對于我們中華民族而言，大自然仿佛顯得格外眷顧，靈巧的造化之手在這塊錦繡大地上“勾勒”出萬千河流，有黃河、長江、瀾滄江，有淮河、黑龍江、雅魯藏布江……數(shù)千年來，它們朝著大海，永不停息地奔流，不僅為我們孕育了萬里沃野，構(gòu)建了民族特有的文化心理，培養(yǎng)了共有的民族情感，而且賦予了我們驚人的能量。
在漫長的古代社會，這驚人的能量常常幻化為雄奇絢麗的詩篇和畫作等藝術(shù)形式，豐富著中國人的精神世界，卻極少得到現(xiàn)實的開發(fā)利用。進入近現(xiàn)代社會，隨著水利水電工程技術(shù)的進步，特別是改革開放40年來，我們在對現(xiàn)代水利水電科技學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上進行大膽創(chuàng)新，造就了一批舉世矚目的水電工程，成為世界公認的水電強國。不僅如此，我們還把掌握的水電工程技術(shù)和積累的水電工程經(jīng)驗與世界各國特別是廣大發(fā)展中國家分享，讓那里的民眾獲得低廉的電能，點亮生活和夢想。
總裝機容量全球第一 開發(fā)利用空間廣闊
據(jù)統(tǒng)計，到1978年底，中國水電裝機容量達到1867萬千瓦，年發(fā)電量496億千瓦時。這是改革開放啟動之時，中國的水電家底。鑒于新中國成立初，水電的薄弱基礎(chǔ)和十年“文革”的巨大破壞，攢到這樣的家底無疑是非常難能可貴的。作為中國第一座自行設(shè)計、自制設(shè)備、自己施工建造的大型水力發(fā)電站，新安江水電站是中國水利電力事業(yè)史上的一座豐碑，它始建于1957年，歷時3年即建成投產(chǎn)，年均發(fā)電量達19.6億千瓦時?！包S河明珠”劉家峽水電站于1975年建成，總裝機容量122.5萬千瓦，這是中國首座百萬千瓦級水電站。
改革開放后，中國水電建設(shè)步伐明顯加快。上世紀80年代，廣蓄、巖灘、漫灣、隔河巖、水口等水電站“五朵金花”相繼建成；上世紀90年代，五強溪、李家峽、天荒坪抽水蓄能電站開工建設(shè)；到2000年底，隨著萬家寨、二灘、小浪底、天生橋、大朝山等一大批水電站相繼建成投產(chǎn)，中國水電裝機容量達7700萬千瓦，居世界第二。
2004年，以公伯峽水電站1號機組投產(chǎn)為標志，中國水電裝機容量突破1億千瓦，居世界第一。2010年，以小灣水電站4號機組為標志，中國水電裝機容量突破2億千瓦。2012年，三峽水電站最后一臺機組投產(chǎn)，成為世界最大的水力發(fā)電站和清潔能源生產(chǎn)基地。此后，溪洛渡、向家壩、錦屏等一系列巨型水電站相繼開工建設(shè)，中國在世界水電領(lǐng)域保持領(lǐng)先的地位。2017年，中國水力發(fā)電裝機為3.41億千瓦，發(fā)電量1.1945萬億千瓦時，分別占到全球水電總裝機容量、發(fā)電量的26.9%和28.5%。
根據(jù)最新統(tǒng)計，中國水能資源可開發(fā)裝機容量約6.6億千瓦，年發(fā)電量約3萬億千瓦時，按利用100年計算，相當于1000億噸標煤。中國水電開發(fā)程度為37% （按發(fā)電量計算），與發(fā)達國家水電開發(fā)程度動輒達到70%、80%甚至超過90%相比，仍有較大差距，還有較廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》（2016-2020年），2020年，中國水電總裝機容量達到3.8億千瓦，年發(fā)電量1.25萬億千瓦時。預(yù)計2025年，中國水電裝機容量達到4.7億千瓦，年發(fā)電量1.4萬億千瓦時。
造就海外“三峽工程” 助力當?shù)貕粝氤烧?/strong>
