中國水利水電研究院賈金生在《Engineering》中撰文總結了中國水利水電工程的發展，並與國外的情況進行了比較，對高壩建設安全保障、江河治理與非均勻不平衡輸沙理論、跨流域調水工程、巨型水電機組、抽水蓄能電站、地下洞室以及生態保護等方面的重大技術進展進行了闡述。
一、中國水利水電工程發展及與國外比較
中國是水旱災害頻繁發生的國家，在1949年之前的2000年裡，全國範圍內共發生過1092次洪災、1056次旱災。1920年華北大旱，餓死50多萬人；1931年長江洪災，死亡14.5萬人。為確保防洪安全、供水安全，提升非化石能源佔比，1949年以來中國修建了眾多的大壩、跨流域調水工程、抽水蓄能電站等。當前中國每年的水災損失一般低於國民經濟總量的2%。
大壩是水利水電發展最重要的標誌。歷史沒有明確記載第一座大壩何時產生，但公認中國、印度、伊朗、埃及是最早建設大壩的國家。據記載，公元1000年以前壩高超過30m的大壩只有3座，最高的是中國浮山堰土壩；1900年以前壩高超過30m的大壩只有31座，最高的是法國Gouffred』Enfer砌石重力拱壩。
1900年之後，世界各國大力發展水利水電。與國際比較，中國水利水電發展可分為四個階段。
1900年~1949年為第一階段，中國高於30m以上的大壩只有21座，總庫容約2.8×1010m³，水電總裝機容量為5.4×105kW。當時的中國水災是心腹大患，基本是大雨大災、小雨小災、無雨旱災，技術落後。
第二階段從1949年新中國成立至1978年改革開放開始，這一時期中國是國際上修建水庫大壩最活躍的國家，30m以上的大壩由21座增加到3651座，總庫容增加到約2.989×1011m³，水電總裝機容量增加到1.867×107kW，大壩建設的主要目的是防洪、灌溉等。由於受技術、投資等因素制約，雖然取得了很大的成就，但總體上與發達國家相比還比較落後。
第三階段從改革開放開始至2000年，以二灘等特大型大壩建成為標誌，中國水利水電建設實現了質的突破，由追趕世界水平到不少方面居於國際先進和領先水平，很多工程經受了1998年大洪水、2008年汶川大地震的嚴峻考驗。這一階段工程的突出特點是設計質量高、施工速度快、安全性好，普遍達到了預期目標。
21世紀以來，以三峽、南水北調工程投入運行為標誌，中國進入了自主創新、引領發展的第四階段，先後竣工的小灣、龍灘、水布埡、錦屏一級等工程，建設技術不斷刷新世界紀錄。這一階段中國更加關注巨型工程和超高壩的安全，注重環境保護，在很多領域居於國際引領地位，同時也全面參與國際水利水電建設市場，擁有一半以上的國際市場份額。
截至2014年，中國建成各類水庫9.8萬多座，總庫容為8.166×1011m³，達到全國河川年徑流量的29%；農田有效灌溉面積達6.9×107hm2，佔世界的23%；已建、在建壩高超過30m的大壩6539座，佔世界的43%；已建水電總裝機容量超過3×108kW，佔世界的27%；已建抽水蓄能電站總裝機容量達2.211×107kW，佔世界的12%；輸水乾渠長度超過1.38×104km，水工隧洞長度超過1×104km。中國已成為世界上水庫大壩數量最多、農田灌溉面積最大、水電總裝機容量最大、調水工程裡程最長的國家，與國際情況的比較見圖1、圖2及表1至表3。
圖1 世界主要國家壩高30m以上大壩的數量
圖2 世界主要國家的抽水蓄能裝機容量
表1 世界壩高前10名大壩
表2 世界庫容前10名水庫
The largest reservoir in China is the Three Gorges Reservoir with a storage capacity of 4.505 × 1010 m³, ranked the 24th in the world.
