水工技術在我國的發展與前景分析

平遠縣水利水電勘測設計室

摘要：在我國水工技術的發展過程中經歷了四個重要階段，文章對此進行了總結。未來我國的水工技術將向風險評析與防范、特高邊坡安全評價體系、特高邊坡穩定分析方法、超大深厚復雜地基處理、地質超前預報、，深埋長大隧洞圍巖穩定性評價、大型地下洞室群在復雜地質條件下的控制標準和穩定性、，高壩泄洪消能關鍵技術、超高筑壩技術與標準等方向進行發展和創新。

關鍵詞：水工技術；前景分析；技術進展

我國的水工技術具有較高的水平，特高邊坡處理、復雜地基、超大洞室、大流量泄洪、超高筑壩等技術達到世界前列。文章回顧了我國水工技術的發展歷程，并對其主要技術的發展進行了分析，對我國水工技術的發展前景進行了展望。

1.我國水工技術的發展歷程

我國最早的筑壩是春秋時期的芍陂灌溉水庫，迄今已有兩千多年的歷史。1910年興建的云南石龍壩水電站是我國大陸第一座水電站，河北崗南小型混合式抽水蓄能電站的建成標志著我國大陸第一座抽水蓄能電站的建成。當前三峽水庫是我國最大的水庫，其裝機容量在世界排名第一。歷數我國水工技術的發展，主要經歷了以下幾個發展時期。

1.1水工技術的起步階段

上世紀20至50年代是我國現代水工技術的起步階段，其標志是石龍壩水電站的建成。在被日寇占領期間東北還修建了一些百米級的混凝土重力壩工程。總體來說該階段我國的水工技術發展艱難，工程質量較差、技術落后、工程數量少，現代筑壩技術剛剛被引進。

1.2水工技術的發展階段

上世紀50至70年代末是我國現代水工技術的發展階段，該階段我國的水工技術得到初步發展，其標志是100米級高壩關鍵技術問題的解決。然而由于受到文化大革命的影響，后期的發展緩慢。在該階段建設了龍羊峽和烏江渡這兩座壩高150米以上的水電站，以及三門峽水利樞紐。該階段還興建了劉家峽水電站和新安江水電站。總體而言該階段我國的水工技術發展呈現出體制不完善、標準不規定、在曲折中自主創業的特點。

1.3水工技術的提高階段

上世紀80年代至本世紀初為我國現代水工技術的提高階段，主要經歷了改革開放時期。在改革開放的浪潮下，工程建設制定了合同管理、建設監理、招標投標和業主負責四項基本制度，并使用外國貸款和外國技術興建了天生橋一級、小浪底、二灘和魯布革。該階段開工建設了十三陵和廣州等抽水蓄能電站，并開始了三峽工程的建設。該階段建成的水電站有寶珠寺、龍羊峽、烏江渡等，在技術方面引進了現代混凝土面板堆石壩、碾壓混凝土筑壩等技術，并對碾壓混凝土技術、地下工程、泄洪效能、200米級高壩等方面有了新的技術突破。該階段的里程碑為二灘水電站，其達到了3300MW的裝機容量和240米的壩高。該階段我國水工技術的發展呈現出技術進步、發展穩健、學習借鑒、引進資金、健全制度、完善標準等特點。

1.4突破階段

本世紀以來，我國的水工技術得到了迅速的發展，“南水北調”工程全面實施，水利水電發展非常迅速。該階段我國陸續建成了一批超大型水電站和高壩大庫，包括小灣、水布埡和龍灘，基本完成了南水北調的西線工程，積極興建向家壩、溪洛渡的巨型水電站。南水北調機械工程的前期設計已經基本完成，烏冬德、白鶴灘等巨型水電站的建設繼續推進，并開始規劃“藏電東送”。迄今為止我國已經我新建了十余座1000MW抽水蓄能站，包括惠州、泰安等。該階段的里程碑應該是三峽工程，其裝機容量為世界之最。該階段我國已經很少再使用狹窄河谷壩后式廠房類樞紐布置以及寬縫裂混凝土壩、空腹、支墩、爆破堆石類土石壩、拋填和水力沖填等技術的使用已經越來越少。我國的超高邊坡處理、大容量多級船閥、復雜地基處理、高水頭大泄量、超高筑壩等水工技術都已經走到了世界前列。該階段我國的主力壩型有高面板堆石壩、高土心墻堆石壩、高碾壓混凝土壩、高拱壩。我國對于樞紐布置、壩址壩型等問題的解決已經有了一系列健全的技術標準體系。該階段我國先進的水工技術已經能夠走出國門，我國水工技術人員參與了國外最高拱壩和最高面板堆石壩的設計和施工。該階段我國水工技術體現除了體制完善、技術更新、水平領先、高速發展的特點。