中國水電資源的特點和難點決定了水電開發(fā)面臨問題的獨特性和挑戰(zhàn)性，也造就了中國水電科技的雄厚實力，創(chuàng)造了一系列引以為傲的水電工程建設(shè)的世界紀錄：2008年全面投產(chǎn)的水布埡水電站，其擁有世界最高的混凝土面板堆石壩；2009年全面投產(chǎn)的龍灘水電站，其擁有世界最高的碾壓混凝土壩；2010年全面投產(chǎn)的小灣水電站，其擁有當時世界最高的混凝土拱壩；2014年全面投產(chǎn)的糯扎渡水電站，其是目前亞洲第一、世界第三高的黏土心墻堆石壩。它們是中國水電走向世界，贏得國際尊重和信賴的最扎實的品牌工程。全世界80多個國家紛紛引進中國水電技術(shù)和建設(shè)能力，與中方建立了水電規(guī)劃、建設(shè)和投資的長期合作關(guān)系。
2018年1月是老撾水電發(fā)展史上值得銘記的月份。就在1月22日中國電建承建的老撾南湃水電站竣工投產(chǎn)僅3天后，中國重型機械有限公司承建的川壙省南俄4水電站順利開工，這不僅給老撾能源結(jié)構(gòu)帶來深刻變革，而且將大大推動其實現(xiàn)打造“東南亞蓄電池”，成為區(qū)域能源中心的國家發(fā)展目標。約半個月之后，遠在非洲喀麥隆，由中企承建的曼維萊水電站主體部分通過驗收。3月10日，由中國電力建設(shè)集團有限公司參建的巴基斯坦德爾貝拉水電站項目四期舉行首臺機組投產(chǎn)發(fā)電儀式，標志著該國總裝機容量和發(fā)電量最大的水電項目進一步“擴容”。兩個月后，在南美巴西，中國國家電力投資集團有限公司正式接管了該國第九大水電站圣西芒水電站，開始為其提供為期30年的運行維護服務(wù)。這就是中國水電“走出去”的節(jié)奏：時間上以天計算、空間上縱橫幾大洲。
在中國水電“走出去”的故事中，助力埃塞俄比亞從“非洲水塔”華麗轉(zhuǎn)身“非洲電塔”無疑是其中最動人的章節(jié)之一。2011年，電力短缺的埃塞啟動了吉布Ⅲ水電站建設(shè)，這是非洲最大的水電站項目，有“非洲的三峽工程”之稱。其總裝機容量達187萬千瓦，幾乎與此前該國全國電力總裝機容量持平。作為該工程的承建方，中國公司歷時5年奮戰(zhàn)，不僅實現(xiàn)了項目完工，而且全部機組投入運營。再加上早在2009年由中方承建的泰克澤水電站的裝機容量，埃塞不僅達到了電力自給，而且還實現(xiàn)了電力出口。
在馬來西亞也有一座“三峽工程”，它就是巴貢水電站。這座位于沙撈越州的巴雷河上的水電站總裝機容量240萬千瓦，其壩高達205米，水庫庫容超過長江三峽工程，達438億立方米。2002年，中國水電與當?shù)毓窘M成的馬中水電聯(lián)營體中標該工程，并于次年開工建設(shè)。2010年底，工程建成移交。2013年，該工程榮獲第三屆堆石壩國際里程碑工程獎，成為世界大型水利工程的典范之作。
壩工技術(shù)挺進世界一流 施工創(chuàng)新成就奇跡
經(jīng)過實踐淬煉的中國水電工程技術(shù)挺進到世界一流，特別是在核心的壩工技術(shù)和水電設(shè)備研制領(lǐng)域，形成了規(guī)劃、設(shè)計、施工、裝備制造、運行維護等全產(chǎn)業(yè)鏈高水平整合能力。據(jù)中國工程院院士、水利水電施工專家馬洪琪介紹，伴隨著水利水電建設(shè)的發(fā)展，中國的壩工技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，取得了一批具有世界級水平的技術(shù)創(chuàng)新成果。比如，舉世聞名的三峽大壩。長江三峽工程大壩全長 2309.5米，最大壩高 181米，裝機容量2240萬千瓦，是目前世界上最大的水利樞紐工程，其建設(shè)是中國壩工技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平的一個標志。
馬洪琪介紹說，三峽工程大壩混凝土體積高達1600萬立方米，如何實現(xiàn)大壩混凝土又好又快澆筑，是施工技術(shù)研究的重點和難點。當時，工程團隊在施工技術(shù)方面進行了4項創(chuàng)新：一是以塔帶機連續(xù)澆筑混凝土為主的綜合施工技術(shù)。從傳統(tǒng)的吊罐澆筑改變?yōu)榛炷烈粭l龍連續(xù)生產(chǎn)工藝。該澆筑系統(tǒng)由各混凝土拌和樓通過皮帶機將混凝土輸送到塔帶機直接入倉澆筑，集水平和垂直運輸于一體。二是計算機監(jiān)控系統(tǒng)。