劉志明

（水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，100120，北京）

新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)建設(shè)了許多防洪、發(fā)電、灌溉、調(diào)水等水利水電工程，解決了工程建設(shè)過(guò)程中遇到的許多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)水平不斷得到提高，如三峽工程、小浪底工程、水布埡水電站、龍灘水電站、南水北調(diào)工程等的建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)水利水電勘測(cè)技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)了一次飛躍?？傮w看，我國(guó)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)水平已位于世界前列，許多關(guān)鍵技術(shù)的把握處于世界領(lǐng)先地位。

一、水利水電技術(shù)發(fā)展歷程

水利水電事業(yè)的發(fā)展與我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展密不可分。新中國(guó)成立60多年來(lái)，我國(guó)水利水電工程建設(shè)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，設(shè)計(jì)、施工、制造水平從落后逐步發(fā)展到目前處于世界先進(jìn)甚至世界領(lǐng)先水平。其發(fā)展歷程大致分為如下幾個(gè)階段：

第一個(gè)階段是三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期（1949—1957年）。該時(shí)期我國(guó)開(kāi)始組建水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)單位，并自行設(shè)計(jì)施工建設(shè)了官?gòu)d、大伙房和佛子嶺等一批大型水利水電工程，為我國(guó)水利水電的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，積蓄了經(jīng)驗(yàn)。

第二個(gè)階段是“大躍進(jìn)”和國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整時(shí)期（1958—1965年）。這一時(shí)期雖然經(jīng)歷了一個(gè)坎坷曲折的歷程，但仍然得到了進(jìn)一步發(fā)展。自行設(shè)計(jì)建設(shè)的新安江、柘溪、新豐江等工程相繼竣工，開(kāi)工建設(shè)了丹江口、劉家峽、烏江渡、碧口等工程。蘇聯(lián)幫助設(shè)計(jì)的三門峽水庫(kù)給我國(guó)水利水電工程設(shè)計(jì)以深刻的教訓(xùn)。

第三個(gè)階段是 “文化大革命”10年（1966—1976年）。該時(shí)期的水利水電建設(shè)雖然受到一定程度的影響，但總體上仍然繼續(xù)發(fā)展，新安江、柘溪、云峰等相繼竣工，開(kāi)工或復(fù)工長(zhǎng)江葛洲壩、龍羊峽、烏江渡等一批水利水電項(xiàng)目，從工程規(guī)模、建設(shè)難度、施工強(qiáng)度等方面均達(dá)到了新的高度，勘測(cè)設(shè)計(jì)水平有新的突破。

第四個(gè)階段是調(diào)整改革、整頓提高時(shí)期（1977—1983年）。該時(shí)期加大了勘測(cè)設(shè)計(jì)的力度，對(duì)我國(guó)大江大河進(jìn)行了全面的水利水電工程開(kāi)發(fā)項(xiàng)目布局和規(guī)劃，東江、安康、萬(wàn)安、魯布革等一批項(xiàng)目列為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目，葛洲壩工程、龍羊峽工程的成功建設(shè)標(biāo)志著水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)水平達(dá)到了一個(gè)新的高度。

第五個(gè)階段是改革創(chuàng)新的發(fā)展時(shí)期（1984—1999年）。三峽、小浪底、二灘工程的建設(shè)全面標(biāo)志著我國(guó)水利水電技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

第六個(gè)階段是跨越發(fā)展的新世紀(jì)初期（2000年至今）。水布埡、龍灘、三峽、小浪底等工程相繼建成，向家壩、溪洛渡、錦屏、小灣、南水北調(diào)中東線一期工程等一大批大型項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了水利水電大建設(shè)和大發(fā)展時(shí)期。目前世界上的大型水利水電項(xiàng)目主要集中在我國(guó)，許多關(guān)鍵技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平，并領(lǐng)導(dǎo)著世界水利水電技術(shù)的發(fā)展。目前國(guó)際大壩委員會(huì)主席一職由中國(guó)水利水電工程領(lǐng)域的專家擔(dān)任。

二、勘測(cè)手段和試驗(yàn)手段

水利水電工程勘測(cè)工作的深度和精度影響著工程建設(shè)質(zhì)量和水平。隨著水利水電工程建設(shè)規(guī)模的加大，從深度、廣度及精度上對(duì)工程地質(zhì)勘測(cè)提出了更高的要求，許多傳統(tǒng)的勘測(cè)方法及技術(shù)已無(wú)法滿足工程需要。近年，由于地學(xué)等基礎(chǔ)理論學(xué)科的發(fā)展，我國(guó)水利水電工程勘察業(yè)也飛速發(fā)展。

1.鉆探技術(shù)

