三峽工程科技創(chuàng)新與綜合效益綜述

戴會(huì)超

（中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司，北京市 100038）

0 引言

三峽工程是治理開發(fā)和保護(hù)長(zhǎng)江的關(guān)鍵性骨干工程，具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)和水資源利用等巨大綜合效益，對(duì)加快我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程、提高綜合國(guó)力具有重要意義[1]。早在20世紀(jì)初，民主革命先行者孫中山先生就提出了開發(fā)長(zhǎng)江三峽、改善航運(yùn)并發(fā)展水力發(fā)電的設(shè)想。新中國(guó)成立后，毛澤東、周恩來(lái)、鄧小平等黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)治理長(zhǎng)江水害、開發(fā)長(zhǎng)江水資源極為重視，多次親臨長(zhǎng)江和三峽壩址視察。經(jīng)過(guò)40多年的論證、勘探、規(guī)劃、設(shè)計(jì)，1992年4月3日，第七屆全國(guó)人民代表大會(huì)第五次會(huì)議表決通過(guò)了關(guān)于興建長(zhǎng)江三峽工程的決議。自1994年三峽樞紐工程全面開工建設(shè)以來(lái)，江澤民、胡錦濤等黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人做出了一系列重要指示，成立國(guó)務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(huì)，全力推進(jìn)三峽工程建設(shè)。三峽工程建設(shè)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求安全有序進(jìn)行，總工期17年，分三期施工。2008年開始正常蓄水位175m試驗(yàn)性蓄水，三峽工程開始全面發(fā)揮綜合效益。2015年9月，三峽樞紐工程通過(guò)整體竣工驗(yàn)收，至今已經(jīng)歷十年175m試驗(yàn)性蓄水檢驗(yàn)，充分發(fā)揮了防洪、發(fā)電、航運(yùn)和水資源利用等巨大綜合效益。

2018年4月24日，習(xí)近平總書記在繁忙的國(guó)務(wù)之中親臨三峽工程視察，高度評(píng)價(jià)了三峽工程的重大作用和歷史意義。總書記指出，三峽工程是國(guó)之重器，是靠勞動(dòng)者辛勤勞動(dòng)自力更生創(chuàng)造出來(lái)的。三峽工程的成功建成和運(yùn)轉(zhuǎn)，使多少代中國(guó)人開發(fā)和利用三峽資源的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，成為改革開放以來(lái)我國(guó)發(fā)展的重要標(biāo)志。這是我國(guó)社會(huì)主義制度能夠集中力量辦大事優(yōu)越性的典范，是中國(guó)人民富于智慧和創(chuàng)造性的典范，是中華民族日益走向繁榮昌盛的典范。

1 三峽工程是靠勞動(dòng)者辛勤勞動(dòng)自力更生創(chuàng)造出來(lái)的，核心技術(shù)掌握在自己手中，走出了一條具有中國(guó)特色的自主創(chuàng)新之路

三峽工程是世界上最大的水利樞紐工程，在樞紐布置和大壩、巨型水輪發(fā)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化、船閘、升船機(jī)、工程運(yùn)行和生態(tài)環(huán)境保護(hù)、工程管理等方面面臨著一系列世界級(jí)難題，當(dāng)時(shí)既無(wú)成功的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒、又無(wú)成熟技術(shù)可利用，必須進(jìn)行大量的自主創(chuàng)新，克難攻堅(jiān)，才能完成這一偉大工程。三峽工程從構(gòu)想、勘測(cè)、規(guī)劃、論證、設(shè)計(jì)到施工，經(jīng)過(guò)了幾代科技工作者、數(shù)萬(wàn)名科技人員的不懈努力和辛勤工作，取得了一系列重大突破。

1.1 樞紐布置及大壩

（1）成功解決了特大型樞紐建筑物的布置難題。三峽樞紐是由大壩、電站廠房和通航建筑物等組成的特大型水利樞紐工程，針對(duì)壩址流量大、受地形地質(zhì)條件和彎曲河道等限制，通過(guò)一系列試驗(yàn)研究，綜合考慮壩址自然條件和有利于泄洪、排沙、通航、發(fā)電，以及便于導(dǎo)流、截流和提前發(fā)揮通航發(fā)電效益等因素，創(chuàng)新提出了河床中部布置泄洪壩段、兩側(cè)布置廠房壩段、兩岸山體布置通航建筑物和地下電站，在主要建筑物之間布設(shè)排沙和排漂設(shè)施的布置方案，成功解決了三峽水利樞紐泄洪流量大、機(jī)組臺(tái)數(shù)多、運(yùn)行條件復(fù)雜的布置難題，實(shí)現(xiàn)了分期施工、兩次導(dǎo)流截流、提前發(fā)揮通航發(fā)電效益的要求[2]。

