致卓测控

在线客服

3613898215

销售热线

400-027-1566

三峡工程:打造国际水利水电科技新高度

时间:2019-10-30        阅读:loading...

自1993年开工以来,三峡工程每年都有新技能、新工艺、新专利等立异效果诞生。据不完全统计,在三峡工程科技效果中,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,并建立了100多项高于国颁和部颁标准的工程质量和技能标准。

我国三峡集团科研流动站博士后、中科院天然科学史研讨所副研讨员张志会,受邀撰写《三峡工程:打造国际水利水电科技新高度》一文,在《我国经济周刊》2019年第14期刊发。

三峡工程是唯一经全国人民代表大会审议、批准兴建的国家严重工程项目。三峡工程从工程提出规划、重复科学证明到正式开工制作,凝聚着党和政府对三峡工程的关怀和支撑。三峡工程于1994年12月14日开工制作,2006年10月进入初期运转,是迄今为止国际上最大的水利枢纽工程。

三峡工程从一开端的永久船闸高边坡开挖,到机组制作、装置调试和运转办理都遭受了各种预想到的和没有预想到的极大挑战,最终科技人员们霸占了一道道技能难关,取得了100多项“国际之最”。自开工以来,三峡工程每年都有新技能、新工艺、新专利等立异效果诞生。据不完全统计,在三峡工程科技效果中,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,并建立了100多项高于国颁和部颁标准的工程质量和技能标准。

事实上,从20世纪50年代开端,一代代科技专家就开端环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严重课题均已归入国家“七五”“八五”,乃至“九五”科研攻关。4万余名三峡工程的制作者、数千名工程师、全国各地科研院所的专家们长期坚定不移的尽力,推动了三峡工程科研的深入。

三峡工程科技效果的运用,深入反映了我国当前水利水电科学技能的水平,特别是本乡科技人员在工程制作、机电设备研制、生态维护等领域的自主立异。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百年严重土木工程项目奖。

2018年4月,习近平总书记调查三峡工程时指出,三峡工程是国之重器,是靠劳动者的辛勤劳动自力更生创造出来的,看了今后十分振作。三峡工程的成功建成和运转,使多少代我国人开发和使用三峡资源的梦想变为现实,成为改革开放以来我国展开的重要标志。这是我国社会主义制度能够集中力量办大事优越性的模范,是我国人民富于智慧和创造性的模范,是中华民族日益走向繁荣强盛的模范。

本文仅挂一漏万地简要回顾三峡工程的几项典型科技立异:

大江截流石破天惊

虽然葛洲坝工程第一次完成了大江截流,但三峡截流的难度明显要大很多。1997年11月8日,三峡工程完成大江截流;2002年11月6日,三峡工程导流明渠截流成功。三峡工程两次截断长江,标明我国的截流技能国际领先。依照水利专家郑守仁提出的技能计划,三峡工程制作过程中先后两次成功进行截流,世所稀有。“三峡工程大江截流规划及施工技能研讨与工程实践”获得了国家科技进步一等奖。

与国际上单项水力学目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目标都比较高,其归纳困难程度在国际截流史上稀有。两次截流成功,标志着我国河道截流技能已跻身国际领先地位。三峡工程大江截流规划获国家优秀规划金奖,其技能效果荣获2000年国家科技进步一等奖。

大坝混凝土浇筑屡创奇观

三峡工程混凝土工程量巨大,总量达2800万立方米,其间大坝混凝土浇筑量达1600万立方米,高峰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,这一方面在于精细的办理,另一方面是在混凝土浇筑中运用了大量的最新工艺和技能,使大坝混凝土浇筑技能到达国际一流水平。

新式的混凝土原资料与配合比。三峡工程在国内率先将工程自身开挖出的花岗岩破碎后用作混凝土人工骨料,初次使用功用优良的一级粉煤灰作为混凝土掺和料,投入数百万元研讨混凝土配合比,包含进一步改进高功用的外加剂,使混凝土归纳功用到达最优水平。

革命性的混凝土浇筑计划。混凝土浇筑计划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选用的往往是连续式的汽车运输加起重机吊罐入仓的传统浇筑工艺,三峡总公司引入了国外最先进的大坝浇筑专用设备塔带机。但是,塔带机是上世纪80年代才开发出来的新设备,国外并无多少老练经历。实际使用中,三峡工程不断立异,探索总结出了一整套保证质量的施工工艺。凭借这一套工艺,三峡工程不只连续3年刷新国际混凝土年浇筑量纪录,大坝混凝土质量也总体良好。

