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「中国缔造70年」三峡工程:打造国际水利水电科技新高度

时间:2021-11-24 19:32 点击次数:
  本文摘要:自1993年开工以来,三峡工程每年都有新技术、新工艺、新专利等创新结果降生。据不完全统计,在三峡工程科技结果中,获国家科技进步奖18项,获省部级科技进步奖200多项,申请专利700多项,并建设了100多项高于国颁和部颁尺度的工程质量和技术尺度。中国三峡团体科研流动站博士后、中科院自然科学史研究所副研究员张志会,受邀撰写 “三峡工程:打造国际水利水电科技新高度” 一文,在 《中国经济周刊》 独家公布。2010年7月21日,三峡大坝已开启9个泄洪深孔和两个排漂孔泄洪。

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自1993年开工以来,三峡工程每年都有新技术、新工艺、新专利等创新结果降生。据不完全统计,在三峡工程科技结果中,获国家科技进步奖18项,获省部级科技进步奖200多项,申请专利700多项,并建设了100多项高于国颁和部颁尺度的工程质量和技术尺度。中国三峡团体科研流动站博士后、中科院自然科学史研究所副研究员张志会,受邀撰写 “三峡工程:打造国际水利水电科技新高度” 一文,在 《中国经济周刊》 独家公布。2010年7月21日,三峡大坝已开启9个泄洪深孔和两个排漂孔泄洪。

中国三峡团体科研流动站博士后、中科院自然科学史研究所副研究员 张志会责编:陈栋栋编审:张伟(本文刊发于《中国经济周刊》2019年第14期) 三峡工程是唯一经全国人民代表大会审议、 批准兴建的国家重大工程项目。三峡工程从工程提出设计、重复科学论证到正式开工建设,凝聚着党和政府对三峡工程的眷注和支持。三峡工程于1994年12月14日开工建设,2006年10月进入初期运行,是迄今为止世界上最大的水利枢纽工程。

三峡工程从一开始的永久船闸高边坡开挖,到机组制造、安装调试和运行治理都遭遇了种种预想到的和没有预想到的极大挑战,最终科技人员们攻克了一道道技术难关,取得了100多项“世界之最”。自1993年开工以来,三峡工程每年都有新技术、新工艺、新专利等创新结果降生。据不完全统计,在三峡工程科技结果中,获国家科技进步奖18项,获省部级科技进步奖200多项,申请专利700多项,并建设了100多项高于国颁和部颁尺度的工程质量和技术尺度。

事实上,从20世纪50年月开始,一代代科技专家就开始围绕三峡工程科研攻关,专家们提出的三峡升船机关键设备等重大课题均已纳入国家 “七五”“八五”,以致“九五”科研攻关。4万余名三峡工程的建设者、数千名工程师、全国各地科研院所的专家们恒久坚贞不拔的努力,推动了三峡工程科研的深入。三峡工程科技结果的运用,深刻反映了我国当前水利水电科学技术的水平,特别是本土科技人员在工程建设、机电设备研制、生态掩护等领域的自主创新。

2011年,三峡大坝获评混凝土坝国际里程碑工程。2016年,三峡工程获FIDIC百年重大土木匠程项目奖。

2018年4月,习近平总书记考察三峡工程时指出,三峡工程是国之重器,是靠劳动者的辛勤劳动自力重生缔造出来的,看了以后很是振奋。三峡工程的乐成建成和运转,使几多代中国人开发和使用三峡资源的梦想变为现实,成为革新开放以来我国生长的重要标志。

这是我国社会主义制度能够集中气力办大事优越性的范例,是中国人民富于智慧和缔造性的范例,是中华民族日益走向繁荣强盛的范例。本文仅挂一漏万地简要回首三峡工程的几项典型科技创新:大江截流石破天惊只管葛洲坝工程第一次实现了大江截流,但三峡截流的难度显然要大许多。1997年11月8日,三峡工程实现大江截流;2002年11月6日,三峡工程导流明渠截流乐成。

三峡工程两次截断长江,讲明我国的截流技术世界领先。根据水利专家郑守仁提出的技术方案,三峡工程建设历程中先后两次乐成举行截流,世所稀有。“三峡工程大江截流设计及施工技术研究与工程实践”获得了国家科技进步一等奖。

与世界上单项水力学指标最高的截流工程相比,三峡工程两次截流的流量、落差、流速三项关键水力学指标都比力高,其综合难题水平在世界截流史上稀有。两次截流乐成,标志着我国河流截流技术已跻身世界领先职位。