（2）成功解決了高水頭超大泄量泄洪消能技術(shù)的難題。三峽樞紐泄洪量大、水頭高、水位變幅大，為滿足導(dǎo)流截流、放空、泄洪、排沙、排漂等多目標(biāo)的運(yùn)行要求，創(chuàng)新提出了泄洪壩段布置三層泄洪孔，采用“平面相間、高低重疊”型式，解決了主河槽段壩體集中布置多種大孔口的難題。提出泄洪深孔采用有壓短管、跌坎摻氣和導(dǎo)流底孔采用有壓長(zhǎng)管、跨縫布置的方案，研究確定適應(yīng)大水位變幅的深孔跌坎體型和底孔采用不同的進(jìn)口高程、鼻坎高程及挑角的優(yōu)化組合方式，采用鋼筋混凝土非線性配筋設(shè)計(jì)方法和橫縫止水后移、橫縫灌漿等工程措施，解決了泄洪壩段深孔與底孔水頭高、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、空化空蝕、單獨(dú)及聯(lián)合泄洪消能防沖以及壩體集中開孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難題[3]。

（3）成功解決了壩基高連通率結(jié)構(gòu)面的抗滑穩(wěn)定難題。大壩左岸廠房1～5號(hào)壩段和右岸廠房24～26號(hào)壩段位于臨江岸坡上，壩基存在傾向下游緩傾角結(jié)構(gòu)面，最大裂隙連通率達(dá)到83.2%，構(gòu)成了岸坡廠房壩段沿緩傾角結(jié)構(gòu)面的深層滑動(dòng)穩(wěn)定問(wèn)題。通過(guò)采用特殊的勘察技術(shù)，查明了長(zhǎng)大緩傾角結(jié)構(gòu)面的空間位置、產(chǎn)狀、分布范圍和組合方式，建立了確定性地質(zhì)概化模型，運(yùn)用“改進(jìn)等K法”、有限元法和地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)進(jìn)行綜合研究，綜合判定基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定性。創(chuàng)新提出“壩踵設(shè)齒槽、帷幕前移、基礎(chǔ)深層排水和廠壩聯(lián)合受力、預(yù)應(yīng)力錨索加固”等綜合措施，成功解決了岸坡壩段的深層抗滑穩(wěn)定難題[4]。

（4）研究提出以耐久性為主導(dǎo)的高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)新理念。首次提出了“低用水量、低坍落度、高粉煤灰摻量并降低水膠比”大壩混凝土設(shè)計(jì)理念，形成了“高內(nèi)含氧化鎂中熱水泥加Ⅰ級(jí)粉煤灰，聯(lián)摻高效減水劑和引氣劑”大壩混凝土配制新技術(shù)，破解了花崗巖人工骨料混凝土用水量高的技術(shù)難題，研制出具有高耐久、高抗裂、施工性能優(yōu)良的高性能混凝土。首次提出的“限制原材料堿含量和混凝土總堿量”抑制大壩混凝土堿-骨料反應(yīng)綜合技術(shù)措施納入到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（5）建立了大壩混凝土優(yōu)質(zhì)快速澆筑方案及溫度控制防裂新技術(shù)。三峽工程混凝土工程量巨大，總混凝土量達(dá)2800萬(wàn)m3，其中大壩混凝土1600萬(wàn)m3。為滿足混凝土特高施工強(qiáng)度，三峽工程采用以架空的皮帶輸送機(jī)加塔式皮帶機(jī)入倉(cāng)連續(xù)澆筑為主的方案，再輔以成套的混凝土生產(chǎn)設(shè)備、吊運(yùn)等專用設(shè)備，形成了一個(gè)嶄新的大規(guī)模混凝土施工系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)塔帶機(jī)、門塔機(jī)、纜機(jī)三類澆筑機(jī)械聯(lián)合作業(yè)，創(chuàng)造了年澆筑混凝土548萬(wàn)m3的世界紀(jì)錄。三峽工程采用了個(gè)性化和精細(xì)化的溫控措施，提出了大倉(cāng)面、厚層澆筑施工技術(shù)，研究應(yīng)用混凝土骨料預(yù)冷新技術(shù)、軟冷卻水管鋪設(shè)、分期通水和個(gè)性化通水、新型保溫材料適時(shí)跟進(jìn)溫控等整套技術(shù)，確保了混凝土澆筑質(zhì)量，顯著提升了施工效率，攻克了三峽大壩孔洞多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壩塊尺寸大、混凝土溫度控制嚴(yán)格、防裂難度大等一系列技術(shù)難題[5-7]。

