三十载厚积薄发，“智”造“最聪明大坝”
——FIDIC工程项目杰出奖项目溪洛渡水电站
文/李文涛 王连生 姚孟迪
编者按：溪洛渡水电站工程曾获FIDIC 2016年工程项目杰出奖，泄洪功率居世界拱坝之首，大尺寸地下电站洞室群为世界之最，工程规模仅次于三峡工程和伊泰普工程，是目前已建成的世界第三大水电站。其创新理念与开发的创新技术在大体积混凝土结构智能化建设方面居世界领先地位，并成功解决了“无坝不裂”的世界难题，溪洛渡大坝因此被称为“最聪明的大坝”。本期谨以此文向新中国成立70周年献礼，向行业同仁展示中国水电的建设实力，展示世界水电工程里的精品风采。
一、前言
溪洛渡水电站是金沙江下游四个水电梯级——乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的第三个梯级，坝高285.5米，高地震烈度区大坝设防标准为Ⅷ度，泄洪总功率1亿千瓦，泄洪功率居世界拱坝之首，大尺寸地下电站洞室群为世界之最。电站位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的金沙江峡谷河段，是长江流域防洪体系的重要组成部分，具有发电、防洪、拦沙和改善下游航运条件等功能，枢纽控制流域面积45.4万平方公里，约占金沙江总流域面积的96%。
溪洛渡水电站工程规模仅次于三峡工程和伊泰普工程，是目前已建成的世界第三大水电站。早在1985年溪洛渡水电站的工程咨询工作便已展开，经过项目建设、设计、施工、监理、科研等单位近30年不懈努力，成功解决一系列重大关键技术难题，取得丰富的创新成果，获国家科技进步奖1项，省部级科技进步奖特等奖3项、一等奖15项。2016年，溪洛渡水电站工程获得“菲迪克工程项目杰出奖”。工程质量优良，设计与技术达到国际水电行业先进水平，极大推动了水电行业技术的进步，工程投运5年多来运行正常，综合效益显著，实现了人与自然和谐可持续发展。
溪洛渡大坝被称为“最聪明的大坝”，国际大坝委员会名誉主席Lius Berga教授评价溪洛渡大坝：“创新理念与开发的创新技术在大体积混凝土结构智能化建设方面已居世界领先地位，成功解决‘无坝不裂’的世界难题”。
二、战略引领，厚积薄发
金沙江是长江的上游河段，其水能资源的富集程度堪称世界之最，干流可开发装机容量约1.124亿千瓦，是我国规划建设中“西电东送”的重要水电基地。开发金沙江水能资源对实施西部大开发战略，优化和改善华中、华东地区能源结构，减少环境污染，实现我国国民经济持续稳定增长具有十分重要的意义。
2002年，国家正式授权中国长江三峡集团公司滚动开发建设金沙江下游向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德四座巨型电站。溪洛渡水电站是金沙江下游四个梯级的第三级，在原水利电力部水电总局安排下，1985年溪洛渡水电站前期勘测设计工作正式启动；2003年2月，三峡集团首批建设管理人员奔赴溪洛渡，开启了筹建溪洛渡水电站的序幕；2013年5月水库开始蓄水、2013年7月首批机组投产发电；2015年10月主体工程完工。历经30年不懈努力，艰苦卓绝，中国三峡建设管理公司组织建成了中国“最聪明大坝”，向世界展示了中国水电的建设力量。
建设中的溪洛渡大坝
三、追求卓越，勇创一流
（一）攻克技术难关，取得重大创新成
溪洛渡工程具有窄河谷、高拱坝、巨泄量等特点。拱坝承受总水推力高达1400万t，对基础承载能力、抗滑稳定、变形协调、整体稳定要求极高。首创“以岩级为基础、安全为准则、分坝高区段确定拱坝建基面岩体等级”的拱坝建基面设计原则和评价体系，纳入《混凝土拱坝设计规范》，推动了中国拱坝设计技术进步。拱坝坝身共设4层25个孔口，结构复杂，混凝土本体材料抗裂性能较弱，施工期温控防裂为世界级难题，为此三峡集团联合多家科研院校首创300m级溪洛渡拱坝智能化建设理论和体系，攻克数字灌浆、智能振捣和智能温控等关键技术并研发了智能控制成套设备，使特高拱坝建设全过程工作性态可预测、反馈与控制，创造了浇筑混凝土680万m3未出现温度裂缝的世界纪录。
