乌东德水电站建设岩石力学工程问题科技创新的思考

2020-02-17樊启祥杨宗立彭吉银周绍武王义锋

水电与新能源 2020年7期

樊启祥，杨宗立，彭吉银，周绍武，王义锋，李果

(中国长江三峡集团有限公司，北京 100038)

习近平总书记代表党中央对“西电东送”国家重大工程金沙江乌东德水电站首批机组投产发电表示热烈的祝贺，向全体建设者和为工程建设做出贡献的广大干部群众表示诚挚的问候。作者作为曾参加过乌东德水电站工程建设的工程师，既十分激动与自豪，又倍感亲切，深受教育与鼓舞。习近平总书记在重要指示中希望同志们再接再厉，坚持新发展理念，勇攀科技新高峰，高标准高质量完成后续工程建设任务，努力把乌东德水电站打造成精品工程[1]。这是对全体工程建设者莫大的鞭策。在当前世界科技竞争态势下，在疫情防控常态化推进经济社会发展中，在实现伟大中国梦的征程上，学习落实习总书记重要指示，贯彻新发展理念，增强工程科技自主创新和高质量建设能力，具有现实意义和历史意义。高标准建设水电精品工程，更为工程科技人员技术创新和工程建设指明了方向，提出了要求。本文结合乌东德工程建设历程，谈谈乌东德水电建设岩石力学工程关键技术科技创新。

1 工程背景

水电站是一个生命体，岩体和水流如同机体与血液，是她的内在组成部分。岩体不仅提供了电站依存依靠的环境与条件，也在科技进步中，从一个承载者逐步转变为电站建筑物的共同工作者，是一个命运共同体。水工结构与岩体联合受力、共同工作、相互依存，这样的工作特性带来了工程生态环保、资源节约、技术经济等综合效益。为实现这一目标，岩石力学提供了有效的工具方法，中国岩石力学科技工作者通过自主创新成果为水电岩石工程科技创新提供了卓越的技术支撑。

乌东德工程因所处河谷复杂严峻的自然环境条件及区域地质地震背景，面临复杂地质环境下枢纽工程布置、高陡边坡治理、大坝建基岩体选择与建基面确定、复杂地下洞室群围岩加固稳定与安全施工、远程泥石流灾害的治理、监测与预警、近坝大型滑坡体及水库岸坡安全稳定等工程地质和岩石力学关键问题的挑战[2]，并成为工程建设的首要问题。为此，建设单位、设计单位、科研单位与技术咨询单位的众多工程师和科学家共同工作，艰辛探索，攻克了岩石力学一系列关键技术问题，创新了遵循岩石力学规律特性的工程管理方法，促进了乌东德工程安全、优质建设。中国工程地质和岩石力学的科学家及其团队，作为工程建设者的一份子，主动融入工程，扎根贴近工程，为乌东德工程按期投产做出了贡献。工作中的切身经历及工程实践成效表明，中国岩石力学与工程领域的科学家把论文写在了祖国的大地，写进了国家重点工程乌东德按期投产的奋斗中，融进了清洁能源开发与美丽中国建设的社会实践，是值得信任、依靠和敬佩的。

2 工程建设岩石力学关键技术

2.1 坝址选择和枢纽工程布置

在不同坝址、不同枢纽布置、不同坝型的综合精细比选中，在对金坪子大型滑坡体长期稳定性研究的定论中，现在的乌东德坝址能发挥地形地质条件优势，也很好地实现了流域水资源综合规划提出的功能要求。

乌东德坝址峡谷，河谷狭窄、两岸高陡、白沟及红沟等较大断层穿过、拱坝坝肩岩石受力体范围内溶洞有一定分布、泥石流沟众多、河床覆盖层深厚，不同地层的力学性能与水文地质特性差别较大[3]。在这样的约束条件下，在有限的优质岩体范围内，创新性地布置了大坝、地下厂房洞室群、泄洪洞群等枢纽建筑物以及工程施工导流与蓄水过流建筑物，如地下厂房系统紧靠河岸布置就有其独特性，大坝建基面开挖揭露的岩石分界线精确到了米级以内，泄洪洞出口消能系统协调了华山沟泥石流安全排泄、电站尾水与大坝泄洪水流共同作用下岸坡防护、坝下右岸硝沟堆积体及金坪子滑坡体安全防护等问题。

