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​讲述 |“中国水电之父”——潘家铮!

日期:2023-11-18    来源:国际能源网微信公众号

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2023
11/18
14:21
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关键词: 潘家铮 新安江水电站 锦屏水电站

截至10月12日,三峡集团白鹤滩水电站发电量突破1000亿千瓦时。三峡水电开发至今为我国电力供应提供了巨大支持,尤其是在奥运会期间,三峡水电34台机组全开满负荷运行,为杭州亚运会电力供应提供支撑。

潘家铮院士

回首三峡水电建设的坎坷经历,潘家铮院士是非常关键的一个人物,他也因此被人们称为“中国水电之父”。

为新中国水电树立第一座丰碑

潘家铮出生于1927年的旧中国,书香门第。在战火中辗转求学,1946年他因自幼喜欢文学,毫不犹豫地选择报考中文系,不料招来饱尝文人之苦的父亲坚决反对,潘家铮改报了航空工程系,希望能够做一名飞机设计师。后来他偶然在报纸上看到一则留英航空博士上吊自杀的新闻,感觉航空系就业前途渺茫,为保饭碗,转至土木工程系。1950年大学毕业的潘家铮在燃料工业部钱塘江水电勘测处工作,参与黄坛口水电站勘测设计,至此,他与新中国水电事业发展牵绊一生。

新中国成立后,随着国民经济的恢复和快速发展,长江三角洲地区电力供需矛盾日渐紧张,亟须发展区域性大电站和更加完善的电力系统。而从当地资源禀赋看,以水资源做支撑发展大型水电是最佳之选。

1956年6月,国务院批准将新安江水电站建设列入第一个五年计划和1956年计划项目。当时,我国的国民经济基础薄弱,电站建设经验也极其匮乏,正是在这种积贫积弱的情况下,潘家铮挑起了新安江水电站建设的“大梁”。

建设中的新安江水电站

他带领华东院设计人员常驻工地、深入现场实地勘察,根据当地自然条件,潘家铮颇具创意地提出,将实体重力坝改为宽缝重力坝。面对诸多专家对此泄洪新技术的质疑,他领导设计组同志积极进行复杂的坝体应力分析,并首次提出和解决坝头稳定分析问题以及坝体冷却等一系列课题;提出了拱坝坝顶溢流动静应力分析方法,组织进行了国内第一次拱坝震动试验,使我国第一座高78米的双曲拱坝顺利建成。

1959年周恩来总理在视察电站工地时,曾亲笔写下“为我国第一座自己设计和自制设备的大型水力发电站的胜利建设而欢呼!”的题词。

新安江水电站的建成,树立了新中国水电事业的首座丰碑,而其在实践中的成功运用,使得宽缝重力坝也逐渐发展成为国内广泛采用的一种坝型。

“还愿”锦屏水电站

1965年初夏,正值新安江畔草长莺飞、百花盛开之际,为了响应国家“开发雅砻江、建设大三线”的号召,潘家铮从新安江水电站直接来到了人迹罕至的锦屏山,并任锦屏水电指挥部勘测设计办公室副主任,带领华东院700余人在西部深山峡谷里展开了一场特殊的战斗。

年轻时的潘家铮在勘察锦屏水电项目

华东院全部技术骨干都投入到锦屏工程,做了大量的前期工作。当时一个放羊的小牧童给华东院带路,小牧童好奇地问:“叔叔们,你们来到这个大山里要干什么呢?”

他微笑道:“我们是来修电站的,等明年下游的炮声一响,你就来当工人吧!”

小牧童兴奋地点点头。然而没想到那个年代想建一座水电站受到各种条件限制,项目一而再再而三地被搁置。

直到1979年,锦屏水电工程建设终于被提上议事日程。成都院对锦屏开发方案进行了调整研究,《雅砻江锦屏水电站开发方案研究报告》出台,提出了锦屏一级高坝水库和锦屏二级引水两级开发方案,这是一个大胆且令人鼓舞的方案,充分利用大河湾天然落差,再加一座高坝,形成600米的落差,总装机接近半个三峡的发电量,而投资却不大,也就是今天已经辉煌呈现在雅砻江下游的锦屏一级、二级“双子星”方案。

锦屏水电站

锦屏一级拱坝在世界拱坝史上的高度,绝非一个简单的吉尼斯世界纪录的认证可以证明。其工程位于地质灾害频发的深山峡谷地区,这里地质条件复杂,工程规模巨大,技术难度高,具有“三不对称”特点:坝址地形不对称、坝址两岸地质条件不对称、拱坝体型及应力不对称。在拱坝建设中,只要有一个“不对称”存在,难度就呈几何倍数增长。而如此多的不对称,让这座水电站的设计难上加难。

对于坝址地形条件不对称的问题,成都院创新性地提出了大垫座的设想。为确保大坝基础稳固,方案设计时在左岸增设了一个高度在155米、混凝土方量达到55万立方米的大垫座,这就好比给大坝穿了一双厚底靴子,来均匀分散拱坝坝基的应力。而针对拱坝体型及应力不对称的问题,提出了“通过结构刚度的不对称分布,适应结构尺寸的不对称分布,从而使结构获得较对称的应力分布”的拱坝体型设计思路。

直到2012年,华东院第三代锦屏人站在前辈的“肩膀”上,在潘家铮作为审查与立项评估专家组长的直接指导与支持下,设计建成了世界埋深最大的锦屏二级水电站,潘家铮的“锦屏梦”终于得以实现。这座总装机规模480万千瓦的锦屏二级水电站,现如今正为祖国大地源源不断地输送着清洁能源。

