对石油人来说，“找油”是根本，无论过去还是现在，如何将储藏在石缝里、海洋里、陆地深层的油气“挤”出来，始终是一个世界级难题。攻克这些难题，需要不同学科、多个团队协同作战。......
金伟 | 执着水电梦
来源：互联网
2024-11-12 00:19:23 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
遍布中国大地的近10万座水坝，如同“定水神针”屹立在群山江河间，守护着一片又一片家园。巍峨屹立的大坝，是人类智慧和勇气的结晶，是设计和建设者用坚韧和智心创造的雄伟奇迹。作为奇迹的创造者之一，中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司副总工程师金伟从事水利水电设计已29年，他先后主持和参与40余座大中型水电水利工程的设计和病险、震害工程的治理工作，是世界最高土石坝两河口水电站、世界最大混蓄两河口混合式抽水蓄能电站、牙根二级水电站等项目的设计负责人。他率队攻克了特高土石坝建造关键技术、深厚覆盖层渗流控制理论及关键技术等世界级难题，建成的两座特高土石坝获评国际里程碑工程。2019年金伟被授予“中央企业劳动模范”称号，2024年他成为四川省工程勘察设计大师。
▲金伟
对金伟来说，荣誉、成绩是对过去的总结，更是对他的鼓励。未来，除深化研究超深厚覆盖层渗流控制、超高土石坝筑坝关键技术外，他还将开展大型流域混合式抽水蓄能电站关键技术研究，服务全球最大水风光互补基地建设，为构建以新能源为主体的新型电力系统出力献策。伟大的时代造就伟大的工程，伟大的工程是集体智慧的结晶。以服务国家重大需求为己任，金伟正带领团队，以创新为魂，与时代共进。
水电情怀萦绕心头
俯视大坝下方的水流，看它们咆哮着向前冲去，童年的金伟对此事总是乐此不疲。在水利水电勘测设计院长大，对大坝他有别样的感情。
金伟的父亲是水电工程师，20世纪70年代，我国自主修建了白山水电站，父亲正是它的主要设计负责人之一。亲眼目睹大坝雄姿，听父辈讲述建坝故事，熟知大禹治水、李冰父子治水的历史典故，耳濡目染，水电情怀早早在金伟心头萦绕。1991年考大学时，国家大的水电基建工程还未全面开展，金伟就毅然报考了河海大学工程力学系。
河海大学当时是水利部所属重点院校，工程力学是学校的拳头专业。国内工程可靠度理论的创始人之一吴世伟是系主任。力学家、教育学家、两院院士徐芝纶的著作《弹性力学》曾作为教材被各大高校力学系采用。系里有108个老师，107个学生，师资力量足以能关注到每个学生的成长。老师们水平高，讲课感染力强，激起了大家对知识的探索欲。有一大批教授不仅做科学研究，还与工程实践结合紧密，这样大家不仅筑牢了基础知识，还早早有了理论联系实践的意识。
毕业前的1994年，金伟参加葛洲坝的工程实践活动。位于中国湖北省宜昌市境内的葛洲坝是长江上第一座大型水电站。“葛洲坝除了能够泄洪防涝，还能利用长江水力进行发电。如果乘着万吨巨轮过葛洲坝，可以亲眼目睹巨大的轮船通过大坝的水位调节，在转眼间上升几十米的场面。而葛洲坝泄洪时的磅礴气势令人震撼。”泄洪时迸发的波涛和巨大的水声将金伟拉回小时候，他一如既往地着迷于这种触动人心的大型工程。正因如此，设计修建大坝，从事水利水电事业，就成为他心中一个清澈的梦想。
持续冲击新高度
带着对事业的向往和追求，金伟成了一名水利水电人。毕业后，他先到水利部东北勘测设计研究院水工处工作近10年。2005年，在西部大开发和西电东送国家西部水利水电大开发背景下，他来到成都，在中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司任职至今，完成了一个又一个大工程项目。
