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重点工程

徐麟祥大师谈三峡工程设计(含视频)

2014年08月25日  来源: 长江水利网
 
徐麟祥

作为当今世界最大的水利水电工程,三峡工程工程规模之浩大、技术问题之复杂都是罕见的。三峡工程能否顺利完工,经受住洪水的考验,发挥预期效益,得到了国内外的广泛关注。

中国工程设计大师、长江委设计院总工程师徐麟祥表示,设计者在设计研究和建设过程中解决了一系列关键技术并取得了突破,经过5次试验性蓄水,均达到175米设计水位,有效拦蓄了长江上游来水,不仅可以避免世纪大洪水的发生,也在南水北调东线和中线工程中发挥积极作用。这证明三峡工程经受了洪水的考验,设计科学合理,水工建筑物安全有保障。

记者:您从事水利行业50年,为三峡工程也奋斗了20多年,请您谈一谈三峡工程在设计和施工中有哪些关键技术和创新?

徐麟祥三峡枢纽工程总体来说有三大建筑物,包括大坝、坝后电站和地下电站,这三个建筑物,都有技术上的创新点。

从大坝本身来讲,其中一项技术创新是高水头、大流量泄洪设备的布置。由于三峡工程跨越长江,泄水量大,三层泄洪孔尺寸大,结构受力复杂,大坝坝体的挖空率较高,针对大坝内三层泄洪孔的结构受力问题,我们采用调整止水位置,实施横缝灌浆等办法,圆满解决了这一难题。目前,三峡工程上还留的两个泄洪孔,一个是深孔,高程95米,还有一个表孔,高程是158米,可以泄洪和排沙。

第二项技术创新点是减小坝体扬压力,提高坝体稳定性。三峡大坝是重力坝,虽然三峡所处的地质条件较好,但在左右岸厂房坝段各有一段存在一些倾向下游的缓倾角裂隙,坝后又是厂房,开挖较深,裂隙面出露,这对大坝的稳定是不利的。要实现安全系数3以上的目标,我们采用了一些综合处理的办法:上游设齿槽,帷幕前移,加强排水,在岩石内设排水平洞,降低扬压力,加强固结灌浆,加设以部门予应力锚索。

第三项创新点是多级船闸关键技术。大坝船闸是在左岸山体中挖出来,最大开挖深度达170米,船闸总水头113米,从上游175米,降到下游62米,共分五级,称为双线五级连续船闸。我们这里结构上采取的措施就是不用重力式,因为已经在山体里挖出来,利用厚实山体起支撑作用,做成薄衬砌式船闸。我们面临的难题是170多米的高边坡到底稳定不稳定。如果边坡不稳定,产生滑动变形,导致船闸和人字门的变形,门就关不拢,就要漏水,船闸不能正常运行。要使深切山体开挖出来的边坡稳定,同时变形量要在闸门开关在设计允许范围内,这个我们也是做了好几年的研究,在施工中间,地质人员全过程跟踪施工,对于一切可疑的、潜在的可能发生问题的个体都逐个进行加固处理。对中隔墩岩体变形较大的部位用对穿锚索加固,左右侧山体内又增加了七层排水洞,把山体里的地下水排了,使山体里地下水不会对边坡造成推力。监测资料表明,靠近船闸的这一侧基本疏干了,这也是对船闸安全运行比较有利的,像这种结构的五级船闸国内外还没有。运行十余年,证明闸室内船舶是平稳安全的。

第四项技术创新关于坝后电站,三峡电站70万千瓦水轮机当时是国内最大的机组,而且要适应初期和后期两种水头,水头变幅大,我们经过研究,采取应对措施,这个机组目前也已经安全运行,经受了考验。

第五项创新是建设地下电站应用的一项技术,虽然三峡的岩石比较好,但有个不利的因素,山体比较薄,就是说地下厂房挖开后,洞顶离地面比较浅,不到1倍厚度。一般来说,洞顶离地面要达到1.5倍到2倍的跨度。当时我们对这里的地形地质条件做了研究,认为岩石能有一个压力拱,可以形成1.5~2的跨度,最后我们按照这个方案开挖,实际上也证明了是正确的。

第六项创新是变顶高尾水洞技术,由于地下电站输水系统比较长,为了供水转机在突然甩负荷情况下能保证机组的安全,要有一个调压井,调压井的跨度比较大,开挖也比较困难,我们采用了一个变顶高尾水洞,应用于像三峡这样的大规模的电站,在国内外还是首次。从现在运行来看,这一设计是很成功的。此后目前国内很多电站也已经采用了这个方案。

另外,在施工方面,大坝混凝土高强度施工及温控防裂技术,第三期大坝混凝土没有发现温度裂缝,还有大流量深水河道截留及渗水高土石围堰设计施工等技术都有创新点。

记者:为什么说三峡工程是长江防洪体系中的关键工程?