工程地質(zhì)勘探主要有山地勘探、鉆探、物探等3種方法。

山地勘探方法使用的工具和技術(shù)要求相對(duì)簡(jiǎn)單，故在進(jìn)行地表淺層地質(zhì)勘察時(shí)運(yùn)用較多，其缺點(diǎn)是勘探深度有限。

傳統(tǒng)的鉆探方法有合金鉆進(jìn)、鋼砂鉆進(jìn)、管鉆鉆進(jìn)、跟管鉆進(jìn)等，隨著各種轉(zhuǎn)速快、扭矩大、性能穩(wěn)定的新型鉆機(jī)的使用，金剛石鉆頭取代了鋼?；蛴操|(zhì)合金鉆頭，SM植物膠和MY21A植物膠沖洗液、金剛石鉆進(jìn)砂卵石層取樣新技術(shù)的應(yīng)用等，鉆探方法、工藝及其施工水平已經(jīng)得到了提高，加快了水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)水平的發(fā)展。

物探方法主要有以位場(chǎng)理論為基礎(chǔ)的重力場(chǎng)勘探、磁場(chǎng)勘探、直流電場(chǎng)勘探等，以及以波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的地震波勘探、電磁波勘探等。

2.野外試驗(yàn)技術(shù)

工程地質(zhì)野外試驗(yàn)水平的發(fā)展主要體現(xiàn)在試驗(yàn)儀器和設(shè)備的發(fā)展。例如灌漿試驗(yàn)的止?jié){栓塞已發(fā)展為高壓氣塞，灌漿孔漿液注入量記錄則采用自動(dòng)灌漿記錄儀。

3.測(cè)量技術(shù)

近年，3S技術(shù)已經(jīng)在大型水利水電工程地質(zhì)勘察中得到采用。

全球定位系統(tǒng)（GPS）在高程控制方面能較好地解決跨河、跨溝水準(zhǔn)難以傳遞的問(wèn)題。在勘察區(qū)控制點(diǎn)較少或在山區(qū)、林區(qū)等通視條件較差、觀測(cè)條件受限的區(qū)域進(jìn)行工程地質(zhì)勘察時(shí)，運(yùn)用GPS可大大減少作業(yè)時(shí)間，提高測(cè)量精度。

遙感 （RS）主要應(yīng)用于水利水電工程前期勘測(cè)工作，與其他勘察手段配合，有利于大面積地質(zhì)測(cè)繪，提高填圖質(zhì)量和選線、選址的質(zhì)量，降低野外地質(zhì)調(diào)查的盲目性，減少外業(yè)工作量，進(jìn)而提高勘察效率。

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)可自動(dòng)制作平面圖、柱狀圖、剖面圖和等值線圖等工程地質(zhì)圖件，還能處理圖形、圖像、空間數(shù)據(jù)及相應(yīng)屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理、空間分析等問(wèn)題，將GIS技術(shù)應(yīng)用于工程地質(zhì)信息管理和制圖輸出是近幾年工程地質(zhì)勘察行業(yè)的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

三、水庫(kù)工程

1．水庫(kù)

我國(guó)河川年徑流量為2.8萬(wàn)億m3，占世界的5%，排在世界第6位。根據(jù)2008年全國(guó)水利發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，截至2007年年底，我國(guó)大陸已建成各類水庫(kù)86 353座，水庫(kù)總庫(kù)容從新中國(guó)成立初期約200億m3增加到6 924億 m3，占世界的 9.9%，排在世界第4位。單庫(kù)最大庫(kù)容為三峽水庫(kù)393億m3，居世界第22位。

2.壩型與壩高

我國(guó)現(xiàn)代化的大壩建設(shè)以三峽、二灘和小浪底工程為代表，標(biāo)志著中國(guó)大壩建設(shè)在建設(shè)技術(shù)上由追趕世界水平到與世界水平同步。新壩型和新的壩工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步的深化研究，在混凝土面板堆石壩、碾壓混凝土壩、高拱壩等方面得到了快速提高，目前已建成世界最高的水布埡混凝土面板堆石壩、龍灘碾壓混凝土重力壩、小灣高拱壩等。特別是2008年5月12日汶川地震區(qū)域的4座100 m以上的不同類型的高壩（紫坪鋪面板壩、沙牌碾壓混凝土拱壩、寶珠寺混凝土重力壩、碧口心墻壩），經(jīng)受住了超過(guò)設(shè)防烈度的強(qiáng)震考驗(yàn)，得到世界大壩界的高度贊譽(yù)，具有里程碑意義。

