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以景泰川电力提灌工程为代表的以高扬程、大流量、多级泵站为主的灌溉及供水工程勘察设计技术
上世纪六七十年代开始,为解决甘肃中部地区黄河两岸的土地灌溉,解决因干旱缺水所造成的群众的生存问题、温饱问题及贫困问题,甘肃省上马建设了一大批扬黄灌溉工程,甘肃院先后完成了景泰川、三角城、靖会、兴堡子川、西岔、盐环定扬黄工程甘肃专用部分等电力提灌工程设计,其中以景泰川电力提灌工程为代表。景泰川电力提灌工程位于甘肃省中部,工程由景电一期工程、景电二期工程及景电二期延伸向甘肃民勤调水工程三部分组成,是高扬程、大流量、多梯级大型电力提水灌溉工程,最大提水高度为713米,共有泵站43座,装机容量25.97万千瓦。黄河是著名的多泥沙河流,工程建设存在不少技术难点,甘肃院在解决技术问题的同时在高扬程灌区节能降耗措施、多梯级泵站扬程分配、多梯级泵站级间匹配、水泵气蚀磨损、泵站失电时设备安全防护、缓坡长管道设计方案、多泥沙河流泵站前池防淤积、临近沙漠渠道段防沙措施等方面取得了一系列技术创新,形成了甘肃院在高扬程电力提灌工程中的技术优势和技术特色。景电工程经过近50年的建设和运行,已成为国内建设高扬程工程的典范,成为综合评价而冠名的“中华之最”。
本世纪以来,为解决以甘肃省中东部地区为代表的干旱地区城乡用水困难、实现脱贫攻坚目标和巩固脱贫攻坚成果,甘肃省先后投资建设了一大批以泵站提水为主城乡供水工程,甘肃院先后完成了靖远双永供水工程、引洮一期会宁北部供水工程、临夏引黄济临工程、积石山引水工程、引洮二期配套城乡供水工程、甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程等工程的设计,解决了以泵站群和复杂管网为主的供水工程中设计和调度运行方面的诸多技术难题,进一步增强了我公司在高扬程提水工程中的技术优势。
以引大入秦、引洮工程为代表的复杂地质条件下的大型跨流域调水工程勘察设计技术
建院以来,甘肃院先后完成了引大入秦、引洮供水一二期、引硫济金、引博济合、白龙江引水工程规划等众多的跨流域自流调水(供水)工程,其中引大入秦和引洮工程是为解决甘肃省中部干旱地区城乡生活及工业用水、农村人畜饮水、灌溉和生态环境用水问题而兴建的大型跨流域调水工程,也是甘肃院在跨流域调水工程设计业绩中的代表之作。
引大入秦工程是改革开放以来我省第一个引进世界银行贷款、国际招标、国外队伍参与建设的项目,工程中采用了大量的新技术、新工艺、新材料,其成果荣获国家科技进步二等奖,在许多方面创造了当时中国乃至世界水利建设的先进水平,包括大胆采用了隧洞群引水方案,为跨流域引调水工程开拓了新思路;首次引进世界先进的全断面岩石隧道掘进机进行隧洞施工,充分显示了高新技术的强大优越性,对国内隧洞工程界形成巨大冲击和强烈震撼,成为我国长大隧洞隧道掘进机施工技术的先导;引大盘道岭隧洞软~极软岩地层施工工法已成为国家级普遍运用工法;先明峡、水磨沟两座长大倒虹吸,庄浪河渡槽等大型跨河建筑物,其规模均处于国内前列,其设计采用的新技术及新工艺均为当时国内领先水平。引大入秦工程是全国首批爱国主义教育基地之一,被誉为“西北都江堰”和“人工地下长河”。