精准的枢纽布置在于地质工程师和岩石力学工程师的精准定量勘探和科学准确分析，在于与结构工程师等设计团队的协同联合工作。项目前期阶段及筹建阶段的每次现场查勘，都能深切地体会到地质工程师对周边地形地质环境了如指掌、对坝址区河床演变的生动过程有依有据、对地质与工程的结合分析清晰明确，这一切不仅仅是多年野外勘测设计的安危艰辛，更寄托了工程师的家国情怀与科学精神。地表与影响范围岩体内多层多排纵横勘探平硐与垂直地质钻孔相结合的立体地质测绘技术、水上安全地质钻探及深厚覆盖层原状取芯技术、岩体特性多方法多手段的测试与原型试验技术、地下厂房大型洞室群与周边近距离交通洞及导流洞的安全协调控制技术、紧邻大坝泄洪消能区的厂房防渗技术等，都促进和保障了枢纽布置及其配套系统的有效实现。

2.2 自然边坡与工程边坡的安全治理

2.2.1 自然边坡治理

乌东德主体建筑物开挖边坡以上还有500～1 000 m高的陡峻的天然边坡，随机分布有不稳定块体[4]。从泄洪洞进口到出口的两岸边坡范围，有泄洪洞、电站进水口及其闸门系统、大坝及其坝顶闸门与泄洪消能系统、电站尾水系统及分层布置的地表交通系统，运行期有设备与人身安全问题，施工期河床基坑及进水口区域更是施工作业人员密集，立体交叉作业重大安全隐患问题突出。

自然边坡治理事关施工安全也事关电站长期运行安全，如同头上悬着的利剑，施工初期陡立岩壁中上部突发掉块事故也敲响了警钟。自然边坡安全治理是工程建设的首批项目，是大规模主体工程展开的安全前提。受交通限制和人力能力，地质勘测条件与高陡边坡地质精准化测绘手段方法有限，精准界定和精确治理需要技术与管理的创新融合。

一是确定了自然边坡治理的原则及相应的技术方案。如维护自然边坡整体安全特性为主，保持自然风貌和水土保持；系统性截水防水排水措施，有效隔绝边坡失稳主要安全因素降雨汇流及施工汇水的影响；针对性个性化处理原则，对不稳定块体在安全措施上对症施药；地表主动网防护与分级被动网防护相结合，防止可能落石的连锁反应，也为施工人员作业提供条件；交通布置以山体交通洞为主结合地表钢栈道，有利于永久检查和施工便利；蜘蛛人地质工程师及无人机测绘等多种测绘技术与多阶段设计动态复核深化优化技术，持续提高块体识别和处理方案的准确性；按需为主使用表面喷护、浅层锚杆、深部锚索相结合的综合措施，不大开挖，确有需要的坚决局部清除挖除；制定陡立高边坡上支撑性承重排架和悬空承重排架的安全施工控制技术，做好边坡施工安全风险评价及措施制定，防止群体性伤害事故的发生；加强不利气候环境等的应急演练及应急响应，制定边坡施工安全禁令；创新自然边坡块体监测技术，采用光纤变形系统对块体进行前兆预警，沿陡立边坡不同高程布置地震动监测系统以获取地震环境下的边坡动力响应规律，开发集降雨监测、含水量监测、地振动监测以及视频监视与应急呼叫系统于一体的花山沟泥石流综合预警系统。