表3 世界裝機容量前10名的工程
中國建設了世界上最多的水利水電工程，也採取了最嚴格的水資源管理制度，要求以水定城、以水定產，但由於人口眾多、水資源時空分布不均，與發達國家比，依然需繼續推進工程建設。
基於約100個國家的數據，我們比較了水資源開發度與人類發展指數的相關關係，HDI是衡量一個國家綜合國力的重要指標。由此可見發達國家人類發展指數高，對應的水資源開發度一般也高。
2014年中國人類發展指數為0.727，水電開發度為52％，人均庫容約600m³，基本符合較發達的發展中國家的指標，說明中國的水庫和水電建設與國民經濟社會發展的水平總體是協調的。
圖3 水電開發度與人類發展指數的關係
圖4 人均庫容與人類發展指數的關係
二、壩建設安全保障技術
中國土石壩、重力壩、拱壩、膠結顆粒料壩發展在文獻中已有詳述，在高壩建設中，中國特別關注安全，發展了很多新理念、新技術。
（一）高混凝土壩的真實性態仿真、抗高壓水劈裂與材料配製
混凝土壩是世界高壩建設的主要壩型之一，在200m以上的高壩中，其佔比超過60%，在中國佔比為56%。為開發水資源，全球還將修建一系列高混凝土壩，因此保障高壩安全意義重大。
20世紀高混凝土壩的發展取得了巨大的成功，同時也有慘痛教訓。胡佛、英古力、大迪克遜、伊泰普等高混凝土壩建設成績卓著，引領了高混凝土壩的發展。奧地利科恩布萊恩、美國德沃夏克、前蘇聯薩揚舒申斯克等高壩都發生過嚴重開裂漏水，修補加固費用巨大；法國馬爾帕塞拱壩因壩肩失穩發生潰決，給生命、財產帶來巨大損失；中國也有高混凝土壩發生嚴重裂縫、高壓水劈裂等影響安全的實例。
眾多事故表明，傳統計算方法和建設技術難以滿足高混凝土壩安全建設的需要，主要表現為：
①傳統方法算出的應力、變形、穩定與真實情況差別大，大壩性態預測誤差大；
②大壩材料的高強度與高抗裂之間矛盾突出，採用傳統方法配製難以兼顧；
③高混凝土壩高壓水劈裂風險高、劈裂後危害嚴重。
圖5 科恩布萊恩拱壩事故與加固
為實現大壩「性態可預測、安全可控制」，基於對國內外已建15座典型拱壩應力、開裂範圍的分析，提出了適用於300m級特高壩的有限元等效應力方法和應力控制標準，提出了變形體時程動態穩定分析方法，採用改進的動接觸力模型模擬壩基巖體各滑裂面在靜力和地震作用下張開、黏著、滑移的非線性力學行為，提出了局部變形累積達到臨界狀態、控制性位移出現拐點這一新的定量評價準則，建立了大壩穩定和大壩極限抗震能力評價新體系。
傳統方法預測大壩性態時誤差大，位移預測值與觀測結果相差普遍大於30%，壩踵應力狀態有時與觀測值相反，難以準確評估大壩的安全性態。我國提出了高混凝土壩後期溫升模型，創立了多縫大壩高效迭代模型和排水孔幕模擬的夾層代孔列模型，實現了混凝土壩澆築、灌漿、蓄水運行，到老化、劣化的建設運行全過程模擬，顯著提高了大壩性態預測精度。
小灣、錦屏一級、大崗山等特高拱壩初期蓄水至正常蓄水位時最大變形預測值與監測值的誤差分別為0.9%、0.1%和2.2%，遠小於傳統方法計算值與監測值的誤差。
為實現抗高壓水劈裂，發明了全級配混凝土高壓水劈裂模擬試驗方法和裝置，論證得出按無拉應力準則與按有壓應力準則設計200m以上特高重力壩時都存在高壓水劈裂風險，提出了抗高壓水劈裂的設計方法和準則。發明了高混凝土壩面柔性防滲和壩前自反濾防滲結構，發明了仿真試驗裝置，證明了在300m水頭作用下壩踵混凝土裂縫張開不超過8mm時可防止高壓水劈裂。提出的柔性防滲和壩前自反濾結構與加設護坦相比更可靠。