有数据统计，全国水电资源大约7成在西南，而西南的7成在四川，金伟坦言，到四川是因为他一直有水力大工程情怀。到成都时，他赶上了土石坝坝型的蓬勃发展。四川甚至西南地区能源电力水电发电占比极高，但又缺少具有年调节能力的大水库，导致完成冬季电力保供困难极大，严重影响四川经济发展。而具备年调节能力的大水库又在川内雅砻江、大渡河和金沙江等流域上游，需要建造特高大坝形成超大水库。由于地形地质条件制约和土石坝适应性强的特点，大坝坝型多采用土石坝，故突破特高土石坝建造关键技术已迫在眉睫。
在东北时，金伟的工作正是以设计建造高土石坝工程为主，在黑龙江建的莲花水电站，是当时东北最大的在建水电站，也是第一个建在寒冷地区的高土石坝工程。包括设计、监理、运营期间的工程处理，金伟投入到大坝全生命周期的问题解决中。
“东北大工程的建设要早于西南，随着运营时间加长，一些问题相继暴露，如渗漏风险、变形风险，实际上相比建成大坝，我们在问题的解决中收获得更多。当时有个概念，做水电大型工程项目，只做前期研究，没做过技施，相当于纸上谈兵。关注大型水利水电工程全生命周期的设计施工问题，会将问题看得更远、更深刻。”金伟说。
虽然在早年的高土石坝设计建设过程中金伟已积攒了经验，在成都院也参与了川内大流域高土石坝的高度从百米级到接近两百米级的快速发展，但作为设计负责人承担起两河口水电站的设计任务时，他还是感到困难重重。位于我国四川省甘孜州雅江县的雅砻江上的两河口水电站，是我国海拔最高的百万千瓦级水电站。水电站的坝高达到303米，比三峡大坝还高出122米，是目前已建成世界第一高的土石坝水电站。在海拔3000米的高原上，建起一座如此高的水电站，其复杂性可见一斑。
岩石风化卸荷强烈、料源条件差的天然防渗土料、冬季防渗土料日冻融条件、超高流速泄洪建筑物、超高工程边坡、高烈度地震条件的抗震加固、超大变形和超长量程的监测等高海拔特高土石坝建造关键技术难题已超出国内外已建高土石坝工程的认知，没有经验可借鉴，理论研究也走向瓶颈。
而近年来深厚覆盖层坝基上的水电工程相继出现了渗漏和渗透稳定问题，即将建设的水电站坝基覆盖层深度越来越高，技术难度远超已建工程水平，深厚覆盖层的渗流控制和安全成为我国水电开发的重大技术瓶颈。
面对严峻挑战，金伟带领团队迎难而上，充分发挥强强联合的优势，邀请专家院士现场指导，在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持下，突破了高海拔特高土石坝建造的一系列关键技术难题和深厚覆盖层渗流控制理论及关键技术难题，并实现了技术精细化、智能化的飞跃，成功建成了我国最高土石坝。
在高海拔特高土石坝建造关键技术攻关方面，金伟带领团队首创了高土石坝心墙剪切渗漏控制理论和分析方法，将心墙体型和料源设计由经验定性提升到科学定量；提出了特高土石坝计算理论和设计方法；建立了特高土石坝抗震分析和加固技术；研发了土料场数字化勘察和高效改良工艺，解决了土料施工损耗和质量控制的难题；研发并成功应用了冻融防控一体化监测体系和全流程施工成套技术，开创了高海拔地区冬季心墙大规模连续施工的先例。
▲金伟（左二）在施工现场
研究成果获得中国大坝学会科技进步奖特等奖2项、省部级科技进步奖一等奖7项，应用于两河口等工程，取得直接和间接经济效益55亿元。成果被选为四川省10个重大高新技术推广项目，还被中央十套《创新进行时》栏目专题报道。马洪琪、钟登华等院士评价“成果达到国际领先水平，推动我国高土石坝技术迈上新台阶”。
在深厚覆盖层渗流控制理论及关键技术攻关方面，金伟带领团队结合病险坝渗漏治理的工程实践，提出了天然砂砾石覆盖层内部渗流侵蚀的分析理论和方法，形成了内部侵蚀和出口破坏风险双控的设计准则，推进了深厚覆盖层防渗体系由经验设计发展为理论指导设计；研发了高压动水条件下覆盖层深部（150米级）渗漏处置的难题。
研究成果应用于泸定等近10座渗漏处理工程，化解了对下游数十万群众生命财产的威胁，创造发电效益超25亿元。张建民等院士评价“研究成果对于西藏深厚覆盖层水电工程建设具有重要的指导意义”。