根據(jù)中國(guó)大壩協(xié)會(huì)2005年的資料統(tǒng)計(jì)，全世界2005年已完工、在建高度大于30 m的碾壓混凝土壩290座 （以重力壩為主），面板堆石壩有418座，新建和在建的瀝青混凝土心墻壩95座，瀝青混凝土面板防滲壩100座。我國(guó)100 m以上壩數(shù)約142座，占世界的15%。其中世界最高面板壩為大壩壩高233 m的水布埡，最高碾壓混凝土壩為壩高216.5 m的龍灘，世界最高壩為305 m的錦屏混凝土拱壩。

膠凝砂礫石壩和堆石混凝土壩在我國(guó)的應(yīng)用剛剛起步，目前處在試驗(yàn)研究階段，但已經(jīng)取得了成功的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。膠凝砂礫石筑壩技術(shù)在我國(guó)已成功用于福建街面和洪口、云南功果橋等工程的圍堰工程，最大壩高不超過(guò)20 m。但在日本和土耳其已應(yīng)用于主體工程，土耳其在建的Cindere壩達(dá)107 m。堆石混凝土筑壩技術(shù)已應(yīng)用于寶泉抽水蓄能電站上庫(kù)副壩、清峪水庫(kù)重力壩、恒山水庫(kù)拱壩加固、圍灘水庫(kù)重力壩等工程，最大壩高已達(dá)50 m，最大工程量6萬(wàn)m3。

膠凝砂礫石與堆石混凝土筑壩技術(shù)與傳統(tǒng)的土石壩、混凝土壩、漿砌石壩筑壩技術(shù)構(gòu)成了一個(gè)完整的筑壩技術(shù)體系，將有力推動(dòng)我國(guó)中小型水利工程筑壩技術(shù)。通過(guò)合理的筑壩技術(shù)選擇和技術(shù)組合，大壩施工可以充分利用筑壩材料，減少棄料，大幅度減少大壩施工對(duì)環(huán)境的影響，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境生態(tài)效益。

3.水電站

截至2008年，我國(guó)水電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到1.82億kW，年發(fā)電量達(dá)到5 655億 kWh，開(kāi)發(fā)程度達(dá)到33.6%。裝機(jī)容量和年發(fā)電量分別是新中國(guó)成立初期的506倍和471倍，居世界第一。我國(guó)已建百萬(wàn)千瓦級(jí)以上水電站29座，裝機(jī)6 525萬(wàn)kW，年發(fā)電量2 302億kWh。裝機(jī)容量最大為三峽水電站，裝機(jī)2 250萬(wàn)kW。截至目前，我國(guó)水電裝機(jī)已突破2億kW。

四、堤防與水閘工程

1.堤防

截至2009年，全國(guó)建成江河堤防28.69萬(wàn) km。

1998年長(zhǎng)江等流域發(fā)生全流域性大洪水后，國(guó)家加大了堤防工程建設(shè)，大量新技術(shù)在堤防工程建設(shè)中得到應(yīng)用，使得堤防工程勘測(cè)設(shè)計(jì)水平得到了提高，堤防工程建設(shè)促進(jìn)了堤身加高加固技術(shù)、堤防填筑土料選擇、崩岸治理與防護(hù)技術(shù)、堤身及堤基防滲技術(shù)等的發(fā)展和提高，城市堤防工程建設(shè)與城市景觀、交通、休閑相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，體現(xiàn)了人水和諧的思想。

近年，我國(guó)還加大了海堤工程的建設(shè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)已建成海堤總長(zhǎng)約1.38萬(wàn)km，占總海岸線長(zhǎng)的43%。海堤工程建設(shè)促進(jìn)了海堤設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)研究、風(fēng)浪潮組合研究、填筑土料選擇、軟基及侵蝕性海岸上筑壩技術(shù)、消浪措施研究、越浪量控制標(biāo)準(zhǔn)等的發(fā)展和提高。

2.水閘

截至2009年，我國(guó)已建各類水閘4.4萬(wàn)座，其中大型水閘500多座。

水閘在我國(guó)歷史悠久，公元前598—前591年，楚令尹孫叔敖在今安徽省壽縣建芍陂灌區(qū)時(shí)即設(shè)5座閘門引水。發(fā)展到目前，水閘建設(shè)規(guī)模不斷加大，型式也不斷創(chuàng)新。傳統(tǒng)的水閘以開(kāi)敞式居多，現(xiàn)發(fā)展有胸墻式、涵洞式、浮運(yùn)式、自動(dòng)翻板式和橡膠壩等。當(dāng)前水閘的建設(shè)正向形式多樣化、結(jié)構(gòu)輕型化、施工裝配化、操作自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化方向發(fā)展，水閘技術(shù)也在不斷發(fā)展與創(chuàng)新中。

