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全国工程勘察设计大师杨泽艳:中国水电工程安全卓越

4-6 00:00| 发布者: 电力科技在线| 查看: 53| 评论: 0 |来自: 中国能源报

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简介:全国工程勘察设计大师是中国工程勘察设计行业国家级荣誉称号,水电水利规划设计总院副总工程师杨泽艳是住建部公布的“第八批全国工程勘察设计大师”之一。他是国内水电工程设计行业的专家,也是全国优秀工程勘察设计金质奖、国家科学技术进步奖、詹天佑奖和鲁班奖等多项荣誉的获得者。《中国能源报》记者就美国奥罗维尔大坝溢洪道发生安全问题、我国大坝建设技术情况、如何解决高山峡谷岩溶地区高坝工程建设难题等问题专访了杨泽艳。

我国水电一线活跃着一批追求卓越、精益求精的大师。然而,作为水电设计的灵魂者,他们却默默无闻,低调地坚守着“工匠精神”,兢兢业业建设出我国大江大河上一个个水电“明珠”。为了能让更多人了解水电工程建设者的故事,水电版特开设“金牌工匠”栏目,带读者走近水电领域规划设计大师们,分享他们的耕营成果,讲述他们背后的精彩故事和酸甜苦辣。

今年初,住建部公布了“第八批全国工程勘察设计大师”名单。全国工程勘察设计大师是中国工程勘察设计行业国家级荣誉称号,水电水利规划设计总院副总工程师杨泽艳位列其中。他是国内水电工程设计行业的专家,也是全国优秀工程勘察设计金质奖、国家科学技术进步奖、詹天佑奖和鲁班奖等多项荣誉的获得者。《中国能源报》记者日前就美国奥罗维尔大坝溢洪道发生安全问题、我国大坝建设技术情况、如何解决高山峡谷岩溶地区高坝工程建设难题等问题专访了杨泽艳。

全生命周期概念越显重要

中国能源报:您怎么看美国奥罗维尔大坝溢洪道出现事故?

杨泽艳:多年前有专家对奥罗维尔大坝溢洪道存在问题提出过警告。显然主管机构维护检查不到位,安全投入不足是导致这次事故的主要原因。与我国水利部和国家能源局类似,美国垦务局或陆军工程兵团是两大水利水电管理的专业机构。有美国专家介绍,奥罗维尔大坝由加州政府主管,管理力量薄弱。

造成事故的另一个原因,可能是突发洪水让大坝管理机构措手不及。近几年奥罗维尔大坝所在地持续干旱,而前一阵加州北部连续降雨,加之气温上升的融雪补给,使奥罗维尔库水位急剧上涨并逼近警戒水位。为避免库水从大坝顶上漫过,奥罗维尔水库不得不开启溢洪道洪泄,随后即发现,溢洪道底板混凝土及基岩出现冲蚀破坏,随即启用非常溢洪道,但常规溢洪道仍得泄洪。

按当时的建设水平,奥罗维尔大坝是安全的,但按照当前工程全生命周期的概念来看,其设计不能满足安全要求。水电工程不是建好放在那里永远安全,而是要用当前有效的规范要求,定期进行安全复核。

从上世纪90年代开始,我国施行大坝安全定期检查制度,每隔五年对已竣工的水电站进行一次安全检查。检查时要把工程设计、施工及验收档案全部调出来,按有效的规程规范重新审视,需要加固的加固,需要加高的加高。例如,贵州省猫跳河六个1950-1980年代建成的梯级水电站,通过安全定检,几乎每个水电站的坝高、泄洪设施等都进行过加固和改造。

中国能源报:您刚才提到全生命周期,如何理解奥罗维尔大坝的全生命周期?

杨泽艳:近年来,随着社会经济的发展,工程全生命周期概念越来越受重视。工程全生命周期也有叫全寿命周期,意味着在前期工作阶段就要考虑项目规划、设计、建设和运行,直至退役的全寿命历程的所有环节,以求所有相关因素在各个阶段都能得到综合规划和优化。如果希望它安全运行100年,就要保证100年后它还可以运行;如果没达到100年而出现问题,说明该工程没有达到全生命周期要求。

根据有关资料,从今天的技术观点来看,奥罗维尔大坝溢洪道首先是基础地质条件复杂,软质岩居多;其次是溢洪道底板混凝土结构单薄,强度偏低,加之疑似底板和基岩之间锚固不足,这些都为泄洪时混凝土底板冲蚀破坏和大面积垮塌埋下隐患,从相关照片上都可得到印证。

需要说明的是,作为奥罗维尔工程最重要的挡水建筑物,土石坝未出现任何险情,没有结构安全问题。传言奥罗维尔大坝溃决是不可信的。

中国水电工程安全卓越

中国能源报:我注意到,奥罗维尔大坝是土石坝,土石坝最大危险是什么?和混凝土坝比哪个更安全?

杨泽艳:总体而言,世界上土石坝占比最多。水利部统计的近9万座水库大坝中,绝大多数是土石坝。但对于100米以上高坝,土石坝和混凝土坝在数量上可以说平分秋色。

土石坝和混凝土坝性能迥异,但各有特长。土石坝的优点是对坝基地质条件适应性强,可以就地取材,不用远距离运输建筑材料。混凝土坝对坝基地质条件要求高,需大量使用人工材料,外来运输量大。虽然土石坝的体积较同高度的混凝土坝大得多,但由于土石材料单价较低,总体而言,水电工程采用什么坝型需要因地制宜,经综合技术经济比较选定。

土石坝的高风险之一是怕洪水漫顶,这也是为什么奥罗维尔坝一定要溢洪道冒险泄洪的原因,就是为了预防漫坝。为降低土石坝洪水漫顶的风险,我国水电工程设计规范中特别规定,土石坝的洪水设计标准和坝顶超高都要较混凝土坝更高。长期的工程实践和理论研究表明,土石坝和混凝土坝的安全性是相当的,为降低各坝型的风险,在相关规范中采取了设计标准区别对待。因此,无论是建设土石坝还是混凝土坝作为挡水建筑物都是安全的。不可否认,中国水电工程建设和初期运行中有出现质量问题的情况,但都是前进中的问题,是可修复的,不影响整体安全。

中国能源报:国内大坝承载自然灾害的能力情况如何?