1.2 巨型水輪發(fā)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化

（1）突破了巨型水電機(jī)組研制的核心技術(shù)，攻克了三峽巨型水電機(jī)組研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造難題，實(shí)現(xiàn)了巨型水電機(jī)組的自主化。在三峽工程之前，中國(guó)自主研制的最大水電機(jī)組僅為320MW，沒有700MW水電機(jī)組，而三峽機(jī)組比世界上已有的700MW機(jī)組的運(yùn)行條件更加復(fù)雜，是國(guó)際公認(rèn)的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)難度最大的機(jī)組?？傮w設(shè)計(jì)上在世界上首次提出了三峽水電機(jī)組的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和技術(shù)規(guī)范，通過(guò)優(yōu)化比選，確定水電機(jī)組總體方案、設(shè)計(jì)參數(shù)、工程尺寸等，解決了水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性以及高水頭區(qū)要效率、低水頭區(qū)要出力的技術(shù)難題，發(fā)電機(jī)電磁、冷卻、推力軸承技術(shù)難題，僅用7年的時(shí)間，我國(guó)就實(shí)現(xiàn)了水電重大裝備研制核心技術(shù)30年的跨越。

（2）突破了巨型水輪機(jī)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，在世界上首創(chuàng)了“將水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性放在首位”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。三峽電站水輪機(jī)的運(yùn)行水頭61～113m，水頭變幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出業(yè)界統(tǒng)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)范圍，水輪機(jī)更易發(fā)生有害振動(dòng)。當(dāng)時(shí)全球大型水電機(jī)組多數(shù)受到強(qiáng)烈振動(dòng)、轉(zhuǎn)輪裂紋等運(yùn)行故障的困擾。為此，突破了以效率和出力等能量指標(biāo)為主導(dǎo)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，首次提出了“將水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性放在首位”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及巨型水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性控制指標(biāo)；創(chuàng)新性地開展了提高水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭、改善水輪機(jī)高水頭運(yùn)行穩(wěn)定性的研究，取得重大研究成果和重大設(shè)計(jì)技術(shù)突破。32臺(tái)機(jī)組中最早投產(chǎn)的已運(yùn)行15年，并經(jīng)歷了各種水頭考驗(yàn)，水輪機(jī)運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠[8]。

（3）首創(chuàng)了蒸發(fā)冷卻技術(shù)的巨型水輪發(fā)電機(jī)；攻克了巨型機(jī)組電磁振動(dòng)的世界技術(shù)難題。在世界上首次自主研制了700MW“蒸發(fā)冷卻”水輪發(fā)電機(jī)，其定子繞組溫升低且溫度分布均勻，優(yōu)于電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是巨型水輪發(fā)電機(jī)冷卻技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，技術(shù)內(nèi)涵原創(chuàng)，為世界首創(chuàng)全新冷卻概念的巨型機(jī)組，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。首創(chuàng)了發(fā)電機(jī)振動(dòng)源定量分析方法，利用電磁振動(dòng)激振源特性計(jì)算方法，攻克了巨型水輪發(fā)電機(jī)電磁振動(dòng)世界性技術(shù)難題，成功解決了三峽左岸部分進(jìn)口發(fā)電機(jī)、三峽右岸部分發(fā)電機(jī)的電磁振動(dòng)問(wèn)題，將100Hz電磁振動(dòng)幅值削弱了87%，從根源上消除了有害高頻電磁振動(dòng)和噪聲。成果推廣至向家壩、溪洛渡等機(jī)組，運(yùn)行情況表明定子鐵心水平通頻振動(dòng)優(yōu)良。

（4）首創(chuàng)了國(guó)內(nèi)外大型水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新了機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。創(chuàng)新了主要部件的安裝和吊裝技術(shù)，縮短了安裝周期，創(chuàng)新了機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。創(chuàng)造了單個(gè)電站年投產(chǎn)5000MW裝機(jī)容量的世界紀(jì)錄。制訂了《三峽水輪發(fā)電機(jī)組安裝標(biāo)準(zhǔn)》和《三峽“精品機(jī)組”評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，填補(bǔ)了700MW水輪發(fā)電機(jī)組安裝標(biāo)準(zhǔn)的空白，其關(guān)鍵性指標(biāo)均高于國(guó)內(nèi)外同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。按照壓力脈動(dòng)、振動(dòng)、擺度綜合判定原則，在世界上首創(chuàng)了機(jī)組運(yùn)行區(qū)域的劃分標(biāo)準(zhǔn)，確保了機(jī)組安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行[9]。