三峡工程大江截流设计获国家优秀设计金奖,其技术结果荣获2000年国家科技进步一等奖。大坝混凝土浇筑屡创奇迹三峡工程混凝土工程量庞大,总量达2800万立方米,其中大坝混凝土浇筑量达1600万立方米,岑岭施工强度需要一年浇筑混凝土逾500万立方米。

三峡大坝工程质量优良。专家认为,这一方面在于精致的治理,另一方面是在混凝土浇筑中运用了大量的最新工艺和技术,使大坝混凝土浇筑技术到达国际一流水平。新型的混凝土原质料与配合比。

三峡工程在海内率先将工程自己开挖出的花岗岩破碎后用作混凝土人工骨料,首次使用性能优良的一级粉煤灰作为混凝土掺和料,投入数百万元研究混凝土配合比,包罗进一步革新高性能的外加剂,使混凝土综合性能到达最优水平。革命性的混凝土浇筑方案。混凝土浇筑方案和配套工艺是大坝混凝土施工的关键。

以往大坝混凝土施工接纳的往往是中断式的汽车运输加起重机吊罐入仓的传统浇筑工艺,三峡总公司引进了外洋最先进的大坝浇筑专用设备塔带机。可是,塔带机是上世纪80年月才开发出来的新设备,外洋并无几多成熟履历。

实际使用中,三峡工程不停创新,探索总结出了一整套保证质量的施工工艺。借助这一套工艺,三峡工程不仅一连3年刷新世界混凝土年浇筑量纪录,大坝混凝土质量也总体良好。

创新性的混凝土温控防裂技术。大要积混凝土温控防裂是大坝施工的“老浩劫”问题。三峡施工中首创了混凝土骨料二次风冷技术。盛夏时将拌和楼生产出的混凝土全部预冷到7℃,并对高标号混凝土举行“个性化”通水冷却;缔造性地制定出“天气、温度控制、间歇期”三项预警制度,保证了混凝土温控各个环节的质量。

2002年三峡大坝裂痕被媒体曝出,专家诊断为外貌向浅层生长的温度裂痕,而非结构型裂痕,施工方和治理方对这一问题做了实时处置惩罚。在第三阶段的工程施工中,右岸大坝没有泛起一条裂痕,缔造了世界水电工程界的奇迹。2005年9月1日破晓6时,三峡左岸电站最后一台机组——9号机组启动有水调试。开拓水电装备全工业链的国产化之路机组是水电站的心脏。

在三峡工程开工以前,围绕三峡机电设备国产化,国家制定了一系列支持勉励政策与措施。从1980年开始,三峡工程的重大装备科研攻关项目被列入从“六五”到“十五”一连5个国家五年计划。围绕工程专用施工设备、通航设备、电站水轮发电机组设备以及三峡工程输变电成套设备等,哈尔滨电机厂、东方电机厂、哈尔滨大电机研究所、中国水利水电科学研究院、长江水利委员会等单元和院校配合设计部门和论证小组提出了三峡工程的水轮机和发电机的参数方案。

这些前期研究结果,不仅为三峡工程可行性论证和开端设计提供了重要依据,还为三峡工程机电设备技术引进和消化吸收奠基了坚实的基础。党中央、国务院坚决决议:三峡左岸电站机组实行国际采购,走技贸联合、技术转让、团结设计、互助生产之路,明确提出依托三峡工程,自主创新与技术引进相联合,逐步实现三峡工程装备国产化。

1996年6月,中国三峡总公司对外宣布,左岸电站一次采购14台70万千瓦水轮发电机组,实行国际招标。招标文件划定:投标者对供货设备的经济和技术负全部责任,必须与中国有资格的制造企业团结设计、互助制造,中国制造企业分包份额不低于条约总价的25%;培训中方人员;招标的左岸14台机组的最后2台由我方制造、外商监造。这块“大蛋糕”吸引了全球热切的眼光,10家跨国公司组成6个投标体竞争投标,角逐猛烈。1997年秋,采购条约签字,阿尔斯通和ABB组成的供货团体中标8台,哈电互助制造;加拿大GE和德国伏依特、西门子(VGS)团结体中标6台,东电互助制造。

