講述者簡介：
楊首龍，中共黨員，1964年出生于福建福州，1986年福州大學(xué)土建系水利水電工程專業(yè)畢業(yè)，畢業(yè)后一直在福建省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院從事水利水電科研試驗(yàn)工作。福建省首屆青年科技獎(jiǎng)獲得者、教授級高級工程師、國務(wù)院特殊津貼專家、中國水利學(xué)會(huì)河口治理與保護(hù)專業(yè)委員會(huì)委員、中國水力發(fā)電學(xué)會(huì)水工水力學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員、福建省水利廳科學(xué)技術(shù)專家委員會(huì)委員、福州大學(xué)兼職教授，現(xiàn)為院副總工程師。
通過水力學(xué)模型試驗(yàn)方法成功解決水利水電工程難題，是福建省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院的優(yōu)勢之一。在我院的科學(xué)部署安排下，我參與的的“溢流壩窄縫技術(shù)”和“寬尾墩-階梯式壩面-戽池聯(lián)合消能工”兩項(xiàng)技術(shù)，均為國內(nèi)外首次應(yīng)用，在技術(shù)上取得了重大突破，充分展現(xiàn)了我院科技攻關(guān)敢為人先的前瞻性特色。
溢流壩窄縫技術(shù)：解決峽谷建壩世界難題
上世紀(jì)80年代，我剛參加工作，參與位于漳州的“南一水庫”樞紐工程設(shè)計(jì)工作。為此，我們開展了水工模型試驗(yàn)，并獲得成功，創(chuàng)造了“水舌站起來”的水力奇跡，一舉解決峽谷建壩難題。這項(xiàng)世界首創(chuàng)的試驗(yàn)和應(yīng)用，為業(yè)界提供了經(jīng)典范例，幾十年來一直深深留在我記憶中，激勵(lì)我信心百倍地在科研道路上勇往直前。
那是我到設(shè)計(jì)院后接受的第一個(gè)工作任務(wù)。這個(gè)水庫大壩要建在峽谷間，主要難題是“廠壩爭地”。大壩高90m，在當(dāng)時(shí)算是福建比較高的壩，在設(shè)計(jì)中遇到“左右為難”的情況：若采用常規(guī)等寬挑流鼻坎布置，下泄的高速水流將有三分之一會(huì)撞擊在左岸山體上，這叫“左為難”；因場地狹小，在右岸建廠房，必須將廠房往山體里塞，變成半地下廠房，這叫“右為難”。
為解決這一難題，水電院技術(shù)團(tuán)隊(duì)設(shè)想通過“窄縫技術(shù)”控制水流下泄方向，避開左岸山體，又為右岸廠房騰出空間。但這種技術(shù)在溢流壩上應(yīng)用尚未有成功先例。業(yè)界也普遍認(rèn)為“超雙百”（即單寬流量超過100m3/sm，壩高超過100m）是高速水流的一條紅線，有的人列舉水力學(xué)相關(guān)書籍上的幾個(gè)公式堅(jiān)持這種觀點(diǎn)。我們做了多次試驗(yàn)，都未能突破傳統(tǒng)觀點(diǎn)。
我院并未氣餒，希望通過扎實(shí)的室內(nèi)試驗(yàn)，繼續(xù)尋找徹底解決問題的辦法。于是，時(shí)任中國科學(xué)院水利水電研究院水力學(xué)所的主任工程師高季章（后來任中國科學(xué)院水利水電研究院院長），應(yīng)邀前來指導(dǎo)試驗(yàn)工作。高季章老師一點(diǎn)架子也沒有，剛在賓館安頓好就直奔我們的試驗(yàn)場所，找一塊稍微平坦的模型坐下，憑借著對高速水流的高度敏感與豐富經(jīng)驗(yàn)，對我們的試驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)。
按照高季章老師的思路，這回的試驗(yàn)果然不同以往：當(dāng)挑流鼻坎單寬流量增至514m3/sm時(shí)，“量變到質(zhì)變”的奇跡發(fā)生了，水舌“站起來”了。水流的結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的變化，一部分水流向上沖，宛如一堵豎直的水墻，實(shí)際入水單寬流量驟減，按百年一遇下泄流量計(jì)算，下游最大沖深比原方案減少了53%。這樣一來，左岸山體開挖量可減少3.2萬m3，為水電站的布置提供了地盤。同時(shí)，摻氣導(dǎo)致溢流壩的抗氣蝕能力增強(qiáng)，利用加大的中墩，布置排沙底孔，提高排沙效果，一舉多得……
我是第一次觀察到這種水力現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)的心情甭提多興奮啦。時(shí)隔30多年，當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)過程仍歷歷在目，特別是高老師眼鏡后面那緊盯水舌變化的專注眼神和那果毅的神情，至今仍震撼著我的心靈。他那專業(yè)精神和敬業(yè)精神為我樹立了榜樣，對我后來的工作產(chǎn)生了深刻的影響。
更令我們欣喜的是，時(shí)隔22年后的2010年，我們向國家知識產(chǎn)權(quán)局申報(bào)“溢流壩窄縫技術(shù)”發(fā)明專利獲得成功，這才真正感受到我院科研工作的前瞻性，南一大壩是“世界上首次在溢流壩上采用窄縫技術(shù)”的工程。
寬尾墩-臺(tái)階式壩面技術(shù)：解決高速水流與樞紐布置難題
南一大壩工程設(shè)計(jì)的成功創(chuàng)新，直接促進(jìn)我院掀起新技術(shù)應(yīng)用的高潮。