1.3 永久船閘

（1）深切高陡邊坡的穩(wěn)定、變形控制與大型襯砌結(jié)構(gòu)研究。船閘高邊坡集高、陡、長(zhǎng)于一體，不僅規(guī)模大、形態(tài)復(fù)雜，巖石開挖后存在深切開挖卸荷變形的問(wèn)題，船舶過(guò)閘對(duì)邊坡穩(wěn)定的要求高，如此復(fù)雜的船閘高邊坡問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)先例。不僅要保持高邊坡巖體在施工期和運(yùn)行期的穩(wěn)定，要求巖體作為船閘結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分與襯砌結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，還要考慮邊坡巖體變形對(duì)船閘設(shè)備正常運(yùn)行，特別是對(duì)人字閘門正常運(yùn)行的影響。通過(guò)應(yīng)用大量高新技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)和多種現(xiàn)場(chǎng)科研試驗(yàn)，用不同模型進(jìn)行計(jì)算分析，采用開挖、加固、防滲、排水等綜合技術(shù)，可靠地解決了高邊坡的穩(wěn)定與變形問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)合理采用巖槽的開挖形式（保留兩線船閘間巖體隔墩）和船閘的結(jié)構(gòu)型式，大量節(jié)省了工程量、投資，保證了船閘的建設(shè)工期，形成了一整套大規(guī)模巖石開挖及高陡人工邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)和控制的巖石工程方法技術(shù)，它在建設(shè)完工后整體綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)表明工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，長(zhǎng)期安全性能可靠，是一項(xiàng)成功的世界級(jí)的巖石工程。在工程興建過(guò)程中形成了一整套巖石高陡邊坡工程的安全和質(zhì)量的技術(shù)保障體系，包括工程超前預(yù)報(bào)、多種模型綜合分析和變形預(yù)測(cè)、先進(jìn)高效的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、大型巖石開挖成型技術(shù)和巖體穩(wěn)固的綜合錨固排水技術(shù)以及新型安全和質(zhì)量管理模式和監(jiān)控評(píng)價(jià)體系等。

（2）高難度的船閘施工技術(shù)。三峽船閘施工工程量大、工期緊、技術(shù)難度高。175m深切巖坡開挖，其下部直立開挖部分需作為船閘結(jié)構(gòu)的組成部分，要求保持巖坡的強(qiáng)度和完整性，高薄襯砌墻混凝土澆筑、高大閘閥門設(shè)備的安裝等施工難度均非一般船閘施工可比。針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下高達(dá)68.5m直立巖坡的開挖、300t級(jí)長(zhǎng)達(dá)60m的水平錨索施工，對(duì)施工工序、直立坡成型、爆破控制，錨固的設(shè)備和器材，提出了成套工藝和技術(shù)要求，并分別提出了多種控制巖體質(zhì)量的新技術(shù)和水平錨固工程的高精度施工工藝及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?；炷翝仓讋?chuàng)采用了已獲國(guó)家專利的先進(jìn)立模施工新技術(shù)。針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備安裝提出了大型人字門、閥門、設(shè)備安裝的專用標(biāo)準(zhǔn)和安裝工藝等，保證了船閘施工的質(zhì)量和工期[10]。

（3）船閘完建施工。三峽雙線五級(jí)船閘為了適應(yīng)三峽工程圍堰發(fā)電期、初期和后期不同運(yùn)行水位的需要，在設(shè)計(jì)上采用了第一、二級(jí)船閘底檻及相應(yīng)閘門和啟閉設(shè)備分兩次建設(shè)的方案。船閘第一次建設(shè)只能適應(yīng)水庫(kù)水位在135.0～156.0m之間運(yùn)行，為適應(yīng)最終設(shè)計(jì)規(guī)模水庫(kù)水位在145.0～175.0m之間運(yùn)行，在2006年9月進(jìn)行船閘完建工程施工。一、二閘首及閘室底板抬高8m，拆除并重新定位安裝頂?shù)讟?、承壓條，澆筑閘首及底板混凝土。為滿足施工，需將重850t的人字門抬升懸空約80天，研究提出液壓頂升、計(jì)算機(jī)控制鋼絲繩懸吊、輔助支撐整體框架方案。研究解決了老混凝土約束區(qū)澆筑方法和工藝，選用低熱水泥、取消寬槽等措施，成功解決了船閘完建施工過(guò)程中的一系列重大技術(shù)問(wèn)題確保工程安全和質(zhì)量、進(jìn)度，為大型船閘設(shè)計(jì)、建設(shè)技術(shù)創(chuàng)造了和積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，具有極強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1.4 垂直升船機(jī)

