歷程，但仍然得到了進一步發(fā)展。自行設計建設的新安江、柘溪、新豐江等工程相繼竣工，開工建設了丹江口、劉家峽、烏江渡、碧口等工程。蘇聯(lián)幫助設計的三門峽水庫給我國水利水電工程設計以深刻的教訓。

第三個階段是 “文化大革命”10年（1966—1976年）。該時期的水利水電建設雖然受到一定程度的影響，但總體上仍然繼續(xù)發(fā)展，新安江、柘溪、云峰等相繼竣工，開工或復工長江葛洲壩、龍羊峽、烏江渡等一批水利水電項目，從工程規(guī)模、建設難度、施工強度等方面均達到了新的高度，勘測設計水平有新的突破。

第四個階段是調(diào)整改革、整頓提高時期（1977—1983年）。該時期加大了勘測設計的力度，對我國大江大河進行了全面的水利水電工程開發(fā)項目布局和規(guī)劃，東江、安康、萬安、魯布革等一批項目列為國家經(jīng)濟建設重點項目，葛洲壩工程、龍羊峽工程的成功建設標志著水利水電勘測設計水平達到了一個新的高度。

第五個階段是改革創(chuàng)新的發(fā)展時期（1984—1999年）。三峽、小浪底、二灘工程的建設全面標志著我國水利水電技術已經(jīng)進入世界先進行列。

第六個階段是跨越發(fā)展的新世紀初期（2000年至今）。水布埡、龍灘、三峽、小浪底等工程相繼建成，向家壩、溪洛渡、錦屏、小灣、南水北調(diào)中東線一期工程等一大批大型項目開工建設，標志著我國已經(jīng)進入了水利水電大建設和大發(fā)展時期。目前世界上的大型水利水電項目主要集中在我國，許多關鍵技術已處于世界領先水平，并領導著世界水利水電技術的發(fā)展。目前國際大壩委員會主席一職由中國水利水電工程領域的專家擔任。

二、勘測手段和試驗手段

水利水電工程勘測工作的深度和精度影響著工程建設質(zhì)量和水平。隨著水利水電工程建設規(guī)模的加大，從深度、廣度及精度上對工程地質(zhì)勘測提出了更高的要求，許多傳統(tǒng)的勘測方法及技術已無法滿足工程需要。近年，由于地學等基礎理論學科的發(fā)展，我國水利水電工程勘察業(yè)也飛速發(fā)展。

1.鉆探技術

工程地質(zhì)勘探主要有山地勘探、鉆探、物探等3種方法。

山地勘探方法使用的工具和技術要求相對簡單，故在進行地表淺層地質(zhì)勘察時運用較多，其缺點是勘探深度有限。

傳統(tǒng)的鉆探方法有合金鉆進、鋼砂鉆進、管鉆鉆進、跟管鉆進等，隨著各種轉(zhuǎn)速快、扭矩大、性能穩(wěn)定的新型鉆機的使用，金剛石鉆頭取代了鋼粒或硬質(zhì)合金鉆頭，SM植物膠和MY21A植物膠沖洗液、金剛石鉆進砂卵石層取樣新技術的應用等，鉆探方法、工藝及其施工水平已經(jīng)得到了提高，加快了水利水電工程地質(zhì)勘測水平的發(fā)展。

物探方法主要有以位場理論為基礎的重力場勘探、磁場勘探、直流電場勘探等，以及以波動理論為基礎的地震波勘探、電磁波勘探等。

2.野外試驗技術

工程地質(zhì)野外試驗水平的發(fā)展主要體現(xiàn)在試驗儀器和設備的發(fā)展。例如灌漿試驗的止?jié){栓塞已發(fā)展為高壓氣塞，灌漿孔漿液注入量記錄則采用自動灌漿記錄儀。

3.測量技術

近年，3S技術已經(jīng)在大型水利水電工程地質(zhì)勘察中得到采用。

全球定位系統(tǒng)（GPS）在高程控制方面能較好地解決跨河、跨溝水準難以傳遞的問題。在勘察區(qū)控制點較少或在山區(qū)、林區(qū)等通視條件較差、觀測條件受限的區(qū)域進行工程地質(zhì)勘察時，運用GPS可大大減少作業(yè)時間，提高測量精度。

