中国创造70年｜三峡工程：打造国际水利水电科技新高度

本文摘要：自1993年动工以来，三峡工程每年都有新技术、新工艺、新的专利等创意成果问世。据不几乎统计资料，在三峡工程科技成果中，获得国家科技进步奖18项，获得省部级科技进步奖200多项，申请专利700多项，并创建了100多项低于国颁和部颁标准的工程质量和技术标准。中国三峡集团科研流动站博士后、中科院自然科学史研究所副研究员张志会，应邀编写《三峡工程：打造出国际水利水电科技新高度》一文，在《中国经济周刊》2019年第14期刊放。

自1993年动工以来，三峡工程每年都有新技术、新工艺、新的专利等创意成果问世。据不几乎统计资料，在三峡工程科技成果中，获得国家科技进步奖18项，获得省部级科技进步奖200多项，申请专利700多项，并创建了100多项低于国颁和部颁标准的工程质量和技术标准。中国三峡集团科研流动站博士后、中科院自然科学史研究所副研究员张志会，应邀编写《三峡工程：打造出国际水利水电科技新高度》一文，在《中国经济周刊》2019年第14期刊放。三峡工程是唯一经全国人民代表大会审查会、批准后修建的国家根本性工程项目。

三峡工程从工程明确提出设计、重复科学论证到月动工建设，凝固着党和政府对三峡工程的关怀和反对。三峡工程于1994年12月14日动工建设，2006年10月转入初期运营，是迄今为止世界上仅次于的水利枢纽工程。三峡工程从一开始的永久船闸低边坡开凿，到机组生产、加装调试和运营管理都遭遇了各种预想到的和没预想到的很大挑战，最后科技人员们攻下了一道道技术考验，获得了100多项世界之最。

自动工以来，三峡工程每年都有新技术、新工艺、新的专利等创意成果问世。据不几乎统计资料，在三峡工程科技成果中，获得国家科技进步奖18项，获得省部级科技进步奖200多项，申请专利700多项，并创建了100多项低于国颁和部颁标准的工程质量和技术标准。事实上，从20世纪50年代开始，一代代科技专家就开始环绕三峡工程科研研制成功，专家们明确提出的三峡升船机关键设备等根本性课题皆已划入国家七五八五，乃至九五科研研制成功。

4万余名三峡工程的建设者、数千名工程师、全国各地科研院所的专家们长年坚韧不拔的希望，推展了三峡工程科研的了解。三峡工程科技成果的运用，深刻印象体现了我国当前水利水电科学技术的水平，尤其是本土科技人员在工程建设、机电设备研制、生态维护等领域的自主创新。2011年，三峡大坝评为混凝土坝国际里程碑工程。2016年，三峡工程获得FIDIC百年根本性土木工程项目奖。

2018年4月，习近平总书记实地考察三峡工程时认为，三峡工程是国之重器，是靠劳动者的辛勤劳动自力更生建构出来的，看了以后十分鼓舞。三峡工程的顺利竣工和运转，使多少代中国人研发和利用三峡资源的梦想变成现实，沦为改革开放以来我国发展的最重要标志。

这是我国社会主义制度需要集中力量筹办大事优越性的典范，是中国人民极富智慧和创造性的典范，是中华民族日益南北兴旺衰弱的典范。本文仅有挂一漏万地详细总结三峡工程的几项典型科技创新：大江分洪石破天惊尽管葛洲坝工程第一次构建了大江分洪，但三峡分洪的可玩性似乎要大很多。1997年11月8日，三峡工程构建大江分洪；2002年11月6日，三峡工程导流明渠分洪顺利。

三峡工程两次切断长江，指出我国的分洪技术世界领先。按照水利专家郑王佐明确提出的技术方案，三峡工程建设过程中先后两次顺利展开分洪，世所少见。

三峡工程大江分洪设计及施工技术研究与工程实践中取得了国家科技进步一等奖。与世界上单项水力学指标最低的分洪工程比起，三峡工程两次分洪的流量、高差、流速三项关键水力学指标都较为低，其综合艰难程度在世界分洪史上少见。两次分洪顺利，标志着我国河道分洪技术已挤身世界领先地位。三峡工程大江分洪设计获得国家杰出设计金奖，其技术成果荣获2000年国家科技进步一等奖。

