100米以上高坝大库占我国大坝总数仅为0.2%，但库容却达5000多亿立方米，占我国大坝总库容约一半，凸显出高坝大库在保障流域水安全、支撑国家水网建设和新能源系统战略基础设施中的重要地位。
大型水利枢纽提能增效研究必要且迫切，有助于逐步提升我国水利基础设施的效能，也是实现水资源可持续利用和保障国家水安全的重要途径。
“当水库大坝被赋予‘国家水网之结’的新定位时，应从国家水网的整体性、系统性出发，从国家水网在经济社会持续健康发展的全局战略地位出发，研究和评估水库大坝安全风险。”中国大坝工程学会理事长矫勇在近日召开的“中国大坝工程学会2024学术年会暨第五届大坝安全国际研讨会”上指出，当下不仅要研究传统意义上的大坝安全风险，更要研究极端复杂环境条件给大坝安全带来的挑战。
在业内看来，除了研究地质与水文条件、结构与材料缺陷、设计与施工失误、管理不善等影响水库大坝安全的传统因素，下一步更要研究大型水利枢纽如何提能增效，水库大坝如何延年增寿。
作为“国家水网之结”，水库大坝承接江河上下游、辐射左右岸，其中的江河控制性枢纽工程和大型水电站对经济社会持续健康发展全局至关重要。长江三峡、黄河小浪底、西江大藤峡等一大批江河重要控制性枢纽工程，因涉及人口之多和经济之重，大坝安全必然的联系上下游人民群众生命安全、经济安全和社会稳定。
“水库大坝安全怎么强调都不过分。”矫勇告诉《中国能源报》记者，历史上水库大坝溃坝事故的发生，往往是对水库大坝建设规律认知不足所致。根据水利部组织的国际上2000多座水库溃坝缘由分析，对洪水预测不足导致的漫顶溃坝事件占42.7%。国际大坝委员会的统计多个方面数据显示，对地质条件复杂程度认知不足及相应的结构荷载考虑不当导致的溃坝事件占27%。“对自然界规律认识不足，以及勘测设计、建设质量监控，以及运行管理中的失误，往往是既往溃坝灾难的重要原因。”
矫勇认为，当前水库大坝面临的极端风险挑战大多数来源于极端气象事件增多对大坝安全带来的风险、堰塞湖溃坝对江河梯级水电站的安全风险、战争对水库大坝造成的安全风险等三个方面。以堰塞湖溃坝为例，我国西部大部分大江大河干支流梯级开发已成规模，水电站几乎首尾相连。“恰好这一地区是我国地震高发频发区，加之河段多位于高山峡谷之中，不稳定岸坡多，因地质灾害形成堰塞湖的情况时有发生。”
“我国水库大坝数量多、高坝多、分布广，流域梯级开发的水库水电站群，一座水库问题可能会产生多米诺骨牌效应。”矫勇提醒，“许多水库大坝位于城市上游，城市头顶‘一盆水’的情况非常普遍，大坝安全对经济社会的安定和谐至关重要。”
矫勇认为，首先要在理念上把大坝安全放在前期论证、工程建设和运行调度全过程的核心地位，把安全第一落实到坝址选择、坝型确定、结构设计、材料选用、实施工程质量控制、运行调度、应急处置等全方位和全过程；其次，通过科学技术创新提高水库大坝的安全性和韧性，可运用新坝型、新方法、新工艺、新技术，解决点多面广量大的中小水库老旧坝加固改造、提升恶劣建设环境下高坝建设的安全质量；再次，要深入研究极端环境条件下的大坝安全风险及其防范措施，尤其是极端气象事件、梯级开发江河上的堰塞湖溃坝以及水库大坝受到攻击，这三类很典型的极端环境条件，给水库大坝带来溃坝风险，应重点研究防范。
中国工程院院士周创兵也认为，复杂和极端条件下服役的水库大坝性能和安全问题至关重要。“水利水电工程与其他工程领域一样，研究方法经历了从实验、理论、模拟到数据研究的演变。显然，单一的研究范式没有办法解决所有问题。面对不确定性、时空变异性、隐蔽性等复杂问题，需要探索新的研究范式。目前，库坝安全研究正朝着宏观与微观相结合、交叉学科综合集成的方向发展。”