美國胡佛大壩採用低熱矽酸鹽水泥，每立方米混凝土成本較三峽高30%以上，難以仿用。為保障「千年大計」的三峽工程及200m以上高混凝土壩的安全建設，發現了多元膠凝粉體的緊密堆積和複合膠凝效應，提出配製高壩混凝土的新方法，解決了傳統方法配製混凝土時高強度與高抗裂難以兼顧的難題，開啟了高壩工程大規模使用I級粉煤灰、石灰石粉摻合料的先例。
應用於三峽三期的4×106m³混凝土，抗裂係數提升13.1%~50.0%。從圖6可見當超細粉含量達到膠凝粉體20%~40%時可減少漿體用水量12%，從而可大幅度降低混凝土用水量和膠凝材料用量。
（二）面板堆石壩變形協調控制與動態穩定止水設計
現代面板堆石壩建設自1965年開始，以Cooke為代表，強調依據經驗設計、小噸位振動碾薄層碾壓施工。中國在20世紀80年代開始引進現代面板堆石壩技術，並在之後的發展中結合控制面板結構性裂縫，中國和巴西專家提出大壩變形控制的理念並將其應用於水布埡、洪家渡等工程。
中國提出了孔隙率控制的嚴格指標，採用更大激振力的碾壓設備，將堆石料的孔隙率控制在19%~20%，大壩最大沉降變形控制在1%壩高，具體見表4。Pinto認為提高堆石體壓縮模量E對減小面板壓應變是最有效的，並建立了堆石壩體變形模量E/（γH）與河谷形狀因數A/H2的關係。上述認識和實踐促進了面板堆石壩的發展。
圖6 標準稠度相對用水量試驗結果
圖7 堆石壩體變形模量與河谷形狀因數關係
在Pinto的原圖基礎上，補充了水布埡等10座面板堆石壩工程，可見水布埡、巴貢等面板堆石壩並不符合Pinto結論，即單獨控制堆石體變形也不盡科學，需要既控制堆石體變形總量，又控制各部位變形的協調才是合理的辦法。
結合巴貢面板堆石壩等工程建設，提出了變形協調設計新理念，建立了變形協調的準則、判別標準和變形安全設計計算方法，按新、老理念設計的典型工程的運行情況見表4。
表4 國內外典型高面板堆石壩的統計數據
高面板堆石壩在早期發展過程中一直存在周邊縫破壞漏水問題，結合水布埡面板堆石壩建設，研究提出了新的止水結構，後來歸納提出了動態穩定止水設計理念。其基本要求是在300m高水壓下，止水結構可以承受三向大變位作用，通過動態自調整形成穩定止水體系，即新的止水結構既可在正常設計工況下實現動態穩定止水，又可在非常情況下依靠具有流動止水功能的新材料彌補止水系統的缺陷。
新止水設計與國外常規止水設計工程的運行效果見表5。運用面板綜合滲透係數法建立了面板堆石壩滲漏評價方法，基於國內外67座面板堆石壩工程監測結果得到圖8，水布埡、洪家渡等工程均居於優質區。
表5 止水效果的國內外對比
圖8 面板綜合滲透係數的累積概率曲線
（三）高壩抗震安全
在胡佛拱壩論證中，美國墾務局開發了試載法，按擬靜力法考慮0.1g的地震加速度進行抗震設防。後續的進展包括以試載法為基礎的拱壩動力特性及動力反應分析等。中國在強震區建設200m以上高壩，設計地震加速度值普遍較大，如小灣拱壩為0. 308g、溪洛渡拱壩為0. 357g、大崗山拱壩為0. 5575g。
以陳厚群、張楚漢、林皋院士為代表的團隊，開發建立了系統的混凝土大壩抗震安全分析方法，主要包括地震動輸入、結構地震響應、結構抗力分析。
採用隨機有限斷層法以面源破裂過程來考慮近場大震的地震動輸入特性，採用與地震動加速度反應譜對應的「有效峰值加速度」作為表徵地震作用強度的主要抗震設計參數，概率法與確定性方法相結合，由設定地震確定設計地震反應譜。