二是确定了遵循自然边坡治理技术规律及安全规律的工程管理方法和工程组织方式。针对初期施工条件，选用了集地质勘测、边坡设计、工程施工与变形监测于一体的总承包施工模式，有利于地质勘探工作的深入，有利于设计、施工的快速响应，有利于施工与运行的结合，争取了时间，提高了效率，控制了成本。随着自然边坡治理取得的现场安全效果，结合地质勘测多手段应用后设计工作的深化，主体工程开挖边坡呈现大面积、多部位、多层立体交叉的局面，采用了把部分自然边坡治理纳入主体工程施工范围的施工组织模式，做到责任边界的明确清晰。制定自然边坡治理对象与措施动态变化情况下的个性化施工组织设计及合同经济措施，聚焦实用有效的个性化现场施工组织设计的制定和审查，通过专项措施费用以及工效实测，为施工单位的合同结算与变更处理打好基础，消除边坡治理一线施工作业人员的后顾之忧。发挥产学研用协同创新优势，从边坡地质精准勘测、到设计方案复核评审、多方法变形监测技术，发挥了多家优势科研团队的作用，也体现了这些科研团队的责任担当。弘扬承担自然边坡治理工程的建设者身上所展现的不畏艰难、尊重科学、严格管理、团结协作、自我超越的奋斗精神，苦中有乐、危中求安、互相帮助的乐观主义精神，以及他们平常工作中展现的为了清洁能源早日开发、为了金沙江两岸人民富裕努力工作的家国精神。

乌东德工地有一部短视频《悬崖上的舞者》，反映承担边坡治理工程的建设者的工作场景和心路历程。这个群体以施工人员为主体，包括监理及地质工程师，他们采用蜘蛛人技术在边坡上辛勤忘我地工作。惊心动魄中是这些普通朴实劳动者的奉献，是他们把岩石力学工程师们的蓝图变为现实，是他们织起了乌东德主体工程大规模施工及安全运行的安全网。

2.2.2 工程开挖边坡的治理

系统性的工程边坡治理措施的制定，需要统一对工程运行条件下以及大规模施工条件下的边坡处理原则的共识。随着对大坝泄洪雾化范围两岸岩体不同空间特性及稳定特性下工程边坡安全性的认识，随着对开挖边坡开口段岩体变形与上部自然边坡联动变形规律的把握及处理方案的确定，系统性的边坡施工在有条不紊、忙而不乱中展开；严格的施工程序和严密的现场组织及现场落地的管控手段，促进边坡系统性施工方案与措施的有序展开。边坡的设计方案、锁口支护、开挖爆破、表面混凝土喷护、浅层锚杆施工、深部锚索施工、变形监测、设计优化、施工组织优化等环节，按分层分区分序的有序展开。水垫塘两侧边坡以及右岸电站进水口边坡的施工条件最艰难、地质复杂、岩体性状变化快，需要小梯段、弱爆破、快支护，在滞后紧张的工期中仍然实现了边坡安全与人身设备安全，满足了总工期向混凝土施工提交工作面的要求。水垫塘两侧陡立边坡以及右岸电站进水口边坡工程施工质量和进度，体现了以支护为核心的边坡安全施工体系的建立与成效。以支护及时到位促开挖，并在施工组织方法上通过时空协调推进落地，这些工程实践上升到了施工工法和企业标准，指导了后续工程安全建设。

工程边坡地质条件变化以及变形异常问题的处理是检验工程建设技术与管理能力的试金石。乌东德右岸导流洞群进水口顺向坡在导流洞进水口区下部开挖中出现了整体变形，左岸导流洞出口围堰在主汛期度汛中出现过突发透水等异常情况。泄洪洞出口左侧水垫塘边坡有花山沟泥石流排导系统，受断层和复杂岩体结构的影响，开挖下降过程耦合雨水等条件，工程边坡变形多次出现异常，采取了加强支护、分区开挖等措施后，为泄洪洞水垫塘混凝土施工提供了条件。这个部位的长期稳定还受泄洪洞泄洪雾化的影响，地位十分重要。在常规支护系统和监测系统的基础上，增加了集监测、预警、加固、控制一体化的NPR锚杆、锚索支护及大变形控制技术[5]，以及牛顿力远程监测预警系统，以更好地了解边坡锚索受力特征及边坡变形规律，实现边坡稳定性状况的远程智能实时监测。