值得注意的是，在研究时间尺度问题上，水库大坝实验室内的短期实验与实际百年甚至千年服役的需求之间有巨大差距。“因此，我们应该采用多尺度研究方法。”周创兵表示，例如可利用超重力技术来研究长时间尺度的问题，运用可视化研究渗流侵蚀问题。
在“国家水网之结”新定位下，我国既要关注水库大坝安全，也要关注水利枢纽提能增效的研究。从规模上看，100米以上高坝大库占我国大坝总数仅为0.2%，但库容却达5000多亿立方米，占我国大坝总库容约一半，凸显出高坝大库在保障流域水安全、支撑国家水网建设和新能源系统战略基础设施中的重要地位。
“对大型水利枢纽提能增效的研究不仅必要，而且迫切。这不仅有助于逐步提升我国水利基础设施的效能，也是实现水资源可持续利用和保障国家水安全的重要方法。”中国工程院院士钮新强表示，当前大坝使用年数的限制普遍较短，混凝土结构的耐久性问题尤为显著，此外工程建造质量等因素也给大坝长时间运行带来影响。
随着时代变迁，传统的水库调度方法已难以满足新时代的需求，尤其是在水库群实时调度和水工程联合调度方面，发展要求日益提高。“当前，探索如何通过调度理论的创新和调度技术的提升，增强水库的综合效益，已成为水资源管理领域的一个关键研究方向。”钮新强表示，我国部分高坝大库具备一定扩容潜力，一些水库在设计规划阶段已预留扩展空间，为未来发展提供可能。“为实现水库增效目标，能够最终靠实施必要的工程措施，例如大坝加高，进一步增加大型水库的库容，这样不仅能提高水库的蓄水能力，还能在保障水安全、促进水资源合理规划利用等方面发挥更大作用。”
钮新强还指出，通过结构材料优化，建造技术提升和长久运维保护，可以在一定程度上完成大坝混凝土正常服役年限大幅度提升，将水库大坝使用年数的限制从目前的150年提升至200年。
100米以上高坝大库占我国大坝总数仅为0.2%，但库容却达5000多亿立方米，占我国大坝总库容约一半，凸显出高坝大库在保障流域水安全、支撑国家水网建设和新能源系统战略基础设施中的重要地位。
大型水利枢纽提能增效研究必要且迫切，有助于逐步提升我国水利基础设施的效能，也是实现水资源可持续利用和保障国家水安全的重要途径。
“当水库大坝被赋予‘国家水网之结’的新定位时，应从国家水网的整体性、系统性出发，从国家水网在经济社会持续健康发展的全局战略地位出发，研究和评估水库大坝安全风险。”中国大坝工程学会理事长矫勇在近日召开的“中国大坝工程学会2024学术年会暨第五届大坝安全国际研讨会”上指出，当下不仅要研究传统意义上的大坝安全风险，更要研究极端复杂环境条件给大坝安全带来的挑战。
在业内看来，除了研究地质与水文条件、结构与材料缺陷、设计与施工失误、管理不善等影响水库大坝安全的传统因素，下一步更要研究大型水利枢纽如何提能增效，水库大坝如何延年增寿。
作为“国家水网之结”，水库大坝承接江河上下游、辐射左右岸，其中的江河控制性枢纽工程和大型水电站对经济社会持续健康发展全局至关重要。长江三峡、黄河小浪底、西江大藤峡等一大批江河重要控制性枢纽工程，因涉及人口之多和经济之重，大坝安全必然的联系上下游人民群众生命安全、经济安全和社会稳定。
“水库大坝安全怎么强调都不过分。”矫勇告诉《中国能源报》记者，历史上水库大坝溃坝事故的发生，往往是对水库大坝建设规律认知不足所致。根据水利部组织的国际上2000多座水库溃坝缘由分析，对洪水预测不足导致的漫顶溃坝事件占42.7%。国际大坝委员会的统计多个方面数据显示，对地质条件复杂程度认知不足及相应的结构荷载考虑不当导致的溃坝事件占27%。“对自然界规律认识不足，以及勘测设计、建设质量监控，以及运行管理中的失误，往往是既往溃坝灾难的重要原因。”