立异性的混凝土温控防裂技能。大体积混凝土温控防裂是大坝施工的“老大难”问题。三峡施工中首创了混凝土骨料二次风冷技能。盛夏时将拌和楼生产出的混凝土悉数预冷到7℃,并对高标号混凝土进行“个性化”通水冷却;创造性地拟定出“气候、温度操控、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年三峡大坝裂缝被媒体曝出,专家诊断为表面向浅层展开的温度裂缝,而非结构型裂缝,施工方和办理方对这一问题做了及时处理。在第三阶段的工程施工中,右岸大坝没有出现一条裂缝,创造了国际水电工程界的奇观。

开辟水电配备全产业链的国产化之路

机组是水电站的心脏。在三峡工程开工曾经,环绕三峡机电设备国产化,国家拟定了一系列支撑鼓舞方针与办法。从1980年开端,三峡工程的严重配备科研攻关项目被列入从“六五”到“十五”连续5个国家五年计划。环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、哈尔滨大电机研讨所、我国水利水电科学研讨院、长江水利委员会等单位和院校配合规划部门和证明小组提出了三峡工程的水轮机和发电机的参数计划。这些前期研讨效果,不只为三峡工程可行性证明和初步规划供给了重要依据,还为三峡工程机电设备技能引入和消化吸收奠定了坚实的根底。

党中央、国务院决断决策:三峡左岸电站机组施行国际收购,走技贸结合、技能转让、联合规划、合作生产之路,明确提出依托三峡工程,自主立异与技能引入相结合,逐渐完成三峡工程配备国产化。

1996年6月,我国三峡总公司对外宣告,左岸电站一次收购14台70万千瓦水轮发电机组,施行国际招标。招标文件规定:招标者对供货设备的经济和技能负悉数职责,有必要与我国有资格的制作企业联合规划、合作制作,我国制作企业分包份额不低于合同总价的25%;训练中方人员;招标的左岸14台机组的最后2台由我方制作、外商监造。

这块“大蛋糕”招引了全球热切的眼光,10家跨国公司组成6个招标体竞赛招标,比赛剧烈。1997年秋,收购合同签字,阿尔斯通和ABB组成的供货集团中标8台,哈电合作制作;加拿大GE和德国伏依特、西门子(VGS)联合体中标6台,东电合作制作。两家国内企业分包额大于合同总价的30%。

在三峡左岸电站制作中,我国水电设备企业更多还是给外国企业“打工”。为打破这种局面,以哈尔滨电机厂、东方电机厂为代表的国内水电配备制作企业在结合国内前期科研效果、消化引入国外水轮机研制技能,以及深度参加左岸电站制作的根底上,加大了中心技能的自主研制力度。

2005年9月16日,由我国企业自主制作的三峡左岸电站最后一台机组顺畅并网发电,标志着我国具备了70万千瓦水电机组自主规划、制作和装置才干,我国水电配备制作业用7年时刻完成近30年的跨过式展开。东方电机厂在右岸地下电站选用了完全从头规划的机型。

相比之前一些大型水电项目的技能转让只停留在国外厂商规划、供给规划图纸给受让方,受让方仅可进行相同机型的制作,三峡左岸项目的技能转让愈加全面深入,受让方能使用转让的技能独立进行新机组的规划制作。

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制等资料也都做到自主研制,标志着我国水电设备的全产业链完成了国产化,标志着国内厂家作为“学生”已具备同国外“老师”的水轮机制作厂商同场竞技的才干。

通过长江上游千万千瓦级梯级电站制作,我国水电配备在新技能、新资料、新工艺、新配备等方面升级换代,用20年时刻走过了发达国家100年的展开进程,完成了三峡工程70万千瓦机组技能追赶、向家坝80万千瓦机组整体超越、白鹤滩100万千瓦机组全面引领的三大跨过。由此,我国水电配备在全球水电职业打响了自主品牌。这一“技能转让—消化吸收—自主立异”的“三峡模式”为推动我国严重技能配备自主立异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明显改进。不过,坝上与坝下水位落差最大可达上百米,船舶有必要凭借通航设施才干过坝。“两线五级船闸”全长6400米,船闸主体部分1600米,引航道4800米,是国际上规模最大的内河船闸。

跟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,可关于那些需要快速通过或执行紧急任务的船舶,就需要辅助性的快速通道即升船机。