三峽升船機(jī)是三峽水利樞紐工程永久通航設(shè)施之一，其主要功能是為客、貨輪提供快速過(guò)壩通道，并與雙線五級(jí)船閘聯(lián)合運(yùn)行，提高樞紐的航運(yùn)通過(guò)能力，保障樞紐通航質(zhì)量。三峽升船機(jī)設(shè)計(jì)通航船舶為3000t，提升高度113m，提升重量15500t，上/下游通航水位變幅為30m/11.8m，是目前世界上過(guò)船規(guī)模、提升高度、提升重量、通航水位變幅最大，技術(shù)最復(fù)雜的升船機(jī)。三峽升船機(jī)歷經(jīng)50余年的方案比選和設(shè)計(jì)分析論證，最終采用了在承船廂水漏空、地震等極端事故工況下，也不發(fā)生承船廂墜落事故的“齒輪齒條爬升、長(zhǎng)螺母柱—短螺桿安全保障機(jī)構(gòu)、全平衡一級(jí)垂直升船機(jī)”的技術(shù)方案。通過(guò)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，不斷提升設(shè)計(jì)水平、制造技術(shù)、施工工藝和管理方法，在升船機(jī)建設(shè)過(guò)程中，攻克了齒條螺母柱等關(guān)鍵設(shè)備研制、大型超高鋼筋混凝土塔柱結(jié)構(gòu)施工、齒條螺母柱和船廂及其設(shè)備安裝，以及升船機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)集成與調(diào)試等一系列技術(shù)難題，創(chuàng)造了168m高鋼筋混凝土塔柱結(jié)構(gòu)施工無(wú)裂縫、125m齒條螺母柱安裝垂直度小于3mm、承船廂全行程全天候運(yùn)行無(wú)卡阻、4個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)高程同步偏差小于2mm的建設(shè)奇跡。三峽升船機(jī)的建設(shè)，推動(dòng)了我國(guó)重型機(jī)械制造業(yè)在冶煉、鑄造、熱處理、機(jī)加工、檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與創(chuàng)新，形成了設(shè)計(jì)、制造、施工、安裝調(diào)試等一系列工藝、工法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了我國(guó)巨型齒輪齒條爬式垂直升船機(jī)建造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)空白。三峽升船機(jī)的建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)已掌握超大型升船機(jī)建設(shè)技術(shù)，齒條螺母柱、承船廂及其設(shè)備等大型部件制造達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)了從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造的飛躍。

1.5 工程運(yùn)行和生態(tài)環(huán)境保護(hù)

（1）建立了規(guī)模最大和功能最全的水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水庫(kù)智慧運(yùn)行。建設(shè)了國(guó)內(nèi)水電企業(yè)規(guī)模最大、功能最齊全的流域水雨情遙測(cè)系統(tǒng)，自建或共建共享的遙測(cè)、報(bào)汛站1401個(gè)，控制長(zhǎng)江上游流域面積約58萬(wàn)km2，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流域內(nèi)水雨情和水庫(kù)信息的快速收集、存儲(chǔ)和處理[11]；建立了一套完備的氣象水文預(yù)報(bào)系統(tǒng)，流域水文氣象預(yù)報(bào)預(yù)見期達(dá)7天，24h流量預(yù)報(bào)精度平均超過(guò)98%，在國(guó)內(nèi)同行業(yè)處于領(lǐng)先水平；建設(shè)了以光纖傳輸網(wǎng)通信為主和衛(wèi)星通信為輔的信息高速公路，研發(fā)了新一代智能水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)和巨型機(jī)組電站群遠(yuǎn)方“調(diào)控一體化”自動(dòng)控制系統(tǒng)，梯級(jí)電站水能利用提高率平均超過(guò)4%。

