王海蘊(yùn)

作為2018重慶國(guó)際人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)洽談會(huì)的重要活動(dòng)之一，11月10日，“生態(tài)環(huán)保前沿科技學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)”圍繞生態(tài)環(huán)保前沿領(lǐng)域進(jìn)行主題演講和研討，4位院士專家作了專題報(bào)告。中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)賈金生作了題為《促進(jìn)生態(tài)文明發(fā)展的涉水新技術(shù)進(jìn)展》的報(bào)告。

作為我國(guó)首位國(guó)際涉水學(xué)術(shù)組織主席擔(dān)任者和我國(guó)水工結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)帶頭人，賈金生首創(chuàng)膠結(jié)顆粒料壩新壩型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料制備和施工方法;發(fā)明了面板壩新型止水防滲結(jié)構(gòu)，解決了面板壩止水和面板擠壓破壞等難題;提出了高混凝土壩抗高壓水劈裂準(zhǔn)則和真實(shí)性態(tài)仿真方法，解決了300m級(jí)高混凝土壩高壓水劈裂等難題。

賈金生在此次專題報(bào)告中，介紹了當(dāng)前國(guó)家江河治理及水工程支撐的相關(guān)進(jìn)展及措施，展示了涉水新技術(shù)進(jìn)展，詳解了膠結(jié)顆粒料壩的概念。他表示膠結(jié)顆粒料壩是適合當(dāng)前我國(guó)國(guó)情的一種水庫(kù)大壩，得到國(guó)際贊譽(yù)。

國(guó)創(chuàng)會(huì)期間，賈金生接受了本刊記者專訪。他指出，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的深入推進(jìn)，對(duì)江河治理和水工程支撐保障能力提出了更高要求，但我國(guó)水利設(shè)施薄弱仍為明顯掣肘，江河治理和水工程支撐保障能力依然不足。

從引進(jìn)到原創(chuàng)

我國(guó)水庫(kù)大壩建設(shè)經(jīng)歷了一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程。

回顧過(guò)往，賈金生把它分為了四個(gè)階段：1949年以前，大壩少，洪水旱災(zāi)多;1949年到1978年之間，群眾建壩高潮興起，大興水利工程，但受限于群眾建壩多是土石壩;1978年到2000年，我國(guó)緊跟國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)吸收消化再創(chuàng)新，積極推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作和科技改革，大壩建設(shè)水平不斷提高;2000年以后，我國(guó)大壩建設(shè)在設(shè)計(jì)、理論和方法等方面已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2016年底，我國(guó)壩高30米以上的大壩有6543座，位居世界首位。

從水庫(kù)大壩建設(shè)模式上來(lái)看，當(dāng)前，土石壩占比95%，混凝土重力壩占比5%。賈金生告訴記者，這兩種壩型也是國(guó)際所通用的技術(shù)模式，“我們引進(jìn)來(lái)，再通過(guò)產(chǎn)學(xué)研不斷創(chuàng)新。”不過(guò)，應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，這兩種壩型也各有優(yōu)缺點(diǎn)。土石壩經(jīng)濟(jì)但存在漫頂潰決風(fēng)險(xiǎn)，混凝土重力壩安全性高但造價(jià)高、對(duì)基礎(chǔ)要求高。

從當(dāng)前需求來(lái)看，我國(guó)工程性缺水400億立方米，水能開發(fā)程度約40%，為世界發(fā)達(dá)國(guó)家的1/2，水庫(kù)大壩建設(shè)需求仍然巨大。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求更高的水資源支撐保障能力，需要可再生能源有更高的占比，高質(zhì)量發(fā)展也對(duì)大壩建設(shè)提出了新的要求。

“我們亟需突破傳統(tǒng)思維、全面創(chuàng)新，提出新的安全可靠的建壩技術(shù)，實(shí)現(xiàn)既經(jīng)濟(jì)又漫頂不潰的筑壩目標(biāo)?！?009年，賈金生基于國(guó)內(nèi)外實(shí)踐在國(guó)際上最早提出膠結(jié)顆粒料壩（Cemented Material Dam，CMD）的概念。

據(jù)介紹，膠結(jié)顆粒料壩是一種介于土石壩與混凝土壩之間的壩型，即利用水泥、砂漿、混凝土等膠結(jié)材料將砂礫石、堆石、塊石等顆粒材料膠結(jié)筑壩，包括膠凝砂礫石壩、膠結(jié)堆石壩（堆石混凝土壩）和膠結(jié)土壩等。

賈金生說(shuō)，“一個(gè)大壩，因?yàn)榘踩蟛煌?，?duì)不同部位要求也不一樣。如果都用混凝土壩設(shè)計(jì)不僅造價(jià)高，也存在過(guò)度安全設(shè)計(jì);而如果都用土石壩，雖然經(jīng)濟(jì)但安全度又不夠?！?/p>

為了解決這一難題，膠結(jié)壩創(chuàng)新性地提出“宜構(gòu)適材”和“宜材適構(gòu)”?！耙藰?gòu)適材”即調(diào)整壩體結(jié)構(gòu)適應(yīng)材料，將砂、礫、石膠結(jié)起來(lái)筑壩，解決漫頂潰決問(wèn)題;“宜材適構(gòu)”是指選擇合適的材料，適應(yīng)不同壩體功能分區(qū)，解決混凝土重力壩大部分區(qū)域材料超強(qiáng)問(wèn)題。