大坝混凝土吊装屡屡自创奇迹三峡工程混凝土工程量极大，总量约2800万立方米，其中大坝混凝土吊装量约1600万立方米，高峰施工强度必须一年吊装混凝土逾500万立方米。三峡大坝工程质量优良。专家指出，这一方面在于细致的管理，另一方面是在混凝土吊装中运用了大量的近期工艺和技术，使大坝混凝土吊装技术超过国际一流水平。

新型的混凝土原材料与因应比。三峡工程在国内首度将工程本身开凿出有的花岗岩碎裂后用于混凝土人工骨料，首次利用性能优良的一级粉煤灰作为混凝土掺和漆，投放数百万元研究混凝土因应比，还包括更进一步改良高性能的外加剂，使混凝土综合性能超过拟合水平。革命性的混凝土吊装方案。混凝土吊装方案和设施工艺是大坝混凝土施工的关键。

以往大坝混凝土施工使用的往往是停歇式的汽车运输特起重机吊罐入仓的传统吊装工艺，三峡总公司引入了国外最先进设备的大坝吊装专用设备塔带上机。但是，塔带上机是上世纪80年代才研发出来的新设备，国外并无多少成熟期经验。实际用于中，三峡工程不断创新，思索总结出有了一整套保证质量的施工工艺。

利用这一套工艺，三峡工程不仅倒数3年翻新世界混凝土年吊装量纪录，大坝混凝土质量也总体较好。创新性的混凝土温控防裂技术。大体积混凝土温控防裂是大坝施工的老大难问题。

三峡施工中首创了混凝土骨料二次风冷技术。盛夏时将拌和楼生产出有的混凝土全部预冷到7℃，并对高标号混凝土展开个性化合水冷却；创造性地制订出有天气、温度控制、间歇期三项预警制度，确保了混凝土温控各个环节的质量。2002年三峡大坝裂缝被媒体曝出，专家临床为表面向浅层发展的温度裂痕，而非结构型裂痕，施工方和管理方对这一问题做到了及时处理。在第三阶段的工程施工中，右岸大坝没经常出现一条裂缝，建构了世界水电工程界的奇迹。

拓展水电装备仅有产业链的国产化之路机组是水电站的心脏。在三峡工程动工以前，环绕三峡机电设备国产化，国家制订了一系列反对希望政策与措施。从1980年开始，三峡工程的根本性装备科研攻关项目被列为从六五到十五倒数5个国家五年计划。

环绕工程专用施工设备、通航设备、电站水轮发电机组设备以及三峡工程输变电成套设备等，哈尔滨电机厂、东方电机厂、哈尔滨大电机研究所、中国水利水电科学研究院、长江水利委员会等单位和院校因应设计部门和论证小组明确提出了三峡工程的水轮机和发电机的参数方案。这些前期研究成果，不仅为三峡工程可行性论证和初步设计获取了重要依据，还为三峡工程机电设备技术引进和消化吸收奠下了扎实的基础。党中央、国务院冷静决策：三峡左岸电站机组实施国际订购，回头技贸融合、技术转让、牵头设计、合作生产之路，明确提出相结合三峡工程，自主创新与技术引进结合，逐步构建三峡工程装备国产化。

1996年6月，中国三峡总公司对外宣告，左岸电站一次订购14台70万千瓦水轮发电机组，实施国际招标。招标文件规定：投标者对供货设备的经济和技术胜全部责任，必需与中国有资格的生产企业牵头设计、合作生产，中国生产企业分包份额不高于合约总价的25％；培训中方人员；招标的左岸14台机组的最后２台由我方生产、外商监造。这块大蛋糕更有了全球盼望的眼光，10家跨国公司构成6个投标体竞争投标，竞逐白热化。1997年秋，订购合约签署，阿尔斯通和ABB构成的供货集团中标8台，哈电合作生产；加拿大GE和德国伏依特、西门子（VGS）联合体中标6台，东电合作生产。

两家国内企业分包额小于合约总价的30％。在三峡左岸电站建设中，我国水电设备企业更加多还是给外国企业打零工。为超越这种局面，以哈尔滨电机厂、东方电机厂为代表的国内水电装备制造企业在融合国内前期科研成果、消化引入国外水轮机研制技术，以及深度参予左岸电站建设的基础上，增大了核心技术的自律研发力度。