（2）成功突破了三峽水庫(kù)防洪、發(fā)電、航運(yùn)和水資源利用等多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)難題。三峽工程建成運(yùn)行后，外部運(yùn)行條件發(fā)生了較大變化，研究并不斷實(shí)踐了中小洪水?dāng)r蓄、汛末提前蓄水等優(yōu)化運(yùn)行措施，與初步設(shè)計(jì)運(yùn)行方式相比，綜合效益得到極大拓展和提升。研究解決制約工程運(yùn)行中的關(guān)鍵問(wèn)題，使得三峽工程提前一年實(shí)現(xiàn)156m水位蓄水，提前5年開始175m水位蓄水；創(chuàng)新提出了55000m3/s以下中小洪水的攔蓄方式，拓展了三峽工程的防洪效益；提高了洪水資源利用率，同時(shí)提高了調(diào)度的靈活性；提出了三峽水庫(kù)由汛后提前至汛末的蓄水方式，大幅提高了水庫(kù)蓄滿率，為枯水期供水提高了保障。通過(guò)一系列優(yōu)化運(yùn)行措施的研究應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益[12]。

（3）建立了三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為長(zhǎng)期、系統(tǒng)地觀察三峽工程對(duì)生態(tài)與環(huán)境的影響，并為三峽庫(kù)區(qū)及長(zhǎng)江流域的生態(tài)與環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，建立了跨地區(qū)、跨部門、多學(xué)科、多層次的三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該監(jiān)測(cè)網(wǎng)包括氣象、大氣、噪聲、水質(zhì)、水文泥沙、水生生物、地震、庫(kù)岸穩(wěn)定、人群健康調(diào)查、土地資源、陸生動(dòng)植物及物種資源、水土流失、河口生態(tài)以及遙感監(jiān)測(cè)等內(nèi)容，通過(guò)對(duì)重要的生態(tài)環(huán)境因子進(jìn)行定期和不定期監(jiān)測(cè)，取得了大量數(shù)據(jù)與成果，為應(yīng)對(duì)工程帶來(lái)的不利影響并及時(shí)采取相應(yīng)措施、充分發(fā)揮工程的有利影響和綜合效益提供了參考。

（4）實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江流域珍稀動(dòng)植物保護(hù)技術(shù)突破。通過(guò)建立保護(hù)區(qū)、保護(hù)點(diǎn)、種質(zhì)資源保存、野外遷地保護(hù)、人工繁殖放流、開展專項(xiàng)監(jiān)測(cè)和研究等措施分別對(duì)陸生珍稀植物和中華鱘等珍稀魚類進(jìn)行保護(hù)。珍稀植物疏花水柏枝和荷葉鐵線蕨是特有種類，通過(guò)遷地保護(hù)、設(shè)施保存、引種回歸大自然等多種措施對(duì)兩個(gè)物種進(jìn)行搶救性保護(hù)，確保三峽工程蓄水后兩種植物的長(zhǎng)期安全生存與繁衍。2009年子二代中華鱘繁殖成功，標(biāo)志著不依賴野生親魚有可能把中華鱘這一物種長(zhǎng)期保存，實(shí)現(xiàn)子二代中華鱘全人工繁殖的技術(shù)突破。

1.6 水電工程建設(shè)管理模式及信息化管理

（1）創(chuàng)新了大型水電工程管理和多元化融資模式。三峽工程規(guī)?？涨?、技術(shù)復(fù)雜、施工難度大，在國(guó)家層面成立了國(guó)務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(huì)；在企業(yè)層面成立了長(zhǎng)江三峽開發(fā)總公司；按照市場(chǎng)化原則組織建設(shè)和經(jīng)營(yíng)，率先全面推行業(yè)主負(fù)責(zé)制、合同管理制、招標(biāo)投標(biāo)制、項(xiàng)目監(jiān)理制的項(xiàng)目管理模式。三峽工程首次實(shí)行了資本金制，三峽基金成為工程投資的主要來(lái)源，并充分運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制，積極利用資本市場(chǎng)，開辟企業(yè)債券、銀行貸款、出口信貸、發(fā)電資產(chǎn)上市融資等多元融資模式。采用“靜態(tài)控制、動(dòng)態(tài)管理”的投資管理模式，使工程投資得到有效控制。創(chuàng)新提出了“風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、利益共享”的電價(jià)形成機(jī)制，保障了工程的投資回報(bào)。根據(jù)國(guó)家審計(jì)報(bào)告，三峽主體工程竣工財(cái)務(wù)決算與1994年上報(bào)國(guó)務(wù)院總體融資方案中測(cè)算的動(dòng)態(tài)總投資減少了311億元。