两家海内企业分包额大于条约总价的30%。在三峡左岸电站建设中,我国水电设备企业更多还是给外国企业“打工”。为打破这种局势,以哈尔滨电机厂、东方电机厂为代表的海内水电装备制造企业在联合海内前期科研结果、消化引进外洋水轮机研制技术,以及深度到场左岸电站建设的基础上,加大了焦点技术的自主研发力度。

2005年9月16日,由中国企业自主制造的三峡左岸电站最后一台机组顺利并网发电,标志着我国具备了70万千瓦水电机组自主设计、制造和安装能力,我国水电装备制造业用7年时间实现近30年的跨越式生长。东方电机厂在右岸地下电站接纳了完全重新设计的机型。相比之前一些大型水电项目的技术转让只停留在外洋厂商设计、提供设计图纸给受让方,受让方仅可举行相同机型的制造,三峡左岸项目的技术转让越发全面深入,受让方能使用转让的技术独立举行新机组的设计制造。

地下电站在主变压器、GIS(地理信息系统)以及无取向硅钢和高磁感取向硅钢研发等质料也都做到自主研制,标志着我国水电设备的全工业链实现了国产化,标志着海内厂家作为“学生”已具备同外洋“老师”的水轮机制造厂商同场竞技的能力。通过长江上游千万千瓦级梯级电站建设,中国水电装备在新技术、新质料、新工艺、新装备等方面升级换代,用20年时间走过了蓬勃国家100年的生长历程,实现了三峡工程70万千瓦机组技术追赶、向家坝80万千瓦机组整体逾越、白鹤滩100万千瓦机组全面引领的三大跨越。

由此,中国水电装备在全球水电行业打响了自主品牌。这一“技术转让—消化吸收—自主创新”的“三峡模式”为推动我国重大技术装备自主创新起到了很好的示范作用。

“超级电梯”横空出世三峡水库蓄水后,大坝上游江段通航条件显着改善。不外,坝上与坝下水位落差最大可达上百米,船舶必须借助通航设施才气过坝。“两线五级船闸”全长6400米,船闸主体部门1600米,引航道4800米,曾是世界上规模最大的内河船闸。随着长江经济带开发和“一带一路”倡议的提出,长江作为黄金水道的作用日益突显。

五级船闸类似于爬上或爬下五级楼梯,可对于那些需要快速通过或执行紧迫任务的船舶,就需要辅助性的快速通道即升船机。1958年4月,在周恩来指示下,国家科委、中国科学院建立三峡科研向导小组,组织起全国性的三峡工程科研大协作。

海内先后有100多家单元、数千名人员投入到三峡升船机课题的攻关中。为了验证三峡升船机的原理,海内先后在湖北清江隔河岩和福建水口建设了两座升船机,作为三峡升船机的试验机。

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1968年,他们运用自身技术,制作了丹江口升船机,之后因历史原因,升船机技术陷入停滞。1979年,三峡工程建设再次被提上了议事日程。

1983年,升船机团结考察组赴德国、比利时和法国实地考察,钢丝绳卷扬式作为其时国际上比力盛行的升船机型式,获得了专家们的青睐。1985年,全平衡钢丝绳卷扬一级垂直升船机作为推荐方案获得国家批准。这一方案虽然造价较低,但出于国家经济水平的限制,以及对升船机是否乐成的担忧,1995年即三峡大坝正式动工后的第二年,国家决议三峡升船机缓建,但相关研究却未停歇。

试验研究和外洋运行实践讲明,钢丝绳卷扬式升船机存在发生船厢颠覆的可能性。鉴于三峡工程的重要性和庞大的社会影响,这一方案被弃捐。直到2003年,时任中国长江三峡总公司总司理的陆佑楣考察了德国尼德芬诺升船机,发现这一接纳齿轮爬升方式的升船机已宁静运行了70年,且这种升船机型式可在船厢水漏空、地震等极端条件下自锁,防止船厢倾覆。

2003年9月,国务院三峡工程建设委员会通过了可靠性能更高的“全平衡,齿轮齿条爬升、长螺母柱短螺杆宁静系统一级垂直升船机”技术方案,三峡升船机建设随之恢复。2007年,续建工程正式启动。

齿轮齿条爬升式升船机的综合技术难度之高,规模之大,在全世界规模内都尚无先例,着实挑战了海内设计院和装备制造业的水平。厥后长江设计院卖力升船机总体设计,船厢室段塔柱及升船机主体设备的开端设计由德国一家公司和长江设计院配合负担。