2005年9月16日，由中国企业自律生产的三峡左岸电站最后一台机组成功并网发电，标志着我国不具备了70万千瓦水电机组自主设计、生产和加装能力，我国水电装备制造业用7年时间构建近30年的跨越式发展。东方电机厂在右岸地下电站使用了几乎新的设计的机型。比起之前一些大型水电项目的技术转让只逗留在国外厂商设计、获取设计图纸给受让方，受让方仅有可展开完全相同机型的生产，三峡左岸项目的技术转让更为全面了解，受让方能利用出让的技术独立国家展开新的机组的设计生产。地下电站在主变压器、GIS（地理信息系统）以及无倾向硅钢和低磁感倾向硅钢研发等材料也都做自律研制，标志着我国水电设备的全产业链构建了国产化，标志着国内厂家作为学生已不具备同国外老师的水轮机制造厂商同场竞技的能力。

通过长江上游千万千瓦级梯级电站建设，中国水电装备在新技术、新材料、新工艺、新装备等方面升级换代，用20年时间走到了发达国家100年的发展历程，构建了三峡工程70万千瓦机组技术追上、向家坝80万千瓦机组整体打破、白鹤滩100万千瓦机组全面引导的三大横跨。由此，中国水电装备在全球水电行业打响了自律品牌。

这一技术转让消化吸收自主创新的三峡模式为推展我国根本性技术装备自主创新起着了很好的示范作用。超级电梯横空出世三峡水库蓄水后，大坝上游江段通航条件明显改善。不过，坝上与坝下水位高差仅次于可达上百米，船舶必需利用通航设施才能过坝。

两线五级船闸全长6400米，船闸主体部分1600米，引航道4800米，是世界上规模仅次于的内河船闸。随着长江经济带研发和一带一路倡议的明确提出，长江作为黄金水道的起到日益凸显。五级船闸类似于爬上或爬下五级楼梯，可对于那些必须较慢通过或继续执行紧急任务的船舶，就必须辅助性的快速通道即升船机。

1958年4月，在周恩来总理命令下，国家科委、中国科学院正式成立三峡科研领导小组，的组织起全国性的三峡工程科研大协作。国内先后有100多家单位、数千名人员投放到三峡升船机课题的研制成功中。为了检验三峡升船机的原理，国内先后在湖北清江隔河岩和福建水口建设了两座升船机，作为三峡升船机的试验机。

1968年，他们运用自身技术，修建了丹江口升船机，之后因历史原因，升船机技术陷于衰退。1979年，三峡工程建设再度被出台了议事日程。1983年，升船机牵头考察组回国德国、比利时和法国实地考察，钢丝绳卷扬式作为当时国际上较为风行的升船机型式，取得了专家们的注目。

1985年，仅有均衡钢丝绳卷扬一级横向升船机作为引荐方案获得国家批准后。这一方案虽然耗资较低，但出于国家经济水平的容许，以及对升船机否顺利的担忧，1995年即三峡大坝月动工后的第二年，国家要求三峡升船机缓建，但涉及研究却未间断。试验研究和国外运营实践中指出，钢丝绳卷扬式升船机不存在再次发生船厢政治宣传的可能性。鉴于三峡工程的重要性和极大的社会影响，这一方案被不了了之。

直到2003年，时任中国三峡总公司总经理的陆佑楣实地考察了德国尼德芬诺升船机，找到这一使用齿轮飞行高度方式的升船机已安全性运营了70年，且这种升船机型式可在船厢水漏空、地震等极端条件下自锁，避免船厢翻覆。2003年9月，国务院三峡工程建设委员会通过了可靠性能更高的全均衡，齿轮齿条飞行高度、宽螺母柱较短螺杆安全性系统一级横向升船机技术方案，三峡升船机建设随之完全恢复。2007年，续建工程月启动。

齿轮齿条飞行高度式升船机的综合技术难度之低，规模之大，在全世界范围内都尚无先例，无非挑战了国内设计院和装备制造业的水平。后来长江设计院负责管理升船机总体设计，船厢室段塔柱及升船机主体设备的初步设计由德国一家公司和长江设计院联合分担。过去，国内升船机的堵塞门全部使用长方形卧倒门，但德方的设计使用了弧形门，这种设计拒绝加装过程中二次加工，精度掌控在1毫米以内。可是国内并没生产升船机弧形门的专用设计，武汉武船重型装备工程有限责任公司黄星和团队自律研制了一套加工方案，不仅比必要出售德国设备节约了90%的成本，精度误差最后也掌控在了0.3毫米以内。

