一、《規(guī)劃》編制的背景、意義及重點(diǎn)任務(wù)
21世紀(jì)以來(lái)，以三峽、南水北調(diào)工程為標(biāo)志，中國(guó)水電開發(fā)進(jìn)入了自主創(chuàng)新、引領(lǐng)發(fā)展的新階段，先后建成了龍灘、水布埡、溪洛渡等工程，這一階段我國(guó)更加關(guān)注巨型工程和超高壩的安全，注重環(huán)境保護(hù)，建設(shè)技術(shù)不斷刷新世界紀(jì)錄。
《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》），分析了世界和我國(guó)能源科技發(fā)展形勢(shì)，提出了發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)，建議了相關(guān)保障措施和支持政策等，抓住了能源領(lǐng)域的技術(shù)關(guān)鍵和行業(yè)痛點(diǎn)。《規(guī)劃》對(duì)保障我國(guó)能源安全、應(yīng)對(duì)氣候變化和節(jié)能減排等具有重要作用，相關(guān)內(nèi)容可為我國(guó)全面構(gòu)建綠色低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系提供技術(shù)支撐，對(duì)推動(dòng)能源革命，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)話語(yǔ)權(quán)具有深遠(yuǎn)意義。
在水能發(fā)電技術(shù)方面，《規(guī)劃》列出了3項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。藏東南水電開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)；水電基地可再生能源多能互補(bǔ)協(xié)同開發(fā)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)；水電工程健康診斷、升級(jí)改造和災(zāi)害防控技術(shù)。
二、水能科技發(fā)展的重大研究方向和技術(shù)挑戰(zhàn)
我國(guó)水電工程建設(shè)能力和百萬(wàn)千瓦級(jí)水電機(jī)組成套設(shè)計(jì)制造能力領(lǐng)跑全球，水電工程建設(shè)技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。然而，與引領(lǐng)能源革命的要求相比，水能科技創(chuàng)新仍存在一定差距。我國(guó)剩余水電資源主要集中在西部地區(qū)，尤其是青藏高原及其周邊，水電開發(fā)面臨著諸多挑戰(zhàn)，同時(shí)，我國(guó)水電國(guó)際化發(fā)展也對(duì)水電行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新提出了新的更高要求。
重點(diǎn)開展藏東南水電開發(fā)重大技術(shù)問(wèn)題研究
高壩壩基深厚覆蓋層。藏東南水電開發(fā)位于高山峽谷高地震烈度區(qū)，存在超深厚覆蓋層問(wèn)題，壩基抗滑穩(wěn)定、抗震安全、變形穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定給我們提出了巨大挑戰(zhàn)，采用振沖碎石樁對(duì)深厚覆蓋層進(jìn)行處理，試驗(yàn)已取得成功，但是造價(jià)非常高昂。
“十四五”期間，需要重點(diǎn)對(duì)深厚覆蓋層的物理力學(xué)特性進(jìn)行深入研究。傳統(tǒng)的鉆孔取樣存在擾動(dòng)，不能真實(shí)反映覆蓋層物理力學(xué)特性。除鉆孔外，應(yīng)打一個(gè)沉井，開展現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，搞清楚壩基持力層的物理力學(xué)性能，這樣可以準(zhǔn)確分析評(píng)估抗滑穩(wěn)定和地震液化。
高壩壩型選擇。超深厚覆蓋層上最適宜的壩型是礫石土心墻堆石壩，但是藏東南工程壩址區(qū)土料性狀復(fù)雜，處理難度大、運(yùn)距遠(yuǎn)，因此可與瀝青心墻堆石壩方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，瀝青心墻堆石壩方案存在的主要問(wèn)題是對(duì)壩基變形適應(yīng)能力較差，需要進(jìn)行專題研究，另外需要研究瀝青心墻壩對(duì)藏東南地區(qū)氣候的適應(yīng)性。
復(fù)雜地質(zhì)條件下深埋大直徑引水隧洞和超大型地下洞室群。深埋大直徑引水隧洞宜采用TBM施工，但深埋隧洞地應(yīng)力高，面臨巖爆和大變形問(wèn)題，同時(shí)超大型地下廠房需要布置數(shù)十臺(tái)大型水輪發(fā)電機(jī)組，這樣的工程規(guī)模前所未有，大型地下洞室群的穩(wěn)定和廠房安全問(wèn)題需要特別關(guān)注，應(yīng)重點(diǎn)開展巖爆的預(yù)報(bào)和防治措施研究，還要預(yù)防復(fù)雜地質(zhì)條件下涌水突泥等地質(zhì)災(zāi)害。
超高水頭大容量水輪發(fā)電機(jī)組。超高水頭大容量水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造是引水發(fā)電系統(tǒng)最難的問(wèn)題。分兩條線路研究?jī)煞N機(jī)組，分別是1000米級(jí)水頭大容量沖擊式和600米級(jí)水頭大容量混流式。1000米級(jí)水頭的沖擊式水輪機(jī)，目前世界上最大42萬(wàn)千瓦，現(xiàn)在要做到70萬(wàn)千瓦，設(shè)計(jì)制造難度很大，而且每個(gè)廠房裝幾十臺(tái)，布置難度也很大?；炝魇綑C(jī)組，我們現(xiàn)在能做到100萬(wàn)千瓦，但水頭只有300米級(jí)，國(guó)外600米級(jí)混流式機(jī)組的最大單機(jī)容量35萬(wàn)千瓦，要做到70萬(wàn)千瓦難度也很大?；炝魇綑C(jī)組可借鑒抽水蓄能機(jī)組，抽水蓄能600米水頭做70萬(wàn)千瓦單機(jī)是可行的。該領(lǐng)域研究要堅(jiān)持自主創(chuàng)新與國(guó)際合作相結(jié)合。
環(huán)境影響。藏東南水電開發(fā)位于高山峽谷區(qū)，山坡陡峻，施工布置難度大，土石方開挖量巨大，如何選擇合適堆渣點(diǎn)、保障堆渣穩(wěn)定安全、實(shí)現(xiàn)堆渣綠化，避免造成次生災(zāi)害及對(duì)環(huán)境造成有害影響，也給我們提出了很大挑戰(zhàn)，需要開展綠色施工新技術(shù)新工藝的研究。
