近日，南方電網(wǎng)儲能股份有限公司專家委員會主任委員劉學山從柬埔寨出差回國，和記者分享了他的科研經(jīng)歷。30多年來，劉學山扎根抽水蓄能行業(yè)，先后參與我國20多座抽水蓄能電站建設。他帶領團隊持續(xù)創(chuàng)新，首創(chuàng)抽水蓄能超高壓鋼筋混凝土壓力管道建設關鍵技術。不久前，劉學山獲得第八屆潘家錚獎。
廣州抽水蓄能電站（以下簡稱“廣蓄”）是我國自行設計和施工的第一座抽水蓄能工程。廣蓄一期工程配套大亞灣核電站運行，因此其投產(chǎn)必須早于大亞灣核電站投產(chǎn)時間。
然而受客觀條件限制，團隊在建設過程中發(fā)現(xiàn)，廣蓄一期難以按預計時間投產(chǎn)。這把團隊急得團團轉(zhuǎn)。
剛從地質(zhì)行業(yè)改行而來的劉學山十分好學。只要施工單位干活，他必在旁邊觀摩學習，還時常自己把數(shù)據(jù)拿過來統(tǒng)計。“經(jīng)過反復試驗和統(tǒng)計分析，我發(fā)現(xiàn)了平洞和斜井的爆破參數(shù)、爆破松動圈與圍巖的耗漿量之間的規(guī)律。”基于這一發(fā)現(xiàn)，劉學山提出對引水斜井灌漿參數(shù)進行優(yōu)化的系統(tǒng)方案。這一系統(tǒng)方案的實施，將有效縮短廣蓄一期工期。
然而，當時只有中國工程院院士、時任廣州抽水蓄能電站聯(lián)營公司總經(jīng)理羅紹基支持這一創(chuàng)新方案。“打破常規(guī)，才有突破。”羅紹基當場拍板，并強調(diào)“有事我負責”。劉學山提出的創(chuàng)新方案使廣蓄一期在保證施工質(zhì)量的前提下縮短了6個月的工期，還直接節(jié)約了6000多萬元的投資。劉學山也因此獲得原電力工業(yè)部頒發(fā)的科技進步一等獎。
羅紹基院士和公司鼓勵創(chuàng)新、支持創(chuàng)新的做法，深深鼓舞著劉學山。這成為他日后勇于創(chuàng)新的底氣所在。
創(chuàng)新的征途不會一帆風順。劉學山主持廣東清遠抽水蓄能電站（以下簡稱“清蓄”）工程建設時，又遇上“攔路虎”——上庫壩出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。該壩為薄黏土心墻堆石壩，壩基為破碎的變質(zhì)石英砂巖。要穿過黏土心墻進行灌漿處理，猶如做一場國際上尚無先例的“心臟手術”。
經(jīng)過半年多的試驗，劉學山終于研究出適宜的工藝、材料、設備，成功對大壩心墻底部的基礎滲漏問題進行了處理。在清蓄，他還采用了“一洞四機”布置與水泵水輪機長短葉片轉(zhuǎn)輪整體匹配水力設計方法，在世界上首次成功進行了“一洞四機同時甩滿負荷試驗”。2022年，清蓄獲得第十九屆中國土木工程詹天佑獎。
打破參數(shù)束縛創(chuàng)造世界新紀錄
包括高壓水道在內(nèi)的壓力管道是抽水蓄能電站引水系統(tǒng)的重要組成部分。“我們抽水蓄能電站的壓力管道采用鋼筋混凝土襯砌新技術，可大量減少用鋼量，降低工程造價。但這一新技術路線利用圍巖的滲透穩(wěn)定性來承受充水壓力，需要通過高壓灌漿施工來保持性能。水頭越高，灌漿壓力越大，設計施工難度也越高，這帶來了一系列的技術難題。”劉學山說。
2002年，廣蓄二期建設中，有一個探洞的西支洞被高壓水劈裂了，水嘩啦啦地直往洞里沖。“從壓力管道涌出大量的水，幾乎把洞里變成了一條河。”劉學山在處理漏水的過程中，通過充排水監(jiān)測曲線反分析，發(fā)現(xiàn)高壓水道開始劈裂的臨界水力梯度理論上達到了13.3。他通過高壓水道原型試驗，驗證了一個新的臨界水力梯度區(qū)間——8到10。而在此前，該行業(yè)定義的區(qū)間是3到5。這一新數(shù)值區(qū)間的提出，突破了行業(yè)對高壓水道施工技術要求的認知，推動國內(nèi)同類水道建設在確保安全質(zhì)量的前提下減少非必要的施工量，從而大幅降低工程造價、合理優(yōu)化工程工期。
為了驗證13.3數(shù)值的正確性，劉學山多年來一直在進行臨界水力梯度值的模型演算。在建設陽江抽水蓄能電站的過程中，劉學山提出的數(shù)值得到了工程實踐應用。
陽江抽水蓄能電站是國家“十三五”水電發(fā)展規(guī)劃中“40萬千瓦級超高水頭超大容量抽水蓄能機組設計制造自主化”的依托項目，其中建設800米級超高水頭鋼筋混凝土壓力管道在世界上屬于首次，以往工程的水頭高度只到600米級。
“我們不敢貿(mào)然開工，而是挖了一個1∶1的實驗洞，先進行原型實驗，驗證臨界水力梯度值的可靠性。”為此，他帶領團隊首創(chuàng)抽水蓄能超高壓鋼筋混凝土壓力管道建設關鍵技術，填補了我國在這一領域的設計空白。最終，壓力管道一次充水成功，標注了該技術領域的世界新高度。
近年來，我國大力建設現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，抽水蓄能產(chǎn)業(yè)加速向高端化、智能化、綠色化迭代升級。
目前，劉學山正主持開展鉆爆一體化技術在抽水蓄能地下洞室開挖中的應用、抽水蓄能電站全過程全要素智能建設研究應用等重大課題。
“我們正持續(xù)開展智能建造一體化裝備研制與應用。”劉學山認為，實現(xiàn)地下洞室施工“智能化無人”，是培育水電工程新質(zhì)生產(chǎn)力的努力方向之一，將助力我國抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)加速實現(xiàn)“技術先進、管理優(yōu)質(zhì)、國際競爭力強”。
劉學山說，他的成長離不開公司對人才自主培養(yǎng)的重視。如今，他也在積極參與人才培養(yǎng)工作。運用公司“人才+項目”“人才+團隊”培養(yǎng)模式，他在多個抽水蓄能工程的建設中，培養(yǎng)出了一批掌握先進技術的人才。“我最高興的是看到自己帶過的‘徒弟們’在業(yè)務開拓中獨當一面、爭挑大梁。我的很多徒弟都帶了徒弟，大家一起為行業(yè)的發(fā)展貢獻力量。”劉學山說。
“這次我去柬埔寨開展了公司首個境外抽水蓄能項目的技術審查，項目進展很順利。”劉學山說，隨著抽水蓄能技術加快向世界領跑水平邁進，我國在這一領域的話語權也在逐步提升，我國牽頭制定的抽水蓄能技術建設標準正逐步登上國際舞臺，向世界展示中國科技創(chuàng)新發(fā)展實力。
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