長(zhǎng)江葛洲壩樞紐的二江泄水閘擋水前沿寬度498 m，孔口尺寸寬12 m，高24 m，最大泄量達(dá) 84 000 m3/s，位居我國(guó)水閘之首。山東省劉家道口節(jié)制閘是實(shí)現(xiàn)沂沭洪水東調(diào)入海的控制性建筑物，設(shè)計(jì)流量12 000 m3/s，是我國(guó)設(shè)計(jì)流量最大的平原水閘；閘室總凈寬576 m，共36孔，單孔凈寬16 m。浙江省曹娥江大閘凈寬560m，是我國(guó)已建和在建的潮汐河口最大的擋潮閘，被稱為“中國(guó)河口第一大閘”，為強(qiáng)潮游蕩性河口建閘探索了經(jīng)驗(yàn)。

安徽省臨淮崗洪水控制工程是淮河流域最大的水利樞紐，主要由壩體、12孔深孔閘、49孔淺孔閘和船閘組成。在國(guó)內(nèi)大型水閘設(shè)計(jì)中首次采用剛性翼墻與加筋土形成的復(fù)合式翼墻結(jié)構(gòu)型式，并首次將多頭小直徑深層攪拌垂直截滲墻圍封技術(shù)運(yùn)用于大型水閘砂基防滲和抗震液化的工程措施中。

南京三汊河口水閘創(chuàng)新性地采用護(hù)鏡門型式水閘，汛期行洪流量600 m3/s。護(hù)鏡門單孔凈寬 40 m，高6.5 m，閘門為半圓形結(jié)構(gòu)的三鉸拱鋼結(jié)構(gòu)。該工程除在閘門布置和結(jié)構(gòu)上得到妥善解決外，還將水利工程與歷史文化、景觀、環(huán)境有機(jī)結(jié)合，取得了良好效果。

水閘建設(shè)推動(dòng)了閘門結(jié)構(gòu)型式和啟閉方式的創(chuàng)新，砂土地基加固處理、基礎(chǔ)防滲與排水處理、消能防沖措施等技術(shù)的提高。

五、長(zhǎng)距離調(diào)水工程

我國(guó)總體上是缺水國(guó)家，水資源分布也很不平衡。水資源已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素。目前宏觀政策是以節(jié)能減排、保持水源環(huán)境的可持續(xù)性為發(fā)展建設(shè)基本前提，解決資源性或水質(zhì)性缺水問(wèn)題主要是以采取跨流域調(diào)水等工程措施為基本手段。

為解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的水資源瓶頸，我國(guó)提出了南水北調(diào)的重大戰(zhàn)略構(gòu)想，即分別從長(zhǎng)江上、中、下游向北方調(diào)水的西、中、東三條調(diào)水線路，形成與長(zhǎng)江、淮河、黃河和海河相互連通的“四橫三縱”總體格局。目前中、東線一期工程建設(shè)已全面實(shí)施，中線一期調(diào)水量達(dá)95億 m3。

除此之外，已建和在建的大中型調(diào)水工程還有引黃入晉、引黃濟(jì)津、引黃濟(jì)淀、引黃濟(jì)青、引灤入津、引江濟(jì)漢、大伙房水庫(kù)輸水、引岳濟(jì)淀、黑河引水、引大濟(jì)湟、引洮供水、牛欄江調(diào)水、趙山渡引水、掌鳩河引水等30余項(xiàng)。還有一批大型調(diào)水工程正在論證之中，如南水北調(diào)西線、遼寧西北供水、陜西引漢濟(jì)渭、云南滇中調(diào)水、福建閩江調(diào)水等。

這些長(zhǎng)距離綜合性大型調(diào)水工程建設(shè)的迅速發(fā)展，除了提高了調(diào)水工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)水平，還在如下方面取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)：①水資源供需平衡與配置，②工程總體布局，③工程控制測(cè)量和勘探技術(shù)，④采煤區(qū)、黃土、膨脹土、砂土、凍土等復(fù)雜地質(zhì)條件的處理，⑤長(zhǎng)距離深埋隧洞施工方法、高地應(yīng)力、突水、通風(fēng)與排水等技術(shù)處理，⑥長(zhǎng)距離有壓輸水管道安全防護(hù)設(shè)備配置，⑦大跨度渡槽、高壓倒虹吸、泵站等建筑物設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)調(diào)水工程從設(shè)計(jì)、施工到投入正常運(yùn)用，無(wú)論在水資源配置研究與利用、工程建設(shè)規(guī)模還是處理復(fù)雜技術(shù)的難題和實(shí)施效果方面，均已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

