揭秘溪洛渡水电：坝身开有泄洪洞

溪洛渡水电站因规模大、难度高，成为世界上最具代表性的水电工程之一。它不仅代表了全球大坝智能化建设的最高水准，更向世界展示了中国水电建设强劲的创新实力。

一提起大坝，人们最先的反应就是一座钢筋混凝土铸就的庞然大物。然而，在中国西南部的金沙江下游，却有一座水电站依靠着大坝的“最强大脑”，获得素有国际工程咨询领域“诺贝尔奖”之称的“菲迪克奖”。

菲迪克奖

“菲迪克”即国际咨询工程师联合会(简称FIDIC)，是全球工程咨询行业的权威国际组织，成立于1913年，目前共有106个成员协会。其制定的工程建设合同条款和相关文献，已被联合国、世界银行等8大国际组织和机构普遍承认并广泛应用。

2013年，菲迪克在成立百年之际，首次评选出“百年工程项目奖”，中国三峡工程荣获“百年重大土木工程项目杰出奖”。此后，菲迪克每年都会组织评选年度工程项目奖，以表彰对促进世界经济发展和提高人民生活质量做出杰出贡献的工程项目，该奖项也被称为国际工程咨询领域的“诺贝尔奖”。

2016年9月，中国溪洛渡水电站荣获“菲迪克2016年工程项目杰出奖”，是全球21个获奖项目中唯一的水电项目。这一殊荣，代表着业界对溪洛渡水电站、对中国水电的高度认可和充分肯定，对中国水电参与国际竞争大有助益。

溪洛渡水电站意义重大

在中国的大西南，数以千计的河流纵横流淌，成为世界上水能资源蕴藏最为丰富的区域之一。在江河奔流的深谷中，溪洛渡水电站正在为国家“西电东送”电力工程贡献着自己的力量。

与一般直线形大坝不同，溪洛渡大坝呈弧形，坝顶弧长足足有698米，大坝高285.5米，为超高薄壁拱坝，也是世界最高的大坝之一，几乎是尼亚加拉瀑布高度的6倍。作为中国第二大、世界第三大水电站，溪洛渡工程规模大，综合效益显著，装机1386万千瓦，平均年发电量500多亿度;有近65亿立方米的巨大调节库容，能有效减少三峡水库库尾段及重庆港的泥沙淤积;可进一步提高长江中下游的防洪标准，改善下游航道枯期的航运条件，泄洪功率居世界拱坝枢纽第一。同时，工程建设意义深远，它是全国最大水电基地金沙江的启动工程，对金沙江流域的梯级开发起到重要推动作用，也将中国水电勘测设计和建设施工管理推向世界领先水平。

溪洛渡大坝建设难度极大

溪洛渡水电站位于金沙江下游峡谷河段，河床地质条件及大坝结构复杂程度为世界拱坝之最，综合技术难度最大。溪洛渡大坝又有着独特的“三高”等特点，即高地震区、高拱坝、高水头、泄流量大等，这给设计、施工、管理带来的都是世界级难题。

溪洛渡大坝高拱坝的结构、受力情况较三峡工程采用的重力坝更为复杂，施工过程中坝体的受力状况会不断变化，被认为是水工界结构最复杂的建筑物，仅水推力这一项指标，就达1400万吨。而地震设防标准、坝身泄量功率等指标更是居世界首位。这些特点给拱坝的施工质量控制带来很大挑战。

这么庞大的工程，大体积混凝土浇筑是关键，而温度控制又是其中最核心的内容。大坝内外温差容易产生裂缝，对大坝安全造成极大威胁，业界甚至有着“无坝不裂”的说法。而大坝的混凝土裂缝，更是水电工程的世界性难题。(作者单位为中国水利水电规划设计总院政策研究部)

破解无坝不裂的难题

为了攻克一系列难题，经过数百项专题研究和近百次审查咨询会，溪洛渡水电站建设者决定，借助信息化手段与技术，优化施工管理模式，实现了大体积混凝土浇筑质量温度的精细、个性、智能控制，建设“智能大坝”，用先进科学的办法，确保大坝万无一失。

