卓 正 昌

(四川水力发电杂志社，四川 成都 610066)

1925年建成的四川第一座水电站——济和水力发电厂(1×140千瓦)，90多年间，四川的水电犹如“三江”的河水日夜奔流不息，在崇山峻岭中百折不回，终于汇流成海，蔚为大观。尤其是1978年国家实行改革开放以来，四川水电突飞猛进，一日千里。截至2017年底，四川省水电装机容量已达7714.36万千瓦，是1978年177.08万千瓦的43倍。这个惊人的数字,巨大的变化，是四川水电人用汗水书写出的宏伟篇章。

风起云涌的水电开发

40年前，中共十一届三中全会决定，把全党工作重点转移到社会主义经济建设上，国家实行改革开放，为四川水电建设带来了良好的机遇。四川省人民政府及有关部门，根据不断变化的新形势，多次修订电力发展规划，以期符合四川国民经济发展的用电需要。规划提出全省要集中一定的财力，突出水电在能源建设中的地位，加快水电的开发。在开发中要本着先易后难的原则，实行大、中、小相结合，以大、中型为骨干进行流域滚动开发，在四川建立起一系列的水电基地，充实完善水电“西电东送”的输送格局。要在雅砻江、大渡河、岷江、金沙江等河流上选取一批大型骨干项目进行重点开发，同时在青衣江、宝兴河、南桠河、瓦斯沟、美姑河、马边河、嘉陵江、渠江、涪江、龙河等河流上部署一批中、小型电站，规划还提出要结合全省农村初步电气化试点县工作的展开，使今后小水电的建设规模维持在60万千瓦以上，力争每年投产15万千瓦以上，在2000年内使全省小型水电站的总装机容量达到350万千瓦。

从1981年到2000年末，新建成投产的大、中型水电站有南桠河(12万千瓦)、耿达(16万千瓦)、铜街子(60万千瓦)、太平驿(26万千瓦)、宝珠寺(70万千瓦)、二滩(330万千瓦)，以及东西关(18万千瓦)、铜头(8万千瓦)、雨城(6万千瓦)、明台(4.5万千瓦)等。地方电力系统中装机容量在1万千瓦及以上的水电站有洪雅城东(8.4万千瓦)、槽鱼滩(7.5万千瓦)、马回(5.61万千瓦)、江口(5万千瓦)、白禅寺(4.8万千瓦)、西河(4.6万千瓦)、黄丹(4.5万千瓦)、草坡(4.5万千瓦)、理县(3.3万千瓦)等30多座。

截至2000年底，全省水电装机容量已经达到1 100.83万千瓦，是改革初期的6.22倍，占全省总装机容量的64.38%，列全国第一位；年发电量369.05亿千瓦时，占全省年总发电量的66.33%，跃居全国首位。水电已经成为全省经济建设中的重要支柱产业。

四川在水电建设上采取的大、中、小型电站并进的结果，充分体现出它的优越性。大、中型电站，由于装机容量大，发电能力强，成为对负荷集中的大中城市供电的主力和“川电外送”的重要电源点，电站自身的经济效益也极为可观。小水电站由于分散在全省各地，单个投资少，建设周期短，电站数量多，对负荷分散、点多面广、离大电网较远的地区进行供电，能弥补大电站之不足。对农村电气化建设更具有重要意义。改革开放后，四川的水电建设不仅速度快，而且不断朝着大电厂、大机组方向发展。除超大型水电站——二滩水电站外，以耿达、铜街子、宝珠寺水电站和华能四川公司的太平驿等水电站最具特色。

在这些水电站中，二滩水电站工程最具典型性。二滩水电站位于四川省攀枝花市的雅砻江下游河段，全站设计安装6台55万千瓦水能发电机组，年发电量170亿千瓦时，是20世纪中国建成的单机和总装机容量最大的水电站。二滩水电站的建设，为雅砻江滚动开发创造了条件，同时也拉开了四川省大规模开发水电、把水力资源优势转化为经济优势的序幕。

2000年，西部大开发初露端倪，主管能源开发的国家有关部门官员就提出一个影响甚广的观点：开发水电就是开发西部。开发西部的水电资源东送，变西部资源比较优势为经济优势，这是东部对西部实实在在的支持，也是西部发展的客观需要。