已往,海内升船机的关闭门全部接纳长方形卧倒门,但德方的设计接纳了弧形门,这种设计要求安装历程中二次加工,精度控制在1毫米以内。可是海内并没有制造升船机弧形门的专用设计,武汉武船重型装备工程有限责任公司黄星和团队自主研制了一套加工方案,不仅比直接购置德国设备节约了90%的成本,精度误差最终也控制在了0.3毫米以内。在8年多的制造施工历程中,二重团体等海内重型设备制造企业、中船重工等船舶装备生产企业、葛洲坝团体等水电施工单元到场其中,推动了我国重型机械制造业在冶炼、铸造、热处置惩罚、机加工、检测等技术领域的生长与创新,形成了一系列工艺、工法和技术尺度,乐成解决了从船厢结构到小齿轮托架,从超大模数硬齿面的齿轮轴,到超大规格的螺母柱安装等一系列世界级技术难题,标志着我国大型升船机的制造和建设水平到达国际领先水平。2016年9月18日下午,三峡升船机正式进入试通航阶段,千吨级船舶可以“坐电梯”翻越大坝,三峡工程建设者憧憬多年的“大船爬楼梯、小船坐电梯”壮观情形成为现实。

陆佑楣院士先容,随着长江经济带的开发和“一带一路”倡议的提出,长江作为黄金水道的作用日益突显。三峡升船机不仅可以给船只节约2小时左右的通航时间,正式通航后,预计每年将替五级船闸分流几百吨的运量。

筑起守护长江的“生态屏障”在现代社会,工程运动特别是重大工程一定带来大自然的重构、社会的重组、看法的重塑。三峡工程从开始筹建起便始终与移民、情况等诸多繁杂的争议相伴。

党的十九大陈诉指出,“以共抓大掩护、不搞大开发为导向推动长江经济带生长”。事实上,三峡工程的生态效益显著,相关投入庞大。提到三峡工程,人们往往首先想到的是发电,但其实防洪才是三峡工程的首要功效。

中国长江三峡团体公司副总司理林初学曾强调,“防洪是最大的生态掩护。”三峡工程的建成,标志着以三峡工程为主干的长江中下游防洪体系基本形成。凭据2013年中国工程院关于三峡工程试验性蓄水阶段评估的估算,三峡工程多年平均防洪效益为88亿元,工程防洪减灾效益显著。

三峡工程总装机容量2250万千瓦,自从2007年6月三峡工程右岸22号机组投产发电以来,绿色电力的生态效益日益显著。单2018年发电量就约1000亿千瓦·时,相当于计热电发电效率后燃烧标煤0.319亿吨的发电量,年直接减排二氧化碳0.858亿吨,自己就发挥了庞大的生态效益。三峡区域是中国重要的自然物种资源宝库,也是世界重要的物种基因库之一。三峡工程蓄水后,势必对库区内的动植物发生一定影响。

但早在10多年前,三峡团体就以长江生态修复和掩护为己任,专门建立了动植物掩护研究机构。在风物如画的三峡坝区,不仅有着壮阔的三峡工程和宜人的“高峡平湖”,另有一个神秘的“植物王国”。

500余种库区陆生植物受淹没影响,290余种珍稀濒危植物处在库区淹没线以下和移民迁建区内,其中野生荷叶铁线蕨更是被称为“植物大熊猫”。曾有人断言,极端濒危物种疏花水柏枝将在三峡蓄水后灭绝。为了挽救这些濒危物种,早在1992年,黄桂云等科研人员就对三峡库区的珍稀植物举行跟踪观察,掌握了这些植物的漫衍情况和原生情况。

中国长江三峡团体公司于2007年建立了长江珍稀植物研究所(前身为三峡苗圃研究中心),投入上亿元建设育苗荫棚、智能化日光玻璃温室、智能化PC阳光板大棚等一应俱全。科研人员凭据每种植物生长特性,举行模拟植物野外生长情况,开展批量繁殖。

经由10多年默默耕作,科研人员通过迁地、传统繁殖和克隆技术掩护,在三峡坝区繁育疏花水柏枝幼苗2万余株,成活率90%以上。现在因三峡水库蓄水而受影响的植物已全部获得有效掩护,开端建成了三峡特有珍稀植物“种质资源库”。