从反对派到支持派的大逆转

“如果三峡工程需要有人献身,我将毫不犹豫地首先报名。我愿意将自己的身躯永远铸在三峡大坝之中。”潘家铮曾无限深情地说。

或许你根本无法想象,最初的潘家铮是反对建设三峡工程的反对派。

当时新中国刚成立不久的20世纪50年代初,国家有意在长江修建三峡工程,当时潘家铮作为水电专家,是坚定的“反对派”。在他看来,新中国成立不久,国民经济尚在恢复阶段,对于三峡那样耗资巨大的水利枢纽工程,没有充足的资金可以支撑,因为新中国工业发展速度也比较慢,对电力需求量不大,修建三峡发电,很可能导致电力冗余,劳民伤财,得不偿失。

但随着中国经济发展不断加速前进,长江中下游流域经济发展迅速,电力短缺问题变得非常严峻。三峡工程被重新提上日程。

1985年,潘家铮在三峡工作小组成立之初就担任副组长和技术负责人。针对专家组不同的声音,潘家铮,写了一篇小说《三峡梦》表明立场。他写道,三峡工程对生态环境有利有弊,但利远胜于弊。

曾经有一位旅居德国自称“水利专家”的王维洛,在网络上大肆散布说“中国的三峡大坝,出现了严重的设计错误。三峡水库的水利坡度不应该是2米,而是42米。因此,最终的三峡大坝不可能实现蓄水到175米的目标。除非把三峡的移民增加到250万。”

三峡水电站

对于这个谣言,潘家铮院士辟谣道:“水库蓄水后会产生一个回水曲线,这个就是水利坡度,水利坡度一般不会太大,不会像谣言说得那样会淹没重庆。”

潘家铮的辟谣在后续得到了验证,2010年三峡水库成功蓄水到175米,实测的水利坡度只有1米多,当年那个自称水利专家的王维络也销声匿迹,再没有出现。

三峡官方账户曾撰文表示:“观测数据中的“坝顶上下游方向水平位移在-1.82mm~28.70mm之间”就相当于高楼大厦在风压力的作用下产生的结构变形。一般来说,一座185米高的大楼,在风压力的作用下产生几十厘米的弹性位移,是非常正常的现象。而一座185米高,2000多米长的大坝,在巨大的水压力作用下,所产生的最大弹性位移,最多也没超过28.7毫米。这说明,三峡大坝结构稳定性非常高。即使在巨大的水压力作用下,大坝的结构变形也非常小。”

水电大师的文学梦

人人都知道潘家铮是水电大师,让人意想不到的是这位水电大师也有“文学梦”。潘家铮如果不是因为父亲执意反对,肯定在中文专业徜徉,追逐梦想。他虽然几经改换专业,内心里依然有一个成为文学家的梦想。

潘家铮于是将自己的专业和梦想结合起来,进行科幻小说的创作。潘家铮的科幻创作始于20世纪90年代,他的第一部科幻作品集《一千年前的谋杀案》(现更名为《冰人复活记》)由时任国家科委主任的宋健做序。

宋主任在序言中写道,“一个国家科幻小说的水平在一定程度上反映了她的科学水平。”这也从侧面说明,潘家铮的作品对我国科幻写作的发展起了推动作用。

1997年潘家铮的《偷脑的贼》出版,又一次得到了业内人士和读者的认可,获得了中国科协等四单位授予的全国优秀科普作品奖一等奖和国家图书奖提名奖。

《偷脑的贼》讲了一个教授利用科技手段盗取多位大师的智慧的故事,探讨了很多人幻想过的记忆移植的话题,甚至美国还将类似的题材搬上了大银幕。这个小说竟然压还中了1999年的高考作文题《假如记忆可以移植》,据说当年读过《偷脑的贼》的考生写这个题材的作文都得了相对不错的分数。这件小事儿引发了读者对中国科幻作品的关注,也坚定了潘家铮院士继续科幻创作的信心。

后来,潘家铮院士又陆续创作了探讨科技双面性的《蛇人》,有关环境污染的《氧气变成了毒品》,描写地球毁灭前众生相的《地球末日记》等。

作品被改变为电影《流浪地球》的国内知名科幻小说家刘慈欣表示:“我感觉最根本的解决办法,是让科学家来写科幻。西方的许多科幻作家本身就是科学家,在国内,潘家铮院士是很好的典范。”

潘家铮的作品被出版成为青少年读物,为祖国的下一代培养具备创意思维的人才做好铺垫。

针对中国水电方面的技术人才培养,潘家铮也不遗余力。2008年,旨在促进水电科技创新和人才培养的公益性专项基金——“潘家铮水电科技基金”成立并将其设立在浙江大学,用以弘扬潘家铮院士“忠诚敬业、求实创新”的精神和对中国水电水利事业作出的重要贡献。

自2009年起,潘家铮水电科技基金开设“潘家铮水电奖学金”,实行一年一届,用于奖励各高等院校和科研院所有关水电水利学科专业品学兼优、勇于创新的学生。

2012年7月13日,潘家铮院士因病去世。中国科普作家协会副理事长金涛在《中国科学报》中的文章写道:“一颗情系三峡大坝的伟大心脏脏停止跳动了,一个时时翱翔于幻想世界的大脑休息了。”潘家铮走完了他厚重的85年人生长卷,而其中的62年的时间,他都在为中国的水电事业的发展添砖加瓦!


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