溪洛渡“智能大坝”以大坝全景信息模型(DIM)和智能化建设协同平台(iDam)为核心，前者以三维地质和拱坝结构模型为核心，集成基础信息、过程信息、监测信息等三类工程数据;后者则是一个共享、协同、交互的业务平台，管理着2538仓混凝土浇筑信息、3496支安全监测仪器、4723支混凝土温度计以及2.4万米测温光纤。从iDam对海量施工数据的实时采集与传输，到DIM的记录、分析，再到智能设备与软件的控制达到动态调整和预报预警的目的，“数字大坝”形成了“感知—分析—控制”的闭环。这个综合性人机交互系统，需要在坝体内埋设成千上万只温度计、多点位移计、应力计等监测仪器，需要研发混凝土施工、温度控制、仿真分析、预警预控等14个功能模块。这些设备敷设就像人体的毛细血管和神经系统，将“触角”伸向坝体的各个部位，从混凝土内部温度感知和实时自动计算、分析和比较，实现了“最高温度、降温速率、异常温度”的预报、预警与智能温度控制。

在智能控制这方面，溪洛渡大坝很“聪明”。它具有智能冷却通水功能。站在溪洛渡大坝的坝顶，能看到很多小盒子，盒子里密密麻麻缠绕着线头，这些线头对应着相应数量的温度计。以前一般采取人工冷却的方式来给混凝土降温，而溪洛渡大坝却通过预埋在混凝土里的温度计，实时掌握各部位混凝土的即时温度，系统实时读取这些温度数据，结合混凝土冷却阶段，经过计算，自动调节通水流量，让混凝土温度随着曲线发展，实现冷却过程的完全智能化，不需要人工调整。国内外没有哪个大坝像溪洛渡这样，拥有如此丰富的数据。这些海量的监测数据不仅保证了工程施工的顺利进行，还能在今后的运行中继续发挥作用。“智能大坝”系统的建设，可以第一时间自动获取资料，及时展开跟踪反演分析，对各种可能的风险进行预测，研究成果能够及时用于指导现场施工。

在此基础上，三峡集团攻克了精细爆破、数字灌浆、智能振捣等关键技术，研发了智能控制设备，并首次在大坝混凝土施工中全面采用了智能温控系统的成套设备，创世界先例。监测显示，溪洛渡大坝共浇筑混凝土670万立方米，至今没有发现温度裂缝;混凝土质量优良率达90%以上，常态混凝土取芯长20.59米创世界纪录;大坝历经4年多的蓄水运行，各项指标均在设计允许范围之内。

“地下迷宫”奇观

漫步溪洛渡电站，让人惊叹的不只是那高耸的大坝，还有藏身于地下的庞大洞室群。人们很难想到，装机容量1386万千瓦的18台机组全部在地下。这是因为溪洛渡地势比较狭窄，为更少占用土地、迁移人口，就尽可能地利用两边的山，把厂房放在山洞里。

乘车穿行在连片的巨大洞室中，初来乍到者很快就会迷失方向。但只要熟悉路线，不同的洞室就可以把工作人员带到电站的每个角落。溪洛渡地下电站是目前世界已建最大规模的地下洞室群，在不到1平方公里内有近百条洞室纵横交错，洞室边墙高、跨度大，其中主厂房跨度31.9米，尾调室高度95米，开挖过程中如果控制不到位，容易引起岩体开裂破坏甚至塌方，影响施工和后期运行安全。

为此，该项目团队首创了超大地下洞室群围岩稳定与控制成套技术，利用监测数据，进行分析研究，用电脑来模拟岩体的应力、变形等特性，从而判断岩体当前和长期的稳定性。根据分析的结果，为下一步的设计及施工提供重要参考依据。做到每次开挖一层后，必须监测分析一层，确保岩体稳定后，才能开挖下一层。