提出了壩體與地基耦合的變形體時程動態穩定分析方法，提出了局部變形累積達到臨界狀態、控制點位移出現突變這一新的定量評價準則，建立了大壩整體穩定和大壩極限抗震能力評價體系，創建了高壩並行計算技術、開發了並行計算軟體，建立了大型三向六自由度地震模擬振動臺。
提出了同時考慮殘餘變形與剛度降低的混凝土損傷模型，引入「視彈性模量」和「視損傷因子」建立混凝土動態損傷本構關係，並應用於對經受汶川地震考驗的沙牌拱壩進行震情檢驗。
在2008年的汶川地震中，沙牌拱壩、紫平鋪面板堆石壩等4座100m以上高壩經歷了強震考驗，大壩整體穩定。
圖9 視彈性模量E–的應力–應變關係
（四）高壩洩洪消能
中國的小灣、二灘、小浪底等大型工程，水頭高、流量大、河谷狹窄、地形地質條件複雜，其洩洪水力學指標如水頭、洩量、洩洪功率等達到了世界之最，洩洪消能難度很大。
針對高拱壩洩洪消能防衝難題，提出了「多種設施，分散洩洪；雙層多孔，水流撞擊；分區消能，按需防護」的原則和思路，最初在二灘水電站成功應用。此後，隨著中國建壩技術的進一步發展，大壩的洩洪消能技術參數進一步突破，見表6。這些工程均採用「壩身孔口+洩洪洞洩洪+水墊塘消能的二灘模式」，較好解決了高壩洩洪消能問題，已完建工程均運行良好。
表6 國內外部分高拱壩壩身洩洪水力學指標
基於「縱向擴散，空中摩擦摻氣消能」理念，發展了窄縫消能技術，成功解決了一批「窄河谷、高壩、大洩量」大型工程的洩洪消能難題。對窄縫消能工進行了系統研究，提出了窄縫消能工的應用條件、設計步驟和消能特性，在龍羊峽、拉西瓦等大型工程上得到成功應用。
為解決高水頭、大單寬流量、低佛氏數洩洪消能難題，發明了寬尾墩消力池聯合消能工，應用在景洪、五強溪等多個工程。景洪最大壩高108m，最大單寬流量為331m³·s–1，是迄今為止寬尾墩消力池聯合消能工應用的最高水平。此外，發展了孔板消能工、旋流消能工等多種形式的內消能工技術，解決了導流洞改建洩洪洞的水流銜接問題，同時無挑流霧化對環境的不利影響，成功應用於小浪底、公伯峽等工程。
深山峽谷區的地形地質條件往往給水電站洩洪洞的布置帶來困難，研究提出的「龍落尾」洩洪洞布置思路和洩洪洞摻氣減蝕技術可將高速水流空蝕破壞的風險顯著降低，已在溪洛渡、錦屏一級等工程中得到成功運用。
三、江河治理與非均勻不平衡輸沙理論
中國黃河、長江世界著名，但治理最為困難。圖10比較了國際典型河流的比降。以黃河為例，1949年以前，是百年一改道、三年兩決口的河流，給人民帶來了深重的災難。黃河四季流量變化大、泥沙含量多，水庫淤積問題嚴重。
黃河年輸沙量1.6×109t，為亞馬遜河年輸沙量9×108t的1.8倍，多年平均含沙量達35kg·m–3，為亞馬孫河的210倍。1992年調查表明黃河流域已有超過20%的水庫庫容被淤損。對此，採用「蓄清排渾」「異重流排沙」等方法，實現了「不淤高、不決口、不斷流、水質不惡化」的黃河治理目標。
圖10 國際典型河流的比降對比
黃河因含沙量高，河道淤積嚴重，其下遊已經成為高懸於黃淮海平原之上的地上懸河。為應對黃河水沙災害問題，胡春宏等提出了全河角度的空間優化配置總體框架，構建了黃河泥沙空間優化配置的理論與模型。有關管理部門提出了「基於小浪底水庫單庫調節為主、空間尺度水沙對接、幹流水庫群水沙聯合調度」等調水調沙模式，形成了調水調沙理論及指標體系。
韓其為等創立了非均勻不平衡輸沙理論，闡明了泥沙運動的非均勻沙、不平衡輸移機理，解決了以長江三峽、黃河小浪底為代表的大型水庫淤積及下遊河道衝刷預測等難題，成功地將泥沙運動由定性描述上升為定量模擬。