引洮供水工程是建国以来到目前为止甘肃省最大的水利工程,被誉为甘肃中部人民群众的“圆梦工程”和“民心工程”,其调水规模、供水范围、供水人口及投资规模均为省内之最,工程完全建成以后供水人口可达到520多万人,占全省总人口的五分之一。引洮供水一期工程为大型跨流域调水工程,属长距离线性输水工程,渠管线主要分布于甘肃中部陇西黄土高原区,工程具有沿线地形地质条件复杂、分布面积广、线路长、建筑物类型数量众多、施工难度高、输水控制难度大等特点。工程建设过程中,先后遇到总干渠3#隧洞进口灰岩洞段涌水、7#隧洞含水疏松沙洞段涌水涌沙多次导致TBM卡机、15#隧洞饱水黄土隧洞涌泥及塌方冒顶等地质灾害等困难,其中含水疏松沙洞段涌水涌沙地质灾害堪称世界性难题。设计在总结1958年引洮工程中途停废教训的基础上,同时开展了一系列有针对性的科学技术研究工作,最终全部破解了困绕工程建设的难题,也取得了一系列的技术创新和突破,主要包括:总干渠、干渠采用以隧洞为主的全封闭自流输水方案;特长隧洞采用全断面隧道掘进机(TBM)进行施工,其中7#隧洞所采用的单护盾TBM为国内首次应用,在施工中创造了成洞最高月进尺 1870m、最高日进尺81m的高效纪录;首次采用冻结法技术用于TBM解困处理,解决了隧洞穿越粉细含水疏松砂岩地层这个“世界性难题”;创新发展了软岩、黄土及饱水黄土隧洞设计与施工技术;采用小桩径挤密桩处理大断面暗渠湿陷性黄土渠基;软岩及黄土隧洞施工中大量采用非爆破机械开挖技术(掘进机及铣挖机),施工工效有效提高;采用多种技术措施确保工程水质安全;采用合理的水土保持措施有效降低了工程对环境的影响等。引洮工程取得的技术及研究成果先后获甘肃省科技进步一等奖1项、二等奖4项、三等奖及甘肃省水利科技进步奖多项。引洮工程在技术方面取得的进步使甘肃院在跨流域调水工程方面的设计水平处于全国领先水平。
以疏勒河流域综合开发为代表的多水库联合调度、密渠网、流量变幅大、建筑物种类数量多的大型灌溉及移民综合开发工程勘察设计技术
甘肃省河西走廊(疏勒河)农业灌溉曁移民安置综合开发建设项目位于河西走廊西段,疏勒河干流中下游及石油和下游地区,是国务院批准的利用世界银行贷款兴建的重点以水利灌排、垦荒造田、农、林、牧开发、移民安置、环境保护、水土保持、工业供水为主,兼顾小水电建设的国家重点大型综合开发项目。疏勒河项目区由昌马、双塔、花海三大灌区组成,设计灌溉总面积106.22万亩;灌区内建设大中型水库3座,昌马水库为龙头工程,总库容1.94亿立方米,双塔水库总库容2.4亿立方米,花海灌区赤金峡水库总库容0.41亿立方米。疏勒河综合开发项目的建成,已初步形成以蓄、引、调、排为主的骨干工程体系。目前,按照充分利用地表水,合理开采地下水,蓄、引、提(井)向结合的工程措施及可持续发展原则,实行昌马、双塔、赤金峡三座水库联合运行,地表水、地下水统一调度,灌区水资源利用达到65.7%,形成较为完善的灌溉系统,工程已成为甘肃省百万亩以上大型自流灌区的代表工程之一。作为项目的主体设计单位,甘肃院在多水库联合调度、密渠网、流量变幅大、建筑物种类数量多的大型灌溉及移民综合开发工程的输水渠道勘察设计、输水渠道新材料新技术的应用、排水工程技术应用、工程信息化和多水库联合调度运用、世行项目管理等多方面,积累了宝贵的技术经验。
以民勤调水工程为代表的长距离、大跨度穿越沙漠地区工程的勘察设计技术
