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【杰出工程师】王仁坤:赤诚献山河 丹心系重器

发布日期:2024-12-26 信息来源:成都院 作者:邱云 字号:[ ] 分享

王仁坤,1962年生,中共党员,博士,首届国家卓越工程师,第六届“杰出工程师”,全国工程勘察设计大师,新世纪百千万人才工程国家级人选,首届中国大坝杰出工程师,现任中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司(简称“成都院”)专家委员会主任,国家能源水电工程高混凝土坝分中心和地下工程分中心主任。主持攻克了300米级特高拱坝安全控制等数十项重大关键技术,支撑了由他主持设计的金沙江溪洛渡、雅砻江锦屏一级、大渡河大岗山等多座巨型水电站成功建成,代表当今世界水电技术最高水平,被誉为“我国特高拱坝设计领域的技术带头人和领军人物”。

世界水电看中国,中国水电看西南。

中国前10座高坝,成都院设计了5座;中国已建9座特高拱坝,成都院设计了4座,引领中国水电技术两次伟大跨越。巍巍大坝拦水发电、兴利除患,保障能源安全、服务国家发展,离不开勘察设计者科技报国、为民造福的使命担当,成都院专家委员会主任、第六届“杰出工程师奖”获得者王仁坤,无疑是其中卓越代表。

2024年1月,首届“国家工程师奖”表彰大会隆重召开。成都院王仁坤获“国家卓越工程师”称号,与其他80名个人和50个团队,接受党和国家在工程领域的最高规格褒奖。11月,第六届“杰出工程师奖”名单揭晓,王仁坤又是其40人之一。王仁坤无比激动:“这是对我们千千万万工程师的肯定。”

“成绩的取得,离不开无数能源建设者,更离不开这个伟大的时代。国家能源建设已进入高质量发展新阶段,我们仍需努力、不懈攀登。”王仁坤一直感恩伟大时代和团队的传承协作,也时刻铭记自己的使命。

“水电人大展拳脚的时代来了!”

——立志推动水电跨越发展

 结缘水利,立志治水兴能。1979-1986年,王仁坤在河海大学完成水工专业本科和硕士研究生学业。毕业后进入成都院工作,参与设计了上世纪中国规模最大水电工程——二滩水电站。

位于雅砻江下游的二滩水电站,拱坝高240米,是我国首座突破200米大关的高坝工程。王仁坤一入职便遇到艰巨任务,验证二滩拱坝控制性坐标。“大坝混凝土浇筑是分段分层,拱肩槽开挖也要分区分层,需要计算各个控制点的坐标。”王仁坤回忆,那时候设计院的计算工具多为老式计算器如PC1500等,需要把公式和各种参数一行行输入进去,相应计算成果打印在窄条形卷纸上,记录拱坝控制性坐标的计算稿和报告就有十多本。

设计数据的正确,是保证现场施工正确的根本。控制性坐标的验证,既重要又艰巨。如此海量数据的验证,若照本宣科、按部就班的验证,不仅工作量巨大,而且难免疏漏出错。“20世纪80年代,计算机更新换代很快,我在学校里学过有关计算机编程知识,结合设计院引进的台式计算机,对着书本啃一啃,很快就编写了一套新的计算程序。”他试着用自己编写的程序计算拱坝施工控制参数,发现自编程序算出的结果与原有数据一致,原有计算成果自然就得到了验证。打破固有思维、敢于创新的理念也由此根植于王仁坤心中。

创新的工作方式,产生了新的计算方法,获得了极高的工作效率。紧接着,设计室主任又让王仁坤攻克一项技术难题,即二滩拱坝坝身泄洪孔口群对大坝安全的影响分析及孔口结构设计研究。如何分析?如何研究?在那个年代,虽有光弹模型试验,远不足以论证设计方案的可靠性。王仁坤立足当时的计算机,采用有限元理论与方法,研究提出了先整体后局部分级模拟各层孔口结构的研究方法,系统分析了孔口群对坝体应力的影响范围及程度,提出了表孔群和中孔群的补强措施与孔口结构设计方法,论证了拱坝泄洪孔口布置的可行性。二滩拱坝孔口应力分析与结构设计研究,获得了行业很高的评价。

在一项项技术难题攻克中,包括国家科技攻关专题“高混凝土坝设计计算方法与设计准则”等研究,王仁坤不断锤炼本领,创新服务工程。

二滩拱坝作为我国首座突破200米大关的高坝工程,被中国科学院和中国工程院评选为1998年中国十大科技进展之一,引领了中国水电技术第一次飞跃。更重要的是,二滩所积淀形成的设计方法体系,为后来高拱坝建设提供了“二滩模式”。