該理論的先進性涵蓋以下幾個方面：建立了非均勻不平衡輸沙理論系列表達式，其中非均勻懸移質含沙量的沿程變化可表示為式；揭示並證實了粗細泥沙交換是衝積河流河道演變的普遍規律；導出了平衡與不平衡條件下恢復飽和係數的表達式；建立了統計理論挾沙能力的理論體系；導出了豎向與縱向速度不同相關的泥沙轉移與狀態概率，提出了基於床面泥沙交換強度的擴散方程普適邊界條件。近年來，非均勻不平衡輸沙理論被廣泛應用於國內外重要模型及工程實踐中，發揮了重要作用。
式中，S、S*分別為出口斷面的非均勻沙總含沙量和總挾沙能力；
表示對1~n組泥沙求和；P4,l、P*4,l分別為懸沙及挾沙能力級配；α為恢復飽和係數；L為河段長度；λl=q/ωl為第l組泥沙的落距，其中，q為單寬流量，ωl為泥沙沉速；下標0表示進口斷面相應的值。
四、跨流域調水工程
為保障可持續發展，長距離跨流域調水常是解決水資源短缺和優化水資源配置的必然選擇。據統計，全球已有40多個國家和地區建成了350餘項調水工程。中國已建、擬建大中型調水工程近50項，年調水量逾9×1010m³。
南水北調工程預計年調水總量為4.48×1010m³，其中，東線1.48×1010m³、中線1.3×1010m³、西線1.7×1010m³，已建東線一期工程幹線全長1467km、中線一期工程幹線全長1432km，在調水距離、影響人口、工程複雜性和安全控制難度等多方面均居世界之最。
圖11 南水北調工程總體布局圖
長距離調水工程難題主要包括：
①不同時空尺度與不同要素過程的水循環模擬；
②多水源、多目標、多主體的群決策與風險調度；
③複雜巨系統安全高效運行水力控制。中國學者針對難題取得了多項進展和突破。
構建了考慮人類活動影響的分布式水文模型，提高了水文模擬對不同氣候、下墊麵條件、人類活動的適應性；提出了水庫系統的經濟特性與調度決策原理，開發了三種基於單調性的改進動態規划算法，計算效率比傳統算法提高一個數量級；建立了水庫調度規則多目標群決策優化技術，成功應用於南水北調中線丹江口水庫。
在輸水系統多約束、多相、多過程耦合模擬方面，提出了輸水明渠關鍵水力參數系統辨識模型與輸水系統複雜多相流數值仿真理論方法，成功應用於南水北調中線工程。
提出了渠道糙率系統辨識公式，見式。該公式為論證中國長距離輸水工程的輸水能力提供了理論基礎，國際上現有的Einstein公式、Belokon-Sabaneev公式、Larsen公式均是封凍渠道綜合糙率公式的特例。
式中，n為渠底糙率；R為渠道水力半徑；nc為渠道綜合糙率；ni為冰蓋糙率；β為溼周比；a為冰封率。
創建了複雜輸水系統水力調控頻域分析理論及閘門群優化控制技術，提出了「粗調」「細調」與「協調」作用有機銜接的長距離複雜輸水系統閘門群集散控制模式，設計了閘門群控制算法。
在調水系統常態應急態水力控制技術方面，開發了長距離輸水系統水力控制新技術，有效解決了高中水頭、長距離、大流量有壓管道輸水工程水擊控制難題；建立了長距離輸水系統冰情預測、冰害防治與冰期運行控制技術，成功應用於引黃濟津工程、南水北調中線工程等。
在長距離調水工程中，深埋長隧洞在克服高山峽谷等地形障礙、縮短空間距離等方面具有不可替代的作用。據不完全統計，中國長度在5km以上的新建成和在建跨流域調水輸水隧洞工程共22座，其中，大夥房一期工程輸水隧洞單洞長85km，是目前世界上已建的最長隧洞。
