水工技術(shù)在我國的發(fā)展與前景分析

平遠縣水利水電勘測設(shè)計室

摘要：在我國水工技術(shù)的發(fā)展過程中經(jīng)歷了四個重要階段，文章對此進行了總結(jié)。未來我國的水工技術(shù)將向風(fēng)險評析與防范、特高邊坡安全評價體系、特高邊坡穩(wěn)定分析方法、超大深厚復(fù)雜地基處理、地質(zhì)超前預(yù)報、，深埋長大隧洞圍巖穩(wěn)定性評價、大型地下洞室群在復(fù)雜地質(zhì)條件下的控制標準和穩(wěn)定性、，高壩泄洪消能關(guān)鍵技術(shù)、超高筑壩技術(shù)與標準等方向進行發(fā)展和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：水工技術(shù)；前景分析；技術(shù)進展

我國的水工技術(shù)具有較高的水平，特高邊坡處理、復(fù)雜地基、超大洞室、大流量泄洪、超高筑壩等技術(shù)達到世界前列。文章回顧了我國水工技術(shù)的發(fā)展歷程，并對其主要技術(shù)的發(fā)展進行了分析，對我國水工技術(shù)的發(fā)展前景進行了展望。

1.我國水工技術(shù)的發(fā)展歷程

我國最早的筑壩是春秋時期的芍陂灌溉水庫，迄今已有兩千多年的歷史。1910年興建的云南石龍壩水電站是我國大陸第一座水電站，河北崗南小型混合式抽水蓄能電站的建成標志著我國大陸第一座抽水蓄能電站的建成。當前三峽水庫是我國最大的水庫，其裝機容量在世界排名第一。歷數(shù)我國水工技術(shù)的發(fā)展，主要經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展時期。

1.1水工技術(shù)的起步階段

上世紀20至50年代是我國現(xiàn)代水工技術(shù)的起步階段，其標志是石龍壩水電站的建成。在被日寇占領(lǐng)期間東北還修建了一些百米級的混凝土重力壩工程?？傮w來說該階段我國的水工技術(shù)發(fā)展艱難，工程質(zhì)量較差、技術(shù)落后、工程數(shù)量少，現(xiàn)代筑壩技術(shù)剛剛被引進。

1.2水工技術(shù)的發(fā)展階段

上世紀50至70年代末是我國現(xiàn)代水工技術(shù)的發(fā)展階段，該階段我國的水工技術(shù)得到初步發(fā)展，其標志是100米級高壩關(guān)鍵技術(shù)問題的解決。然而由于受到文化大革命的影響，后期的發(fā)展緩慢。在該階段建設(shè)了龍羊峽和烏江渡這兩座壩高150米以上的水電站，以及三門峽水利樞紐。該階段還興建了劉家峽水電站和新安江水電站?？傮w而言該階段我國的水工技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出體制不完善、標準不規(guī)定、在曲折中自主創(chuàng)業(yè)的特點。

1.3水工技術(shù)的提高階段

上世紀80年代至本世紀初為我國現(xiàn)代水工技術(shù)的提高階段，主要經(jīng)歷了改革開放時期。在改革開放的浪潮下，工程建設(shè)制定了合同管理、建設(shè)監(jiān)理、招標投標和業(yè)主負責(zé)四項基本制度，并使用外國貸款和外國技術(shù)興建了天生橋一級、小浪底、二灘和魯布革。該階段開工建設(shè)了十三陵和廣州等抽水蓄能電站，并開始了三峽工程的建設(shè)。該階段建成的水電站有寶珠寺、龍羊峽、烏江渡等，在技術(shù)方面引進了現(xiàn)代混凝土面板堆石壩、碾壓混凝土筑壩等技術(shù)，并對碾壓混凝土技術(shù)、地下工程、泄洪效能、200米級高壩等方面有了新的技術(shù)突破。該階段的里程碑為二灘水電站，其達到了3300MW的裝機容量和240米的壩高。該階段我國水工技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出技術(shù)進步、發(fā)展穩(wěn)健、學(xué)習(xí)借鑒、引進資金、健全制度、完善標準等特點。

1.4突破階段

本世紀以來，我國的水工技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，“南水北調(diào)”工程全面實施，水利水電發(fā)展非常迅速。該階段我國陸續(xù)建成了一批超大型水電站和高壩大庫，包括小灣、水布埡和龍灘，基本完成了南水北調(diào)的西線工程，積極興建向家壩、溪洛渡的巨型水電站。南水北調(diào)機械工程的前期設(shè)計已經(jīng)基本完成，烏冬德、白鶴灘等巨型水電站的建設(shè)繼續(xù)推進，并開始規(guī)劃“藏電東送”。迄今為止我國已經(jīng)我新建了十余座1000MW抽水蓄能站，包括惠州、泰安等。該階段的里程碑應(yīng)該是三峽工程，其裝機容量為世界之最。該階段我國已經(jīng)很少再使用狹窄河谷壩后式廠房類樞紐布置以及寬縫裂混凝土壩、空腹、支墩、爆破堆石類土石壩、拋填和水力沖填等技術(shù)的使用已經(jīng)越來越少。我國的超高邊坡處理、大容量多級船閥、復(fù)雜地基處理、高水頭大泄量、超高筑壩等水工技術(shù)都已經(jīng)走到了世界前列。該階段我國的主力壩型有高面板堆石壩、高土心墻堆石壩、高碾壓混凝土壩、高拱壩。我國對于樞紐布置、壩址壩型等問題的解決已經(jīng)有了一系列健全的技術(shù)標準體系。該階段我國先進的水工技術(shù)已經(jīng)能夠走出國門，我國水工技術(shù)人員參與了國外最高拱壩和最高面板堆石壩的設(shè)計和施工。該階段我國水工技術(shù)體現(xiàn)除了體制完善、技術(shù)更新、水平領(lǐng)先、高速發(fā)展的特點。