遙感 （RS）主要應用于水利水電工程前期勘測工作，與其他勘察手段配合，有利于大面積地質(zhì)測繪，提高填圖質(zhì)量和選線、選址的質(zhì)量，降低野外地質(zhì)調(diào)查的盲目性，減少外業(yè)工作量，進而提高勘察效率。

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術可自動制作平面圖、柱狀圖、剖面圖和等值線圖等工程地質(zhì)圖件，還能處理圖形、圖像、空間數(shù)據(jù)及相應屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理、空間分析等問題，將GIS技術應用于工程地質(zhì)信息管理和制圖輸出是近幾年工程地質(zhì)勘察行業(yè)的熱點和發(fā)展趨勢。

三、水庫工程

1．水庫

我國河川年徑流量為2.8萬億m3，占世界的5%，排在世界第6位。根據(jù)2008年全國水利發(fā)展統(tǒng)計公報，截至2007年年底，我國大陸已建成各類水庫86 353座，水庫總庫容從新中國成立初期約200億m3增加到6 924億 m3，占世界的 9.9%，排在世界第4位。單庫最大庫容為三峽水庫393億m3，居世界第22位。

2.壩型與壩高

我國現(xiàn)代化的大壩建設以三峽、二灘和小浪底工程為代表，標志著中國大壩建設在建設技術上由追趕世界水平到與世界水平同步。新壩型和新的壩工技術得到了廣泛應用和進一步的深化研究，在混凝土面板堆石壩、碾壓混凝土壩、高拱壩等方面得到了快速提高，目前已建成世界最高的水布埡混凝土面板堆石壩、龍灘碾壓混凝土重力壩、小灣高拱壩等。特別是2008年5月12日汶川地震區(qū)域的4座100 m以上的不同類型的高壩（紫坪鋪面板壩、沙牌碾壓混凝土拱壩、寶珠寺混凝土重力壩、碧口心墻壩），經(jīng)受住了超過設防烈度的強震考驗，得到世界大壩界的高度贊譽，具有里程碑意義。

根據(jù)中國大壩協(xié)會2005年的資料統(tǒng)計，全世界2005年已完工、在建高度大于30 m的碾壓混凝土壩290座 （以重力壩為主），面板堆石壩有418座，新建和在建的瀝青混凝土心墻壩95座，瀝青混凝土面板防滲壩100座。我國100 m以上壩數(shù)約142座，占世界的15%。其中世界最高面板壩為大壩壩高233 m的水布埡，最高碾壓混凝土壩為壩高216.5 m的龍灘，世界最高壩為305 m的錦屏混凝土拱壩。

膠凝砂礫石壩和堆石混凝土壩在我國的應用剛剛起步，目前處在試驗研究階段，但已經(jīng)取得了成功的建設經(jīng)驗。膠凝砂礫石筑壩技術在我國已成功用于福建街面和洪口、云南功果橋等工程的圍堰工程，最大壩高不超過20 m。但在日本和土耳其已應用于主體工程，土耳其在建的Cindere壩達107 m。堆石混凝土筑壩技術已應用于寶泉抽水蓄能電站上庫副壩、清峪水庫重力壩、恒山水庫拱壩加固、圍灘水庫重力壩等工程，最大壩高已達50 m，最大工程量6萬m3。

膠凝砂礫石與堆石混凝土筑壩技術與傳統(tǒng)的土石壩、混凝土壩、漿砌石壩筑壩技術構成了一個完整的筑壩技術體系，將有力推動我國中小型水利工程筑壩技術。通過合理的筑壩技術選擇和技術組合，大壩施工可以充分利用筑壩材料，減少棄料，大幅度減少大壩施工對環(huán)境的影響，具有良好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境生態(tài)效益。

3.水電站

截至2008年，我國水電裝機容量已經(jīng)達到1.82億kW，年發(fā)電量達到5 655億 kWh，開發(fā)程度達到33.6%。裝機容量和年發(fā)電量分別是新中國成立初期的506倍和471倍，居世界第一。我國已建百萬千瓦級以上水電站29座，裝機6 525萬kW，年發(fā)電量2 302億kWh。裝機容量最大為三峽水電站，裝機2 250萬kW。截至目前，我國水電裝機已突破2億kW。