1958年4月,在周恩来总理指示下,国家科委、我国科学院建立三峡科研领导小组,组织起全国性的三峡工程科研大协作。国内先后有100多家单位、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,国内先后在湖北清江隔河岩和福建水口制作了两座升船机,作为三峡升船机的实验机。1968年,他们运用自身技能,制作了丹江口升船机,之后因前史原因,升船机技能陷入阻滞。1979年,三峡工程制作再次被提上了议事日程。1983年,升船机联合调查组赴德国、比利时和法国实地调查,钢丝绳卷扬式作为当时国际上比较流行的升船机型式,获得了专家们的喜爱。1985年,全平衡钢丝绳卷扬一级垂直升船机作为引荐计划得到国家批准。这一计划虽然造价较低,但出于国家经济水平的限制,以及对升船机是否成功的担心,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,但相关研讨却未停歇。实验研讨和国外运转实践标明,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巨大的社会影响,这一计划被搁置。

直到2003年,时任我国三峡总公司总经理的陆佑楣调查了德国尼德芬诺升船机,发现这一选用齿轮爬高方法的升船机已安全运转了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,避免船厢倾覆。2003年9月,国务院三峡工程制作委员会通过了牢靠功用更高的“全平衡,齿轮齿条爬高、长螺母柱短螺杆安全系统一级垂直升船机”技能计划,三峡升船机制作随之恢复。2007年,续建工程正式发动。

齿轮齿条爬高式升船机的归纳技能难度之高,规模之大,在全国际范围内都尚无先例,着实挑战了国内规划院和配备制作业的水平。后来长江规划院负责升船机总体规划,船厢室段塔柱及升船机主体设备的初步规划由德国一家公司和长江规划院一起承担。

过去,国内升船机的封闭门悉数选用长方形卧倒门,但德方的规划选用了弧形门,这种规划要求装置过程中二次加工,精度操控在1毫米以内。但是国内并没有制作升船机弧形门的专用规划,武汉武船重型配备工程有限职责公司黄星和团队自主研制了一套加工计划,不只比直接购买德国设备节省了90%的成本,精度误差最终也操控在了0.3毫米以内。

在8年多的制作施工过程中,二重集团等国内重型设备制作企业、中船重工等船舶配备生产企业、葛洲坝集团等水电施工单位参加其间,推动了我国重型机械制作业在冶炼、铸造、热处理、机加工、检测等技能领域的展开与立异,构成了一系列工艺、工法和技能标准,成功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,到超大标准的螺母柱装置等一系列国际级技能难题,标志着我国大型升船机的制作和制作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,千吨级船舶能够“坐电梯”翻越大坝,三峡工程制作者憧憬多年的“大船爬楼梯、小舟坐电梯”壮观景象成为现实。陆佑楣院士介绍,跟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。三峡升船机不只能够给船舶节省通航时刻,正式通航后,还将替五级船闸分流运量。

筑起看护长江的“生态屏障”

在现代社会,工程活动特别是严重工程必定带来大天然的重构、社会的重组、观念的重塑。三峡工程从开端筹建起便始终与移民、环境等许多繁杂的争议相伴。党的十九大陈述指出,“以共抓大维护、不搞大开发为导向推动长江经济带展开”。事实上,三峡工程的生态效益明显,相关投入巨大。

提到三峡工程,人们往往首要想到的是发电,但其实防洪才是三峡工程的首要功用。三峡集团原副总经理林初学曾强调,“防洪是最大的生态维护。”三峡工程的建成,标志着以三峡工程为骨干的长江中下游防洪系统基本构成。根据2013年我国工程院关于三峡工程实验性蓄水阶段评价的预算,三峡工程多年均匀防洪效益为88亿元,工程防洪减灾效益明显。

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明显。单2018年发电量就超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,自身就发挥了巨大的生态效益。

三峡区域是我国重要的天然物种资源宝库,也是国际重要的物种基因库之一。三峡工程蓄水后,必然对库区内的动植物发生一定影响。但早在10多年前,三峡集团就以长江生态修复和维护为己任,专门建立了动植物维护研讨组织。