工程边坡与地下洞室进出口交汇段的时空关系与技术措施是工程管理的重点，尤其是两者在时间上空间上贯通重叠时更为紧要。左岸导流洞出口边坡薄层陡立顺向坡岩体在导流洞贯通爆破与边坡切角施工中出现了变形突增，处于同一整体边坡的泄洪洞出口及电站尾水洞出口部位出现了喷混凝土层开裂及锚索应力陡增的情况。险情出现，现场技术力量与后方技术支撑队伍沟通紧密，从结构布置、开挖次序、爆破药量控制、支护加强、外部支撑结构等方面进行综合分析，制定综合措施，并通过施工中的实时多维监测，及时反馈，动态调整，最终妥善化解险情。西南山区河流水电工程导流洞一般都处在水电工程建设的关键线路上，决定着工程截流和蓄水发电的总工期。乌东德右岸导流洞群进口段施工中，不对称双向边坡安全与软弱破碎岩体成洞开挖交织在了一起，成为了导流洞按期过流的难点，也成为整个工程的焦点。结合地质条件与结构运行状态的不同施工方案的对比，建立在对围岩变形与工程特性的认识上，建立在不同方案的支护效果的分析上，制定了先固定边坡、先洞口锁口再开挖洞身的施工次序，确定了洞身随支护结构布置尤其是锚索布置特性进行多层分半短进尺开挖、锚索快支护、支护钢支撑及时形成整体、衬砌混凝土及加强钢支柱及时跟进的施工措施，发挥了现场施工资源和技术队伍的能力，也增强了导流洞衬砌结构安全性。

有些工程问题的发生时间正值不同年份的春节，参建单位的地质工程师、结构工程师和岩石力学科学家，急工程之所急，想工程之所想，告别家人，来到了工地，现场查勘、模型计算、方案对比。对拟定中的方案，春节期间马洪琪院士在昆明专门听取了方案汇报，给予了肯定。随后工地召开的技术咨询会，进一步充分地听取了院士专家的意见。设计、施工、科研相结合，经过多方面专家评审的技术方案起到了见效快、见效好的效果，解决了制约工程进度的关键问题。

2.3 主体建筑物的高品质开挖成型及变形控制

2.3.1 拱坝建基岩体成型

乌东德拱坝坝肩槽的开挖施工与下游泄洪消能区、雾化区边坡治理及拱坝抗力体范围内溶洞处理，有序进展；出现在建基面上的地质缺陷，如溶蚀缝及局部软弱岩体都随分层开挖下降进行了及时的处理。作者参加过陕西汉江安康混凝土重力坝、长江三峡混凝土重力坝、金沙江向家坝重力坝、金沙江溪洛渡双曲拱坝、金沙江白鹤滩双曲拱坝的建设，参与大坝建基岩体的基础验收，并在建基岩体上浇筑大坝混凝土，对乌东德大坝建基表体质量充满期待。乌东德300 m级高双曲拱坝坝基岩体新鲜完整，三维曲面的建基面上留下的规则整齐的爆破孔，是三维精准爆破技术和精细过程管理的体现，最能彰显中国水电人“开挖就是雕刻”的高品质追求。

站在大坝建基面，沉睡金沙江江底亿万年的河床岩体袒露了它们的质朴和坚强，在大家认为乌东德峡谷是天造地设的高拱坝好坝址的基础上，增加了上帝给予的一块天然建坝宝地的感叹，水电人的欣慰感、满足感、幸福感油然而生。多年的穿山越岭、钻洞爬坡、绘图演算、两地分居、聚少离多，都有了回报。站在乌东德大坝坝基，看到新鲜完整的建基岩体，触摸规格整齐的建基面，仰望一线天的蔚蓝天空，飘过的云朵如一条丝带，把建设者的喜悦带给四方。如今，这里耸起了一座举世瞩目的大坝，把清洁电力送到远方，把光明撒到人间。大坝河床两侧高陡的边坡，如同纳鞋底一般的预应力锚索墩头整齐中彰显着他们维护安全的力量；边坡马道上，绿色密织安全网防护下的高排架上，传来锚索钻机进尺中穿越岩体的悦耳声音；一条长龙随着低沉的号声整齐缓行，工人们正在把长大粗壮的锚索顺着钻孔下到岩体内，再经过灌浆与张拉，把经历千万年历史风雨的自然边坡岩体变成造福人类社会、展现现代科学技术和工匠精神的大气磅礴的工程作品。