溪洛渡地下厂房洞室群数量（342条洞室）和尺寸（最大尺寸为443.3m×31.9m×75.6m）均为当期世界之最，地质条件复杂，设计及运行条件均无先例。首创超大地下洞室群围岩稳定与控制成套技术，成功解决了层状岩体近库岸特大洞室群集成化布置、深覆盖层（130m）大断面（直径14m）竖井安全施工等世界级难题，为同类工程提供了开创性成果，总体达到国际领先水平。原中国大坝学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”。
溪洛渡泄洪流量和泄洪功率远超世界拱坝同期最高水平，泄洪消能综合技术难度居世界之首。创新提出坝身“7个表孔+8个深孔”、坝下设置水垫塘、左右岸各设2条泄洪洞的枢纽布置形式。坝身采用“分层出流、空中碰撞、水垫塘消能”方式；泄洪洞采用“有压接无压、洞内龙落尾”结构形式，出口采用“对称挑流、水下碰撞”消能方式，成功解决窄河谷、高水头、巨泄量泄洪消能关键技术难题。对混凝土材料、洞室开挖支护快速安全施工装备和衬砌混凝土施工工艺等全面创新，首次系统提出了大泄量、高流速泄洪洞建设关键技术，建成“体形精准、平整光滑、高强耐磨”泄洪洞，成功解决抗冲耐磨、防止空蚀、消能防冲等难题，为类似工程提供借鉴，成果达到国际领先水平。
溪洛渡大坝表孔泄洪
（二）质量优良，管理先进
•通过对溪洛渡拱坝建基面设计优化，减少坝基开挖和混凝土工程量各100多万m3，节省投资近7亿元，减少了施工对环境的不利影响。
•通过研究拱坝智能化建设关键技术，全坝全过程施工仿真和大坝基础施工质量智能控制，施工期未发现混凝土温度裂缝，优质、高效建成“无缝大坝”，缩短工程工期9.5个月，提前挡水发挥了工程防洪等显著社会效益。
•地下厂房埋深超过400m，主要洞室距离洞口最远达2.9km，通风散烟问题突出。为此，三峡集团系统研发了可靠、节能、环保的施工期通风技术，攻克大埋深、长隧洞、多洞室群施工环境难题，保障了施工人员职业健康安全。形成大跨度、高边墙超大地下洞室群开挖支护一次成型成套技术，成功解决层间、层内错动带和节理裂隙发育等不良地质条件下围岩稳定问题，施工质量超越同期工程。
•全部18台机组均一次启动成功、一次通过72小时试运行、一次通过“首稳百日”考核目标，技术卓越，质量优良。
•首次采用“低热水泥、低掺硅粉、高掺粉煤灰”混凝土配置技术，成功研制高强抗冲耐磨防裂混凝土及适应大断面、变坡度、多曲线隧洞混凝土施工成套装备，显著提高了水工隧洞建造水平、施工质量和施工效率。
在溪洛渡水电站建设管理过程中，高度契合FIDIC理念，实现工程透明和廉洁，取得丰硕科技创新成果。引进世界一流的咨询评估机构对工程重大技术方案进行评审，成立由权威专家组成的质量检査专家组，实现技术透明公开；聘请美国哈扎公司和日本前田公司总监参与工程施工管理，提高工程国际化水平，确保工程高效廉洁建设。依法依规执行工程招标投标制，招标过程接受专业监督机构全过程监督，无违规违纪行为。专项制定廉洁协议并作为工程合同附件签订，明确相关方廉洁履约的责任和义务，杜绝腐败。工程全过程接受了经济审计、专项巡视、质量监督、安全鉴定和工程验收，未发生违背咨询工程师职业道德的情况。溪洛渡工程从2013年运行以来，主要建筑物接受了设计工况考验，建筑物各项指标均在设计和预计范围内，运行稳定。
地下电站混凝土浇筑和金属结构安装
溪洛渡水电站地下厂房
（三）一项工程，多重效益
发电效益。溪洛渡水电站电量大，调节性能好，电力质量高，是金沙江水电能源“西电东送”的最优电源点。电站左右岸各安装9台77万千瓦的水轮发电机组，最大装机容量1386万千瓦，多年平均发电量571.2～640亿千瓦时(近期-远景)。长江水系汛期水量丰沛，各电站汛期电量比重大，特别需要调节水库对汛期和枯水期的水量。溪洛渡水库总库容126.7亿立方米，调节库容64.6亿立方米，具有年调节能力，除电站自身巨大的发电效益外，对下游梯级水电站有巨大的发电补偿效益，使下游的三峡、葛洲坝水电站的供水期增加一个月，增加保证出力37.92万千瓦，枯水期电量18.86亿千瓦时;使向家坝水电站增加枯水期平均出力33.63万千瓦，年发电量13.54亿千瓦时。