四、堤防與水閘工程

1.堤防

截至2009年，全國建成江河堤防28.69萬 km。

1998年長江等流域發(fā)生全流域性大洪水后，國家加大了堤防工程建設，大量新技術在堤防工程建設中得到應用，使得堤防工程勘測設計水平得到了提高，堤防工程建設促進了堤身加高加固技術、堤防填筑土料選擇、崩岸治理與防護技術、堤身及堤基防滲技術等的發(fā)展和提高，城市堤防工程建設與城市景觀、交通、休閑相結合的設計理念，體現(xiàn)了人水和諧的思想。

近年，我國還加大了海堤工程的建設。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)已建成海堤總長約1.38萬km，占總海岸線長的43%。海堤工程建設促進了海堤設防標準研究、風浪潮組合研究、填筑土料選擇、軟基及侵蝕性海岸上筑壩技術、消浪措施研究、越浪量控制標準等的發(fā)展和提高。

2.水閘

截至2009年，我國已建各類水閘4.4萬座，其中大型水閘500多座。

水閘在我國歷史悠久，公元前598—前591年，楚令尹孫叔敖在今安徽省壽縣建芍陂灌區(qū)時即設5座閘門引水。發(fā)展到目前，水閘建設規(guī)模不斷加大，型式也不斷創(chuàng)新。傳統(tǒng)的水閘以開敞式居多，現(xiàn)發(fā)展有胸墻式、涵洞式、浮運式、自動翻板式和橡膠壩等。當前水閘的建設正向形式多樣化、結構輕型化、施工裝配化、操作自動化和遠動化方向發(fā)展，水閘技術也在不斷發(fā)展與創(chuàng)新中。

長江葛洲壩樞紐的二江泄水閘擋水前沿寬度498 m，孔口尺寸寬12 m，高24 m，最大泄量達 84 000 m3/s，位居我國水閘之首。山東省劉家道口節(jié)制閘是實現(xiàn)沂沭洪水東調(diào)入海的控制性建筑物，設計流量12 000 m3/s，是我國設計流量最大的平原水閘；閘室總凈寬576 m，共36孔，單孔凈寬16 m。浙江省曹娥江大閘凈寬560m，是我國已建和在建的潮汐河口最大的擋潮閘，被稱為“中國河口第一大閘”，為強潮游蕩性河口建閘探索了經(jīng)驗。

安徽省臨淮崗洪水控制工程是淮河流域最大的水利樞紐，主要由壩體、12孔深孔閘、49孔淺孔閘和船閘組成。在國內(nèi)大型水閘設計中首次采用剛性翼墻與加筋土形成的復合式翼墻結構型式，并首次將多頭小直徑深層攪拌垂直截滲墻圍封技術運用于大型水閘砂基防滲和抗震液化的工程措施中。

南京三汊河口水閘創(chuàng)新性地采用護鏡門型式水閘，汛期行洪流量600 m3/s。護鏡門單孔凈寬 40 m，高6.5 m，閘門為半圓形結構的三鉸拱鋼結構。該工程除在閘門布置和結構上得到妥善解決外，還將水利工程與歷史文化、景觀、環(huán)境有機結合，取得了良好效果。

水閘建設推動了閘門結構型式和啟閉方式的創(chuàng)新，砂土地基加固處理、基礎防滲與排水處理、消能防沖措施等技術的提高。

五、長距離調(diào)水工程

我國總體上是缺水國家，水資源分布也很不平衡。水資源已成為制約我國經(jīng)濟、社會和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素。目前宏觀政策是以節(jié)能減排、保持水源環(huán)境的可持續(xù)性為發(fā)展建設基本前提，解決資源性或水質(zhì)性缺水問題主要是以采取跨流域調(diào)水等工程措施為基本手段。

為解決我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的水資源瓶頸，我國提出了南水北調(diào)的重大戰(zhàn)略構想，即分別從長江上、中、下游向北方調(diào)水的西、中、東三條調(diào)水線路，形成與長江、淮河、黃河和海河相互連通的“四橫三縱”總體格局。目前中、東線一期工程建設已全面實施，中線一期調(diào)水量達95億 m3。