景电二期延伸向民勤调水工程位于河西走廊东端,东起黄河,西到民勤县红崖山水库,南临武威盆地,北靠腾格里沙漠。工程线路经景泰、古浪、凉州、民勤四县区,全程260km,是一项利用已建成的景电二期工程的灌溉间隙和空闲容量向民勤调水,以缓解民勤水资源日趋减少、土地沙化、生态环境恶化的应急工程,也是我国水利建设史上首次跨流域长距离穿越沙漠的调水工程。民勤调水工程中86%的输水线路穿越腾格里沙漠,设计在输水线路优化选择、沙漠渠道地基工程特性研究、建筑物选型设计与施工方法、沙漠地区施工管理道路设计与施工等方面取得了创新和突破,总结了经验,形成了甘肃院自有的长距离、大跨度穿越沙漠地区工程的勘察设计技术。
以九甸峡、西流水等工程为代表的复杂地形地质条件下高面板堆石坝勘察设计技术
黑河西流水(龙首二级)、大通河纳子峡、洮河九甸峡水库工程是甘肃院完成的复杂地形地质条件下高面板堆石坝(堆砂砾石坝)的代表工程。西流水水库位于黑河干流上游,挡水大坝采用混凝土面板堆石坝,最大坝高146.5米,因坝址处河道呈“Ω”形,坝体体型特异,结构与顺直河段的面板坝有较大差异,主河槽跨河段与两岸趾板结合形成高趾墙,最大墙高39.83米。该项目获甘肃省2008年度优秀工程勘察设计一等奖;纳子峡水库位于大通河上游,挡水大坝采用混凝土面板砂砾石坝,最大坝高121.5米,总库容为7.33亿立方米,大坝修建在河床覆盖层上,覆盖层最大厚度21m,采用防渗墙防渗,坝体采用砂砾石填筑;九甸峡水库位于卓尼、临潭两县交界的洮河干流上,挡水大坝采用混凝土面板堆石坝,最大坝高133米,总库容9.43亿立方米,该挡水大坝是目前世界上在深厚覆盖层上修建的最高混凝土面板堆石坝。坝址区分布有河床深槽,河床覆盖层最大厚度56m,河谷宽度30~40m,为典型的窄深式河床。经过分析论证,确定对坝轴线以上河床段,挖除河床顶部20m厚度的松散覆盖层,坝轴线下游开挖顶部10m厚度,采用将河床平趾板直接建于覆盖层上及单防渗墙柔性连接设计方案,有效解决了深厚覆盖层面板堆石坝设计难题。该工程取得的技术成果及研究成果先后获国家科技进步二等奖以及全国水利水电优秀设计奖金质奖、甘肃省优秀工程勘察和设计一等奖、大禹科学技术进步二等奖、甘肃省科学技术进步二等奖、水力发电科学技术奖特等奖等奖项,2013年还获得第三届国际大坝协会里程碑工程奖。该工程的建成为国内外同类面板坝的设计和施工积累了丰富的经验,有力推动了高面板坝技术的进步和发展。
以中小型电站为代表的梯级电站勘察设计技术
甘肃院水电站设计工作始于上世纪70年代,1976年设计完成的第一座水电站白龙江锁儿头水电站建成,在此之后,一大批由甘肃院设计完成的梯级水电站先后在黄河、洮河、白龙江、大通河、河西内陆河上建成,主要包括以西流水、海甸峡、铁城沟为代表的混合式水电站;以三甲、柴家峡、莲麓、峡城、清水为代表的河床式电站;以刘家浪、青石山、多松多、金沙峡、江源、小孤山为代表的引水式水电站。40多年来,甘肃院设计建成的中小型水电站共84座,总装机容量208万千瓦,年平均总发电量85.8亿度。中小型水电站作为清洁能源工程,为促进甘肃经济社会发展提供了强有力的支撑。
以疏勒河、黑河、石羊河为代表的复杂水情条件下流域水资源综合利用及生态治理规划设计技术
建院以来,我院先后编制完成了疏勒河、黑河、石羊河、讨赖河、大夏河、洮河、湟水大通河、渭河等主要河流的流域综合规划,对全省水资源开发利用和水利水电建设起到了积极而重要的作用。