六、輸水隧洞

隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，水工隧洞的建設(shè)取得了舉世矚目的巨大成就。

二灘水電站導(dǎo)流隧洞的斷面尺寸17.5 m×23 m，三峽地下廠房尾水洞尺寸為24 m×36 m，已達(dá)國(guó)際同類隧洞尺寸之最。天荒坪抽水蓄能電站高壓隧洞的靜、動(dòng)水壓總水頭達(dá)830 m，廣西天湖水電站不襯砌引水隧洞內(nèi)水壓水頭也達(dá)600余m。特別引人注目的是小浪底水利樞紐，將泄洪、排沙、引水、發(fā)電等20余條大型洞室群均布置于一岸的山坡中，縱橫交錯(cuò)，堪稱地下工程一絕。引黃入晉南干線7號(hào)隧洞單洞長(zhǎng)達(dá)43 km；遼寧大伙房引水隧洞長(zhǎng)達(dá)85.3 km，直徑8 m，為在建世界最長(zhǎng)引水隧洞，采用鉆爆法與TBM相結(jié)合的施工掘進(jìn)技術(shù)，不僅克服了復(fù)雜惡劣的地質(zhì)環(huán)境影響，也攻克了多項(xiàng)世界性隧洞技術(shù)難題。

錦屏二級(jí)水電站引水系統(tǒng)采用4洞8機(jī)布置形式，#2引水隧洞是4條引水隧洞之一，總長(zhǎng)11 929 m，斷面跨高為13 m×13 m，屬馬蹄形斷面。隧洞沿線一般埋深1 500～2 000 m，最大埋深為2 525 m，具有埋深大、洞線長(zhǎng)、洞徑大的特點(diǎn)，高地應(yīng)力巖爆、高壓大流量突涌水等不良地質(zhì)問(wèn)題尤為突出，采用鉆爆法與TBM掘進(jìn)相結(jié)合的施工方法。

南水北調(diào)中線穿黃隧洞是國(guó)內(nèi)第一次采用大直徑隧洞穿越黃河。穿黃一期工程設(shè)計(jì)流量265 m3/s，加大流量320 m3/s，隧洞為雙洞方案，單洞內(nèi)徑7 m，隧洞軸線間距為28 m，單隧洞段長(zhǎng)3.45 km，穿黃隧洞最大埋深35 m，最小埋深23 m。穿黃隧洞采用目前世界上較為先進(jìn)的盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行挖掘施工，技術(shù)含量高，施工工期長(zhǎng)。在施工中成功解決了高水壓下盾構(gòu)機(jī)分體式始發(fā)，黃河河道上砂下土地層長(zhǎng)距離掘進(jìn)，高水壓、復(fù)合地層條件下更換刀具等技術(shù)難題，隧洞雙層襯砌的結(jié)構(gòu)型式在世界前所未有。目前兩條隧洞全線貫通，這不僅是空間的穿越，也是無(wú)數(shù)工程技術(shù)難題的穿越。

七、渡 槽

我國(guó)的渡槽建設(shè)始于20世紀(jì)50年代，目前已建的各類渡槽中：?jiǎn)尾圻^(guò)流量最大的為新疆烏倫古河渡槽，設(shè)計(jì)流量120 m3/s，為預(yù)應(yīng)力混凝土矩形槽；單跨跨度最大的為廣西玉林萬(wàn)龍渡槽，拱跨長(zhǎng)達(dá)126 m；第一座跨度超過(guò)百米的大型斜拉輸水建筑物為北京延慶縣的軍都山渡槽橋，渡槽橋全長(zhǎng)276 m，主跨長(zhǎng)126 m；第一座半自錨式斜拉渡槽為江西省蓮花九曲山渡槽，槽身全長(zhǎng)155.53 m；深圳供水改造工程在旗嶺、樟洋、金湖3座渡槽上采用了現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土U形薄殼槽身，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

南水北調(diào)中線大型渡槽19座，單項(xiàng)渡槽最大長(zhǎng)度9 095 m。其中具有代表性的是漕河渡槽和沙河渡槽。漕河渡槽長(zhǎng)2 300 m，底寬21.3 m，最大跨度30 m，渡槽槽身為三槽一連多側(cè)墻預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，屬于梁式結(jié)構(gòu)渡槽。漕河渡槽的輸水流量和總長(zhǎng)度均居世界第2位，其外形尺寸居世界第1位，最大單跨居世界第4位。

沙河渡槽過(guò)水?dāng)嗝嬗闪菏蕉刹邸⑾浠刹奂奥涞夭廴N結(jié)構(gòu)型式組成。其中梁式渡槽長(zhǎng)2 166 m，上部槽身為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土U形槽身，4槽并聯(lián)，單槽直徑8 m，高度為8.3～9.6 m，跨徑30 m。沙河渡槽采用的是現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制架槽機(jī)架設(shè)的施工辦法，架槽機(jī)將第一片預(yù)制好的U形槽身架設(shè)到橋墩上后，再依次沿著架設(shè)好的U形槽頂端輸送架設(shè)其他U形槽。這種施工技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了水利工程建設(shè)的國(guó)際先例。在其他幾項(xiàng)綜合指標(biāo)上，沙河渡槽設(shè)計(jì)流量為320 m3/s，加大流量380 m3/s，居世界第一；渡槽跨度30 m，總長(zhǎng)11.9381 km，居國(guó)內(nèi)第一。沙河渡槽綜合指標(biāo)目前排名世界第一，建成后將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外水利行業(yè)大流量渡槽設(shè)計(jì)及施工的技術(shù)空白。