2.3.2 大坝围堰防渗体系

横亘在坝基上下游高达150 m的围堰，保护基坑内上千劳动者及逐步成型的上千亿资产的安全，将承担把梦想如期变更现实的责任。150 m高的围堰，实际是由下部约80 m高的深厚覆盖层及坐落在其上的70 m高的土石坝组成，采用防渗墙、墙下帷幕及土工布综合防渗体系，面临着围堰防渗、变形控制等技术问题。施工过程中，由建设单位牵头、施工监理设计地质等单位的工程师们共同组成的混凝土防渗体系工艺质量技术联合攻关团队，围绕深厚覆盖层中百米高混凝土防渗墙施工、以及陡立河床地形与复杂地质条件下防渗墙嵌入基岩及墙下防渗帷幕的各项工艺、设备和技术，进行了系列攻关，形成多项技术革新成果，把围堰建得滴水不漏；坝体碾压以及防渗墙+土工布复合防渗体系各工艺质量的严格管理，把围堰建得固若金汤。乌东德工程蓄水后，担负艰巨光荣使命的围堰安卧在碧水之中，没有一丝喧嚣，如同新生，既无繁华，即刻宁静，在坦然中默默关注着这段河流的前世今生。

2.3.3 地下厂房精细开挖

工程建设要遵循共性规律，更要把握特性和关键，不出现大的失误和反复，不要出现意想不到甚至无中生有的问题，坚持一次性地把工程做好。乌东德地下厂房洞室群建设集成传承了大型水电工程地下洞室群的设计施工成功经验，遵循了一般规律，也加强了特定地应力场与厂房洞室群布置结构协同关系的研究。厂房三大洞室变形稳定问题主要受陡倾结构面控制，制定了小夹角层面、块体、B类角砾岩及层面附碳质薄膜区等八类特有地质问题下的工程设计和施工技术措施。地下厂房洞室群的建设是顺利的，厂房顶拱开挖、高边墙上部施工，根据变形监测反馈情况进行了设计和施工的动态调整。

乌东德地下厂房建设过程中有变化的主要问题表现在以下几方面：一是主厂房顶拱受特殊构造组合影响的深层持续变形控制问题；二是高边墙岩锚梁成型控制以及复合型岩锚梁结构的变形适应性问题；三是高边墙下部贯通中，由于下层局部先挖，上层岩体爆破后，洞室应力集中大范围释放带来的变形控制问题；四是厂房底部机窝部位相邻机组间隔墙变形控制问题。通过详实的地质分析，采取增强系统支护、严格控制爆破、岩体预灌浆加固、加强对穿锚索及深层锁口锚桩、规范施工次序等措施，进行了有效控制和问题解决。

大型的复杂地下洞室群的顺利建设，必然遵循了岩石力学与工程的规律。从一开始就建立了地下工程“认识岩体、利用岩体、保护岩体、监测岩体、反馈分析”的工作方法，严格执行了“开挖一层、分析一层、验收一层、预测一层”的实施程序[6]，建立了科研单位深度实时融入工程建设提供技术支撑的工作机制，在发挥设计技术力量及建设各方技术力量的基础上，发挥了第三方科技力量的作用。通过洞室群变形时空联动协调控制技术，做到进度服从安全、开挖听从支护、支护确保变形受控。地下厂房施工过程中的分层分析预测验收技术咨询机制，开挖爆破设计第三方审查机制，都发挥了国内技术专家团队的作用；在常规技术工作的基础上，开展专项科技研究，分析变化环境下洞室变形规律，提高工程应对变化的能力；创新水电工程安全鉴定工作机制，把蓄水验收安全鉴定，分解到工程建设过程转换的重要阶段，开展了地下厂房从开挖向混凝土施工与机组安装转换过程中的阶段性的安全鉴定，增强了技术主管部门对工程技术解决方案有效性的全面判定。

2.4 大坝及地下厂房基础水泥灌浆防渗系统

水泥灌浆是水电工程基础加固和防渗安全的重要措施。乌东德工程坚持问题导向和目标导向，在数字灌浆的基础上，开展了水泥灌浆工艺过程智能控制系统及成套设备的研究[7]。通过建立水泥灌浆工艺过程三区(快速升压区、稳定灌浆区和灌浆风险区)五阶段(无压无回、大注入率、稳定灌浆、小注入率、屏浆)智能控制模型与六参数(灌浆压力-注入率-浆液密度-基岩抬动-浆液温度-灌浆历时)联动控制方法，实现了灌浆路径智能寻优及特殊情况智能处理；通过发明包括工艺控制、自动配浆、自动压力调整、灌浆参数数字传输等装置的集成式智能灌浆系统，解决了大规模精细化水泥灌浆施工难题，树立了隐蔽工程阳光作业的样板，并在乌东德高压帷幕灌浆中大规模应用，也推广到了白鹤滩等其他工程。