在8年多的生产施工过程中，二重集团等国内重型设备生产企业、中船重工等船舶装备生产企业、葛洲坝集团等水电施工单位参予其中，推展了我国重型机械制造业在冶金、铸、热处理、机加工、检测等技术领域的发展与创意，构成了一系列工艺、工法和技术标准，顺利解决问题了从船厢结构到小齿轮托架，从超大模数软齿面的齿轮轴，到超大规格的螺母柱加装等一系列世界级技术难题，标志着我国大型升船机的生产和建设水平超过国际领先水平。2016年9月18日下午，三峡升船机月转入中举通航阶段，千吨级船舶可以坐电梯翻过大坝，三峡工程建设者向往多年的大船爬楼梯、小船坐电梯壮丽景象沦为现实。

陆佑楣院士讲解，随着长江经济带的研发和一带一路倡议的明确提出，长江作为黄金水道的起到日益凸显。三峡升船机不仅可以给船只节约通航时间，月通航后，还将替五级船闸分流运量。

筑成城主长江的生态屏障在现代社会，工程活动尤其是根本性工程必定带给大大自然的重构、社会的重组、观念的重塑。三峡工程从开始筹设起之后一直与移民、环境等诸多繁复的争议伴。

党的十九大报告认为，以共计捉大维护、不做大研发为导向推展长江经济带发展。事实上，三峡工程的生态效益明显，涉及投放极大。

提及三峡工程，人们往往首先想起的是发电，但只不过防洪才是三峡工程的首要功能。三峡集团原副总经理林初学曾特别强调，防洪是仅次于的生态维护。三峡工程的竣工，标志着以三峡工程为骨干的长江中下游防洪体系基本构成。根据2013年中国工程院关于三峡工程试验性蓄水阶段评估的估计，三峡工程多年平均值防洪效益为88亿元，工程防洪减灾效益明显。

三峡工程总装机容量2250万千瓦，自从2007年6月三峡工程右岸22号机组投产发电以来，绿色电力的生态效益日益明显。单2018年发电量就超强1000亿千瓦时，相等于计热电发电效率后自燃标煤0.319亿吨的发电量，年必要排放量二氧化碳0.858亿吨，本身就充分发挥了极大的生态效益。三峡区域是中国最重要的大自然物种资源宝库，也是世界最重要的物种基因库之一。

三峡工程蓄水后，不致对库区内的动植物产生一定影响。但早在10多年前，三峡集团就以长江生态修缮和维护为己任，专门正式成立了动植物维护研究机构。在风景如画的三峡坝区，不仅具有壮丽的三峡工程和宜人的高峡平湖，还有一个谜样的植物王国。

500余种库区陆生植物不受水淹影响，290余种动植物濒临绝种植物处在库区水淹线以下和移民复建区内，其中野生荷叶铁线蕨堪称被称作植物大熊猫。曾有人断言，极为濒临绝种物种疏花水柏枝将在三峡蓄水后绝种。

为了挽回这些濒临绝种物种，早在1992年，黄桂云等科研人员就对三峡库区的动植物植物展开追踪观测，掌控了这些植物的产于情况和原生环境。三峡集团于2007年正式成立了长江动植物植物研究所（前身为三峡苗圃研究中心），投放上亿元建设播种荫棚、智能化日光玻璃温室、智能化PC阳光板大棚等一应俱全。科研人员根据每种植物生长特性，展开仿真植物野外生长环境，积极开展批量交配。经过10多年默默耕耘，科研人员通过迁地、传统交配和克隆技术维护，在三峡坝区繁殖疏花水柏枝幼苗2万余株，成活率90%以上。

目前因三峡水库蓄水而不受影响的植物已全部获得有效地维护，可行性竣工了三峡特有动植物植物种质资源库。2014年，知名林学及生态学专家、中国工程院院士沈国舫在实地考察动植物植物研究所后感叹道：你们的希望，最大限度地维护了三峡库区生物的多样性，保证了三峡特有、动植物植物的可持续利用。如今该机构的植物保护已从三峡区域扩展到整个长江流域。