渡槽發(fā)展的總趨勢(shì)是：適應(yīng)各種流量、各種跨度特別是大跨度渡槽結(jié)構(gòu)型式的研究，應(yīng)用先進(jìn)理論和先進(jìn)手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化設(shè)計(jì)，材料及施工技術(shù)的改進(jìn)等，斜拉式及懸吊式這類跨越能力大的渡槽型式的研究，過(guò)水與承重相結(jié)合的合理結(jié)構(gòu)型式的研究，早強(qiáng)快干混凝土和鋼纖維混凝土等材料以及新型止水材料的研制應(yīng)用，構(gòu)件預(yù)制工廠化及大型機(jī)械吊裝等。

八、倒虹吸

倒虹吸建筑物是長(zhǎng)距離調(diào)水工程中經(jīng)常用到的重要水工建筑物。我國(guó)已建成的引大入秦、引灤入津、引黃入青、引黃入晉、引松入長(zhǎng)、掌鳩河引水等大型引水調(diào)水工程中都不同程度地布置了各種類型、不同規(guī)模的倒虹吸建筑物。

堪稱“倒虹吸輸水管線亞洲之最”的掌鳩河引水供水工程岔河倒虹吸橫跨普渡河大峽谷，全長(zhǎng)2 100 m，水位最大垂直高差416 m，倒虹吸的輸水管道全部為鋼管，鋼管設(shè)計(jì)內(nèi)徑2.2 m，輸水管道直徑與水位垂直高差的綜合系數(shù)值在亞洲同類工程中最大。

新疆某引水工程倒虹吸所采用的PCCP管道 （管徑2.8 m、壓力1.4 MPa）綜合系數(shù)為3.92，為國(guó)內(nèi)已建PCCP管道工程最高值。另一工程倒虹吸采用兩根直徑3.1 m大口徑玻璃鋼夾砂管，全長(zhǎng)5.766 km，最大靜水壓力0.46 MPa，采用單溝單管埋設(shè)方式，兩管中心間距12.7 m，雙管設(shè)計(jì)流量為30.5 m3/s，加大設(shè)計(jì)流量為35 m3/s，是目前我國(guó)直徑最大的玻璃鋼管道。

倒虹吸管作為一種渠道交叉建筑物，具有工程量少、造價(jià)低、施工安全方便和不影響河道宣泄洪水等優(yōu)點(diǎn)，因此在南水北調(diào)工程中應(yīng)用廣泛。南水北調(diào)中線北汝河倒虹吸總長(zhǎng)1 282 m，總設(shè)計(jì)水頭為0.507 m，設(shè)計(jì)流量315 m3/s，加大流量375 m3/s，倒虹吸管管身采用箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共2孔，單孔尺寸為7.0 m×6.95 m（寬×高）；東線穿黃倒虹吸長(zhǎng)634 m，由兩條內(nèi)徑9.3 m的管道組成，其輸水能力為400 m3/s。

九、深層覆蓋層基礎(chǔ)處理

基礎(chǔ)防滲墻工程是水利水電工程建設(shè)中很重要的隱蔽工程，從無(wú)到有逐漸發(fā)展至今，通過(guò)大量工程實(shí)踐，我國(guó)已逐步掌握和解決了在復(fù)雜地質(zhì)條件下建壩的地基處理技術(shù)。

我國(guó)第一道槽形混凝土防滲墻為20世紀(jì)50年代北京密云水庫(kù)白河主壩深厚松散壩基防滲系統(tǒng)，防滲墻總長(zhǎng)785 m，墻厚0.8 m，防滲墻總面積18 876 m2。

20世紀(jì)80年代成功建成的葛洲壩深水圍堰雙道混凝土防滲墻工程，是我國(guó)混凝土防滲墻技術(shù)的新發(fā)展?；炷练罎B墻厚0.8 m，防滲墻總進(jìn)尺81 770 m，截水面積 51 155 m2，成功地應(yīng)用了 “兩鉆一抓”的主副孔施工工藝，首次采用了可拔 80 cm鋼接頭管。

近年，隨著水利水電工程區(qū)場(chǎng)址覆蓋層深度越來(lái)越深，高土石壩的地基防滲墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)不斷突破，發(fā)展迅速。