2.5 产学研用协同创新与专家团队的支持保障

乌东德工程建设贯彻新发展理念，围绕精品、创新、绿色、和谐和廉洁等五个方面，制定了创建“十三五”典范工程的工作计划和实施重点[8]。工程建设者通过信息技术与水工技术及岩土技术的融合创新，开发了数字化边坡管理系统，升级了水工混凝土通水冷却智能温控系统，全坝应用了低热硅酸盐水泥水工混凝土成套技术[9]，开发了全面感知、真实分析、实时控制的智能建造技术，对资源要素、业务流程、工艺过程、结构安全、工程进度、实物成本进行数字化、智能化管理[10-11]，这些成果体现了建设者强烈的工程质量意识和自主创新与产学研用协同创新活力[12]。

宽阔的水库，泄洪中的大坝，运转的机组，美丽的移民新村，过往皆成序章。建设过程中，不同领域不同专业的院士大师专家及乌东德工程产学研用前后方技术团队为关键技术的解决把关定向，众多院士专家的技术咨询讲话和专题技术讲座照亮乌东德技术创新之路。前期工作中，在道路不畅颠簸险峻且生活条件困难的情况下，陆佑楣院士与陈德基大师、薛果夫与蒋养成等工程地质专家来到了乌东德，进行现场调查；汪旭光院士、金振民院士、郑守仁院士、马洪琪院士、张超然院士、钟登华院士、钮新强院士、李文刚大师、黄润秋教授、彭启友教高等，在工程建设的不同阶段亲临现场查勘，深入指导工程技术；钱七虎院士等众多院士大师专家，对不同技术专题阶段性地进行了工程咨询，指出了地下厂房变形发展等岩石力学工程问题的工作机理和规律。乌东德工程业主、设计、监理、施工等参建各方前后方技术团队，冯夏庭院士团队、何满朝院士团队、殷跃平专家团队、丁秀丽专家团队、长科院爆破团队等众多专家团队和科技人员，把研究成果写进了乌东德工程，推进了岩石力学与工程的技术进步，保障了乌东德工程建设的高质量。2016年6月，何满潮院士专程来到乌东德，系统实地了解工程建设进展及工程地质构造、边坡治理施工等情况，对工程推进提出了建设性意见。乌东德工地的夜晚，何院士给广大工程技术人员做了《双体灾变力学的理论与实践》的技术讲座，不仅为乌东德工程建设过程中的高边坡处理、地下工程高边墙提供了宝贵经验和有益帮助，更是勉励大家不但要把工程建设好，更要把工程建设好的做法提升为一种科学，由科学提炼成一种文化，对世界的岩石力学进步做出更大的贡献，极大地激发了现场技术人员的学习热情，提升了现场工程技术人员理论专业水平[13]。

全体建设者通过持续的技术创新和管理提升，勇于超越自我，实现了初期蓄水发电目标，未来还要经受正常高水位挡水及年运行消落水位的检验。乌东德电站岩体工程及水库岸坡与金坪子滑坡体，将接受蓄水后重构渗流场与地温水温环境、高水头大流量泄洪雾化与水垫塘脉动水流、变化气候环境下泥石流以及突发强地震冲击的考验。工程全生命周期理论揭示，在建设好水电工程的基础上，运行好水电站更为重要。如临深渊、如履薄冰，怀敬畏之心，定周全之策，是水电建设者的座右铭与护身符。祝愿金沙江优质水电资产实现可持续的价值创造。