2003年，四川省委常委会八届第49次会议审定同意，《四川省“十五”电力规划调整意见》出台，规划调整的重点是充分利用水电，建水电大省。调整的四个部分是：全面启动“三江”水电能源基地建设，在水能可开发量占全省80%的大渡河、雅砻江、金沙江，“十五”后3年开工建设瀑布沟、锦屏一级、锦屏二级、溪洛渡和向家坝几座有年调节能力水库的巨型水电站；依托占四川煤炭资源80%的宜宾、泸州、广安、达州四大煤炭主产区建设一批大型火电厂；加大电力负荷中心地区电站建设力度，加快建设紫坪铺、岷江上游等大中型水电站，金堂一期等大型火电厂；加快中型河流水电开发步伐。四川数十条大、中河流的开发被纳入系统规划。因此，四川水电开发结束了短暂徘徊不前的局面，开创了前所未有的全面大开发的大好形势。各主要流域的水电开发公司纷纷组建，“流域、梯级、滚动、综合”开发机制形成。有效实施西部大开发战略，加快“西电东送”的步伐。在全国规划13个水电基地，四川的金沙江、雅砻江、大渡河名列其中。

——金沙江水电基地。金沙江是我国最大的水电基地，是“西电东送”主力。习惯上金沙江分为上、中、下游三个河段。金沙江在云南石鼓以上称金沙江上游，石鼓至四川攀枝花为金沙江中游，攀枝花以下至宜宾为金沙江下游。下游四级水电站有乌东德水电站(1 020万千瓦)、白鹤滩水电站(1 600万千瓦)、溪洛渡水电站(1 386万千瓦)和向家坝水电站(640万千瓦)四座世界级巨型梯级水电站，这四大水电站由中国三峡集团公司负责开发和管理，总装机容量为4646万千瓦，规模相当于两个三峡电站。这四个梯级水电站分两期开发，一期工程溪洛渡和向家坝水电站现已经建成，二期工程乌东德和白鹤滩水电站还在紧张有序地建设。中游八级有上虎跳峡水电站(420万千瓦)、两家人水电站(300万千瓦)、梨园水电站(240万千瓦)、阿海水电站(200万千瓦)、金安桥水电站(240万千瓦)、龙开口水电站(180万千瓦)、鲁地拉水电站(216万千瓦)和观音岩水电站(300万千瓦)。8个电站总装机容量为2096万千瓦。按照开发主体划分，前四级由云南金沙江中游水电开发有限公司负责，金安桥则以民企汉能控股为主，龙开口主要是华能的地盘，鲁地拉由华电开发，观音岩则是大唐集团的“肥肉”。上游只与华电四川公司相关。

——雅砻江水电基地。雅砻江位于四川省西部，是金沙江的最大支流。在全国规划的十三大水电基地中，装机规模排名第三。干流自温波寺以下至河口拟定了21个梯级，规划总装机容量2265万千瓦(实际累计2 971万千瓦)。除上世纪建成的二滩外，目前已经建成的有锦屏一级、锦屏二级、官地、桐子林四座水电站。雅砻江除上游少部分在青海境内外，干流绝大部分在四川境内。雅砻江干流分三个河段进行规划21个大中型相结合的电站。上游河段从呷衣寺至两河口拟定有：温波寺水电站(15万千瓦)、仁青岭水电站(30万千瓦)等10个梯级电站，总装机约325万千瓦。中游河段从两河口至卡拉有两河口水电站(300万千瓦)、牙根水电站(150万千瓦)等6个梯级电站，总装机1 176万千瓦。下游河段从卡拉至江口拟定了锦屏一级水电站(360万千瓦)、锦屏二级水电站(480万千瓦)、官地水电站(240万千瓦)、二滩水电站(330万千瓦，已建成)、桐子林水电站(60万千瓦)5级开发方案，总装机容量1 470万千瓦。以上电站，由雅砻江流域水电开发有限公司独家负责建设和管理。

——大渡河水电基地。大渡河水电开发——在国家规划的十三大水能基地中排名第五位。其开发主要梯级格局为3库22级。根据2003年7月完成的《大渡河干流水电规划调整报告》，大渡河干流规划河段(下尔呷——铜街子)总装机容量为2530.5万千瓦。截至2017年底，已建成投产发电的有：猴子岩水电站(170万千瓦)、长河坝水电站(260万千瓦)、黄金坪水电站(85万千瓦)、泸定水电站(92万千瓦)、大岗山水电站(260万千瓦)、龙头石水电站(70万千瓦)、瀑布沟水电站(360万千瓦，)、深溪沟水电站(66万千瓦)、枕头坝水电站(72万千瓦)、沙坪水电站(62.5万千瓦)、龚嘴水电站(70万千瓦)、铜街子水电站(60万千瓦)，总装机容量1627.5万千瓦。在大渡河干流规划河段(下尔呷——铜街子)中，下尔呷、巴拉和达维由中电建水电开发集团有限公司负责投资、建设和运营；卜寺沟由国电集团四川公司获得投资建设管理权；长河坝和黄金坪是四川大唐国际甘孜水电开发公司领地；泸定由华电国际电力股份有限公司下属华电泸定水电有限公司负责开发管理；硬梁包由华能四川水电有限公司开发运营；龙头石由中旭投资有限公司、四川天蕴实业投资有限公司和四川天丰水利资源开发有限公司共同出资组建的大渡河龙头石水电开发有限责任公司负责建设和管理；其余电站的建设和管理权属国电大渡河流域水电开发有限公司所有。