黃河小浪底樞紐工程大壩防滲墻軸線長(zhǎng)464.03 m，防滲墻截水面積約21 174 m2。該混凝土防滲墻設(shè)計(jì)墻厚1.3 m，最大深度達(dá)81.9 m，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最深的混凝土防滲墻。

四川省瀑布溝水電站壩址最大防滲墻深度82.9 m，為上下游兩道防滲墻，間距14 m，墻厚1.2 m，防滲面積18490m2。冶勒水電站大壩基礎(chǔ)覆蓋層厚達(dá)400多m，采用懸掛式防滲墻，最大深度為84 m，墻厚為1～1.2 m，成墻面積 6萬(wàn) m2。

正在建設(shè)中的西藏旁多水利樞紐大壩基礎(chǔ)防滲墻技術(shù)又達(dá)到了一個(gè)新的高度。目前大壩基礎(chǔ)防滲墻試驗(yàn)段最大成墻深度已達(dá)157 m，也是世界防滲墻最深的槽孔。2010年補(bǔ)充的地質(zhì)勘探資料表明，壩基中部范圍覆蓋層最大深度達(dá)420 m，根據(jù)地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，擬采用150 m深防滲墻懸掛方案，是目前世界上最深的混凝土防滲墻。

十、機(jī) 電

隨著水利水電事業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)水力機(jī)械設(shè)備經(jīng)歷了仿制、局部修改、技術(shù)合作和技術(shù)引進(jìn)的歷程，經(jīng)過(guò)不懈的努力發(fā)展到現(xiàn)在已能完全獨(dú)立自主地進(jìn)行設(shè)計(jì)、模型試驗(yàn)和研究工作，設(shè)計(jì)、選型、制造和安裝技術(shù)水平不斷提高，水輪機(jī)、水泵、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的性能有了很大提高，尤其是混流式、軸流式和燈泡式水輪發(fā)電機(jī)組的技術(shù)水平已經(jīng)居于世界領(lǐng)先的地位。

1.混流式水輪機(jī)

以三峽工程左岸電站機(jī)組設(shè)計(jì)技術(shù)的引進(jìn)為標(biāo)志，我國(guó)完成了700 MW機(jī)組的國(guó)產(chǎn)化和大型化的技術(shù)歷程，全面掌握了700MW機(jī)組的選型、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。構(gòu)皮灘水電站是第一個(gè)允許國(guó)內(nèi)廠家自行設(shè)計(jì)和制造600 MW機(jī)組的大型水電工程。正在建設(shè)的溪洛渡水電站選用了18臺(tái)單機(jī)額定功率為770 MW機(jī)組；向家壩水電站8臺(tái)機(jī)組的單機(jī)額定功率為800 MW，機(jī)組容量排名世界第一，水輪機(jī)最大直徑達(dá)10.6 m，這標(biāo)志著我國(guó)在引進(jìn)、消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上又有進(jìn)一步的創(chuàng)新。規(guī)劃中的白鶴灘、烏東德水電站正在開(kāi)展百萬(wàn)千瓦級(jí)水輪發(fā)電機(jī)組的研究工作，這無(wú)疑將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)特大型水電設(shè)備設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)創(chuàng)新和大型化進(jìn)程。

2.軸流式水輪機(jī)

自20世紀(jì)七八十年代生產(chǎn)了葛洲壩單機(jī)容量為170 MW （水輪機(jī)直徑 11.3 m）、125 MW 的軸流式機(jī) 組后，已于20世紀(jì)90年代初期與國(guó)外廠商合作生產(chǎn)了世界上單機(jī)容量最大的軸流式機(jī)組——福建水口電站200 MW機(jī)組（裝機(jī)7臺(tái)），水輪機(jī)最大水頭為57.8 m，轉(zhuǎn)輪直徑8.0 m，機(jī)組推力負(fù)荷達(dá)4 100 t。

3.燈泡式水輪機(jī)

貫流式水輪機(jī)是低水頭水力資源開(kāi)發(fā)中廣泛采用的一種機(jī)型，在20m水頭以下基本取代了軸流式水輪機(jī)。大容量貫流式水輪機(jī)一般采用燈泡式水輪機(jī)。