2.水工技術的主要技術及其發展

水工技術的主要技術有高邊坡處理、復雜地基處理、大規模地下洞室、高壩泄洪消能、和超高壩筑壩技術[1]。

2.1高邊坡處理

高邊坡處理時水利水電工程中的一個常見問題，其具有復雜性和特殊性，具有信息化建設與管理、針對性工程治理、全方位穩定分析、地質條件復雜、工程規模大等特點。其風險防控重點在于控制變形和穩定邊坡抗滑。當前我國的水工邊坡安全控制標準和分類體系進行形成，積累了豐富的穩定模式判斷、滑坡機理、滑動成因、巖土指標、滑坡邊界條件等經驗，邊坡綜合治理的主要措施有深層錨固、淺層支護、內外排水、減載壓腳和優化坡型[2]。

2.2大規模地下洞室

近年來我國地下廠房體現出高地應力、淺埋深和大跨度的特點。在長治的選擇上要對水力過渡過程、坡地形地質條件等因素進行考慮，選擇尾部式地下廠房、中部式地下廠房和首部式地下廠房。對支護形式、設計吊車梁布置、選洞室間距進行選擇時要結合施工次序、圍巖穩定性[3]。

我國的水工隧洞的發展方向為大斷面、深埋藏、大長度，能夠對高地應力、高地下水和不良地質條件進行預報，對巖爆等級和危害進行降低，對地下水和軟弱圍巖進行處理。大規模地下洞室技術的風險防控重點是支護和圍巖的穩定性。

2.3高壩泄洪消能

近年來我國的高壩大庫工程的泄洪消能呈現出大單寬流量、大泄洪功率、大流量和高水頭的特點，其風險防控的重點在于防沖刷破壞和泄洪建筑物防空蝕。當前很多工程中已經使用了各種新的消能方式，并積極研究底板抗沖指標、抗沖耐磨材料、摻氣減蝕方法、高速水流空蝕等問題。

2.4超高壩筑壩技術

混凝土重力壩是主要的超高壩類型，其具有較高的安全性和抗震性能，其風險防控的要點在于壩基深淺層在復雜地質環境中的穩定抗滑能力。我國的壩面防滲、碾壓混凝土層間結合和壩體混凝土控溫技術的研究已經比較成熟。當前制約重力壩發展的因素主要是工程投資高、控溫難度大、外來材料運輸量大、水泥用量多、壩體斷面尺寸大，不能充分發揮材料的強度。

3.展望我國水工技術的發展前景

未來我國的水工工程將向更為偏遠和高寒的方向發展，將要面臨的工程技術有環境地質災害、深埋長大地下洞室、高陡邊坡、深厚覆蓋層、高地震烈度和復雜的地質地形條件，使水工技術難度進一步加大。未來我國的水工技術發展要著力于技術人才隊伍的培養、工程質量狀況的提高以及關鍵技術的進一步發展，不斷加強宣貫和制定技術標準，加強各地區和國內外之間的技術交流，并加大科技投入力度，大力攻克技術風險的應急、管理、控制、檢測、防范、分析、避讓和辨識等問題。

4.結語

我國的水工技術歷經了百年的艱難發展，經歷了四個基本的發展時期，并取得了驕人的成就，積累了豐富的經驗。通過對水工技術發展脈絡的梳理，可以發現工程技術要獲得發展和變革，離不開豐富的實踐經驗的積累、社會經濟的發展和相關政策的支持。當前我國水工專業技術標準體系的建設已經基本完成，各項關鍵技術都得到了突破性的進展，相信未來我國的水工技術還將取得進一步的突破和發展。

參考文獻：

[1]周建平，楊澤艷，陳觀福.我國高壩建設的現狀和面臨的挑戰[J].水利學報.2011（12）

[2]雷建容.水工機械新產品與自主創新的突破[J].工程機械與維修.2011（12）

[3]杜效鵠，周建平.水利水電工程風險及其應對思路的探討[J].水力發電.2010（08）