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計研究院從事水利水電科研試驗工作。福建省首屆青年科技獎獲得者、教授級高級工程師、國務院特殊津貼專家、中國水利學會河口治理與保護專業(yè)委員會委員、中國水力發(fā)電學會水工水力學專業(yè)委員會委員、福建省水利廳科學技術(shù)專家委員會委員、福州大學兼職教授，現(xiàn)為院副總工程師。
通過水力學模型試驗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計研究院的優(yōu)勢之一。在我院的科學部署安排下，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”兩項技術(shù)，均為國內(nèi)外首次應用，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”樞紐工程設計工作。為此，我們開展了水工模型試驗，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。這項世界首創(chuàng)的試驗和應用，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，激勵我信心百倍地在科研道路上勇往直前。
那是我到設計院后接受的第一個工作任務。這個水庫大壩要建在峽谷間，主要難題是“廠壩爭地”。大壩高90m，在當時算是福建比較高的壩，在設計中遇到“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)團隊設想通過“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)在溢流壩上應用尚未有成功先例。業(yè)界也普遍認為“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，有的人列舉水力學相關(guān)書籍上的幾個公式堅持這種觀點。我們做了多次試驗，都未能突破傳統(tǒng)觀點。
我院并未氣餒，希望通過扎實的室內(nèi)試驗，繼續(xù)尋找徹底解決問題的辦法。于是，時任中國科學院水利水電研究院水力學所的主任工程師高季章（后來任中國科學院水利水電研究院院長），應邀前來指導試驗工作。高季章老師一點架子也沒有，剛在賓館安頓好就直奔我們的試驗場所，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，對我們的試驗進行指導。
按照高季章老師的思路，這回的試驗果然不同以往：當挑流鼻坎單寬流量增至514m3/sm時，“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，實際入水單寬流量驟減，按百年一遇下泄流量計算，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，摻氣導致溢流壩的抗氣蝕能力增強，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，當時的心情甭提多興奮啦。時隔30多年，當時的試驗過程仍歷歷在目，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，時隔22年后的2010年，我們向國家知識產(chǎn)權(quán)局申報“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
南一大壩工程設計的成功創(chuàng)新，直接促進我院掀起新技術(shù)應用的高潮。
當時國內(nèi)正進行寬尾墩技術(shù)應用攻關(guān)，我院設計室的蔡光華、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行嘗試。這項技術(shù)攻關(guān)得到我院的支持，中國科學院水利水電研究院的李世琴老師應邀前來指導試驗。
在李世琴老師指導下，我們的試驗不斷取得突破性進展。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)，利用寬尾墩后補氣帶和收縮水深消失的特點，采用臺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)中國水利水電科學研究院、南京水利科學研究院、珠江水利委員會、西北水利科學研究所、北京勘測設計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。
寬尾墩臺階面技術(shù)不斷經(jīng)受實踐的檢驗。1994年1月26日，水東水電站第一臺機組發(fā)電，同年5月1日15時，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計流量90%。接著，在一泄水孔未能及時開啟的情況下，水位超過百年一遇設計水位0.29m時，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。
獲悉工程經(jīng)受考驗，時任院長徐在民當即叫上水東大壩的主設人何光同（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全體工程人員努力攻關(guān)。2003年，我撰寫的學術(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技術(shù)出版社出版發(fā)行。
上世紀八十年代末九十年代初完成的“南一”與“水東”兩個項目，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可。1991年，我榮獲中共中央宣傳部和國家教育委員會聯(lián)合授予的“全國八十年代優(yōu)秀大學畢業(yè)生”榮譽稱號；同年，獲福建省首屆青年科技獎并受到福建省委書記親切接見，那年我27歲?；叵?/span>30多年來的工作歷程，我覺得，要讓單位“新人”快速成長，有兩點很重要：一是大膽讓年輕人參加重要的工程項目，接受“實戰(zhàn)訓練”；二是需要好的老師指導。
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）
