□ 李昇 杜效鹄
科学技术是第一生产力，工程是直接生产力。我国水电坚持科技研究面向生产建设、生产建设依靠科技发展的政策，以科学技术为引领，工程创新为灵魂，不断推进水电科学能力、技术能力和工程能力的提升。“大型水电站的技术开发”在“六五”期间就列入国家科技攻关计划。以国家发展规划重点工程为依托，水电水利规划设计总院组织行业力量持续40年科技攻关，解决了行业发展中的一系列重大科学技术问题。水电坝工技术、泄洪消能、地下工程、高边坡治理及大坝抗震和施工技术水平全面跻身世界前列。
坝工技术取得重大突破
“高坝筑坝技术”立足世界前沿，通过国家“六五”至“十一五”40年的科技攻关，300米级特高拱坝技术，200米级特高碾压混凝土重力坝、混凝土面板坝堆石坝技术和心墙堆石坝技术，100米级碾压混凝土拱坝筑坝技术全面突破。筑坝技术创新成为我国工程创新的主战场。进入21世纪以来，我国建成了一批高水平大坝工程。锦屏一级（305米）、小湾（294.5米）、溪洛渡（285.5米）等三座拱坝的高度和技术难度名列世界前三。
在土石坝方面，建成了有国际影响力的水布垭（坝高233米，国际最高）、三板溪和洪家渡等面板坝以及小浪底、瀑布沟、糯扎渡等心墙堆石坝。在碾压混凝土坝方面，已建成超过100米的，既有重力坝又有拱坝。碾压混凝土重力坝有当时最高的光照（坝高200.5米，现在埃塞俄比亚的扎巴Ⅲ坝高246米）、龙滩（已建坝高192米，远景坝高216.5米）、黄登（坝高203米）等坝。碾压混凝土拱坝有万家口子（坝高167.5米，国际最高）、沙牌、大花水等坝。
全球已建超过200米高坝63座，中国有13座；250米以上高坝15座，中国有5座。我国坝工建设水平，无论数量与规模，还是技术难度和工程创新等方面，都已进入世界坝工的先进或领先行列。
泄洪消能技术处于国际领先
我国西南水电开发地处深山峡谷，水头高、流速大，泄洪消能问题十分突出。如二滩、锦屏一级、小湾和溪洛渡等工程的泄流水头超过150米，流速超过30米/秒，有的超过50米/秒。国外高坝设计泄量超过10,000米3/秒的工程不多。我国高坝设计泄流量普遍超过10,000米3/秒，二滩工程已超过20,000米3/秒，溪洛渡工程超过40,000米3/秒。单宽流量多数已突破200米3/（秒·米），少数300米3/（秒·米），个别达到600米3/（秒·米）；下泄功率大多数达千万千瓦级，甚至上亿千瓦级，溪洛渡工程下泄功率达9800万千瓦。我国坝工技术指标远超过国外同类坝水平。我国成功解决了“高水头、大流量、窄河谷”的泄洪消能关键技术问题，而且水流激振对建筑物的影响降到最小。各种新型消能工技术成功应用，极大地拓宽了水电行业高水头、大单宽流量泄洪消能的设计思路。
溪洛渡坝身最大可能泄量达到30,000米3/秒量级，为技术上的一项重大突破。拉西瓦工程首先提出采用了反拱形底板水垫塘，可使入池水流扩散更充分，冲击荷载更分散，还可减少对河床两岸坡脚的开挖，结构稳定性也有提高。
我国率先提出并成功实践了纵向分散和掺气的宽尾墩设计技术，形成了宽尾墩与挑流、底流、戽流、台阶式等相结合的联合消能工。五强溪、岩滩、大朝山和百色等采用宽尾墩＋台阶式坝面＋消力池综合消能，其中百色最大单宽流量达200米3/（秒·米），为目前国内外最高水平。向家坝工程采用了淹没跌坎式底流消能，最大泄量48,680米3/秒，入池单宽流量225米3/（秒·米）。
我国还创新提出了环境友好型旋流消能式泄洪洞。沙牌水电站旋流竖井式泄洪洞消能率达73％；溪洛渡水电站旋流竖井式泄洪洞的水头达200米、流量1000米3/秒；公伯峡水电站单洞泄量1060米3/秒，消能率达85％以上。旋流消能式泄洪洞由于布置方便、消能率高，且利用导流洞改建对减少投资和缩短工期都具有很大意义，已在国内外工程界普遍推广使用。
地下工程技术日趋成熟
我国已建成各类水工隧洞总长接近1000千米，地下厂房100多座。工程实践有力促进了地下工程设计理论和方法不断发展，施工水平不断提升；而卸荷岩体力学、岩体与水耦合等基础理论与方法体系的不断完善，也极大地推动了地下工程技术水平的提升。在工程实践中，提出了适用高地应力、高外水压条件下的锦屏围岩分类JPF体系，弥补了国内外同类研究中对高地应力和高外水压力考虑的不足。这些成果已应用于锦屏二级、江边水电站引水隧洞围岩分类。在岩体试验方面，大型三轴刚性伺服实验机已应用于岩石材料在全应力路径下的参数测定，电镜扫描、CT技术应用于岩体材料的微观与细观的结构观测研究；各种地应力测量技术，如应力恢复法、应力解除法、应变恢复法、应变解除法、水压致裂法、声发射法、X射线法、重力法等广泛应用于地下工程的现场测试。溪洛渡地下厂房，采用了离散化多主应力面三维加载系统、步进机械臂和微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量技术以及内窥摄影技术，解决了地下洞室群地质力学模型试验中的复杂三维地应力仿真，开辟了大型洞室试验研究的新途径。
目前我国建设的地下厂房跨度已超过33米，高度达到70多米，长度可达300米，引水洞更是长达17千米，而其最大埋深达2500米，且为高地应力、大突涌水的岩溶地层。我国建成了世界最大开挖跨度最大（33.4米）、最大开挖高度最高（88.2米）的向家坝地下厂房，综合规模和难度最大的锦屏二级水电站地下洞室群。