除此之外，已建和在建的大中型調(diào)水工程還有引黃入晉、引黃濟津、引黃濟淀、引黃濟青、引灤入津、引江濟漢、大伙房水庫輸水、引岳濟淀、黑河引水、引大濟湟、引洮供水、牛欄江調(diào)水、趙山渡引水、掌鳩河引水等30余項。還有一批大型調(diào)水工程正在論證之中，如南水北調(diào)西線、遼寧西北供水、陜西引漢濟渭、云南滇中調(diào)水、福建閩江調(diào)水等。

這些長距離綜合性大型調(diào)水工程建設的迅速發(fā)展，除了提高了調(diào)水工程的勘測設計技術水平，還在如下方面取得了豐富的經(jīng)驗：①水資源供需平衡與配置，②工程總體布局，③工程控制測量和勘探技術，④采煤區(qū)、黃土、膨脹土、砂土、凍土等復雜地質(zhì)條件的處理，⑤長距離深埋隧洞施工方法、高地應力、突水、通風與排水等技術處理，⑥長距離有壓輸水管道安全防護設備配置，⑦大跨度渡槽、高壓倒虹吸、泵站等建筑物設計的關鍵技術。我國調(diào)水工程從設計、施工到投入正常運用，無論在水資源配置研究與利用、工程建設規(guī)模還是處理復雜技術的難題和實施效果方面，均已達到世界先進水平。

六、輸水隧洞

隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是改革開放以來，水工隧洞的建設取得了舉世矚目的巨大成就。

二灘水電站導流隧洞的斷面尺寸17.5 m×23 m，三峽地下廠房尾水洞尺寸為24 m×36 m，已達國際同類隧洞尺寸之最。天荒坪抽水蓄能電站高壓隧洞的靜、動水壓總水頭達830 m，廣西天湖水電站不襯砌引水隧洞內(nèi)水壓水頭也達600余m。特別引人注目的是小浪底水利樞紐，將泄洪、排沙、引水、發(fā)電等20余條大型洞室群均布置于一岸的山坡中，縱橫交錯，堪稱地下工程一絕。引黃入晉南干線7號隧洞單洞長達43 km；遼寧大伙房引水隧洞長達85.3 km，直徑8 m，為在建世界最長引水隧洞，采用鉆爆法與TBM相結合的施工掘進技術，不僅克服了復雜惡劣的地質(zhì)環(huán)境影響，也攻克了多項世界性隧洞技術難題。

錦屏二級水電站引水系統(tǒng)采用4洞8機布置形式，#2引水隧洞是4條引水隧洞之一，總長11 929 m，斷面跨高為13 m×13 m，屬馬蹄形斷面。隧洞沿線一般埋深1 500～2 000 m，最大埋深為2 525 m，具有埋深大、洞線長、洞徑大的特點，高地應力巖爆、高壓大流量突涌水等不良地質(zhì)問題尤為突出，采用鉆爆法與TBM掘進相結合的施工方法。

南水北調(diào)中線穿黃隧洞是國內(nèi)第一次采用大直徑隧洞穿越黃河。穿黃一期工程設計流量265 m3/s，加大流量320 m3/s，隧洞為雙洞方案，單洞內(nèi)徑7 m，隧洞軸線間距為28 m，單隧洞段長3.45 km，穿黃隧洞最大埋深35 m，最小埋深23 m。穿黃隧洞采用目前世界上較為先進的盾構技術進行挖掘施工，技術含量高，施工工期長。在施工中成功解決了高水壓下盾構機分體式始發(fā)，黃河河道上砂下土地層長距離掘進，高水壓、復合地層條件下更換刀具等技術難題，隧洞雙層襯砌的結構型式在世界前所未有。目前兩條隧洞全線貫通，這不僅是空間的穿越，也是無數(shù)工程技術難題的穿越。

七、渡 槽

我國的渡槽建設始于20世紀50年代，目前已建的各類渡槽中：單槽過流量最大的為新疆烏倫古河渡槽，設計流量120 m3/s，為預應力混凝土矩形槽；單跨跨度最大的為廣西玉林萬龍渡槽，拱跨長達126 m；第一座跨度超過百米的大型斜拉輸水建筑物為北京延慶縣的軍都山渡槽橋，渡槽橋全長276 m，主跨長126 m；第一座半自錨式斜拉渡槽為江西省蓮花九曲山渡槽，槽身全長155.53 m；深圳供水改造工程在旗嶺、樟洋、金湖3座渡槽上采用了現(xiàn)澆預應力混凝土U形薄殼槽身，為國內(nèi)首創(chuàng)。