目前，中國的以新奧法為核心的深埋長隧洞修建技術在許多方面已達到了世界先進水平，施工地質災害的超前預報及其控制技術正在逐漸走向成熟，特別是研製出擁有核心技術和自主智慧財產權的全斷面巖石掘進機及配套的流程化施工方法，在南水北調中線穿黃隧洞、引漢濟渭穿秦嶺隧洞等多個工程中獲得了成功應用。
圖12 中國自主研製的8.03 m直徑全斷面巖石掘進機（TBM）
五、巨型水電機組與抽水蓄能電站
中國巨型水電站的大規模建設驅動了巨型水電設備發展。1949年~1978年，中國水電設備工業由小到大取得長足發展，自主研製生產了混流式、轉槳式、衝擊式水輪發電機組。1978年後，水電裝備水平不斷邁向新高度，劉家峽、龍羊峽、巖灘電站等採用的單機容量達到了300MW級，李家峽單機容量為400MW，二灘單機容量為550MW。
以三峽工程為代表，採用了「引進、消化、吸收、再創新」的發展思路，中國大型水電裝備製造業的常規水輪發電機組設計製造能力迅速提升至700MW級。三峽和龍灘機組共30多臺，單機容量達到700 MW；溪洛渡、向家壩和在建的白鶴灘、烏東德等電站，單機容量更是達到700MW~1000MW。
在三峽右岸電站水電機組的研製中，哈爾濱電氣集團公司通過採取優化定子線圈換位方式與定子機座結構形式、合理選擇定子鐵心材料及優化設計冷卻系統等技術措施，自主開發了當時世界上單機容量最大的840MW全空冷技術水輪發電機。東方電氣集團有限公司也為三峽地下電站研製了具有自主智慧財產權的、世界上單機容量最大的840 MW蒸發冷卻水輪發電機組。目前，中國企業設計製造的800 MW級水輪發電機組已投入運行，1000 MW級機組正在研製當中。
通過寶泉、惠州和白蓮河三個蓄能電站機組製造統一招標和技貿結合引進技術，依託後續的黑糜峰、蒲石河等抽水蓄能電站機組的消化吸收，抽水蓄能機組設備國產化的步伐大大加快。目前，中國已形成300MW級及以上抽水蓄能機組關鍵核心技術。從2007年開始，陸續設計、製造了響水澗、清遠、仙遊等抽水蓄能電站的機電設備。
中國建設了高精度水力機械模型試驗臺，表7列出了試驗臺與世界各國的比較。試驗臺建設為開發優秀水力機械模型打下了基礎，同時進行了大型水電站、抽水蓄能電站同臺對比試驗，為科學評標提供平臺。
表7 試驗臺參數比較表
中國抽水蓄能電站建設起步晚、發展快、未來需求大。2014年已建總裝機容量達2.211×107kW，居世界第三，約佔全國電力總裝機容量的2%，尚低於發達國家約5%的水平，預計2030年裝機為1.2×108kW。除機組技術進展外，在全池防滲、高壓引水隧洞輸水、廠房抗振等方面也取得了創新成果。
提出了瀝青和混凝土面板全池防滲耐久性定量設計理念，建立了室內、外老化對應關係，開發的改性瀝青抗凍斷溫度可達–45℃，為世界最低；提出了防滲層瀝青混凝土抗低溫凍斷、抗高溫流淌的設計方法。提出了超高壓輸水隧洞鋼襯與非鋼襯的判據，提出了15 MPa超高壓灌漿工藝與施工新技術；提出了廠房抗振動力學模態分析方法，實現了全過程共振頻率、振動位移「雙控制」。上述這些技術在天荒坪、呼和浩特等蓄能電站成功應用，取得了良好的效果。
六、地下洞室
21世紀以來，中國的水電開發逐漸向水能資源豐富的西南高山峽谷地區轉移，地下水電站在數量和規模上都有重大突破。三峽、二灘等電站的地下廠房主體洞室高跨比達到2.13~2.67，大大突破原有錨噴支護地下洞室高跨比的一般經驗範圍；龍灘、溪洛渡、向家壩等電站的地下廠房跨度均已超過30m，最大單機容量達700MW~800MW，在建的白鶴灘水電站單機容量向1000MW邁進。