中华鲟是一种大型溯河洄游性鱼类，也是一种曾和恐龙共存的、我国特有的古老动植物鱼类，现被列入国家一级维护动物。1981年1月葛洲坝工程大江分洪后，切断了中华鲟溯跳入长江上游干流的回游交配地下通道。1982年，经水利部批准后正式成立了中华鲟研究所，这是我国首个因大型水利工程修建而成立的动植物鱼类科研机构。

一批批科研工作者潜心创建了中华鲟人工繁殖技术体系，突破了中华鲟在淡水环境下全人工繁殖技术考验，构建了中华鲟子二代幼鱼规模化培育，中华鲟物种以求在人工环境下持续后代。30多年来，中华鲟研究所倒数实行人工细胞分裂出水口，总计投入各种规格中华鲟500多万尾，统合PIT、成像声呐和网络通信等前沿技术，构建远程动态跟踪幼鱼上行入海，有效地减缓了中华鲟大自然种群的较慢衰落。为了强化关于中华鲟维护的科普和公益宣传，中华鲟研究所与联合国开发计划署联合发动三峡中华鲟全球讲经大使活动，并邀世界大自然基金会（WWF）、通用电气公司（GE）等参予。自2016年起，三峡集团倒数举行以我与中华鲟共绘长江美为主题的儿童画活动有奖征求活动。

中小学生们充分发挥自己的奇思妙想，在图纸上描绘出了维护中华鲟的心声。2019年4月13日，700尾中华鲟赦长江，350位大小志愿者再度联合亲眼中华鲟出水口全程。经过多年科研研制成功，国家二级维护动物胭脂鱼，以及圆口铜鱼、宽鳍颌鮈等长江流域动植物特有鱼类的人工驯化和交配技术也取得重大突破。

20112017年，三峡水库总计实行10次针对四大家鱼等鱼类交配的生态调度，对本江段四大家鱼大自然交配贡献率为40%。三峡集团原副总经理林初学回应：我们将以习近平总书记明确提出的生态优先、绿色发展作为下一步管理运营好三峡工程的方向，分担更加多社会责任，逐步充分发挥长江生态维护和修缮的骨干主力起到，让母亲河永葆生机和活力。

建设管理体制的根本性创意三峡工程的成功竣工，还涵括了一系列管理体制创意，还包括合乎市场经济原则的建设管理体制，以项目法人负责制为核心的项目管理机制，科学的融资机制，引入消化吸收的国产化之路，以及大水电跨省跨区消纳的科学机制等。从上世纪90年代开始，通过10多年希望，三峡集团顺利研发出有在国际工程项目管理领域正处于领先水平、具备自律知识产权的三峡工程管理信息系统（TGPMS）和电厂运营管理信息系统等等。在此经验基础上，溪洛渡、乌东德等水电建设更进一步明确提出了感官、分析、掌控的工程智能修建闭环控制理论，创立了大坝全景信息模型DIM，构建了现代信息技术与工程建设技术的深度融合。

溪洛渡水电站因其智能管理的样板效应，被外媒赞为最聪明大坝。运用自律研发的流域梯级新一代智能水调自动化系统和巨型机组电站群远方调控一体化自动控制系统，长江干流溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级巨型水库群实施牵头智慧调度和运营管理，其调节库容295.93亿立方米，防洪库容277.03亿立方米，大约分别占到长江上游主要水库的52%和76%，长江黄金水道更为名副其实。针对水电工程移民地域普遍、人员众多、情况简单等特点，中国水电企业基于互联网+，研发了世界上首个覆盖面积水电工程移民工作仅有生命周期的水电工程移民管理信息系统，并已应用于向家坝、溪洛渡等国内电站和巴基斯坦卡洛特、几内亚苏阿皮蒂等海外电站项目，管理着30余万移民基础数据和数百亿移民资金，惠及库区20万移民群众。纵观三峡工程，科技创新的光芒随处可见。

截至2019年，三峡工程早已运营10余年，防洪、发电、航运和水资源综合利用等都超过了设计目标。可以意识到，三峡工程沦为我国工程建设根本性创意的典范，未来将在服务一带一路、水电科技回头过来领域持续充分发挥最重要起到。

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