國(guó)內(nèi)目前使用水頭最高的大型燈泡式水輪機(jī)機(jī)組是湖南的洪江水電站，最大水頭27.3 m，額定水頭22 m，額定容量45 MW，水輪機(jī)直徑5.46 m。單機(jī)容量最大的燈泡式水輪機(jī)組是廣西的橋鞏水電站，機(jī)組容量為57MW，排名世界第二，額定水頭13.8 m，水輪機(jī)直徑7.5 m，電站裝機(jī)8臺(tái)。廣西長(zhǎng)洲水電站裝機(jī)容量630 MW，裝機(jī)15臺(tái)，是國(guó)內(nèi)裝設(shè)燈泡式機(jī)組最多的水電站，單機(jī)容量42 MW，水輪機(jī)直徑7.5 m。正在建設(shè)的江西峽江水電站裝機(jī)容量360 MW，選用單機(jī)容量40 MW的燈泡式機(jī)組，最大水輪機(jī)直徑達(dá)7.8 m，是目前我國(guó)最大的燈泡式機(jī)組，居世界第二。2009年我國(guó)東方電機(jī)廠承接了巴西杰瑞電站18臺(tái)單機(jī)容量為75 MW、轉(zhuǎn)輪直徑為7.9 m的燈泡式機(jī)組的設(shè)計(jì)和制造，這是到目前為止世界上尺寸最大的燈泡式水輪機(jī)，標(biāo)志著我國(guó)燈泡式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)和制造水平進(jìn)入了世界領(lǐng)先水平之列。

4.水泵

萬(wàn)家寨引黃泵站是我國(guó)裝機(jī)容量最大的梯級(jí)泵站，共裝設(shè)42臺(tái)立軸單級(jí)單吸離心泵機(jī)組。除總干三級(jí)站機(jī)組單機(jī)容量為6.5 MW、設(shè)計(jì)揚(yáng)程為74 m、設(shè)計(jì)流量為6.45 m3/s外，其余四站機(jī)組的單機(jī)容量均為12 MW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程140 m，設(shè)計(jì)流量6.45 m3/s。

西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站的水泵采用單吸六級(jí)立式離心泵，是目前為止我國(guó)水利水電工程中揚(yáng)程最高和葉輪級(jí)數(shù)最多的水泵，最高揚(yáng)程為853 m，設(shè)計(jì)流量2.0 m3/s，最大軸功率19.42 MW，水泵葉輪直徑1.289 m。

江蘇皂河泵站安裝的6HL型全調(diào)節(jié)蝸殼式混流泵是世界上最大的混流泵，直徑 6 m，設(shè)計(jì)流量 97.5 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程6 m，配套單機(jī)功率7 MW。

淮安二站安裝有我國(guó)最大的軸流泵，葉輪直徑4.5m，設(shè)計(jì)流量57.5m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程7 m，配套單機(jī)功率5 MW，水泵為立式布置。

當(dāng)前水泵朝著大型化、高效率和高速化的方向發(fā)展。水泵的尺寸和配套原動(dòng)機(jī)的容量有不斷提高的趨勢(shì)，以減小廠房工程量，減少設(shè)備的體積和投資，提高水泵的效率和抗空化性能，降低運(yùn)行成本。目前，我國(guó)正在加大水泵設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的試驗(yàn)工作，如水利部有關(guān)部門組織了南水北調(diào)東線工程水泵模型同臺(tái)測(cè)試工作；由水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院牽頭，組織中國(guó)水科院和哈爾濱電機(jī)研究所正在進(jìn)行水泵的研制工作，旨在提高高揚(yáng)程、大功率水泵領(lǐng)域的技術(shù)水平。

十一、結(jié) 語(yǔ)

水利水電工程建設(shè)的快速發(fā)展帶給勘測(cè)設(shè)計(jì)水平的提高遠(yuǎn)不止以上所舉事例，在大型船閘、升船機(jī)、高邊坡處理、自動(dòng)化控制、安全監(jiān)測(cè)等方面同樣取得了重大技術(shù)進(jìn)步。隨著西部大開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，我國(guó)水利水電工程建設(shè)將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。高海拔、高寒、高地震烈度、深厚覆蓋層、長(zhǎng)距離深埋和高地應(yīng)力等特點(diǎn)是今后水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)所必須面對(duì)的，高壩、大庫(kù)、長(zhǎng)距離輸水工程安全性越來(lái)越為人們所關(guān)注。我們既要充滿信心，認(rèn)真研究和探索，攻克科學(xué)難關(guān)，進(jìn)一步提高勘測(cè)設(shè)計(jì)水平，更要以高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，高質(zhì)量地建設(shè)好每一座水利水電工程，為保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院李現(xiàn)社、游超兩位同志提供了大量的資料，在此表示衷心的感謝。

[1]中國(guó)水利60年[J].中國(guó)水利，2009（18）.

[2]中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì).中國(guó)水電60年[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[3]中國(guó)大壩協(xié)會(huì)秘書(shū)處.中國(guó)2008水庫(kù)大壩統(tǒng)計(jì)、技術(shù)進(jìn)展與關(guān)注的問(wèn)題簡(jiǎn)論[R].

[4]中國(guó)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì).調(diào)水工程應(yīng)用技術(shù)研究與實(shí)踐 [M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[5]李榮偉，侯恩科.水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)的主要方法及其發(fā)展[J].四川水力發(fā)電,2007,26(16).