这是一条条流金泻银的河流。在金沙江、雅砻江、大渡河环绕的10万平方公里内，汇集全川78%的水能资源，其密度两倍于世界上水能密度最大的国家瑞士。

唤醒三江的是改革开放的号角；西部大开发战略的实施，才使三江的水电开发提速奔跑。

刷新世界纪录的单机容量

“西部大开发”推进了四川的“水电大开发”，也就促进了四川的发电装机容量直线上升，独占全国鳌头。

21世纪的水电建设在中国，中国水电建设在四川。自然，世界水电技术进步也在四川。特别是四川“十二五”期间建成的溪洛渡、向家坝、锦屏一、二级等战略性水电工程，无论从技术，还是环境条件方面，都面临前所未有的世界级问题的挑战，从而引领着世界水电建设的发展方向，标志着中国的水电建设步入世界领先水平。

随着四川巨型电站建设的增多，20世纪末为二滩研制的单机容量55万千瓦机组已不能满足实际需要，迫使在川的中国东方电气集团有限公司等水电设备制造单位引进先进技术，与国外公司合作研制70万千瓦级水轮发电机组。在此过程中，掌握了混流式水电机组研制的关键技术。在具备了研制70万千瓦级水电机组的能力和条件后，通过消化、吸收、再创新，在大型混流式水轮发电机组设计、制造方面取得了巨大的技术进步，并达世界先进水平。因此，四川水电装备水平已发展到单机容量80万千瓦(目前世界最大)。

“十二五”期间，已建成大型水电站单机容量超过二滩的有：单机容量60万千瓦18台(官地4台、锦屏一级6台、二级8台)，单机容量65万千瓦8台(大岗山水电站4台、长河坝水电站4台)，单机容量77万千瓦18台(溪洛渡水电站)，单机容量80万千瓦机组8台(向家坝水电站)。在建的两座巨型电站中，单机容量刷新纪录的有：单机容量85万千瓦12台(乌东德水电站)，单机容量100万千瓦16台(白鹤滩水电站)。

目前，世界上已投运的混流式水电机组单机额定容量最大的项目主要包括：美国大古力水电站(3台×70万千瓦)；巴西依泰普水电站(18台×70万千瓦)；中国三峡水电站(32台×70万千瓦)；中国龙滩水电站(4台×70万千瓦)；中国向家坝水电站(8台×80万千瓦)；中国三峡溪洛渡水电站(18台×77万千瓦)；转轮直径最大为三峡工程的机组(10.4米)。单机容量70万千瓦以上的水轮发电机组，超过一半在中国；中国先后与80多个国家建立了水电规划、建设和投资的长期合作关系，成为推动世界水电发展的重要力量。

众多大型水电站先后投运，促使我国水电机组整体水平稳步提升。从三峡电站单机容量70万千瓦，到溪洛渡电站单机容量77万千瓦，再到向家坝电站的单机容量80万千瓦，拥有自主知识产权的国产机组不断刷新世界纪录，标志着我国在大型水轮发电机组设计、制造、加工、安装、运行等方面均达到了世界一流水平。随着未来乌东德、白鹤滩等巨型水电站的建设，我国单机容量百万千瓦级特大型水电机组的问世指日可待，并全部国产化。

破解世界难题的水电技术

因四川多数河流处于地震活动带，地质构造复杂，施工难度大，世界性难题接踵而至。尤其是“十二五”期间建成的大型、巨型电站，体现得尤为突出。

溪洛渡混凝土双曲拱坝是建在基本烈度Ⅷ度的高地震区的特高拱坝，面临“大坝基建面的选择、拱坝的体型设计、大坝应力分析、坝肩稳定分析、大坝的抗震设计、泄洪消能和超大型地下洞室群的设计”等综合性技术难题。地震设防标准、坝身泄洪流量及泄洪功率位居世界特高拱坝之首。

为解决这一世界难题，三峡集团牵头组织的科研团队，将业主、设计、科研、监理、生产紧密集成，攻克了拱坝智能化建设的关键技术，解决了拱坝在设计、实施、初期运行阶段的关键技术问题，实现了大体积混凝土浇筑质量、温控的精细、个性化、智能控制，确保了溪洛渡大坝的安全高效建设，开创了我国智能高拱坝建设的先河。

