三峽工程 百年夢圓——寫在三峽工程完成整體竣工驗收之際
科技日報記者 唐 婷
從提出設(shè)想到科學(xué)論證，再到三峽工程正式開工和建成運行，已經(jīng)走過了百年歲月。彈指一揮間，在如期完成建設(shè)任務(wù)并連續(xù)經(jīng)受了13年試驗性蓄水檢驗后，三峽工程又迎來了其建設(shè)歷程中的高光時刻。
水利部、國家發(fā)展改革委1日公布，三峽工程日前完成整體竣工驗收全部程序。根據(jù)驗收結(jié)論，三峽工程建設(shè)任務(wù)全面完成，工程質(zhì)量滿足規(guī)程規(guī)范和設(shè)計要求、總體優(yōu)良，運行持續(xù)保持良好狀態(tài)，防洪、發(fā)電、航運、水資源利用等綜合效益全面發(fā)揮。
在國際大壩委員會榮譽主席、中國大壩工程學(xué)會秘書長賈金生看來，三峽工程產(chǎn)生的效益跟其設(shè)計功能相比，在很多方面已經(jīng)完全實現(xiàn)甚至超額實現(xiàn)。三峽工程的成功建設(shè)和高效運行，推動了我國乃至世界水電技術(shù)的快速發(fā)展。
工程運行穩(wěn)定可靠 綜合效益全面發(fā)揮
作為一項舉世矚目的重大工程，三峽工程的建設(shè)質(zhì)量一直備受關(guān)注。三峽工程大壩為混凝土重力壩，最大壩高181米，最大壩底寬度126米，其防洪設(shè)計、抗震設(shè)計、建筑物穩(wěn)定和應(yīng)力的控制等均采用非常嚴(yán)苛的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
同時，為全面、準(zhǔn)確、及時地掌握三峽各建筑物的工作性態(tài)和安全狀況，三峽樞紐工程區(qū)域布置了門類齊全、數(shù)量龐大的安全監(jiān)測設(shè)施，總共有3大類、14科目、12087支監(jiān)測儀器，對工程的工作性態(tài)進(jìn)行自動化實時監(jiān)測和分析。
據(jù)介紹，各項監(jiān)測成果表明，三峽工程投入運行以來，攔河大壩及泄洪消能、引水發(fā)電、通航及茅坪溪防護(hù)工程等主要建筑物工作性態(tài)正常，機電系統(tǒng)及設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備經(jīng)過各種工況運行檢驗，運行安全穩(wěn)定；輸變電工程運行安全穩(wěn)定可靠，設(shè)備狀態(tài)良好，滿足電站電力送出需要。
穩(wěn)如磐石的三峽工程，在防洪、發(fā)電、航運、水資源利用等方面交出一份份表現(xiàn)卓越的答卷。
今年汛期，受強降雨影響，長江流域發(fā)生流域性大洪水，編號洪水接連而至，三峽水庫出現(xiàn)建庫以來最大入庫洪峰流量75000立方米每秒。在與洪水的反復(fù)較量中，三峽工程力挽狂瀾，與長江上中游其他水庫聯(lián)手筑起“銅墻鐵壁”，避免了城陵磯附近蓄滯洪區(qū)分洪運用。
據(jù)統(tǒng)計，從蓄水至2020年8月底，三峽水庫累計攔洪總量超過1800億立方米。2010年、2012年和2020年，三峽入庫最大洪峰均超過70000立方米每秒，經(jīng)過水庫攔蓄，削減洪峰約40%，極大減輕了下游地區(qū)防洪壓力，大幅度降低了防汛風(fēng)險和成本。
在積極抵御洪水的同時，三峽工程有力支持了華東、華中、廣東等地區(qū)電力供應(yīng)。三峽電站是世界上總裝機容量最大的水電站，截至2020年8月底，其累計發(fā)電量達(dá)13541億千瓦時。投產(chǎn)以來，三峽電站發(fā)出的優(yōu)質(zhì)清潔電力能源，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.30億噸，減少二氧化碳排放11.69億噸。
大壩建設(shè)攻堅克難 創(chuàng)造多項世界第一
“作為當(dāng)之無愧的大國重器，三峽工程在土石方開挖工程、大壩混凝土工程、金屬結(jié)構(gòu)制作與安裝工程、機電設(shè)備制造與安裝工程等方面取得的技術(shù)進(jìn)步有目共睹，是中國水電技術(shù)追趕并達(dá)到國際先進(jìn)水平的重要標(biāo)志?！辟Z金生表示。
大江截流是三峽工程建設(shè)中的第一場關(guān)鍵戰(zhàn)役。1997年11月8日下午3時30分，三峽大江截流勝利合龍，創(chuàng)造了截流流量8480—11600立方米每秒，截流水深60米，上下游戧堤進(jìn)占24小時拋投強度19.4萬立方米的世界紀(jì)錄。大江截流的實現(xiàn)標(biāo)志著三峽一期工程完成。
長江多年平均降水量1100毫米，多年平均入海水量近l萬億立方米，占中國河川徑流總量的36%左右，水量居世界第三位。三峽工程所在的長江干流宜昌站多年平均徑流量4510億立方米，在這樣大的河流上進(jìn)行截流，其難度可想而知。
截流水深、流量大，截流施工強度高和工期緊，截流進(jìn)程中有通航要求，以及戧堤基礎(chǔ)覆蓋層深厚等是三峽大江截流面臨的幾大難點。如何防止戧堤進(jìn)占時堤頭坍塌，保證堤頭穩(wěn)定，成為截流實施過程中的關(guān)鍵問題。
為確保大江截流順利完成，建設(shè)者們開展了大量水力學(xué)模型試驗、數(shù)值計算和機理分析研究。結(jié)果表明，當(dāng)水深減少到20米左右時，可以有效防止堤頭坍塌，保證堤頭安全穩(wěn)定。據(jù)此，最終確定采用“預(yù)平拋墊底，上游單戧立堵，雙向進(jìn)占，下游尾隨進(jìn)占”的方案，解決了深水截流的一系列技術(shù)難題。