所以，相比于土石壩和混凝土重力壩，膠結(jié)壩既解決了土石壩漫頂潰決風(fēng)險(xiǎn)，又沒有混凝土壩造價(jià)高，且安全度不低于同等壩高的其他壩型。

據(jù)了解，膠結(jié)壩已經(jīng)應(yīng)用到我國(guó)多地水利工程建設(shè)中。山西守口堡水庫(kù)膠凝砂礫石壩是我國(guó)第一座開工建設(shè)的膠結(jié)顆粒料壩永久工程，最大壩高達(dá)61.6m。四川順江堰水利樞紐膠結(jié)顆粒料壩是我國(guó)第一座建成的膠結(jié)顆粒料壩永久工程，于2016年4月28日蓄水，已運(yùn)行兩年半，滲壓等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明工作性態(tài)正常。洪口水電站上游圍堰自建成投入運(yùn)用后，經(jīng)受住了超標(biāo)洪水的過(guò)洪的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

這些實(shí)際應(yīng)用表明，與常規(guī)混凝土、碾壓混凝土等方案相比，膠結(jié)壩不僅工期顯著縮短，綜合造價(jià)降低約10%-15%，而且可靠度高、超載能力強(qiáng)。

膠結(jié)壩在中小型水庫(kù)大壩、圍堰等工程應(yīng)用具有廣泛的前景，但目前推廣還面臨一些難題。賈金生坦言，“我國(guó)水利工程系統(tǒng)是一個(gè)比較傳統(tǒng)的部門體系，而項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等又牽涉到諸多部門，所以新技術(shù)的應(yīng)用還需要一個(gè)慢慢接受的過(guò)程?！?/p>

據(jù)他透露，為了讓膠結(jié)壩技術(shù)更好地推廣應(yīng)用，并早日走出國(guó)門，服務(wù)于“一帶一路”沿線國(guó)家，中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)正積極籌劃創(chuàng)建云平臺(tái)，旨在打造“檢測(cè)在現(xiàn)場(chǎng)、咨詢?cè)谠贫?、專家在全球、服?wù)在身邊”的全鏈條服務(wù)體系。

有生態(tài)才可持續(xù)

《水利部關(guān)于加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)工作的意見》（2013）強(qiáng)調(diào)，要把生態(tài)文明理念融入到水資源開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約、保護(hù)的各方面和水利規(guī)劃、建設(shè)、管理的各環(huán)節(jié)，加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)。

也就是說(shuō)，水庫(kù)大壩工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)息息相關(guān)?！氨热琰S河的小浪底工程，就可以利用大壩調(diào)水調(diào)沙，保持黃河不斷流。”賈金生指出，國(guó)際生態(tài)文明水庫(kù)大壩工程建設(shè)在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行的全過(guò)程都考慮了生態(tài)文明的理念，這是落實(shí)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的有效手段。

建設(shè)人水和諧的大壩水庫(kù)，我國(guó)也有這方面的成功實(shí)踐。建于20世紀(jì)60年代的新安江水庫(kù)，是我國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、建設(shè)的水電站，庫(kù)區(qū)中有1078座島嶼而得名千島湖，國(guó)家5A級(jí)旅游勝地。

根據(jù)典型案例，我們亟需從建設(shè)理念、功能定位、建設(shè)方案、調(diào)度運(yùn)行四個(gè)方面，凝練水庫(kù)大壩生態(tài)文明建設(shè)準(zhǔn)則，為水利行業(yè)管理提供技術(shù)支撐。賈金生提出，“水庫(kù)大壩工程安全建設(shè)、運(yùn)行，應(yīng)與流域生態(tài)保護(hù)并重，最大程度減輕流域生態(tài)影響，同時(shí)確保安全底線。”

比如，規(guī)劃階段應(yīng)合理確定水資源開發(fā)利用、水生態(tài)保護(hù)、防洪減災(zāi)等方面的控制性指標(biāo)，明確流域水資源承載力、水生態(tài)承載力、水環(huán)境承載力限值和防洪減災(zāi)要求;水庫(kù)大壩工程選址、建設(shè)規(guī)模和時(shí)序減免流域生態(tài)影響，包括徑流、泥沙、生物多樣性、水環(huán)境、岸邊濕地、生態(tài)流量等功能需求。

總體來(lái)說(shuō)，整體與局部要兼顧，發(fā)揮水庫(kù)大壩工程的多種功能和綜合利用效益。同時(shí)，堅(jiān)持統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，科學(xué)處理流域與區(qū)域、上下游、左右岸、干支流之間的關(guān)系，兼顧流域防洪、供水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、發(fā)電等任務(wù)。賈金生強(qiáng)調(diào)，“將大壩建設(shè)與生態(tài)環(huán)境結(jié)合，是新時(shí)代水利水電發(fā)展下的新要求，也是我們面臨的新機(jī)遇?！?/p>