南水北調(diào)中線大型渡槽19座，單項渡槽最大長度9 095 m。其中具有代表性的是漕河渡槽和沙河渡槽。漕河渡槽長2 300 m，底寬21.3 m，最大跨度30 m，渡槽槽身為三槽一連多側墻預應力混凝土結構，屬于梁式結構渡槽。漕河渡槽的輸水流量和總長度均居世界第2位，其外形尺寸居世界第1位，最大單跨居世界第4位。

沙河渡槽過水斷面由梁式渡槽、箱基渡槽及落地槽三種結構型式組成。其中梁式渡槽長2 166 m，上部槽身為雙向預應力混凝土U形槽身，4槽并聯(lián)，單槽直徑8 m，高度為8.3～9.6 m，跨徑30 m。沙河渡槽采用的是現(xiàn)場預制架槽機架設的施工辦法，架槽機將第一片預制好的U形槽身架設到橋墩上后，再依次沿著架設好的U形槽頂端輸送架設其他U形槽。這種施工技術開創(chuàng)了水利工程建設的國際先例。在其他幾項綜合指標上，沙河渡槽設計流量為320 m3/s，加大流量380 m3/s，居世界第一；渡槽跨度30 m，總長11.9381 km，居國內(nèi)第一。沙河渡槽綜合指標目前排名世界第一，建成后將填補國內(nèi)外水利行業(yè)大流量渡槽設計及施工的技術空白。

渡槽發(fā)展的總趨勢是：適應各種流量、各種跨度特別是大跨度渡槽結構型式的研究，應用先進理論和先進手段進行結構型式優(yōu)化設計，材料及施工技術的改進等，斜拉式及懸吊式這類跨越能力大的渡槽型式的研究，過水與承重相結合的合理結構型式的研究，早強快干混凝土和鋼纖維混凝土等材料以及新型止水材料的研制應用，構件預制工廠化及大型機械吊裝等。

八、倒虹吸

倒虹吸建筑物是長距離調(diào)水工程中經(jīng)常用到的重要水工建筑物。我國已建成的引大入秦、引灤入津、引黃入青、引黃入晉、引松入長、掌鳩河引水等大型引水調(diào)水工程中都不同程度地布置了各種類型、不同規(guī)模的倒虹吸建筑物。

堪稱“倒虹吸輸水管線亞洲之最”的掌鳩河引水供水工程岔河倒虹吸橫跨普渡河大峽谷，全長2 100 m，水位最大垂直高差416 m，倒虹吸的輸水管道全部為鋼管，鋼管設計內(nèi)徑2.2 m，輸水管道直徑與水位垂直高差的綜合系數(shù)值在亞洲同類工程中最大。

新疆某引水工程倒虹吸所采用的PCCP管道 （管徑2.8 m、壓力1.4 MPa）綜合系數(shù)為3.92，為國內(nèi)已建PCCP管道工程最高值。另一工程倒虹吸采用兩根直徑3.1 m大口徑玻璃鋼夾砂管，全長5.766 km，最大靜水壓力0.46 MPa，采用單溝單管埋設方式，兩管中心間距12.7 m，雙管設計流量為30.5 m3/s，加大設計流量為35 m3/s，是目前我國直徑最大的玻璃鋼管道。

倒虹吸管作為一種渠道交叉建筑物，具有工程量少、造價低、施工安全方便和不影響河道宣泄洪水等優(yōu)點，因此在南水北調(diào)工程中應用廣泛。南水北調(diào)中線北汝河倒虹吸總長1 282 m，總設計水頭為0.507 m，設計流量315 m3/s，加大流量375 m3/s，倒虹吸管管身采用箱形鋼筋混凝土結構，共2孔，單孔尺寸為7.0 m×6.95 m（寬×高）；東線穿黃倒虹吸長634 m，由兩條內(nèi)徑9.3 m的管道組成，其輸水能力為400 m3/s。

九、深層覆蓋層基礎處理

基礎防滲墻工程是水利水電工程建設中很重要的隱蔽工程，從無到有逐漸發(fā)展至今，通過大量工程實踐，我國已逐步掌握和解決了在復雜地質(zhì)條件下建壩的地基處理技術。