當(dāng)時(shí)國內(nèi)正進(jìn)行寬尾墩技術(shù)應(yīng)用攻關(guān)，我院設(shè)計(jì)室的蔡光華、蘇億等人對寬尾墩技術(shù)非常感興趣，要求在永安上坂工程上進(jìn)行嘗試。這項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)得到我院的支持，中國科學(xué)院水利水電研究院的李世琴老師應(yīng)邀前來指導(dǎo)試驗(yàn)。
在李世琴老師指導(dǎo)下，我們的試驗(yàn)不斷取得突破性進(jìn)展。在上坂物理模型消力池的底板上安置傳感器，測量消力池底板總體脈動(dòng)壓力。我們發(fā)現(xiàn)，在消力池中形成的“三元水躍”，能在極短距離內(nèi)消殺巨大的水能，有效縮短消能歷程；結(jié)合碾壓壩施工技術(shù)，利用寬尾墩后補(bǔ)氣帶和收縮水深消失的特點(diǎn)，采用臺(tái)階式壩面并取消反弧段，更是把該技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮得淋漓盡致，“寬尾墩-階梯式壩面-戽池聯(lián)合消能工”技術(shù)方案成熟了。
雖然永安上坂工程最終沒有上馬，但大量試驗(yàn)研究工作的成果——“寬尾墩-階梯式壩面-戽池聯(lián)合消能工”技術(shù)在后來的尤溪水東水電站工程中得到成功應(yīng)用。現(xiàn)在看到的水東水庫大壩，利用寬尾墩形成堰頂收縮射流，在消力池中形成劇烈摻氣的三元水躍，大幅度地提高了消能率，水壩下游的消力池，長度比采用傳統(tǒng)的方案減小1/3 以上，大幅節(jié)約了工程量。
1991年，經(jīng)中國水利水電科學(xué)研究院、南京水利科學(xué)研究院、珠江水利委員會(huì)、西北水利科學(xué)研究所、北京勘測設(shè)計(jì)總院等單位組成的專家組鑒定，“寬尾墩-階梯式壩面-戽池聯(lián)合消能工”技術(shù)為“國內(nèi)外首次采用”，并被應(yīng)用到國內(nèi)多座大型水利工程上，產(chǎn)生巨大的效益。
寬尾墩臺(tái)階面技術(shù)不斷經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。1994年1月26日，水東水電站第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，同年5月1日15時(shí)，流域內(nèi)普降大雨，5月3日凌晨，水東大壩最大出庫流量為百年一遇設(shè)計(jì)流量90%。接著，在一泄水孔未能及時(shí)開啟的情況下，水位超過百年一遇設(shè)計(jì)水位0.29m時(shí)，大壩仍然安然無恙，“寬尾墩-階梯式壩面-戽池聯(lián)合消能工”技術(shù)經(jīng)受了原型泄洪考驗(yàn)。
獲悉工程經(jīng)受考驗(yàn)，時(shí)任院長徐在民當(dāng)即叫上水東大壩的主設(shè)人何光同（后來成為我院副院長）和我趕到尤溪，我們在泄洪的大壩上拍照留念，徐在民院長用這種方式激勵(lì)全體工程人員努力攻關(guān)。2003年，我撰寫的學(xué)術(shù)專著《大壩泄洪新技術(shù)》著重介紹了“寬尾墩-階梯式壩面-戽池聯(lián)合消能工”技術(shù)，這本書已由福建科學(xué)技術(shù)出版社出版發(fā)行。
上世紀(jì)八十年代末九十年代初完成的“南一”與“水東”兩個(gè)項(xiàng)目，讓我徹底熱愛上水利水電工作。我感到，人生的樂事莫過于自己的工作得到認(rèn)可。1991年，我榮獲中共中央宣傳部和國家教育委員會(huì)聯(lián)合授予的“全國八十年代優(yōu)秀大學(xué)畢業(yè)生”榮譽(yù)稱號；同年，獲福建省首屆青年科技獎(jiǎng)并受到福建省委書記親切接見，那年我27歲。回想30多年來的工作歷程，我覺得，要讓單位“新人”快速成長，有兩點(diǎn)很重要：一是大膽讓年輕人參加重要的工程項(xiàng)目，接受“實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練”；二是需要好的老師指導(dǎo)。
工程簡介：
“世界上首次在溢流壩上采用窄縫技術(shù)”的南一水庫工程
南一水庫是一個(gè)以防洪為主、結(jié)合發(fā)電，兼有灌溉及城鄉(xiāng)供水等綜合效益的大型水利工程。工程位于福建省九龍江西溪支流船場溪上游，樞紐工程位于南靖縣西北距縣城約40km的奎洋鄉(xiāng)下埔村，距漳州市100km。攔河壩為混凝土重力壩，壩頂長195.3m，最大壩高96.8m，大壩上游流域面積522km2，總庫容1.58億m3。右岸壩后電站裝機(jī)2×1萬千瓦，保證出力3470KW。壩頂溢流泄洪，溢流段位于河床中部，分兩孔，設(shè)有兩扇13.0×14.4m弧形閘門，泄洪消能采用窄縫消能形式。
首次采用“寬尾墩-階梯式壩面-戽池聯(lián)合消能工”技術(shù)的水東電站
水東電站位于尤溪縣城關(guān)約500m處，是尤溪五級梯級開發(fā)的第三個(gè)梯級。壩址以上流域面積3784.5km2，為周調(diào)節(jié)水庫，多年平均發(fā)電量2.52億kW·h。樞紐由碾壓混凝土重力壩、引水隧洞、廠房及開關(guān)站等組成，最大壩高63m。水東大壩是國內(nèi)外首座應(yīng)用“寬尾墩─階梯式壩面─戽池聯(lián)合消能工”的大壩。
（整理 薛瀧輝、黨委辦）