随着西部大开发、西电东送战略的实施,成都院以溪洛渡、锦屏一级等为代表的重大水电工程加快了前期研究论证进程,一幅波澜壮阔的水电画卷,悄然铺展到王仁坤及成都院工程师团队面前。

“水电人大展拳脚的时代到来了。”王仁坤倍加珍惜,如饥似渴地汲取知识,在攻克难题和创新应用中锤炼本领,为后续担任副设总、设计总工程师、院总工程师主持设计溪洛渡等巨型工程发挥了重要作用。

为全面系统提升自己,王仁坤带着工程中的问题和思考,师从著名水利水电专家、中国科学院院士、中国工程院院士潘家铮,攻读清华大学博士学位,将理论与实践有机结合,将课堂上的所学所思能更好地投入到工程实践,又从工程实践的千头万绪中找到通向更高境界的道路。

王仁坤在近40年职业生涯中,先后主持设计建成了国内外20多座大中型水电工程。其中,溪洛渡、锦屏一级等300米级特高拱坝巨型水电枢纽摘得全球工程领域最高荣誉,为推动水电事业跨越发展、保障国家能源安全、促进经济社会高质量发展作出了巨大贡献。

“设计的大坝能否称得上精品?”

——创新成就高坝设计宝典

干一行、爱一行、钻一行,是王仁坤干事业的匠心“密码”。在他特高拱坝工程设计研究中,体现得淋漓尽致。

优秀设计离不开超前的设计思维和系统的设计理念。拱坝是适合于狭窄河谷修建的安全性与经济性均较优越的坝型。溪洛渡水电站混凝土拱坝高285.5米,装机容量1386万千瓦,2013年建成投产,是当时国内仅次于三峡、世界第三大水电站,也是世界首座超千万千瓦装机的拱坝枢纽工程,是名副其实的“大国重器”。

溪洛渡可行性研究报告的审查意见,肯定了工程的技术方案。在招标设计阶段,本着为国家、业主高度负责的态度,体现设计人员精益求精的精神,王仁坤率领一大批设计科研人员,开展了一系列设计优化和深化工作。

作为设计总工程师,王仁坤经常问自己:“我们设计的拱坝是不是既安全又经济?怎么才算得上精品设计”“建基面外移,减少开挖和混凝土,能保证安全吗?”类似这些问题,经常在他头脑萦绕。但他明白,主导设计的总负责要有主心骨,不然什么事也做不成。

夜深人静,王仁坤仿佛又听到了遥远江河的呼唤,又看到了那昼夜奔流的大江,他决心走一条新路,闯一片天地。于是,他从最具挑战性的拱坝建基面优化入手。溪洛渡拱坝建基面在可研阶段是放在微新岩体上,进行优化后,主要利用弱风化下段岩体,建基面平均嵌深将减少15米至20米。特高拱坝的建基面嵌深嵌浅,对安全和投资影响巨大。

王仁坤带领团队以查清坝址地质条件为基础,紧紧抓住大坝与地基相互作用及影响的辩证关系,经过巨量数值分析和物理模型验证,在无数次摸爬滚打之后,创新性提出了特高拱坝合理建基面设计方法与评价体系,力求锻造出安全可靠、环境和谐、资源节约、经济合理的精品工程。

这一创新成果运用于溪洛渡拱坝设计优化,较可研批准方案,减少大坝基础开挖和混凝土分别为160万立方米和110万立方米,节省直接投资约6亿元,缩短建设工期半年多,电站提前半年发电的收益高达100多亿元。溪洛渡拱坝优化设计报告获得多名院士、专家组成的评审专家组的一致肯定,被潘家铮院士称为“高坝设计宝典”,形成的设计方法体系为锦屏一级、大岗山、叶巴滩、孟底沟、白鹤滩、乌东德等一系列特高拱坝设计提供了范例。

“有标准才有话语权。”

­——系统突破擦亮国家名片

坝高的增加,带来的影响往往是全局性的。拱坝被认为是坝工界最复杂的建筑物。而300米级特高拱坝,挡水荷载巨大,加上特定的地质地震和枢纽泄洪等要求,给设计带来诸多世界级难题。