两河口水电站建设的多项关键工程特性指标位居国内外同类型项目前列，是我国水电开发向高海拔寒冷地区发展的标志性工程，在世界水电建设史上具有里程碑意义。两河口水电站的系列创新成果提升了300米级特高土石坝建设水平，推动了我国高土石坝技术迈上新台阶。目前双江口水电站大坝填筑也已超过100米，其最大坝高达314米，未来将重新定义世界最高坝。此外，澜沧江如美大坝、金沙江拉哇大坝等也正在建设中。正是高土石坝建造技术的飞速发展，让古老的土石坝焕发新活力，持续冲击新的高度。
服务国家重大需求
从1965年选址规划到2021年正式投入发电，两河口水电站的设计建造历时近50年。参与其中的人，长期坚守在高寒缺氧之地，为工程的顺利推进付出了很多。
作为两河口水电站的设计负责人，金伟常年在外奔波，对家庭的投入极少，他常将工程进展作为时间坐标，记录着家里发生的大事。金伟今年51岁，结婚虽早，但孩子要得晚。“两河口工程似乎与我的生活息息相关，2014年9月工程核准全面开工，2015年3月我的孩子出生，工程2021年投入发电，孩子也在那年上了小学。”
为工作舍小家，是水利水电人不得不做出的取舍。而环境对身体的挑战、工作本身的压力，是他们需要直面的问题。在高海拔地区行走，人会出现不同程度的高原反应，尤其高原反应让大家夜晚很难入睡。“夏天睡觉像踢足球，冬天像打篮球，像一场比赛分好几局，夜晚入睡也要经历睡了醒、醒了睡的多次折腾。”金伟说。
水利水电是系统性工程，设计建设要求精细化。两河口工程设计建设涉及60余个专业，国内几百家科研单位参与，带领大团队进行攻关，金伟不仅要融会贯通各种知识，还要在不同单位间做协调。尽管工作的复杂性让他面临巨大压力，但凭扎实的积累、坚韧的毅力，他还是带领团队出色完成了任务。
创新无止境。金伟团队虽已取得了众多领先国内甚至国际的科研突破，但他坦言应对未来川藏地区的水电开发难题，他们面临着更大挑战。水利水电工程具有非定型特征，地形、地质条件不同决定了每个工程都有其独特性，因此前面工程的建设经验并不适用于后面的工程实践，这就需要不断突破，提高设计建设水平。
作为高土石坝领域科技创新领军人，依托金伟劳模工作室、四川省水风光储清洁能源开发创新中心等科研平台，无论在基础理论创新还是解决工程实际问题上，金伟都有信心做到更好。
继续服务国家重大需求，未来5年，除在超高土石坝筑坝关键技术、超深厚覆盖层渗流控制方面继续深入研究外，金伟还将开展大型流域混合式抽水蓄能电站与梯级水电协同优化安全运行关键技术研究。
金伟介绍，加快发展抽水蓄能是构建以新能源为主体的新型电力系统的迫切要求，是党中央、国务院做出的重大决策部署。大型混合式抽水蓄能电站联合梯级水电站进行运行调度，可极大提高消纳新能源能力，增加新型电力系统灵活性，提升系统安全性。然而，混合式抽蓄电站在规划建设上目前正处于起步阶段，国内也尚无投入运行的案例，优化协同运行技术体系研究基本处于空白。
为此，作为两河口世界最大混蓄电站的设计总工程师，金伟拟从规划和运行两个层面，深入开展水动力学响应机理、梯级混合式抽蓄一体化协同运行方法等研究，填补国内技术空白，指导大规模混合式抽水蓄能电站的建设和运行。通过对接国内科研院所和能源领军企业，金伟将带领团队采用产学研结合方式共建联合创新体、联合实验室，加强人才培养、技术研发与合作，提升科技创新水平和科技成果转化能力，积极参与打造清洁能源开发与利用原创技术策源地。同时，团队也致力于加强与国外科研机构的合作和交流，依托国际工程项目，提升创新能力，更好服务“一带一路”倡议。
“水利水电工程项目的完成不是一个人的独角戏，而是集体智慧的结晶。水利水电人也注定不是活在鲜花和掌声中，在山水间劳碌一生、忍辱负重，大家只为无愧于心。”金伟说。用一生的精力成就一部部好作品，正是金伟等千千万万水利水电人共同的职业追求。
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