疏勒河流域是河西地区水土资源开发利用潜力最大的地区之一,但由于没有系统的灌溉工程,农林牧业发展十分缓慢。甘肃省曾多次组织相关单位开展本地区的综合规划工作,但直至1984年我院编制完成《甘肃省疏勒河流域规划》,才明确了水资源的利用模式、综合开发的思路、工程建设总体布局等重大问题;《黑河干流(含梨园河)水利规划报告》和《甘肃省讨赖河流域水利规划报告》涉及青海、甘肃、内蒙古三省区,在规划设计中,充分尊重历史,考虑各方诉求,兼顾三省利益,合理确定规划原则,准确把握水量分配,规划报告得到各方的高度认可,破解了多年的分水矛盾,也促进了流域经济的协调发展;后期开展的《石羊河流域初步水利规划概要》《石羊河流域重点治理规划》《洮河流域开发治理初步规划报告》《湟水大通河流域开发治理初步规划报告》和《甘肃省水资源利用规划报告》《甘肃省渭河流域开发治理初步规划报告》《陇南地区两江一水流域重点水利工程规划》等流域综合规划,为甘肃省水资源的综合利用提供了扎实的技术保障,也促进了甘肃水利工程建设的有序开展。
2007年,我院主持完成的《石羊河流域重点治理规划》得到国务院的批准,这标志着石羊河流域综合治理项目正式开始。石羊河流域的生态环境状况,不仅是一个地区的问题,也是关系国家发展和民族生存的长远大计,国家领导高度关注。我院在规划编制过程中,立足地区实际,引进先进理念,创新规划思路,对规划报告进行了多次修改完善,确定了以生态改善与社会经济统筹发展的治理思路,通过全面加强水资源管理,实施高效节水、结构调整、防沙固沙等综合措施,有效遏制了流域生态环境持续恶化,被誉为“重建人水共生的石羊河模式”。
我院在流域综合治理项目中的成功实践,为缺水流域的综合治理开创了全新的治理理念和模式,对于推动西北生态安全屏障建设具有重大而深远的意义。
以甘肃敦煌、武威太阳能光伏发电及河西四市风力发电为代表的新能源设计技术
随着国家清洁能源建设和新能源产业的蓬勃发展,甘肃丰富的风、光资源得到大力开发,成为全省经济发展新的增长点。甘肃院于2009年开始涉足新能源发电业务,2012年成立新能源设计所,凭借独特的区位优势和资源禀赋优势,努力提高技术水平,坚持技术创新和进步,形成了自身独具特色的技术优势,主要包括以通渭风电基地、天祝松山滩基地为代表的高海拔、山地大规模风电基地规划技术;以民勤红沙岗百万千瓦级风电基地项目为代表的大规模陆上风电场群设计技术;以阿克塞当金山、青海尕海项目为代表的高原戈壁滩风电场设计技术;以靖远五合-贾寨柯、会宁丁家沟项目为代表的大厚度、强湿陷性黄土高原山地风电场设计技术;以天祝松山滩、云南呈贡项目为代表的高地震设防烈度、极端灾害性天气多发的高海拔山地风电场设计技术;以敦煌瓜州、武威民勤项目为代表的地面集中并网光伏发电站设计技术;以山西新荣、西藏曲水项目为代表的山地集中并网光伏发电站设计技术;以光伏村级电站、户用式电站为代表的分布式光伏电站设计技术。
目前,我公司新能源业务范围遍及甘肃、青海、新疆、宁夏、云南、山西、内蒙古、西藏等地,咨询、设计项目累计装机容量超过1000万千瓦,多项工程荣获国家或甘肃省咨询、设计奖。
以洮河、渭河为代表的河流综合治理规划设计技术