在风景如画的三峡坝区,不只有着雄壮的三峡工程和宜人的“高峡平湖”,还有一个奥秘的“植物王国”。500余种库区陆生植物受吞没影响,290余种珍稀濒危植物处在库区吞没线以下和移民迁建区内,其间野生荷叶铁线蕨更是被称为“植物大熊猫”。曾有人断语,极度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进行盯梢观测,把握了这些植物的分布状况和原生环境。三峡集团于2007年建立了长江珍稀植物研讨所(前身为三峡苗圃研讨中心),投入上亿元制作育苗荫棚、智能化日光玻璃温室、智能化PC阳光板大棚等一应俱全。科研人员根据每种植物成长特性,进行模拟植物野外成长环境,展开批量繁衍。通过10多年默默耕耘,科研人员通过迁地、传统繁衍和克隆技能维护,在三峡坝区繁育疏花水柏枝麦苗2万余株,成活率90%以上。目前因三峡水库蓄水而受影响的植物已悉数得到有用维护,初步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、我国工程院院士沈国舫在调查珍稀植物研讨所后感慨道:“你们的尽力,最大限度地维护了三峡库区生物的多样性,保证了三峡特有、珍稀植物的永续使用。”如今该组织的植物维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维护动物。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衍通道。1982年,经水利部批准建立了中华鲟研讨所,这是我国首个因大型水利工程兴建而建立的珍稀鱼类科研组织。一批批科研工作者悉心建立了中华鲟人工繁育技能系统,突破了中华鲟在淡水环境下全人工繁衍技能难关,完成了中华鲟子二代幼鱼规模化培养,中华鲟物种得以在人工环境下继续繁衍。

30多年来,中华鲟研讨所连续施行人工增殖放流,累计投进各种标准中华鲟500多万尾,整合PIT、超声声呐和网络通信等前沿技能,完成长途实时追踪幼鱼下行入海,有用延缓了中华鲟天然种群的快速衰退。

为了增强关于中华鲟维护的科普和公益宣扬,中华鲟研讨所与联合国开发计划署一起发起“三峡·中华鲟全球宣讲大使”活动,并邀请国际天然基金会(WWF)、通用电气公司(GE)等参加。自2016年起,三峡集团连续举办以“我与中华鲟·共绘长江美”为主题的儿童画活动有奖征集活动。中小学生们发挥自己的奇思妙想,在图纸上描绘出了维护中华鲟的心声。2019年4月13日,700尾中华鲟放归长江,350位大小志愿者再次一起见证中华鲟放流全程。

通过多年科研攻关,国家二级维护动物胭脂鱼,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衍技能也获得严重突破。2011—2017年,三峡水库累计施行10次针对“四大家鱼”等鱼类繁衍的生态调度,对本江段四大家鱼天然繁衍贡献率为40%。

三峡集团原副总经理林初学表示:“我们将以习近平总书记提出的‘生态优先、绿色展开’作为下一步办理运转好三峡工程的方向,承担更多社会职责,逐渐发挥长江生态维护和修复的骨干主力作用,让母亲河永葆生机和活力。”

制作办理体制的严重立异

三峡工程的顺畅建成,还涵盖了一系列办理体制立异,包含契合市场经济准则的制作办理体制,以项目法人负责制为中心的项目办理机制,科学的融资机制,引入消化吸收的国产化之路,以及大水电跨省跨区消纳的科学机制等。

从上世纪90年代开端,通过10多年尽力,三峡集团成功开发出在国际工程项目办理领域处于领先水平、具有自主知识产权的“三峡工程办理信息系统”(TGPMS)和“电厂运转办理信息系统”等等。

在此经历根底上,溪洛渡、乌东德等水电制作进一步提出了“感知、剖析、操控”的工程智能制作闭环操控理论,创建了大坝全景信息模型DIM,完成了现代信息技能与工程制作技能的深度交融。溪洛渡水电站因其智能办理的示范效应,被外媒赞为“最聪明大坝”。

运用自主研制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”自动操控系统,长江干流溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级巨型水库群施行联合智慧调度和运转办理,其调理库容295.93亿立方米,防洪库容277.03亿立方米,约分别占长江上游首要水库的52%和76%,长江“黄金水道”愈加名副其实。

针对水电工程移民地域广泛、人员很多、状况复杂等特色,我国水电企业根据“互联网+”,开发了国际上首个覆盖水电工程移民工作全生命周期的水电工程移民办理信息系统,并已应用于向家坝、溪洛渡等国内电站和巴基斯坦卡洛特、几内亚苏阿皮蒂等海外电站项目,办理着30余万移民根底数据和数百亿移民资金,惠及库区20万移民大众。

纵观三峡工程,科技立异的光芒随处可见。到2019年,三峡工程已经运转10余年,防洪、发电、航运和水资源归纳使用等都到达了规划目标。

能够预见,三峡工程成为我国工程制作严重立异的模范,未来将在服务“一带一路”、水电科技“走出去”领域继续发挥重要作用。

  • 最新文章
  •