2014年,著名林学及生态学专家、中国工程院院士沈国舫在考察珍稀植物研究所后感伤道:“你们的努力,最大限度地掩护了三峡库区生物的多样性,确保了三峡特有、珍稀植物的永续使用。”如今该机构的植物掩护已从三峡区域扩展到整个长江流域。中华鲟是一种大型溯河洄游性鱼类,也是一种曾和恐龙并存的、我国特有的古老珍稀鱼类,现已被列为国家一级掩护动物。

1981年1月葛洲坝工程大江截流后,阻断了中华鲟溯游到长江上游干流的洄游繁殖通道。1982年,经水利部批准建立了中华鲟研究所,系我国首个因大型水利工程兴建而设立的珍稀鱼类科研机构。

一批批科研事情者潜心建设了中华鲟人工繁育技术体系,突破了中华鲟在淡水情况下全人工繁殖技术难关,实现了中华鲟子二代幼鱼规模化培育,中华鲟物种得以在人工情况下连续繁衍。30多年来,中华鲟研究所一连实施人工增殖放流,累计投放种种规格中华鲟500多万尾,整合PIT、超声声呐和网络通信等前沿技术,实现远程实时追踪幼鱼下行入海,有效延缓了中华鲟自然种群的快速衰退。

为了增强关于中华鲟掩护的科普和公益宣传,中华鲟研究所与团结国开发计划署配合提倡“三峡·中华鲟全球宣讲大使”运动,并邀请世界自然基金会(WWF)、通用电气公司(GE)等到场。自2016年起,三峡团体一连举行以“我与中华鲟·共绘长江美”为主题的儿童画运动有奖征集运动。中小学生们发挥自己的奇思妙想,在图纸上描绘出了掩护中华鲟的心声。

2019年4月13日,700尾中华鲟放归长江,350位巨细志愿者再次配合见证中华鲟放流全程。经由多年科研攻关,国家二级掩护动物胭脂鱼,以及圆口铜鱼、长鳍吻鮈等长江流域珍稀特有鱼类的人工驯养和繁殖技术也获得重大突破。2011—2017年,三峡水库累计实施10次针对“四大家鱼”等鱼类繁殖的生态调理,对本江段四大家鱼自然繁殖孝敬率为40%。

三峡团体副总司理林初学表现: “我们将以习近平总书记提出的‘生态优先、绿色生长’作为下一步治理运行好三峡工程的偏向,负担更多社会责任,逐步发挥长江生态掩护和修复的主干主力作用,让母亲河永葆生机和活力。”建设治理体制的重大创新三峡工程的顺利建成,还涵盖了一系列治理体制创新,包罗切合市场经济原则的建设治理体制,以项目法人卖力制为焦点的项目治理机制,科学的融资机制,引进消化吸收的国产化之路,以及洪流电跨省跨区消纳的科学机制等。从上世纪90年月开始,通过10多年努力,三峡团体乐成开发出在国际工程项目治理领域处于领先水平、具有自主知识产权的“三峡工程治理信息系统”(TGPMS)和“电厂运行治理信息系统”等等。在此履历基础上,溪洛渡、乌东德等水电建设进一步提出了“感知、分析、控制”的工程智能制作闭环控制理论,建立了大坝全景信息模型DIM,实现了现代信息技术与工程建设技术的深度融合。

溪洛涉水电站因其智能治理的示范效应,被外媒赞为“最智慧大坝”。运用自主研发的流域梯级新一代智能水调自动化系统和巨型机组电站群远方“调控一体化”自动控制系统,长江干流溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级巨型水库群实行团结智慧调理和运行治理,其调治库容295.93亿立方米,防洪库容277.03亿立方米,约划分占长江上游主要水库的52%和76%,长江“黄金水道”越发名副其实。针对水电工程移民地域广泛、人员众多、情况庞大等特点,中国水电企业基于“互联网+”,开发了世界上首个笼罩水电工程移民事情全生命周期的水电工程移民治理信息系统,并已应用于向家坝、溪洛渡等海内电站和巴基斯坦卡洛特、几内亚苏阿皮蒂等外洋电站项目,治理着30余万移民基础数据和数百亿移民资金,惠及库区20万移民群众。

纵观三峡工程,科技创新的光线随处可见。停止2019年,三峡工程已经建成运行10余年,防洪、发电、航运和水资源综合使用等都到达了设计目的。可以预见,三峡工程成为我国工程建设重大创新的范例,未来将在服务“一带一路”、水电科技“走出去”领域连续发挥重要作用。


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