探寻湖南坝工建设的高光时刻

  人民长江报、湖南水利微信公众号   2021-11-01 09:02:00

以我赤子心 写就“坝工乡”

——探寻湖南坝工建设的高光时刻

中国,世界拥有水库大坝最多的国家;湖南,中国拥有水库大坝最多的省份。

湖南水库大坝数量占全国七分之一,坝型几乎涵盖所有类别,坝工技术更屡开国内外先河,被誉为中国“坝工之乡”。

湖南为何会成为中国“坝工之乡”?“坝工之乡”养成背后,又凝聚了湖湘坝工专家们怎样的精气神?近日,记者走进湖南坝工界的“黄埔军校”——湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司(以下简称湖南省水电设计院),探寻湖南坝工建设的高光时刻,体味不同历史时期的“坝工之功”,品读“坝工赤子”的智慧与勇气。

“建不成”变“建得成”

湖南多水,人称“三湘四水”。水情,被视为湖南最大的省情。

上世纪五十年代初期,面对严重的水害灾害和日益增大的粮食生产压力,中国共产党领导全国人民开展了轰轰烈烈的“兴修水利大会战”。在湖南,一场“因地制宜”的轻型坝建设小高潮,不仅为农业生产注入“强心针”,亦见证着开拓者们的“速度与激情”。

1958年,仅仅经过一个枯水期的建设,四座别具匠心的混凝土轻型坝在湖南山区悄然亮相。在那个缺钢筋、缺水泥、缺设备、缺经验的艰苦年代,他们以避“重”取“轻”的智慧,不仅让“建不成”变“建得成”,更为近30万亩良田送来灌溉水,惊艳了国内坝工届。

“土坝、砌石坝是湖南的古老坝型,但山区多石,修土坝缺土料,修砌石坝则耗时耗力。特定环境下,在山区筑坝用‘土办法’行不通。”现年93岁的湖南省水电设计院原副总工周绍诜直言。

图|周绍诜(右一)

“土办法”不行,“洋办法”是否可行?

被称为“洋坝”的混凝土坝貌似是破题之策,可钢筋、水泥材料匮乏又成为新难题。

“这时,我们开始思考‘轻型’坝的可行性。比如借助两岸山体之力减少用材的薄拱坝、只需一组支墩和挡水盖板的平板坝,以及基本无需使用钢筋的大头坝……”毕业于清华大学水利系的周绍诜和同事们一道,以初生牛犊不怕虎的干劲,在崇山峻岭中因地制宜,探索设计出三种当时国内首创的轻型坝坝型——混凝土坝顶溢流薄拱坝、混凝土溢流平板坝、混凝土大头坝,它们不仅适应特定的地质条件,且用材少、工期短、见效快。

“钢筋水泥就那么多,不开辟新路,大坝没法建。”周绍诜一边说,一边在纸上为记者画起这些轻型坝结构。

半江混凝土溢流薄拱坝,坝高42米。“借力打力”的薄拱坝坝型,通过弧拱将大部分水体推力传向两岸山体,使坝体减薄,大大减少工程量;中间低、两边高、平面呈圆弧形的坝顶设计,巧妙发挥坝顶中部溢流作用;坝下设置水垫塘,有的放矢地进行水流消能。

图|仙下大头坝

仙下混凝土大头坝,使用大头支墩形式,使用钢筋更少。尽管坝体建在地质条件较差的第三系红层上,工程师通过将坝址裸露部分用混凝土覆盖,避免红层风化。

……

一处处匠心独具的大坝,在工程师们笔下充满生命力。当年,正是因为它们的出现,为湖南农业发展提供了坚实水源保障。

由于湖南在轻型坝设计和建设方面成绩瞩目,被指定为1958年全国中型水利工程会议交流项目,半江溢流拱坝更被指定为1961年中苏两国技术交流工程。

图|半江溢流拱坝

在往后的岁月中,专家们朝着难度更高的工程开拔,建成了湖南省最大灌区韶山灌区水源工程——水府庙水库大坝、我国首座大孔口泄流双曲拱坝工程——欧阳海水库大坝等,他们矢志不渝地与问题“对着干”,在“敢为天下先”的湖湘精神驱动下,攀登一座座高峰。

“传统款”变“现代范”

进入改革开放与社会主义现代化建设新时期,水利战略地位持续强化。在湖南,沐浴着机械化阳光的坝工事业,不仅越来越具“现代范”,其效益亦涵盖灌溉、防洪、发电、航运等多方面,全面支撑湖湘经济社会发展。

“1978年,当我回到家乡湖南,强烈感受到湖南坝工建设的雄厚实力。”作为新中国成立后首批公派赴苏的留学生,现年88岁的湖南省水电设计院原党委书记艾克明感慨。

这一时期,随着机械化水平的提高,肩挑背扛式的工程建设模式被改写,适合大型机械化施工的新坝型成为新时代的召唤。

在湖湘水利“舞台”上,启用机械化施工的土石坝、混凝土面板堆石坝、全断面碾压混凝土坝、灯泡贯流机电站闸坝等适应机械化施工的全新坝型逐一亮相。它们不仅“现代范”十足,还大步朝着行业既有“禁区”、“盲点”进军。