就这样，他们在大坝的左右岸开挖了342条洞室，地下厂房洞室群数量和尺寸(最大尺寸为443.3米×31.9米×75.6米)均为世界之最。成功解决了层状岩体近坝库岸特大洞室群集成化布置、深覆盖层大断面竖井安全施工等世界级难题，施工质量超越三峡工程，为同类工程提供了开创性成果，总体达到国际领先水平。原中国大坝协会名誉主席潘家铮院士称赞：“溪洛渡地下工程是世界一大奇观，溪洛渡地下电站工程堪称精品，是中国水电工程的骄傲。”

坝身开有泄洪洞

泄洪技术是溪洛渡大坝的另一大亮点。在曾经引领世界坝工技术方向的欧美国家，出于坝体结构稳定性考虑，拱坝坝身一般不开孔，著名的胡佛大坝就是如此。溪洛渡大坝属300米级高拱坝，作为长江干流防洪体系的重要组成部分，泄洪是关键问题。在两岸的泄洪洞不足以宣泄全部洪水的情况下，溪洛渡大坝坝身开有大量孔口用于泄洪。

溪洛渡泄洪流量和泄洪功率远超世界拱坝最高水平，泄洪消能综合技术难度居世界之首，成功解决了窄河谷、高水头、巨泄量泄洪消能关键技术难题。项目建成了“体形精准、平整光滑、高强耐磨”的泄洪洞，为类似工程提供了新的设计、技术和施工方案。

坚持可持续发展的工程

溪洛渡水电站获“菲迪克奖”，除了质量可靠、技术过硬外，还在于它始终贯彻了环境友好的可持续发展理念，体现了菲迪克的核心原则——质量、廉洁和可持续性。在溪洛渡水电站的建设中，“环境”和“人”的因素体现得尤为突出。

全面协调可持续已经成为当今世界水电发展的大趋势，大型水电开发首先要处理好工程与环境的关系问题。考虑到高坝大库带来的低温水及气体过于饱和等情况，溪洛渡水电站在建设过程中采取了分层取水等措施。在水库运行调度上，把大坝泄洪和泄洪洞泄洪、电站泄流统一协调起来，尽可能减小项目建成后对环境的影响。

水电工程建设是一个价值再造的过程。建设工程不是交付一个产品，而是创造一个具有社会功能和市场竞争力的价值体，并且在未来有更大的价值再造能力。在建设过程中，需要切实履行对生态环境保护的功能，让工程和环境是一个和谐体，而不是矛盾体。溪洛渡大坝是世界上唯一全坝粗骨料采取地下洞室玄武岩开挖料的特高拱坝。简而言之，就是大坝建设中需要的石头骨料全部来自地下工程中开挖出的玄武岩，从而避免了处理开挖料带来的生态影响。

实现项目所在地区域和人民协同发展，也是水电工程永续价值的体现。库区人民为了支援水电站工程建设牺牲很大，通过水电建设，将当地的优势资源充分发掘出来，形成市场竞争力，促进当地经济社会发展。据悉，溪洛渡项目共为库区新建道路370余公里，使当地群众交通运输更加便捷安全;新建集镇13个，使当地城镇化率增加了2.5%;帮助6.1万移民脱贫致富;带动库区社会经济发展，累计投入移民资金36亿美元，年均增加当地财政收入4.2亿美元，20万库区群众生活水平得到显著提高。正是该项目建设过程中体现出来的责任意识和价值取向，成为“菲迪克奖”的一个重要“加分项”。

世界水电在中国，中国水电在西南。溪洛渡水电工程的建设不仅使溪洛渡峡谷发生了翻天覆地的变化，而且带动当地的经济、社会、文化发生了很大变化。溪洛渡这个曾经的渡口，如今展现在世人面前的是一个魅力四射、风光无限的形象，它不仅是中国水电科学发展的新地标，同时也在向世界人民展示着中国品质的骄傲与自豪。

(作者单位为中国水利水电规划设计总院政策研究部)