徐麟祥三峡工程在治理开发长江的全局中具有战略作用,是关键性工程。修建三峡以后可以把宜昌以上的水加以控制调节,可以拦洪了,解决上下游洪水遭遇的问题,近期可使经江河段防洪标准达到百年一遇以上,遇更大洪水时,配合荆江分洪工程可保证荆江河段行洪安全,避免发生荆江两岸大堤溃决。

荆江河段是防洪形势最严峻的地区,长江水向东,出了宜昌以后,进入江汉平原,三峡正好在两湖、江汉平原这一带的上游,这个地方修了三峡以后对于下面的防洪可以起很大的作用,利用其防洪库容对上游洪水进行控制调节,减轻中下游的洪水威胁,是组织发生毁灭性的洪水灾害的最有效的措施。

通过这几年的调度,三峡工程也的确对下游起了很大的作用,原来洪水来临时,要百万大军上堤,现在这个现象大大减缓了。当然,没有一个工程一修把所有问题都解决,而且下游还有很多江河,洪水还是可能发生,但是不会再发生1954年那样的大灾难,也不会出现像1998年的大洪水那样严峻的形势。

记者:三峡工程对南水北调工程有什么作用和影响?

徐麟祥三峡工程建成后,最直接的影响是可增加和改善南水北调中、东线工程的调水量。

中线工程建成后,汉江引水导致下游汉江水少了,但是通过三峡调度把长江上游一部分洪水蓄起来,在枯水期时向下游增加流量,保证下游枯水期从3000-4000m3/s增加到6000m3/s,同时它通过蓄水调节以后,下泄的水多一部分可通过引江济汉渠道调水到汉江补充汉江水,增加从丹江口水库北调水量创造了条件。

对东线来讲,东线工程需要从长江下游抽水,长江下游水量丰富,抽水对长江口以下的水位影响很小。但在枯水期,大量抽水减少入海水量,会增加海水倒灌,盐水入侵。这就需要三峡工程放水以补充下游水量,保证长江枯水期流量在10000m3/s以上,能使东线工程抽水的时间更长一些。

如果没有三峡工程,会让长江水白白流走,三峡在水多的时候蓄水,下游需要的时候放出来,利用了水量,在丰水期防洪,在枯水期还可以补充水量,对于航运和南水北调东线和中线都很有利。中线工程中的引江济汉工程已经实现了,湖北已经得利。

记者:三峡工程即将进入全面竣工验收阶段,您作为三峡工程建设者,是如何看待评价三峡工程的水工建筑物的?

徐麟祥三峡工程关心的人很多,不仅国内的人关心,国际上也有很多人关心,说明这个工程的重要性。目前,各方面专家都在论证,从国内来讲,还有一个第三方的论证、评估,由中国工程院进行对各方面问题的建议、评估。

我认为总体来说,三峡工程是有利有弊,利大于弊。运行这么多年,根据我们在实际工程中埋设了很多安全监测仪器证明,经过5次试验性蓄水位达到175米的设计水位,水工建筑物经受了洪水的考验,各个建筑物都是正常的,所有的安全检测资料表明都在设计允许的范围以内,所以整个枢纽工程的建筑物也是放心的、安全的,而且是有比较大的安全裕度在里面。

从效益上来讲,各方面效益都很显著。一个是防洪效益,这几年洪水虽然没有前几年那么大,证明三峡工程有效减轻了长江下游的洪涝灾害。其次是航运效益,目前,通航建筑物运量也已经提前达到设计水平,通航能力比三峡水库建设前每年的通航能力提到了5-6倍,以前1000万吨-2000万吨,现在已达到1亿吨。第三是发电效益,三峡工程的发电的电量很大,解决了减少碳排放起了很大的作用。

三峡工程即将进入全面验收阶段,我一直从事三峡水工建筑物研究,我认为建筑物这是安全放心的可以放心的。因为三峡工程设计科学合理,在施工过程中也进行全面控制,国家专门有一个质量专家组,每年对三峡工程进行监督检查考核,每个阶段都进行了验收,都是全国的顶级专家对三峡工程各个阶段进行验收,现在通过这5年的试验性蓄水175米水位安全监测资料一切正常,应该说三峡工程的质量是好的,是经得起考验的。

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