图|铁山水利枢纽

位于湖南省岳阳市的铁山大坝,为湖南省首座采用机械化施工的工程。该工程处于东洞庭湖边缘地震区,地质条件复杂且有大量粗砂。

“在地震区建坝已是一大‘禁区’,还要用砂料筑坝,在行业内是少之又少。”艾克明说。

为确保方案安全可行,专家们做了大量科学实验:大型管涌实验、振动三轴实验、大型剪切实验……涵盖八大专业的技术人员组成攻坚小组,大胆启用新设备、开创新方法,合力攻克“禁区”。

随着大型机械化施工的进一步发展,混凝土面板堆石坝进入了行业视野。

我国于1985年开始采用这种新坝型,尽管并无太多经验借鉴,专家们通过反复研究,于1990年设计完建我国首批四座面板堆石坝之一——株树桥混凝土面板堆石坝,其大坝设计和施工不仅为同类坝型提供经验,也为编制相关设计规范提供重要参数。

乘着改革春风,湖湘坝工“舞台”好戏连连。

“过去混凝土重力坝使用常态混凝土,水泥用量多、温控难度大,建设速度相对较慢。我们在想,既然土石坝可用碾子碾,混凝土坝是否也可用碾子碾,革新坝工技术?”

通过严谨研究,专家们革命性地研发出一种全新型坝——全断面碾压混凝土坝,并将这一坝型运用于江垭大坝,引领了行业新一轮技术风潮。江垭大坝不仅以132米的高度成为当时全国最高的全断面碾压混凝土坝,更为湘西北的防洪与能源事业留下浓墨重彩的一笔。

图|大源渡航电枢纽

此后,湖南坝工建设逐步从山区转向平原,灯泡贯流机电站闸坝枢纽工程成为新的“弄潮儿”。这一新坝型适用平原区、城市区低水头枢纽,几米到20几米的低水头电站均能运行。马迹塘水电枢纽、大源渡航电枢纽……一批灯泡贯流机电站闸坝枢纽工程先后登场,在航运、发电领域大显身手,标记出湖湘坝工建设新的里程,传承着湖湘坝工专家“经世致用”的风采。

“新阵地”变“新高地”

迈入中国特色社会主义新时代,湖南相继建成一大批骨干性控制性工程。涔天河水库扩建工程及灌区工程、莽山水库、毛俊水库、犬木塘水库等国家重大水利工程加快推进,不仅有效增强流域洪水调控能力和水资源配置能力,坝工建设还在保障水安全、践行绿色发展理念等方面打造“新高地”。

“置身新时代,我们一直在思考如何让坝工建设与城市、生态更好地融合,让大坝更加生态化、自然和谐化、景观化。在犬木塘水库,我们便做了大胆尝试。”湖南省水电设计院原总工程师郑洪介绍,在确保犬木塘大坝安全的基础上,创新设计了两个如同古代城门式样的门楼及枢纽区、闸坝上下游两岸生态布局,让大坝工程一改过往的“大、笨、粗”,更显自然和谐,生态美观。

深耕本土市场的同时,湖南省水电设计院还将阵地向西北推进。

图|新疆大河沿水库

在新疆,多砂河流上广布砂卵石,河床砂卵石覆盖层厚达数十米至数百米,在此种河谷筑坝,大坝防渗困难重重。

由该院设计建成的新疆大河沿水库于2020年正式运行。其沥青心墙砂砾石坝的混凝土防渗墙深达185米,创造了当时防渗墙的世界新深度,成功实现全河床截断。眼下,该院正在新疆推进十余座大坝的建设,巧妙利用当地材料筑坝,科学解决深厚覆盖层防渗难题,推动当地经济社会发展。

展望未来,坝工建设仍有许多难题亟待攻克。面对新形势、新问题和新要求,湖南省水电设计院将继续加大科技创新,深度利用机械化、自动化、数字化等现代技术助推坝工发展,在水利建设中充分体现“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,为湖南水利事业高质量发展提供坚强的技术支撑。

记者手记

敢为天下先

 “虽然前人没干,不代表不能干。”

“没有教科书参考没关系,我们干成了就是教科书。” “钢筋水泥就那么多,我们必须走新路。” …… 对话资深湖湘坝工专家,频出的金句让人“过耳不忘”。爱吃辣的湖南人,在坝工建设领域也同样有着“辣椒”的特性。

不论是耋耄之年的资深专家周绍诜、艾克明,还是国务院津贴专家郑洪,他们是那样的不同,又是那样的相同。

不同的是,大家身处的时代、面对的难题、研发的技术;相同的是,大家身上“敢为天下先”的湖湘精气神,传承和发扬的湖南水电设计院“唯精唯实 求是求新”的态度和初心。

面对缺钢筋、缺水泥、缺设备、缺经验的“四缺”境地,周绍诜和同事们“敢为天下先”,精心设计轻型坝,以“避”重取“轻”的智慧,变“不可能”为“可能”。

面对震区建坝、粗砂建坝等诸多行业“禁区”与“盲点”,艾克明和同事们“敢为天下先”,大胆启用实验新设备、新方法,用缜密、频繁的水利实验,在科学论证中变“可能”为“可行”。

面对复杂筑坝条件、城乡新老水问题,郑洪与同事们“敢为天下先”,结合国外先进技术,研发新工艺、探索新结构,不仅把工程建成,更把工程建美。

应该说,他们不仅代表自己,更代表着一代又一代湖南坝工设计者们。当人们就湖南为何成为“坝工之乡”发问时,这股“敢为天下先”的湖湘精气神,定是问题答案的重要部分。


责编:潘文秀

来源:人民长江报、湖南水利微信公众号

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