总而言之，溪洛渡的工程平台实现了三个方面的创新：其一，首次创建了拱坝智能化建设理论，攻克了拱坝智能化建设关键技术，研发出成套装备及控制系统；其二，建立了特高拱坝施工进度与真实工作性态的耦合仿真分析模型与方法，实现了全坝、全过程实时工作性态的动态可控；其三，首次创建了大坝全景信息模型，研发了拱坝智能化建设与运行信息化平台，实现拱坝智能化建设的感知、分析与控制的有效运转。

向家坝水电站的“高坝底流泄洪消能方式、大跨度地下厂房、大容量水轮发电机组、变顶高尾水洞、齿轮垂直升船机、长距离砂石骨料输送线、巨型沉井群”等，无疑是专家们攻克的技术难点。

在四川三大水电基地中，技术攻关尤以雅砻江上的锦屏水电站(由锦屏一级、二级组成)为代表。锦屏二级超深埋特大引水隧洞发电工程挑战了一系列的世界性技术难题，取得了破解世界技术难题而取得首创性成果。

在国家自然科学基金雅砻江联合研究基金等项目的支持下，项目组开展了深部岩石力学、岩溶水文地质学、结构力学、瞬变水力学等多学科交叉与集成研究，取得了世界首创的成果：一是创建了超深埋特大隧洞强烈岩爆风险预测与防控集成技术体系。提出了超高地应力场测试分析和岩爆风险分区新方法，构建了岩爆风险多指标评价系统，首创了“超前诱导释放能量，时空分序强化围岩”的岩爆防控集成技术体系。攻克了100兆帕级超高地应力强烈岩爆区隧洞安全施工难题。二是提出了超高压大流量岩溶突涌水灾害预测预警与防治成套技术。建立了高山峡谷岩溶水孕育演化、突涌运移规律的非线性分析预测方法，提出了突涌水灾害风险多尺度递进识别与预警方法，研发了超高压大流量地下突涌水治理成套技术。解决了千米水头级超高压大流量地下突涌水高效治理难题。三是建立了超深埋特大隧洞成洞设计方法。构建了超深埋条件下反映真实围岩性状的围岩分类体系，提出了以“抑制围岩时效破裂”为核心的超深埋隧洞成洞和围岩稳定控制方法，建立了以围岩为主体的复合承载结构设计方法。破解了超高地应力和超高外水压力耦合作用下特大隧洞建设的世界级难题。四是创新了长大引水发电系统机电一体化水力设计方法和调控方法。提出了大流量长隧洞高压引水发电系统机电一体化水力瞬变流计算方法，建立了以全新差动式调压室为核心的水力调节设计方法，研发了引水发电系统机电一体化精准反馈智能调控技术。实现了大流量长引水式电站的安全稳定灵活运行。

概括地说，锦屏水电站具有“五高一深”的特点，即“世界最高混凝土拱坝，高山峡谷、高边坡、高地应力、高压大流量地下水、深部卸荷裂隙”，被国内外水电界公认为建设管理难度最大，施工布置难度最大，工程技术难度最大，施工环境危险最大的巨型水电站之一，是世界电站大坝建设和引水发电隧洞建设的里程碑。305米高的世界第一高拱坝工程、大型地下厂房工程、大型地下洞室群工程、大规模地下基础处理工程以及7条长度各约17公里、直径13米的引水隧洞和交通隧洞的设计、施工和建成后的管理都是世界级难题。

“三峡最大、锦屏最难”，这是业内人士的共识。雅砻江流域水电开发有限公司在开发锦屏水电站过程中，通过与国家自然科学基金会共同成立雅砻江水电开发联合研究基金等方式，组织知名院士等专家进行科技攻关，共创造了20项世界第一、20项国内第一、23个首创，多个项目获国家科技进步奖，最终创造性解决了世界级难题。此外，雅砻江公司还与清华大学等高校合作，建成世界上埋深最深、环境最洁净的极深地下实验室。实验室位于地下2 525多米，宇宙射线可降低到亿分之一，是当今世界埋深最深的地下实验室，也是我国设立的第一个极深暗物质探测实验室，它为我国乃至于世界上从事“暗物质研究”的科学家提供了一流的实验环境。

锦屏水电站的建成，还大大提升我国大型水电工程建筑材料的研发和生产水平，使我国隧道及地下工程技术再跃一个新台阶。用于锦屏工程的水轮发电机组、高压电器设备和直流、交流输变电设备实现了全部国产化，极大地提升了我国机电工业的制造水平。

该项工程的技术成果极大推进了本领域的科技进步，并作为技术攻关成功范例写入《电力发展“十三五”规划》，对此后我国深埋地下工程建设起到引领和示范作用。

四川40年的水电开发，硕果累累。企业利益、民众利益、政府利益和社会利益不仅有机统一在一起，而且推动了一、二、三产业联动，形成完整的有机产业链，有效地促进了四川城乡经济大力发展。