我國第一道槽形混凝土防滲墻為20世紀50年代北京密云水庫白河主壩深厚松散壩基防滲系統(tǒng)，防滲墻總長785 m，墻厚0.8 m，防滲墻總面積18 876 m2。

20世紀80年代成功建成的葛洲壩深水圍堰雙道混凝土防滲墻工程，是我國混凝土防滲墻技術的新發(fā)展?；炷练罎B墻厚0.8 m，防滲墻總進尺81 770 m，截水面積 51 155 m2，成功地應用了 “兩鉆一抓”的主副孔施工工藝，首次采用了可拔 80 cm鋼接頭管。

近年，隨著水利水電工程區(qū)場址覆蓋層深度越來越深，高土石壩的地基防滲墻系統(tǒng)設計和施工技術不斷突破，發(fā)展迅速。

黃河小浪底樞紐工程大壩防滲墻軸線長464.03 m，防滲墻截水面積約21 174 m2。該混凝土防滲墻設計墻厚1.3 m，最大深度達81.9 m，是當時國內(nèi)最深的混凝土防滲墻。

四川省瀑布溝水電站壩址最大防滲墻深度82.9 m，為上下游兩道防滲墻，間距14 m，墻厚1.2 m，防滲面積18490m2。冶勒水電站大壩基礎覆蓋層厚達400多m，采用懸掛式防滲墻，最大深度為84 m，墻厚為1～1.2 m，成墻面積 6萬 m2。

正在建設中的西藏旁多水利樞紐大壩基礎防滲墻技術又達到了一個新的高度。目前大壩基礎防滲墻試驗段最大成墻深度已達157 m，也是世界防滲墻最深的槽孔。2010年補充的地質(zhì)勘探資料表明，壩基中部范圍覆蓋層最大深度達420 m，根據(jù)地質(zhì)條件和現(xiàn)場試驗情況，擬采用150 m深防滲墻懸掛方案，是目前世界上最深的混凝土防滲墻。

十、機 電

隨著水利水電事業(yè)的快速發(fā)展，我國水力機械設備經(jīng)歷了仿制、局部修改、技術合作和技術引進的歷程，經(jīng)過不懈的努力發(fā)展到現(xiàn)在已能完全獨立自主地進行設計、模型試驗和研究工作，設計、選型、制造和安裝技術水平不斷提高，水輪機、水泵、發(fā)電機和電動機的性能有了很大提高，尤其是混流式、軸流式和燈泡式水輪發(fā)電機組的技術水平已經(jīng)居于世界領先的地位。

1.混流式水輪機

以三峽工程左岸電站機組設計技術的引進為標志，我國完成了700 MW機組的國產(chǎn)化和大型化的技術歷程，全面掌握了700MW機組的選型、設計和制造技術。構皮灘水電站是第一個允許國內(nèi)廠家自行設計和制造600 MW機組的大型水電工程。正在建設的溪洛渡水電站選用了18臺單機額定功率為770 MW機組；向家壩水電站8臺機組的單機額定功率為800 MW，機組容量排名世界第一，水輪機最大直徑達10.6 m，這標志著我國在引進、消化和吸收國外先進技術的基礎上又有進一步的創(chuàng)新。規(guī)劃中的白鶴灘、烏東德水電站正在開展百萬千瓦級水輪發(fā)電機組的研究工作，這無疑將進一步推動我國特大型水電設備設計、制造的技術創(chuàng)新和大型化進程。

2.軸流式水輪機

自20世紀七八十年代生產(chǎn)了葛洲壩單機容量為170 MW （水輪機直徑 11.3 m）、125 MW 的軸流式機 組后，已于20世紀90年代初期與國外廠商合作生產(chǎn)了世界上單機容量最大的軸流式機組——福建水口電站200 MW機組（裝機7臺），水輪機最大水頭為57.8 m，轉(zhuǎn)輪直徑8.0 m，機組推力負荷達4 100 t。

