11月3日,中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司總工程師、副總經理、全國工程勘察設計大師張宗亮憑藉在水利水電高壩工程、堰塞壩工程等領域取得系列技術創新成果,獲得素有「中國的諾貝爾獎」之稱的何梁何利基金科學與技術創新獎,成為中國電力建設集團有限公司首位何梁何利基金科學技術獎獲得者。
張宗亮 供圖
近日,記者走近我國水利水電工程勘察設計領域科技領軍人物——張宗亮,了解他和他的水電超級工程的創新故事。
糯扎渡水電站,壩高261.5m,為中國最高、世界第三的土石壩,各類壩型壩高總排名世界第八,堆石壩國際裡程碑工程,使我國心牆堆石壩壩高提升100m,是實現特高心牆堆石壩建設從跟跑到超越的標誌性工程;
天生橋一級水電站,壩高178m,建成時為中國最高、世界第二的面板壩,實現我國面板壩100m級向200m級跨越發展;
紅石巖堰塞壩,壩高103m,創新性提出「除害興利、變廢為寶」理念,創建堰塞壩「應急搶險-後續處置-整治利用」一體化技術體系,建成世界首座100m高堰塞壩水利樞紐工程;
黃登水電站,壩高203m,為中國最高、世界第二的碾壓混凝土重力壩,是碾壓混凝土壩國際裡程碑工程;
……
自1984年清華大學水利系畢業後,張宗亮就一直紮根在素有「水電富礦」之稱的雲南,從此開啟了水利水電工程勘察設計科研工作。
37年來,秉承初心,張宗亮行走於瀾滄江、金沙江、怒江等江河流域,一次次將「創新」鐫刻在大江大河中,無怨無悔地躬耕於綠色能源大業,主持和組織完成國內外70座水電站、總裝機容量3700萬kW的勘察設計科研工作,建成了多座水電重大工程,創造了多項中國之最乃至世界第一的裡程碑工程。
獲獎證書 供圖
創新創造「新奇蹟」
我國築壩技術從跟跑到領跑
九十年代,剛剛踏上工作崗位的張宗亮,參與到的第一項工程就是魯布革水電站導流隧洞、洩洪隧洞、溢洪道工程技施設計工作,異域他鄉的新技術、新經驗湧進偏遠閉塞的高山峽谷,讓他開闊了眼界,增長了見識,也激發了學習、創新的想法。
結合承擔的溢洪道閘墩設計工作,張宗亮創新採用了新型的預應力閘墩,該成果獲得1989年雲南省「五小」成果二等獎。至今,張宗亮仍完好地保存著這本獲獎證書,因為這是他獲得的第一項科技獎勵。
張宗亮獲何梁何利基金科學與技術創新獎 供圖
伴隨著工程建設,在忘我的工作中,張宗亮快速成長著。1990年初,張宗亮進入了天生橋一級水電站的設計團隊,以創新的工作理念、嚴謹的工作作風,再次組織開展了大量設計優化工作,譬如混凝土面板堆石壩壩頂寬度的縮窄、部分區段抬高建基面、開發料的充分利用;岸邊式溢洪道引渠大範圍不作混凝土襯砌、閘墩採用新型預應力結構、洩槽取消中隔墩、薄襯砌;地下洞室採用新奧法設計施工……
在張宗亮創新周密的優化設計下,有效減少了工程量,節省工程投資約15億元。該工程作為我國高面板壩建設的裡程碑工程,榮獲全國勘察金獎、設計銀獎,得到國際著名土石壩專家庫克等人的充分肯定。2000年,天生橋一級水電工程竣工投產,其技術成果還成功推廣應用於洪家渡、三板溪、水布埡等200m級高面板堆石壩。
在被問到哪座水電站是投入時間最多的時候,張宗亮立馬回答:「當然是糯扎渡,整整耗時了15年」。
2000年,當時年僅37歲的張宗亮作為設總和院副總工程師開始全面主持糯扎渡水電站勘察設計研究工作。「作為瀾滄江下遊的關鍵工程,糯扎渡水電站工程的擋水建築物是壩高261.5m的粘土心牆堆石壩,居同類壩型世界第三,全國第一。比已建國內最高的小浪底心牆壩還要高出100m。」張宗亮回憶說,已有的築壩技術和經驗已不能滿足超高心牆堆石壩建設的需求,只能走「創新」這條路子進行攻克。
針對糯扎渡天然土料黏粒含量偏多、礫石含量偏少、天然含水率偏高,不能滿足超高心牆堆石壩強度和變形要求的難點,張宗亮首次提出特高心牆壩採用人工碎石摻礫土料和軟巖堆石料築壩成套技術,攻克了特高心牆壩變形控制和變形協調難題;研發了特高土石壩施工質量實時控制關鍵技術,開創「數字大壩」先例,保障了築壩質量和大壩安全;構建了特高心牆壩勘察設計技術和安全評價體系,建成我國首座300米級高心牆壩。