防洪效益。溪洛渡水库防洪库容46.5亿立方米，水库下游紧邻川江，距离宜宾市河道里程184公里，具有控制洪水比重大，距防洪对象近的特点，因此兴建溪洛渡水电站是解决川江防洪问题的主要工程措施之一。电站建成后，通过合理调度，可使川江沿岸的宜宾、泸州、重庆等城市的防洪标准从以往的不到20年一遇提高至“百年一遇”，增强了下游地区的自然减灾能力，在长江防洪体系中发挥重要的作用。
拦沙效益。金沙江是一条多泥沙河流，多年平均含沙量达1.7千克／立方米，在溪洛渡坝址金沙江年平均输沙量2.47亿吨，占进入三峡水库入库泥沙量的47％。溪洛渡工程死库容51亿立方米，建成后除推移质全部留在库内外，还可以利用巨大的死库容拦截悬移质泥沙，减少三峡水库的入库泥沙。据计算，溪洛渡水电站单独运行30年，可减少向下游输沙58.84亿吨，占同期来沙量的80％，可有效减少三峡水库库尾段重庆港的泥沙淤积，有利于三峡水库的长期使用和综合效益的发挥。
改善航运。金沙江的溪洛渡及向家坝水库建成前，金沙江仅新市镇～宜宾的108km为通航河段，航道等级为五级。新市镇以上河段由于河道狭窄、滩多、落差大、水流湍急、流态混乱，该河段为不通航河段。统计2013年至今的实际调度资料，溪洛渡水库蓄水后，对溪洛渡水电站坝址下游河段，在枯水期平均出库流量约2190 m3/s，较天然枯水期流量1750 m3/s增加流量约440m3/s，在一定程度上改善了下游向家坝库区及向家坝水库下游川江航道枯水期的航运条件。
溪洛渡水电站电力外送
溪洛渡水电站全景图
四、打造环境友好型工程，践行绿色发展理念
水电是清洁、可再生能源，溪洛渡水电站大量的优质电能代替火电后，每年可减少燃煤2200万吨，减少二氧化碳排放量约4000万吨，减少二氧化氮排放量近48万吨，减少二氧化硫排放量近40万吨。而且，库区生态环境和水土保持措施的落实，将有助于提高区域整体环境水平。在水电开发中，始终坚持工程建设好、环境保护好、移民安置好、综合治理好的“四好”工作方针，努力实现开发与保护“双赢”。在施工区环境建设与管理上，中国三峡集团坚持做到环境保护与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。通过设计优化显著减少了工程占地，对外交通等公路桥隧比达到49%，电站厂房全部采用地下布置；地下工程和拱坝混凝土粗骨料全部利用洞室开挖料1000多万m³，实现了资源集约、绿色环保。在施工中采用先进的工艺处理了大量的生产废水和生活污水、达标后再次利用，有效减少了环境污染。溪洛渡水电站用于环境保护和水土保持总投资约12.06亿元，工程区人工绿化面积达到120万m2，施工区林草覆盖率42%，生态环境得到及时修复，工区环境优美，被当地群众誉为“后花园”。
溪洛渡、向家坝水电站建立了珍稀特有鱼类增殖放流站，放流站建成投入运行以来，人工繁殖技术不断取得新进展，目前可以繁殖9个品种，每年繁殖数量近26万尾，共向金沙江放流的鱼苗总量超过了158.4万余尾，并与大自然保护协会（TNC）合作研究鱼类保护，更好地保护了金沙江流域的生态环境。
溪洛渡水电站库区黄华新镇
珍稀特有鱼类增殖放流站
溪洛渡移民安置点—德昌
云南永善县新貌
五、建好一座电站，造福一批移民
在溪洛渡水电站建设的同时，为溪洛渡库区新建道路超过370km，使当地的交通运输更加便捷安全；新建集镇13个，城镇化率增加2.5%；帮助7.2万移民脱贫致富；累计投入移民资金超过250亿，20万库区群众生活水平得到显著提高。
目前，溪洛渡水电站移民迁建工程及移民安置工作已基本完成，移民生产生活水平稳步提升。同时为积极支持两省做好移民后续发展帮扶工作，中国三峡集团成立了公益基金会，并开国内之先河，从溪洛渡、向家坝两座电站发电收益中拿出专项资金，打造“爱心帮扶、产业扶持、能力提升、民生保障、和谐库区”五大工程，以充分发挥水电工程对经济社会发展的辐射带动作用。中国三峡集团积极倡导和践行“建好一座电站、带动一方经济、改善一片环境、造福一批移民”的水电开发理念，与两省各级党委政府一道，密切协作，努力把库区资源优势转化为经济优势和扶贫优势，增加移民群众在水电开发中的获得感，确保实现“搬得出、稳得住、逐步能致富”的目标，决不让一个移民返贫，决不让一个移民在全面建成小康社会的道路上掉队落伍。
（作者单位：中国三峡建设管理有限公司）
责任编辑 马凌云