矫勇认为，当前水库大坝面临的极端风险挑战大多数来源于极端气象事件增多对大坝安全带来的风险、堰塞湖溃坝对江河梯级水电站的安全风险、战争对水库大坝造成的安全风险等三个方面。以堰塞湖溃坝为例，我国西部大部分大江大河干支流梯级开发已成规模，水电站几乎首尾相连。“恰好这一地区是我国地震高发频发区，加之河段多位于高山峡谷之中，不稳定岸坡多，因地质灾害形成堰塞湖的情况时有发生。”
“我国水库大坝数量多、高坝多、分布广，流域梯级开发的水库水电站群，一座水库问题可能会产生多米诺骨牌效应。”矫勇提醒，“许多水库大坝位于城市上游，城市头顶‘一盆水’的情况非常普遍，大坝安全对经济社会的安定和谐至关重要。”
矫勇认为，首先要在理念上把大坝安全放在前期论证、工程建设和运行调度全过程的核心地位，把安全第一落实到坝址选择、坝型确定、结构设计、材料选用、实施工程质量控制、运行调度、应急处置等全方位和全过程；其次，通过科学技术创新提高水库大坝的安全性和韧性，可运用新坝型、新方法、新工艺、新技术，解决点多面广量大的中小水库老旧坝加固改造、提升恶劣建设环境下高坝建设的安全质量；再次，要深入研究极端环境条件下的大坝安全风险及其防范措施，尤其是极端气象事件、梯级开发江河上的堰塞湖溃坝以及水库大坝受到攻击，这三类很典型的极端环境条件，给水库大坝带来溃坝风险，应重点研究防范。
中国工程院院士周创兵也认为，复杂和极端条件下服役的水库大坝性能和安全问题至关重要。“水利水电工程与其他工程领域一样，研究方法经历了从实验、理论、模拟到数据研究的演变。显然，单一的研究范式没有办法解决所有问题。面对不确定性、时空变异性、隐蔽性等复杂问题，需要探索新的研究范式。目前，库坝安全研究正朝着宏观与微观相结合、交叉学科综合集成的方向发展。”
值得注意的是，在研究时间尺度问题上，水库大坝实验室内的短期实验与实际百年甚至千年服役的需求之间有巨大差距。“因此，我们应该采用多尺度研究方法。”周创兵表示，例如可利用超重力技术来研究长时间尺度的问题，运用可视化研究渗流侵蚀问题。
在“国家水网之结”新定位下，我国既要关注水库大坝安全，也要关注水利枢纽提能增效的研究。从规模上看，100米以上高坝大库占我国大坝总数仅为0.2%，但库容却达5000多亿立方米，占我国大坝总库容约一半，凸显出高坝大库在保障流域水安全、支撑国家水网建设和新能源系统战略基础设施中的重要地位。
“对大型水利枢纽提能增效的研究不仅必要，而且迫切。这不仅有助于逐步提升我国水利基础设施的效能，也是实现水资源可持续利用和保障国家水安全的重要方法。”中国工程院院士钮新强表示，当前大坝使用年数的限制普遍较短，混凝土结构的耐久性问题尤为显著，此外工程建造质量等因素也给大坝长时间运行带来影响。
随着时代变迁，传统的水库调度方法已难以满足新时代的需求，尤其是在水库群实时调度和水工程联合调度方面，发展要求日益提高。“当前，探索如何通过调度理论的创新和调度技术的提升，增强水库的综合效益，已成为水资源管理领域的一个关键研究方向。”钮新强表示，我国部分高坝大库具备一定扩容潜力，一些水库在设计规划阶段已预留扩展空间，为未来发展提供可能。“为实现水库增效目标，能够最终靠实施必要的工程措施，例如大坝加高，进一步增加大型水库的库容，这样不仅能提高水库的蓄水能力，还能在保障水安全、促进水资源合理规划利用等方面发挥更大作用。”
钮新强还指出，通过结构材料优化，建造技术提升和长久运维保护，可以在一定程度上完成大坝混凝土正常服役年限大幅度提升，将水库大坝使用年数的限制从目前的150年提升至200年。