河流综合治理项目是我公司近年来重点发展的新业务,该类项目涉及生态工程学、水文学、环境学、景观生态学等诸多专业领域,是一项河流综合治理的系统工程。我公司作为甲级水利水电设计单位,建院60年来,在河道治理、流域治理等方面积累了得天独厚的技术优势和资源优势。经过近些年的发展和探索,我公司已在河流综合治理方面形成了系统和全面的技术路线、设计思路、设计理念。目前完成的项目主要有:岷县洮河城区段河道(含支流迭藏河)水生态环境治理工程,治理长度16.7km,工程投资6.02亿元;渭河(陇西城区段)河道综合治理工程,治理长度10.43km,为陇西县城区河段,工程投资8.3亿元;重点流域水环境综合治理项目东乡县沿洮河经济带生态廊道工程,治理长度37.5km;临夏老鸭关掌子沟的水环境治理项目,治理长度18km,投资4000万。
以引洮供水工程为代表的水利信息化设计技术
近年来,我公司积极推进以水利信息化建设为核心的智慧水利业务发展,依托云计算、物联网、大数据、移动互联网、人工智能等新一代信息技术,全面提升水利工程设计的信息化、数字化、可视化,取得了显著的社会、经济效益。设计的引洮供水工程运行管理信息化系统,集信息采集、传输、处理、存储、管理、服务、应用、决策支持和远程监控等流程为一体,实现了水资源的实时监测、实时调度和实时管理,在国内调水工程中处于领先水平;景电灌区开发的集保护、测量、控制于一体的泵站计算机综合自动化及优化调度系统,实现了对提灌设备及灌溉系统的优化管理,全面提高了水资源利用效益和灌区管理水平;疏勒河灌区针对内陆河流域水资源开发利用和环境保护的特点,利用信息化技术,开发了包括水库联合调度、地下水三维仿真、洪水预报调度、灌区闸门监控、水量数据采集、办公管理信息等内容的综合信息化系统,实现了灌区水资源一体化集成管理,全面提升了流域水资源现代化管理水平。
以黄河干流防洪、西宁城市防洪为代表的河道防洪治理设计技术
我公司在黄河干流等大江大河及中小河流治理中,坚持因势利导、绿色环保、人水和谐的设计理念。在河道防洪治理设计中,充分融入生态治理的设计理念,尊重水流自然规律,避免河道渠化和岸坡硬化,维护河道天然状态。
黄河甘肃段防洪工程因地制宜采用不同的设计方案,兰州市城区以采用安全可靠的砼重力式防洪墙为主,并充分考虑城区黄河两岸风情线的美化、绿化、景观需要,尽可能采用复式断面,在常遇洪水位以上布置人行步道和坡面绿地;甘南草原黄河游荡性强、土质疏松、岸坡稳定性差,护岸全部采用生态格宾防护,上部覆土植草,在防止塌岸和水土流失的基础上,消除工程建设痕迹,较好的使防洪工程与自然环境融为一体;刘家峡水库肩负下游防洪重任,年内水位变幅剧烈,库区局部地段塌岸及岸坡再造严重,护岸采用铰链成排的砼链板防护,在防止水流冲刷、波浪淘蚀的前提下,能较好的适应局部变形;其余乡村段护岸基本采用生态格宾和可链接式植草板等防护,在防止冲刷塌岸和适应局部变形的同时,不改变河流与岸坡的水体补排关系,且与周边环境协调,较好的使防洪工程与自然环境融为一体,维护了母亲河的生命健康和安澜。
在西宁市城市防洪治理工程中将国际先进的理念引入小流域治理之中,坚持以城市防洪安全为中心,工程措施与植物措施相结合,注重生态自然修复,始终贯穿人水和谐、山水相依的生态保护理念,为西部高原城市水系连通,水环境建设探索了一条科学治理之路,取得了良好的效果。

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