中國(guó)，世界擁有水庫(kù)大壩最多的國(guó)家；湖南，中國(guó)擁有水庫(kù)大壩最多的省份。
湖南水庫(kù)大壩數(shù)量占全國(guó)七分之一，壩型幾乎涵蓋所有類(lèi)別，壩工技術(shù)更屢開(kāi)國(guó)內(nèi)外先河，被譽(yù)為中國(guó)“壩工之鄉(xiāng)”。
湖南為何會(huì)成為中國(guó)“壩工之鄉(xiāng)”？“壩工之鄉(xiāng)”養(yǎng)成背后，又凝聚了湖湘壩工專(zhuān)家們?cè)鯓拥木珰馍瘢拷眨浾咦哌M(jìn)湖南壩工界的“黃埔軍?！薄鲜∷娍睖y(cè)設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)湖南省水電設(shè)計(jì)院），探尋湖南壩工建設(shè)的高光時(shí)刻，體味不同歷史時(shí)期的“壩工之功”，品讀“壩工赤子”的智慧與勇氣。
“建不成”變“建得成”
湖南多水，人稱(chēng)“三湘四水”。水情，被視為湖南最大的省情。
20世紀(jì)50年代初期，面對(duì)嚴(yán)重的水害災(zāi)害和日益增大的糧食生產(chǎn)壓力，中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)全國(guó)人民開(kāi)展了轟轟烈烈的“興修水利大會(huì)戰(zhàn)”。在湖南，一場(chǎng)“因地制宜”的輕型壩建設(shè)小高潮，不僅為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)注入“強(qiáng)心針”，亦見(jiàn)證著開(kāi)拓者們的“速度與激情”。
1958年，僅僅經(jīng)過(guò)一個(gè)枯水期的建設(shè)，四座別具匠心的混凝土輕型壩在湖南山區(qū)悄然亮相。在那個(gè)缺鋼筋、缺水泥、缺設(shè)備、缺經(jīng)驗(yàn)的艱苦年代，他們以避“重”取“輕”的智慧，不僅讓“建不成”變“建得成”，更為近30萬(wàn)畝良田送來(lái)灌溉水，驚艷了國(guó)內(nèi)壩工屆。
“土壩、砌石壩是湖南的古老壩型，但山區(qū)多石，修土壩缺土料，修砌石壩則耗時(shí)耗力。特定環(huán)境下，在山區(qū)筑壩用‘土辦法’行不通?！爆F(xiàn)年93歲的湖南省水電設(shè)計(jì)院原副總工周紹詵直言。
“土辦法”不行，“洋辦法”是否可行？
被稱(chēng)為“洋壩”的混凝土壩貌似是破題之策，可鋼筋、水泥材料匱乏又成為新難題。
“這時(shí)，我們開(kāi)始思考‘輕型’壩的可行性。比如借助兩岸山體之力減少用材的薄拱壩、只需一組支墩和擋水蓋板的平板壩，以及基本無(wú)須使用鋼筋的大頭壩……”畢業(yè)于清華大學(xué)水利系的周紹詵和同事們一道，以初生牛犢不怕虎的干勁，在崇山峻嶺中因地制宜，探索設(shè)計(jì)出三種當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的輕型壩型——混凝土壩頂溢流薄拱壩、混凝土溢流平板壩、混凝土大頭壩，它們不僅適應(yīng)特定的地質(zhì)條件，且用材少、工期短、見(jiàn)效快。
“鋼筋水泥就那么多，不開(kāi)辟新路，大壩沒(méi)法建。”周紹詵一邊說(shuō)，一邊在紙上為記者畫(huà)起這些輕型壩結(jié)構(gòu)。
半江混凝土溢流薄拱壩，壩高42米。“借力打力”的薄拱壩型，通過(guò)弧拱將大部分水體推力傳向兩岸山體，使壩體減薄，大大減少工程量；中間低、兩邊高、平面呈圓弧形的壩頂設(shè)計(jì)，巧妙發(fā)揮壩頂中部溢流作用；壩下設(shè)置水墊塘，有的放矢地進(jìn)行水流消能。
仙下混凝土大頭壩，使用大頭支墩形式，使用鋼筋更少。盡管壩體建在地質(zhì)條件較差的第三系紅層上，工程師通過(guò)將壩址裸露部分用混凝土覆蓋，避免紅層風(fēng)化。
……
一處處匠心獨(dú)具的大壩，在工程師們筆下充滿(mǎn)生命力。當(dāng)年，正是因?yàn)樗鼈兊某霈F(xiàn)，為湖南農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)水源保障。