3 坚持绿色发展，持续发挥水电综合效益

金沙江水能资源富集，在国计民生和“西电东送”中发挥着重要作用。习近平总书记重要指示提出要坚持生态优先、绿色发展，科学有序推进金沙江水能资源开发，推动金沙江流域在保护中发展、在发展中保护，更好造福人民。水电工程是有灵魂与思想的，必须与河流及周边自然生态及社会人文环境和谐共赢。习总书记的重要指示是做好水电工作的根本遵循，也为岩石力学更好地服务水电工程指明了方向。未来的水电工作，要聚焦水电资源的高质量开发建设和梯级水电站联合运行综合效益发挥两方面，自身体会主要是做好增量开发和存量增效两方面的工作。

3.1 水电资源的高质量开发建设

待开发的水电资源总量有限，主要集中在高原地区河流。这些地区生态更为敏感脆弱、工程地质与水文地质环境更为复杂，地灾环境和气候条件更为恶劣。高原地区水电工程建设与运行具有“五高”(高海拔、高边坡、高应力、高地震烈度、高水头)，“四大”(大埋深、大落差、大保护、大温差)，“三长”(长冬歇、长隧洞、长周期)等特点[14]。要在高海拔、强地震、高地应力、高地温环境下开展高质量水电工程建设，技术难度与管理挑战极大。身处这些河流，雪域高原、潺潺流水、丰沛的降雨、多样的森林、脆弱的地表、易发多发的雪崩地灾，时刻告诫水电人一定要把践行习近平总书记坚持生态优先、绿色发展、造福人民的重要指示放在水电开发的首要位置。

河流梯级开发规划、枢纽布置及施工规划、工程建设技术与管理，一定要研究流域系统性、梯级累积性、项目综合性及专业独特性的技术、环保与管理问题，主动把握工程建设的脉搏，把生态优先落到实处。创新以生态环境保护为核心的多目标协同调控技术，有利于保护多样化的生态环境、有利于做好水土保持、有利于改善失衡的自然地质环境、有利于构建工程与自然与人类友好共生的生态系统。梯级水电及串珠式水工结构生态联通性技术、泄洪水体气体过饱和控制技术、梯级水库低温水调控技术、水生生态与陆生生态保护恢复技术、面向多样性及自然河流特性的水库运行可调节技术、避免开挖创面的水电工程枢纽布置及施工布置技术、工程开挖料资源利用与地质灾害防护技术、大规模施工设施和集中人类活动下资源节约生态友好的施工组织技术、突发极端事件下电站用水及生态安全应急调控技术等，都是水电建设者必须正视并妥善解决的首要问题。

梯级水电工程的灵活调节性，能把生态优先落到实处。流域梯级水电工程多目标综合功能、水工建筑物布置的适应性、水电站运行的可调节性、生态友好的全生命期水电建设技术，都能让我们从一开始就把生态优先与环境保护工作落到实处。国内已经开发的水电工程，围绕绿色水电技术进行了实验研究工作，在工程实践的有效探索中创新了河流水生生态保护技术，并积累了宝贵的运行资料。金沙江下游梯级水电开发注重践行“规范、有序、协调、健康”建设管理和“以人为本、生态友好，环境保护、资源节约、社会和谐、利益共享”绿色水电理念[15]，树立并坚持了只有把“保护中开发”放到第一位才能做好“开发中保护”的工作方法，取得了生态环境效益与社会经济效益的和谐共赢。高海拔地区深厚覆盖层土石坝复杂基础与液化地层处理与加固技术、深埋超大洞径超长距离TBM隧洞开挖支护与围岩大变形控制与监测成套技术都将为岩石力学工作者提供广阔的舞台。高海拔智能建造技术与管理创新，将有效减少人类活动干扰，支撑安全、绿色、优质、高效的工程建设，是未来水电岩石力学与工程的前沿和发展方向。

3.2 梯级水电站联合运行综合效益的发挥

对已经投入运行的水电站，要站在流域综合的全局高度，从自然河流的定位转换到可调控河流，创新以生态环境保护为核心的多目标协同调控技术，充分发挥梯级水库的辐射与传递作用，发挥水风光储多能互补的作用。从库区、大坝、生态、泄洪、机组和通航等方面，加强梯级水库群联合调度安全风险调控技术研究，确定风险要素、评价指标和处置流程，开发风险辨识-监测-分析-预警-调控处置为一体的多维安全风险调控平台[16]，推动梯级水库群安全管控模式向智能化转变，在提高流域综合效益的同时，提升流域安全保障水平。