2.水工技術(shù)的主要技術(shù)及其發(fā)展

水工技術(shù)的主要技術(shù)有高邊坡處理、復(fù)雜地基處理、大規(guī)模地下洞室、高壩泄洪消能、和超高壩筑壩技術(shù)[1]。

2.1高邊坡處理

高邊坡處理時水利水電工程中的一個常見問題，其具有復(fù)雜性和特殊性，具有信息化建設(shè)與管理、針對性工程治理、全方位穩(wěn)定分析、地質(zhì)條件復(fù)雜、工程規(guī)模大等特點。其風(fēng)險防控重點在于控制變形和穩(wěn)定邊坡抗滑。當前我國的水工邊坡安全控制標準和分類體系進行形成，積累了豐富的穩(wěn)定模式判斷、滑坡機理、滑動成因、巖土指標、滑坡邊界條件等經(jīng)驗，邊坡綜合治理的主要措施有深層錨固、淺層支護、內(nèi)外排水、減載壓腳和優(yōu)化坡型[2]。

2.2大規(guī)模地下洞室

近年來我國地下廠房體現(xiàn)出高地應(yīng)力、淺埋深和大跨度的特點。在長治的選擇上要對水力過渡過程、坡地形地質(zhì)條件等因素進行考慮，選擇尾部式地下廠房、中部式地下廠房和首部式地下廠房。對支護形式、設(shè)計吊車梁布置、選洞室間距進行選擇時要結(jié)合施工次序、圍巖穩(wěn)定性[3]。

我國的水工隧洞的發(fā)展方向為大斷面、深埋藏、大長度，能夠?qū)Ω叩貞?yīng)力、高地下水和不良地質(zhì)條件進行預(yù)報，對巖爆等級和危害進行降低，對地下水和軟弱圍巖進行處理。大規(guī)模地下洞室技術(shù)的風(fēng)險防控重點是支護和圍巖的穩(wěn)定性。

2.3高壩泄洪消能

近年來我國的高壩大庫工程的泄洪消能呈現(xiàn)出大單寬流量、大泄洪功率、大流量和高水頭的特點，其風(fēng)險防控的重點在于防沖刷破壞和泄洪建筑物防空蝕。當前很多工程中已經(jīng)使用了各種新的消能方式，并積極研究底板抗沖指標、抗沖耐磨材料、摻氣減蝕方法、高速水流空蝕等問題。

2.4超高壩筑壩技術(shù)

混凝土重力壩是主要的超高壩類型，其具有較高的安全性和抗震性能，其風(fēng)險防控的要點在于壩基深淺層在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的穩(wěn)定抗滑能力。我國的壩面防滲、碾壓混凝土層間結(jié)合和壩體混凝土控溫技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟。當前制約重力壩發(fā)展的因素主要是工程投資高、控溫難度大、外來材料運輸量大、水泥用量多、壩體斷面尺寸大，不能充分發(fā)揮材料的強度。

3.展望我國水工技術(shù)的發(fā)展前景

未來我國的水工工程將向更為偏遠和高寒的方向發(fā)展，將要面臨的工程技術(shù)有環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、深埋長大地下洞室、高陡邊坡、深厚覆蓋層、高地震烈度和復(fù)雜的地質(zhì)地形條件，使水工技術(shù)難度進一步加大。未來我國的水工技術(shù)發(fā)展要著力于技術(shù)人才隊伍的培養(yǎng)、工程質(zhì)量狀況的提高以及關(guān)鍵技術(shù)的進一步發(fā)展，不斷加強宣貫和制定技術(shù)標準，加強各地區(qū)和國內(nèi)外之間的技術(shù)交流，并加大科技投入力度，大力攻克技術(shù)風(fēng)險的應(yīng)急、管理、控制、檢測、防范、分析、避讓和辨識等問題。

4.結(jié)語

我國的水工技術(shù)歷經(jīng)了百年的艱難發(fā)展，經(jīng)歷了四個基本的發(fā)展時期，并取得了驕人的成就，積累了豐富的經(jīng)驗。通過對水工技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)的梳理，可以發(fā)現(xiàn)工程技術(shù)要獲得發(fā)展和變革，離不開豐富的實踐經(jīng)驗的積累、社會經(jīng)濟的發(fā)展和相關(guān)政策的支持。當前我國水工專業(yè)技術(shù)標準體系的建設(shè)已經(jīng)基本完成，各項關(guān)鍵技術(shù)都得到了突破性的進展，相信未來我國的水工技術(shù)還將取得進一步的突破和發(fā)展。

參考文獻：

[1]周建平，楊澤艷，陳觀福.我國高壩建設(shè)的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)[J].水利學(xué)報.2011（12）

[2]雷建容.水工機械新產(chǎn)品與自主創(chuàng)新的突破[J].工程機械與維修.2011（12）

[3]杜效鵠，周建平.水利水電工程風(fēng)險及其應(yīng)對思路的探討[J].水力發(fā)電.2010（08）