（2）實(shí)施建設(shè)世界一流工程和首創(chuàng)“雙零”管理理念。黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)三峽工程建設(shè)提出了明確要求：“三峽工程必須建成為當(dāng)今世界功能一流、技術(shù)一流、質(zhì)量一流、管理一流的工程”，“千年大計(jì)、國(guó)運(yùn)所系”。建立和健全了三峽工程質(zhì)量保證體系，實(shí)施全過(guò)程、全方位的監(jiān)督檢查。在大型水電工程建設(shè)中首次提出并推行了“以零質(zhì)量缺陷實(shí)現(xiàn)零質(zhì)量事故”和“以零安全違章保證零安全事故”雙零管理目標(biāo)。制定了指標(biāo)高于現(xiàn)行國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的三峽標(biāo)準(zhǔn)，有力地促進(jìn)了三峽工程建成世界一流水平。

（3）研發(fā)了國(guó)際領(lǐng)先水平的三峽工程管理系統(tǒng)（TGPMS）。TGPMS系統(tǒng)是一個(gè)面向三峽工程建設(shè)和管理全過(guò)程的具有輔助決策和預(yù)測(cè)功能的綜合信息服務(wù)系統(tǒng)，它包含成本管理、計(jì)劃與進(jìn)度管理等13個(gè)功能子系統(tǒng)。是一個(gè)為設(shè)計(jì)、承包商、監(jiān)理、業(yè)主共同完成項(xiàng)目目標(biāo)而搭建的集成的協(xié)同工作平臺(tái)，形成從項(xiàng)目實(shí)施層、管理層到?jīng)Q策層以及各層級(jí)對(duì)外聯(lián)系的信息體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)三峽工程全過(guò)程、全方位的信息控制與管理。TGPMS是中國(guó)水電界、中國(guó)工程界首次建設(shè)開發(fā)的大型集成化管理信息系統(tǒng)，通過(guò)融合國(guó)際先進(jìn)管理理念、方法、模型并結(jié)合三峽工程建設(shè)的實(shí)際情況開發(fā)而形成，是一套既蘊(yùn)涵國(guó)際先進(jìn)管理理念又符合中國(guó)國(guó)情的工程管理系統(tǒng)。

2 三峽工程是國(guó)之重器，具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)和水資源利用等巨大綜合效益，支撐和服務(wù)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展

三峽工程是世界上最大的綜合性水利樞紐工程，具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)和水資源利用等巨大綜合效益。三峽工程的成功建設(shè)，全面提升了我國(guó)水電產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備制造和運(yùn)行管理水平，培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的工程科技人才，增強(qiáng)了自主創(chuàng)新能力，使我國(guó)水利水電建設(shè)整體科技實(shí)力達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。三峽工程運(yùn)行后，保障了長(zhǎng)江流域的防洪安全、航運(yùn)安全、供水安全以及能源安全，促進(jìn)了華中、華東、西南地區(qū)乃至全國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.1 防洪

三峽工程是長(zhǎng)江防洪體系中的關(guān)鍵性控制工程，三峽工程建成后從根本上改變了長(zhǎng)江中下游地區(qū)的防洪形勢(shì)。經(jīng)過(guò)三峽水庫(kù)調(diào)蓄，荊江河段防洪標(biāo)準(zhǔn)由10年一遇提高到100年一遇、1000年一遇或類似1870年特大洪水時(shí)，可控制枝城流量不大于80000m3/s，在分蓄洪區(qū)的配合運(yùn)用下保證荊江河段行洪安全，避免南北兩岸干堤潰決發(fā)生毀滅性災(zāi)害。自2003年以來(lái)，三峽水庫(kù)歷年累計(jì)攔蓄洪水1507億m3，干流堤防未發(fā)生一起重大險(xiǎn)情。其中2010年和2012年兩次成功應(yīng)對(duì)最大入庫(kù)洪峰70000m3/s以上的特大洪水，充分發(fā)揮了三峽水庫(kù)的防洪作用，最大削峰40%，使荊江河段控制在警戒水位以下，避免了城陵磯地區(qū)分洪，保障了中下游地區(qū)的防洪安全。若重現(xiàn)1998年洪水，三峽工程防洪運(yùn)用后，可減少淹沒耕地350萬(wàn)畝，減少受災(zāi)人口60萬(wàn)人，減少經(jīng)濟(jì)損失787億元，防洪減災(zāi)效益顯著。