張宗亮辦公照 供圖
15年的潛心實踐,糯扎渡水電站工程僅大壩一項就節約投資約4.8億元。電站提前2年發電,發電量約478億度,發電效益約152億元。同時,張宗亮總結的糯扎渡工程研究成果和工程實踐為瀾滄江古水、如美,金沙江其宗,雅礱江兩河口,大渡河雙江口、長河壩等超高心牆壩設計研究工作提供了支撐。
以勤為徑,悉心耕耘。開拓創新,銳意進取。
張宗亮經常對身邊的技術人員說:「創新是職業道德和工程理念的驅動,我們並不是為了創新而創新。畏懼風險,僵化地只知道套用本本,浪費的是國家和人民的財產,在確保電站安全、滿足功能的前提下,我們就是需要通過『創新』來降低投資,提高效益」。
張宗亮工作照 供圖
37年來,張宗亮見證和親歷了我國水電工程建設的高速發展,無論是壩高還是技術難度,都衝到了世界前列,實現我國築壩技術從跟跑到並跑再到領跑。
37年來,張宗亮堅持不懈地在開拓創新的大江大河中乘風破浪,主持國家重點研發計劃項目1項,省部級重大科技項目5項,總研發經費1.2 億元。在高壩工程、堰塞壩等工程技術及水利水電信息化方面取得系列創新成果。創新成果應用獲直接經濟效益110億元,社會環境效益巨大。
創新引領「新未來」
建成世界首座堰塞壩水利樞紐工程
2020年6月22日,峽谷歡騰,山水含笑。世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程——雲南昭通魯甸紅石巖堰塞壩綜合水利工程首臺機組正式投產發電。
時針撥回2014年8月3日,地動山搖,山水哭泣。一場突如其來的強震搖動著烏蒙大地,撕裂了雲南昭通魯甸縣紅石巖鄉牛欄江右岸高達600米的陡峭山體,在牛欄江上形成了總庫容2.6億立方、總方量1200萬立方的巨型堰塞湖,直接威脅著下遊沿江的10個鄉鎮3萬餘居民的生命安全。
張宗亮(正中)在野外踏勘 供圖
堰塞湖搶險,重中之重!在這樣一個危機時刻,張宗亮帶領他的團隊第一時間出現在了牛欄江畔,勇敢地站到了搶險戰鬥的第一線,白天現場勘查,晚上挑燈夜戰,為堰塞湖應急搶險科學決策提供了參考方案,僅用9天就完成紅石巖應急搶險處置,為下遊災區人民儘早地化解了險情。
「紅石巖堰塞湖有獨特的洩水通道,體量大、堰坡緩,自身穩定性好……」隨著紅石巖堰塞湖險情的初步解除,張宗亮敏銳地捕捉堰塞湖的特點,一個新的想法迸出:利用堰塞體改造成擋水壩,新建一座電站。
「除害興利、變廢為寶」。但是,堰塞壩綜合整治在國內外尚無先例,現有技術難以解決堰塞壩勘察設計施工難題。「有難題、有問題就一個個破解。」張宗亮告訴記者,當時團隊面臨複雜環境搶險處置難、寬級配材料結構分析難、靜態力性態評價難、堰塞壩設計施工難、自然條件資料獲取難、物質結構組成確定難、潰堰洪峰流量預測難「七大難題」,必須要一一攻克。
張宗亮(左二)與專家們乘坐衝鋒舟赴堰塞體查勘 供圖
於是,6年時間裡,牛欄江畔留下了張宗亮無數奔波的身影。以張宗亮為項目負責人的項目組依託國家科技項目,以「產學研用」深度融合創新模式,首創了堰塞壩「應急搶險—後續處置—整治利用」一體化技術體系,最終形成了一系列的創新成果:
創建了堰塞體風險識別與潰堰分析的應急搶險關鍵技術,攻克了堰塞體應急搶險快速響應與科學決策的技術難題;首次提出了堰塞壩工作性態分析和安全評價新方法,突破了堰塞壩靜動力工作性態分析和安全評價的技術瓶頸;創建了堰塞壩整治利用勘察設計與安全監控技術體系,開創了堰塞壩減災興利、整治利用的先例;研製了堰塞壩整治利用的關鍵灌漿材料和施工成套裝備,解決了複雜環境下寬級配堰塞壩防滲結構灌漿施工關鍵技術難題……
而今,昔日滾石遍布、滿目瘡痍的堰塞湖舊貌換新顏,紅石巖堰塞湖「蛻變」為集「防洪、供水、發電、旅遊」等效益為一體的綜合性水利樞紐工程,成為世界首座堰塞壩水利樞紐工程!
「未來,我還將繼續在西南邊疆的大江大河、深山峽谷之中乘風破浪、披荊斬棘。」張宗亮堅定地說,十四五期間,自己還將參與到瀾滄江西藏清潔能源基地建設、雲南「滇中引水」工程、雅魯藏布江水電站以及西南國家水網建設之中,繼續深耕於綠色能源大業,堅持不懈地在開拓創新的道路上砥礪前行。
雲南網記者 楊萍