杨泽艳:非常强。目前,我国大中型水电工程或者百米以上的高坝还没有因为地震等自然灾害导致溃坝的事例。像四川雅安地震、云南鲁甸地震对水电工程抗震性只能算是小儿科。

汶川地震后,国家能源局和水电总院做了大量震损调查和分析工作,专门撰写了震区大中型水电工程调查报告。调查结论显示,汶川地震灾区水利水电工程没有发生溃坝,也未出现威胁下游安全的险情;我国水电工程大坝抗震设计标准、设计理论和方法是基本合适的,抗震措施是有效的;只要坝址选择恰当,按现代理论研究、设计、施工和管理的大坝,具有足够的抗震安全性能;强震地区可以建坝,甚至是高坝。

中国能源报:为什么会如此坚固?

杨泽艳:因为我们大中型水利水电工程设计严谨、审查严格、建设严控、验收严肃、运行严管。我国有专门的抗震设计标准,高坝大库还要进行抗震设计专题研究和专题审查。从标准、设计、措施等多方面来保证水利水电工程在自然灾害问题前屹立不倒。

水电工程抗震设计标准用的是抗震设防烈度来度量。汶川地震中最典型的是高156米的紫坪铺水库大坝,其设计烈度是8度,实际经受的地震烈度是9-10度,经受了远超设计地震烈度的损害,但仍可短时间内修复并投入运行。一般来讲,水库诱发地震不超过4级,相关工程不会受到任何安全威胁。

精心设计节约投资

中国能源报:30多年来,您参与过多项国内外大中型水电工程的设计工作,哪些水电工程设计让您印象深刻?

杨泽艳:在贵阳院工作了22年,先前是打基础的年代,普定、东风、天生桥二级等工程设计都是老领导、老专家、老同事带着干。自己作为项目负责人完全独立主持工程设计还是“西电东送”启动工程洪家渡水电站的正式开工到基本建成。有了洪家渡工程系统、全面的锻炼,其后又承担了董箐、枕头坝一级、沙坪二级、猴子岩等大型水电站工程设计或咨询任务。

洪家渡混凝土面板堆石坝最大坝高179.5米,是我国2005年完建的第一高混凝土面板堆石坝,也是同期国内最高的土石坝。洪家渡坝址河谷狭窄,岸高坡陡且极不对称,筑坝技术难度大,国内外可供借鉴的工程经验不多。虽然工程体量不是特别大,但当时200米级高混凝土面板堆石坝建设技术欠成熟,国内有人质疑说这种坝不可能建这么高。在质疑声中,我们只有认真探索、精心设计,每天都在考虑怎么让结构更安全、更优化,让工程建设得更好。

中国能源报:您主持设计的洪家渡水电站工程获得了多项殊荣,有哪些精彩设计呢?

杨泽艳:洪家渡水电站具有“坝高、库大、装机适中、调节性好”的特点。因地处高山峡谷岩溶地区,又具有“窄高坝,高边坡、强岩溶、多洞室”等技术难题。在满足现行有关规程、规范、标准的基础上,在设计团队的通力合作下,通过科技攻关、设计优化,解决了高山峡谷岩溶地区河湾地形的枢纽布置,狭窄非对称河谷200米级高面板堆石坝,300米级高陡边坡,大泄量高流速特大水工隧洞,能快速施工和一次成型的新结构发电厂房,岩溶防渗灌浆帷幕等多项工程技术难题,满足了各建筑物功能及安全要求。

洪家渡水电站工程创新技术和优化设计的应用,减少坝肩石方开挖量130万方,减少坝体填筑量100多万方,缩短了建设工期1年,共节约工程直接投资2.2亿元。

勇克高海拔项目难题

中国能源报:去年您承担了四川雅龙江巨型水电站工程——两河口水电站施工阶段的技术咨询任务,能否介绍相关情况?

杨泽艳:在我的技术生涯中,第一个挑战是洪家渡水电站工程设计。第二个挑战是高地震烈度区狭窄河谷深厚覆盖层上猴子岩水电站超高坝工程建设咨询,该工程目前已经蓄水,正经历初期运行的考验。第三个挑战是藏区高海拔巨型水电站两河口特高土石坝巨型工程建设咨询。这个项目对现场工作的水电人来讲,面临着技术和身体的双重挑战。

两河口水电站工程地处高海拔地区,坝址区河谷狭窄、山体雄厚、岸坡高陡,筑坝条件复杂。295米高的砾石土心墙堆石坝为目前世界特高土石坝之一,其坝体结构及抗震设计、筑坝材料选择、高水头大功率泄洪消能建设、高地应力地下洞室开挖与支护、特高边坡处理以及施工组织规划等一系列关键技术问题需要研究解决。

在咨询中,一是借鉴国内外已建高土石坝工程经验,结合两河口300米级高土石坝的特点,提出与工程特点相适应的技术咨询意见;二是举办西部地区工程地质、超高土石坝、岸边泄水建筑物、地下引水发电系统、高边坡、安全监测等系列技术讲座,提高参建各方的安全和质量意识;三是推动《藏区巨型水电工程建设关键技术研究及应用》科技攻关工作,作为工程建设的技术支撑。

原标题:中国水电工程安全卓越(金牌工匠·系列报道之一)


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