由于湖南在輕型壩設(shè)計(jì)和建設(shè)方面成績(jī)矚目，被指定為1958年全國(guó)中型水利工程會(huì)議交流項(xiàng)目，半江溢流拱壩更被指定為1961年中蘇兩國(guó)技術(shù)交流工程。
在往后的歲月中，專(zhuān)家們朝著難度更高的工程開(kāi)拔，建成了湖南省最大灌區(qū)韶山灌區(qū)水源工程——水府廟水庫(kù)大壩、我國(guó)首座大孔口泄流雙曲拱壩工程——?dú)W陽(yáng)海水庫(kù)大壩等，他們矢志不渝地與問(wèn)題“對(duì)著干”，在“敢為天下先”的湖湘精神驅(qū)動(dòng)下，攀登一座座高峰。
“傳統(tǒng)款”變“現(xiàn)代范”
進(jìn)入改革開(kāi)放與社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)新時(shí)期，水利戰(zhàn)略地位持續(xù)強(qiáng)化。在湖南，沐浴著機(jī)械化陽(yáng)光的壩工事業(yè)，不僅越來(lái)越具“現(xiàn)代范”，其效益亦涵蓋灌溉、防洪、發(fā)電、航運(yùn)等多方面，全面支撐湖湘經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
“1978年，當(dāng)我回到家鄉(xiāng)湖南，強(qiáng)烈感受到湖南壩工建設(shè)的雄厚實(shí)力。”作為新中國(guó)成立后首批公派赴蘇的留學(xué)生，現(xiàn)年88歲的湖南省水電設(shè)計(jì)院原黨委書(shū)記艾克明感慨。
這一時(shí)期，隨著機(jī)械化水平的提高，肩挑背扛式的工程建設(shè)模式被改寫(xiě)，適合大型機(jī)械化施工的新壩型成為新時(shí)代的召喚。
在湖湘水利“舞臺(tái)”上，啟用機(jī)械化施工的土石壩、混凝土面板堆石壩、全斷面碾壓混凝土壩、燈泡貫流機(jī)電站閘壩等適應(yīng)機(jī)械化施工的全新壩型逐一亮相。它們不僅“現(xiàn)代范”十足，還大步朝著行業(yè)既有“禁區(qū)”“盲點(diǎn)”進(jìn)軍。
位于湖南省岳陽(yáng)市的鐵山大壩，為湖南省首座采用機(jī)械化施工的工程。該工程處于東洞庭湖邊緣地震區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜且有大量粗砂。
“在地震區(qū)建壩已是一大‘禁區(qū)’，還要用砂料筑壩，在行業(yè)內(nèi)是少之又少?！卑嗣髡f(shuō)。
為確保方案安全可行，專(zhuān)家們做了大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)：大型管涌實(shí)驗(yàn)、振動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)、大型剪切實(shí)驗(yàn)……涵蓋八大專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員組成攻堅(jiān)小組，大膽啟用新設(shè)備、開(kāi)創(chuàng)新方法，合力攻克“禁區(qū)”。
隨著大型機(jī)械化施工的進(jìn)一步發(fā)展，混凝土面板堆石壩進(jìn)入了行業(yè)視野。
我國(guó)于1985年開(kāi)始采用這種新壩型，盡管并無(wú)太多經(jīng)驗(yàn)借鑒，專(zhuān)家們通過(guò)反復(fù)研究，于1990年設(shè)計(jì)建成我國(guó)首批四座面板堆石壩之一——株樹(shù)橋混凝土面板堆石壩，其大壩設(shè)計(jì)和施工不僅為同類(lèi)壩型提供經(jīng)驗(yàn)，也為編制相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范提供重要參數(shù)。
乘著改革春風(fēng)，湖湘壩工“舞臺(tái)”好戲連連。
“過(guò)去混凝土重力壩使用常態(tài)混凝土，水泥用量多、溫控難度大，建設(shè)速度相對(duì)較慢。我們?cè)谙耄热煌潦瘔慰捎媚胱幽?，混凝土壩是否也可用碾子碾，革新壩工技術(shù)？”