2.2 發(fā)電

三峽電站是世界上總裝機(jī)容量最大的水電站，總裝機(jī)容量2250萬(wàn)kW，多年平均發(fā)電量882億kW·h，其中2018年發(fā)電量達(dá)到1016億kW·h，創(chuàng)國(guó)內(nèi)單座電站年發(fā)電量新紀(jì)錄。三峽電站地處全國(guó)腹地，極大地促進(jìn)了全國(guó)電力聯(lián)網(wǎng)和西電東送、南北互供輸電格局的形成；具有快速啟停機(jī)、迅速自動(dòng)調(diào)整負(fù)荷的良好調(diào)節(jié)性能，積極參與電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰運(yùn)行，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障；優(yōu)化了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，緩解了華東、華中和廣東等地區(qū)電力供需矛盾，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展提供了動(dòng)力。三峽電站歷年累計(jì)發(fā)電1.19萬(wàn)億kW·h，發(fā)電總收入達(dá)2638億元，已超過(guò)三峽樞紐工程總投資。

2.3 航運(yùn)

三峽工程建成后，徹底改善了庫(kù)區(qū)和長(zhǎng)江中游宜昌至武漢的航道條件，航道單向通過(guò)能力由1000萬(wàn)t提高到5000萬(wàn)t，萬(wàn)噸級(jí)船隊(duì)可從上海直達(dá)重慶。促進(jìn)了船舶標(biāo)準(zhǔn)化和大型化、提高了船舶運(yùn)輸?shù)陌踩?、降低了船舶運(yùn)輸成本和油耗。三峽工程蓄水以來(lái)，長(zhǎng)江貨運(yùn)量快速增長(zhǎng)，三峽船閘連續(xù)15年保持了“安全、高效、暢通”運(yùn)行，歷年累計(jì)過(guò)閘貨運(yùn)量12.6億t，年最大貨運(yùn)量1.4億t，是三峽工程蓄水前該河段最大年貨運(yùn)量的7倍多，使長(zhǎng)江成為名副其實(shí)的“黃金水道”。

2.4 水資源高效利用

三峽水庫(kù)蓄水至175m后，對(duì)應(yīng)庫(kù)容393億m3，已成為我國(guó)重要的戰(zhàn)略性淡水資源庫(kù)，截至2018年累計(jì)為下游補(bǔ)水2400多億m3。其中，2011年為應(yīng)對(duì)長(zhǎng)江中下游100年一遇的嚴(yán)重旱情，三峽水庫(kù)為中下游抗旱補(bǔ)水54.7億m3；2014年為應(yīng)對(duì)長(zhǎng)江口咸潮入侵，三峽水庫(kù)應(yīng)急補(bǔ)水17.3億m3。通過(guò)三峽水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用，提高了水資源綜合利用水平，保障了長(zhǎng)江中下游供水安全。

2.5 生態(tài)與環(huán)境保護(hù)

峽工程可有效減免洪水災(zāi)害對(duì)長(zhǎng)江中下游生態(tài)與環(huán)境的嚴(yán)重破壞，避免洪水帶來(lái)的瘟疫、傳染病的傳播和蔓延；經(jīng)過(guò)三峽水庫(kù)調(diào)控后，枯水期最小下泄流量由3500m3/s提高到6000m3/s以上，改善了中下游水生態(tài)環(huán)境，減少長(zhǎng)江口咸潮入侵上溯長(zhǎng)度和入侵時(shí)間；三峽電站累計(jì)產(chǎn)生的綠色電能，相當(dāng)于節(jié)約3.9億t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少排放10.4億tCO2、1100萬(wàn)tSO2以及大量廢水和廢渣，為國(guó)家構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，為建設(shè)美麗長(zhǎng)江、美麗中國(guó)做出了新的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

三峽工程是國(guó)之重器，是中國(guó)人自己設(shè)計(jì)和施工建成的，核心技術(shù)掌握在自己手里。三峽建設(shè)者按照“功在當(dāng)代、利及千秋”“千年大計(jì)、國(guó)運(yùn)所系”責(zé)任和使命，依靠自力更生建成了世界上最大的水利樞紐工程，培育了“科學(xué)民主、求實(shí)創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作、勇于擔(dān)當(dāng)、追求卓越”的三峽精神，創(chuàng)造了112項(xiàng)世界之最，擁有934項(xiàng)發(fā)明專利，編制了135項(xiàng)《三峽工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，取得了一系列重大技術(shù)突破。

三峽工程科技成果為一系列重大問(wèn)題的決策奠定了科學(xué)的基礎(chǔ)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)、改進(jìn)施工工藝、保證和縮短工期、保證施工質(zhì)量、節(jié)省工程投資、促進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用以及提高工程管理水平都起到了重要作用。研究成果已推廣應(yīng)用于向家壩、溪洛渡、烏東德、白鶴灘、巴基斯坦卡洛特、幾內(nèi)亞凱樂塔等大型水利水電工程中。