這些地下廠房涉及的地下洞室群規模宏大、結構複雜，提出了一系列需要解決的關鍵技術難題，促進了中國地下洞室群設計水平和施工技術的迅猛發展。
地下洞室建設實施以新奧法理論為基礎的動態設計原則，強調設計、施工和監測三位一體，根據監測反饋分析的成果及時優化開挖支護設計參數、採取合適支護措施，確保了施工期的圍巖穩定和安全。
施工技術不斷向集成創新方面轉變，覆蓋了施工的各個環節，例如：
①測量技術的發展、鑽孔精度和輪廓爆破技術的提高，使開挖質量近乎完美；
②鋼纖維和聚丙烯微纖維噴混凝土的應用以及巖土錨固技術的發展，結合分層分塊的優選及預加固技術，使得在不良地質條件下的大洞室開挖穩定技術更加成熟；
③反井鑽機和開敞式TBM掘進機的應用及滑模技術的完善，實現了長斜井和深豎井的快速施工；
④高效通風機的研製及通風方法研究，解決了複雜洞群的通風散煙難題；
⑤「平面多工序，立體多層次」工法的廣泛推廣，極大地提高了地下洞室群的施工速度。
七、生態保護
中國的水利水電建設越來越高度關注生態環境保護研究與實踐，在水庫生態調度、大壩分層取水、珍稀魚類保護等多個方面採取了最為嚴格的措施，取得了較好的成效。
近年來中國在水庫生態調度的理論研究和實踐應用取得了豐富成果和長足進步。水庫生態調度目標已經從單一物種或種群發展到整體生態系統；生態調度控制對象由單一水庫調度，發展到梯級水庫群聯合調度；生態調度影響範圍由一段河道、河流，發展到覆蓋整個流域；生態調度時段由針對目標保護物種的生態關鍵期發展到全年期，甚至考慮預報因素的中長期調度。
在上述基礎上，王浩院士開展了面向生態的流域綜合調度研究，構建了流域生態調度理論技術體系。1999年以來，黃河流域實行全流域統一調度，三門峽、小浪底和萬家寨多次實施聯合調度，保證了河流的基本生態流量，避免了黃河幹流斷流，恢復了河口和下遊的生態。此外，通過水庫生態調度，還成功實施了珠江補淡壓鹹、引嶽濟澱等應急調水工程，修復了河流生態，維護了河流健康。
中國20世紀60年代在借鑑美國、日本等國的多層式、豎井式取水口等型式的基礎上，為解決水庫下洩低溫水問題修建了一些分層取水結構。21世紀以來，在200m、300m級特高壩建設中，進一步發展和提出了以疊梁門為代表的分層取水布置技術，解決了高壩大庫分層取水進水口的水溫控制及安全運行等難題，並已在錦屏一級、溪洛渡、糯扎渡、光照等大型水電站中成功運用。其中，錦屏一級壩高305m，電站運行水位變幅達80m，單機引水流量為350m³·s–1，分層取水設施的運行水頭、流量等規模居世界前列。
圍繞中華鱘自然及人工種群的保護，中國學者在中華鱘繁育技術、中華鱘物種保護技術、中華鱘自然種群動態及洄遊運動規律研究等方面取得了突出進展，目前已經累計向長江、珠江等放流中華鱘500萬尾，為中華鱘自然種群資源的維持及保護提供了重要保障。
對保護魚類有需求的水利水電工程，必須建設魚類過壩設施，中國已經研究並制定了《水利水電工程魚道設計導則》。目前在建的珠江大藤峽、江西峽江、西藏拉洛等水利工程上都建有魚道。另外，為了滿足水利水電工程下遊生態需水要求，目前設計的所有水利水電工程都專門設置了生態放水孔洞，以保障工程從施工到運行全過程能洩放下遊生態流量。
八、結語
未來中國的水利水電建設將向西部轉移，地質條件更加複雜，生態環境更加脆弱，工程建設面臨更大的挑戰。但我們相信，基於已有成果和不斷創新，中國的水利水電建設技術必將實現新的跨越，為世界水利水電發展做出更大的貢獻。