突破傳統(tǒng)的經(jīng)驗判斷模式，研發(fā)了混凝土生產(chǎn)運輸澆筑計算機綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了混凝土施工全過程的實時監(jiān)控、動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化調(diào)度。三峽大壩1999 年至2001年連續(xù)3年澆筑量在400 萬立方米以上，創(chuàng)造了混凝土年澆筑強度世界最高紀錄。三是二次風冷骨料技術(shù)。三峽工程低溫混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)是世界上規(guī)模最大、溫控要求最嚴的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。要求夏季生產(chǎn)出機口溫度為7℃的低溫混凝土，為此，首次采用了二次風冷骨料技術(shù)。四是混凝土綜合溫控防裂技術(shù)。采用了從選擇優(yōu)質(zhì)原材料、優(yōu)化混凝土配合比、控制混凝土出機口和澆筑溫度、通水冷卻、表面保溫和流水養(yǎng)護等一整套溫控措施。針對已澆筑壩段監(jiān)測的溫度情況，實行個性化通水冷卻措施。正是這些技術(shù)創(chuàng)新，使三峽工程獲得國際咨詢工程師聯(lián)合會百年工程項目獎等榮譽。2017年7月，中國工程院院士、三峽工程設(shè)計總負責人鄭守仁榮獲國際大壩委員會終身成就獎。
2016年9月26日，金沙江上的溪洛渡水電站摘得“菲迪克2016年工程項目杰出獎”，該獎有國際工程咨詢領(lǐng)域“諾貝爾獎”之稱。在馬洪琪看來，溪洛渡水電站獲獎在很大程度上在于其在建造過程中研發(fā)應(yīng)用的數(shù)字大壩技術(shù)和智能溫控技術(shù)。
溪洛渡“數(shù)字大壩”系統(tǒng)集信息、網(wǎng)絡(luò)、可視化技術(shù)于一體，首次在壩工界實現(xiàn)了大壩工程施工全過程的數(shù)字化和信息化管理?！皵?shù)字大壩”重在預(yù)測、預(yù)警，分為施工監(jiān)測系統(tǒng)和仿真分析系統(tǒng)兩大部分。施工監(jiān)測系統(tǒng)重點是對設(shè)計、進度、質(zhì)量、施工監(jiān)測等信息進行收集和展示，對混凝土澆筑計劃、原材料檢測、混凝土生產(chǎn)、運輸、澆筑和溫度控制等數(shù)據(jù)進行全面收集，覆蓋大壩施工的全過程。仿真分析系統(tǒng)主要是結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，對大壩溫控、應(yīng)力、開裂風險、安全、澆筑進度等進行分析，提出預(yù)警和預(yù)控措施。溪洛渡“數(shù)字大壩”系統(tǒng)采用信息化技術(shù)，讓施工各個環(huán)節(jié)的管理真正做到了精細化、個性化，管理水平上升了一個臺階，使得大壩施工質(zhì)量實現(xiàn)了實時、在線、全過程的管理和控制。
基于“數(shù)字大壩”系統(tǒng)的智能溫控實踐，溪洛渡拱壩研發(fā)了基于“數(shù)字大壩”系統(tǒng)的智能溫控技術(shù)。為控制最高溫度、降溫速率和溫度變幅，在混凝土內(nèi)埋設(shè)數(shù)字溫度計，全面及時地監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度；建立和實施了大壩智能通水冷卻溫控系統(tǒng)，可穩(wěn)定跟蹤、無線采集混凝土溫控數(shù)據(jù)和冷卻水管通水情況；取得實際澆筑條件下的混凝土理論溫升曲線，導(dǎo)入“數(shù)字大壩”系統(tǒng)后與實測溫升曲線對比，為控制溫升過程和最高溫度創(chuàng)造條件。對溫度異常情況進行預(yù)警，通過軟件和電磁閥自動控制通水流量和通水溫度，從而達到最高溫度、降溫速率、溫度變幅不超標的溫控要求。
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