通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)研究，專(zhuān)家們革命性地研發(fā)出一種全新型壩——全斷面碾壓混凝土壩，并將這一壩型運(yùn)用于江埡大壩，引領(lǐng)了行業(yè)新一輪技術(shù)風(fēng)潮。江埡大壩不僅以132米的高度成為當(dāng)時(shí)全國(guó)最高的全斷面碾壓混凝土壩，更為湘西北的防洪與能源事業(yè)留下濃墨重彩的一筆。
此后，湖南壩工建設(shè)逐步從山區(qū)轉(zhuǎn)向平原，燈泡貫流機(jī)電站閘壩樞紐工程成為新的“弄潮兒”。這一新壩型適用平原區(qū)、城市區(qū)低水頭樞紐，幾米到20幾米的低水頭電站均能運(yùn)行。馬跡塘水電樞紐、大源渡航電樞紐……一批燈泡貫流機(jī)電站閘壩樞紐工程先后登場(chǎng)，在航運(yùn)、發(fā)電領(lǐng)域大顯身手，標(biāo)記出湖湘壩工建設(shè)新的里程，傳承著湖湘壩工專(zhuān)家“經(jīng)世致用”的風(fēng)采。
“新陣地”變“新高地”
邁入中國(guó)特色社會(huì)主義新時(shí)代，湖南相繼建成一大批骨干性控制性工程。涔天河水庫(kù)擴(kuò)建工程及灌區(qū)工程、莽山水庫(kù)、毛俊水庫(kù)、犬木塘水庫(kù)等國(guó)家重大水利工程加快推進(jìn)，不僅有效增強(qiáng)流域洪水調(diào)控能力和水資源配置能力，壩工建設(shè)還在保障水安全、踐行綠色發(fā)展理念等方面打造“新高地”。
“置身新時(shí)代，我們一直在思考如何讓壩工建設(shè)與城市、生態(tài)更好地融合，讓大壩更加生態(tài)化、自然和諧化、景觀化。在犬木塘水庫(kù)，我們便做了大膽嘗試?！焙鲜∷娫O(shè)計(jì)院原總工程師鄭洪介紹，在確保犬木塘大壩安全的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了兩個(gè)如同古代城門(mén)式樣的門(mén)樓及樞紐區(qū)、閘壩上下游兩岸生態(tài)布局，讓大壩工程一改過(guò)往的“大、笨、粗”，更顯自然和諧，生態(tài)美觀。
深耕本土市場(chǎng)的同時(shí)，湖南省水電設(shè)計(jì)院還將陣地向西北推進(jìn)。
在新疆，多砂河流上廣布砂卵石，河床砂卵石覆蓋層厚達(dá)數(shù)十米至數(shù)百米，在此種河谷筑壩，大壩防滲困難重重。
由該院設(shè)計(jì)建成的新疆大河沿水庫(kù)于2020年正式運(yùn)行。其瀝青心墻砂礫石壩的混凝土防滲墻深達(dá)185米，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)防滲墻的世界新深度，成功實(shí)現(xiàn)全河床截?cái)?。眼下，該院正在新疆推進(jìn)十余座大壩的建設(shè)，巧妙利用當(dāng)?shù)夭牧现危茖W(xué)解決深厚覆蓋層防滲難題，推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
展望未來(lái)，壩工建設(shè)仍有許多難題亟待攻克。面對(duì)新形勢(shì)、新問(wèn)題和新要求，湖南省水電設(shè)計(jì)院將繼續(xù)加大科技創(chuàng)新，深度利用機(jī)械化、自動(dòng)化、數(shù)字化等現(xiàn)代技術(shù)助推壩工發(fā)展，在水利建設(shè)中充分體現(xiàn)“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”五大發(fā)展理念，為湖南水利事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支撐。
責(zé)編：陳南松
來(lái)源：湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院有限公司
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