《紅石巖堰塞壩水利樞紐工程關(guān)鍵技術(shù)》項(xiàng)目是在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等科研項(xiàng)目的支持下，依托國(guó)務(wù)院《關(guān)于魯?shù)榈卣馂?zāi)害恢復(fù)重建總體規(guī)劃》紅石巖堰塞湖后期整治工程，歷經(jīng)十年，以“產(chǎn)學(xué)研用”融合創(chuàng)新模式，首創(chuàng)堰塞壩“應(yīng)急搶險(xiǎn)—后續(xù)處置—開發(fā)利用”一體化關(guān)鍵技術(shù)，建成集防洪、供水、灌溉、發(fā)電等綜合社會(huì)效益顯著的紅石巖堰塞壩水利樞紐工程，全面提升了我國(guó)堰塞壩應(yīng)急處置與國(guó)家自然災(zāi)害防治技術(shù)能力。今年，該項(xiàng)目獲得了2023年度云南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

創(chuàng)新引領(lǐng)攻克世界難題

2014年8月3日16時(shí)30分，云南省魯?shù)榘l(fā)生6.5級(jí)地震。金沙江一級(jí)支流牛欄江干流山體滑坡形成大型堰塞湖，直接影響上下游3萬余人，下游天花板、黃角樹等水電站安全。

“當(dāng)時(shí)紅石巖堰塞湖搶險(xiǎn)環(huán)境危險(xiǎn)、條件惡劣、交通不便、應(yīng)急處置難度極大。中國(guó)工程院院士、全國(guó)勘察設(shè)計(jì)大師、時(shí)任昆明院總工程師張宗亮帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，攻克快速獲取數(shù)據(jù)、研判風(fēng)險(xiǎn)因子、精確預(yù)測(cè)潰堰洪峰等搶險(xiǎn)技術(shù)難題，突破寬級(jí)配材料結(jié)構(gòu)分析、性態(tài)評(píng)價(jià)、勘察設(shè)計(jì)、壩體防滲、施工技術(shù)與裝備、安全運(yùn)行評(píng)價(jià)等開發(fā)利用技術(shù)瓶頸。”中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司專職專業(yè)總工程師、首席技術(shù)專家楊再宏說。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)依托“堰塞壩險(xiǎn)情處置與開發(fā)利用保障技術(shù)和裝備研發(fā)”、云南省領(lǐng)軍人才培養(yǎng)等國(guó)家和省級(jí)科技項(xiàng)目，針對(duì)紅石巖堰塞湖嚴(yán)峻復(fù)雜的應(yīng)急搶險(xiǎn)環(huán)境，創(chuàng)建了堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與潰堰分析的應(yīng)急搶險(xiǎn)關(guān)鍵技術(shù)。“高效精準(zhǔn)分析堰塞湖潰決洪水對(duì)應(yīng)急處置決策至關(guān)重要。”項(xiàng)目主要完成人之一周興波博士說。團(tuán)隊(duì)研發(fā)搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)快速采集與處理技術(shù)、堰塞體外部形態(tài)和空間結(jié)構(gòu)識(shí)別探測(cè)技術(shù)、堰塞壩災(zāi)害應(yīng)急指揮和流域安全應(yīng)急平臺(tái)、高精度潰決洪水計(jì)算模型方法與軟件，構(gòu)建了空天地一體化的應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。有效攻克了堰塞體應(yīng)急搶險(xiǎn)快速響應(yīng)與處置決策的技術(shù)難題，為科學(xué)高效搶險(xiǎn)、守護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全提供了技術(shù)支撐。

自主探索填補(bǔ)技術(shù)空白

針對(duì)堰塞湖的后續(xù)整治利用，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首次提出了堰塞壩性態(tài)評(píng)價(jià)與勘察設(shè)計(jì)技術(shù)體系，填補(bǔ)了現(xiàn)有土石壩理論體系無法滿足堰塞壩勘察設(shè)計(jì)的技術(shù)空白。“我們研發(fā)了堰塞壩開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)軟件，解決了堰塞壩開發(fā)利用評(píng)價(jià)難題，同時(shí)建立了堰塞壩綜合勘察技術(shù)體系，創(chuàng)新探測(cè)技術(shù)與設(shè)備，首次在堰塞壩頂布置1.5m大直徑勘探豎井，突破堰塞壩物理力學(xué)參數(shù)獲取的技術(shù)瓶頸。”昆明院專業(yè)總工程師、紅石巖堰塞壩樞紐副設(shè)總程凱說。此外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了堰塞壩工作性態(tài)一體化分析新方法，解決了堰塞壩滲流、變形、抗滑穩(wěn)定和抗震安全評(píng)價(jià)難題；構(gòu)建了堰塞壩開發(fā)利用設(shè)計(jì)技術(shù)體系。

配套裝備技術(shù)解決施工難題

2016年2月，《牛欄江紅石巖堰塞湖整治工程實(shí)施方案》正式獲得批復(fù)，這是多方人員一次次冒著余震與塌方危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)勘察，集結(jié)了眾人的智慧與力量進(jìn)行研究論證，最終得到的成果。至此，一項(xiàng)前無古人的堰塞湖綜合整治利用工程，得以成功落地實(shí)施。

“紅石巖堰塞湖整治利用工程難度極高，其中堰塞壩成孔成槽、防滲加固等施工技術(shù)均無先例可循，是世界性工程技術(shù)難題。”昆明院院士創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)吳學(xué)明介紹。為了讓工程順利進(jìn)行，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)了堰塞壩防滲新材料新裝備與施工成套技術(shù)。其中包括環(huán)保型納米級(jí)灌漿硅溶膠、水泥膏漿2種新材料，全液壓低凈空大功率工程鉆機(jī)、集控自動(dòng)一體式制漿系統(tǒng)、全液壓灌漿泵等4套施工裝備。有效解決了復(fù)雜環(huán)境下寬級(jí)配堰塞壩施工關(guān)鍵技術(shù)難題，大幅提高了施工質(zhì)量和效率。

經(jīng)過夜以繼日的不懈努力，一個(gè)因自然災(zāi)害形成的堰塞湖華麗變身，成為了一個(gè)抵御自然災(zāi)害、帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的寶庫(kù)。它是全國(guó)水利工程師們的智慧結(jié)晶，是無數(shù)水利工作者努力的見證。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還開創(chuàng)了“變廢為寶、減災(zāi)興利”的堰塞壩全生命期防災(zāi)減災(zāi)與安全綠色發(fā)展新模式。研發(fā)了2套堰塞壩新型監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，建立了堰塞壩-基礎(chǔ)-高邊坡全生命期一體化動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)體系；構(gòu)建了堰塞壩安全運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)體系與全生命期安全預(yù)警模型，研發(fā)了智能安全運(yùn)行平臺(tái)。

紅石巖堰塞壩是世界首例、全國(guó)首創(chuàng)的“減災(zāi)興利、變廢為寶”的一體化大型水利樞紐工程，綜合經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境效益十分顯著，有力推動(dòng)了國(guó)家自然災(zāi)害防治體系和防治能力現(xiàn)代化，為全球堰塞湖災(zāi)害治理樹立了新典范。（禹詩(shī)琪/文  仕詩(shī)宙/視頻）