3.燈泡式水輪機

貫流式水輪機是低水頭水力資源開發(fā)中廣泛采用的一種機型，在20m水頭以下基本取代了軸流式水輪機。大容量貫流式水輪機一般采用燈泡式水輪機。

國內(nèi)目前使用水頭最高的大型燈泡式水輪機機組是湖南的洪江水電站，最大水頭27.3 m，額定水頭22 m，額定容量45 MW，水輪機直徑5.46 m。單機容量最大的燈泡式水輪機組是廣西的橋鞏水電站，機組容量為57MW，排名世界第二，額定水頭13.8 m，水輪機直徑7.5 m，電站裝機8臺。廣西長洲水電站裝機容量630 MW，裝機15臺，是國內(nèi)裝設燈泡式機組最多的水電站，單機容量42 MW，水輪機直徑7.5 m。正在建設的江西峽江水電站裝機容量360 MW，選用單機容量40 MW的燈泡式機組，最大水輪機直徑達7.8 m，是目前我國最大的燈泡式機組，居世界第二。2009年我國東方電機廠承接了巴西杰瑞電站18臺單機容量為75 MW、轉(zhuǎn)輪直徑為7.9 m的燈泡式機組的設計和制造，這是到目前為止世界上尺寸最大的燈泡式水輪機，標志著我國燈泡式水輪機的設計和制造水平進入了世界領先水平之列。

4.水泵

萬家寨引黃泵站是我國裝機容量最大的梯級泵站，共裝設42臺立軸單級單吸離心泵機組。除總干三級站機組單機容量為6.5 MW、設計揚程為74 m、設計流量為6.45 m3/s外，其余四站機組的單機容量均為12 MW，設計揚程140 m，設計流量6.45 m3/s。

西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站的水泵采用單吸六級立式離心泵，是目前為止我國水利水電工程中揚程最高和葉輪級數(shù)最多的水泵，最高揚程為853 m，設計流量2.0 m3/s，最大軸功率19.42 MW，水泵葉輪直徑1.289 m。

江蘇皂河泵站安裝的6HL型全調(diào)節(jié)蝸殼式混流泵是世界上最大的混流泵，直徑 6 m，設計流量 97.5 m3/s，設計揚程6 m，配套單機功率7 MW。

淮安二站安裝有我國最大的軸流泵，葉輪直徑4.5m，設計流量57.5m3/s，設計揚程7 m，配套單機功率5 MW，水泵為立式布置。

當前水泵朝著大型化、高效率和高速化的方向發(fā)展。水泵的尺寸和配套原動機的容量有不斷提高的趨勢，以減小廠房工程量，減少設備的體積和投資，提高水泵的效率和抗空化性能，降低運行成本。目前，我國正在加大水泵設計和制造技術的試驗工作，如水利部有關部門組織了南水北調(diào)東線工程水泵模型同臺測試工作；由水利水電規(guī)劃設計總院牽頭，組織中國水科院和哈爾濱電機研究所正在進行水泵的研制工作，旨在提高高揚程、大功率水泵領域的技術水平。

十一、結 語

水利水電工程建設的快速發(fā)展帶給勘測設計水平的提高遠不止以上所舉事例，在大型船閘、升船機、高邊坡處理、自動化控制、安全監(jiān)測等方面同樣取得了重大技術進步。隨著西部大開發(fā)的推進，我國水利水電工程建設將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。高海拔、高寒、高地震烈度、深厚覆蓋層、長距離深埋和高地應力等特點是今后水利水電工程勘測設計所必須面對的，高壩、大庫、長距離輸水工程安全性越來越為人們所關注。我們既要充滿信心，認真研究和探索，攻克科學難關，進一步提高勘測設計水平，更要以高度負責的態(tài)度，高質(zhì)量地建設好每一座水利水電工程，為保障我國經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展作出貢獻。

水利部水利水電規(guī)劃設計總院李現(xiàn)社、游超兩位同志提供了大量的資料，在此表示衷心的感謝。

[1]中國水利60年[J].中國水利，2009（18）.

[2]中國水力發(fā)電工程學會.中國水電60年[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]中國大壩協(xié)會秘書處.中國2008水庫大壩統(tǒng)計、技術進展與關注的問題簡論[R].

[4]中國水利水電勘測設計協(xié)會.調(diào)水工程應用技術研究與實踐 [M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[5]李榮偉，侯恩科.水利水電工程地質(zhì)勘測的主要方法及其發(fā)展[J].四川水力發(fā)電,2007,26(16).