锦屏一级水电站是雅砻江干流下游的控制性水库梯级,混凝土拱坝高305米,是当前世界第一高坝,因基础地质条件十分复杂,拱坝设计极具挑战性,业界素有“三峡最大、锦屏最难”的说法。正因为难,选坝设计历时7年一直无定论。作为拱坝坝址及其枢纽方案设计研究团队的带头人,时任院副总工程师兼水工设计二处处长的王仁坤,深感总体策划与工作思路及方案的拟定论证十分重要。

关于锦屏一级拱坝设计,有三个层次的思考让他记忆犹新。一是关于坝线选择,针对坝址区十分不利的地质条件,大胆提出“先避让、再布置、后处理”的工作思路;二是针对大坝左岸既庞大又复杂的地基处理,提出了“明晰条件、分析影响、针对处理、安全至上”的工作原则及其研究方案;三是对于大坝安全论证方法,鉴于当时规范方法的局限,大坝安全论证必须另辟蹊径,需要探索新的分析理论方法及标准,确保大坝整体安全可靠。通过团队的共同努力,最终设计提出了可行的拱坝枢纽设计方案。

勇于突破关键核心技术,是锦屏一级大坝成功建设的关键。王仁坤带领团队,针对左岸中上部地基十分复杂的地质条件,创新性提出该区大坝基础布设大垫座和多层洞式置换混凝土传力结构,再加上大范围固结灌浆等基础处理措施,确保了基础抗变形和抗滑稳定。坝址左右岸地形地质的不对称性难题,通过坝体几何刚度的空间调配,研究提出拱坝实施方案,确保了大坝在各种工况作用下均能满足结构安全的控制要求。面对大坝抗裂的“牛鼻子”,大胆突破已有安全论证方法,将大坝与地基作为一个整体,立足三位非线性有限元仿真分析,创建了特高拱坝安全控制方法体系与成套技术,实现了世界最大规模、最复杂的坝基处理和世界第一高拱坝的成功建设。

在滔滔大渡河上,矗立着特高拱坝大岗山水电站。大岗山地震基岩设计水平峰值加速度达0.558g,为高坝工程世界最大。高坝遇到强地震,能否“泰山压顶不弯腰”呢?王仁坤带领团队,通过专题研究论证,确保了特高拱坝抗震安全,为高地震烈度地区高坝建设探索出重要成果。2013年,芦山7.0级地震发生时,刚浇筑完成坝高过半的大岗山大坝安然无恙;2022年,泸定突发6.8级地震,距震中仅21公里的大岗山电站正常发电保供。

依托溪洛渡、锦屏一级、大岗山等多座特高拱坝建设,突破了一系列关键技术,支撑了工程高质量成功建设。王仁坤牵头完成的特高拱坝安全控制关键技术获得国家科技进步二等奖。

“有标准才有话语权。”工程规模和技术不断突破,对适用于200米内坝高的原规范进行修编,显得刻不容缓,“拱坝设计工匠”王仁坤再次挑起重任。在系统总结吸收新理论、新方法、新结构、新材料、新工艺基础上,他主持修编完成了具有中国特色的拱坝设计新标准,填补了300米级特高拱坝建设的技术空白。

从二滩到溪洛渡,再到锦屏一级、大岗山,王仁坤一路攻坚克难,引领世界筑坝新技术。溪洛渡和锦屏一级工程创造了多项世界第一,为中国水电引领全球的里程碑工程,均获得工程界诺贝尔奖——菲迪克杰出工程奖。

以王仁坤为代表的建设者,守正创新,在设计理念、设计手段、建设方式上不断突破,填补了多项国内国际技术空白,并以此形成新的经验范式和规范标准,将中国水电建设推向世界领先水平,为后续多座拱坝“重器”建设提供了系统且成熟范例,有力促进了中国水电建设与技术装备制造的跨越,对中国水电“走出去”、成为又一“中国名片”起到重要作用,并在不断冲刺水电“无人区”、攀登“水电珠峰”中奠定强大基础。

“国家有难,我们不上谁上!”

——投入抢险救灾护卫安全

江河无言坝为证。王仁坤在水电建设上造诣深厚、贡献突出,先后获得4项国家科技进步二等奖、22项省部级科技进步一等奖、21项省部级优秀工程设计一等奖和数十项发明专利,荣获“全国优秀科技工作者”“全国五一劳动奖章”“中央企业优秀共产党员”等称号,入选2023年院士增选有效候选人名单。

在灾害治理、护卫安全等方面,王仁坤同样展现出可贵品质和高尚情操。谦逊可亲,是王仁坤给人最深刻的印象。而当谈及成功处置金沙江白格堰塞湖时,他神情淡然,仿佛只是做了应该去做的事情。

2018年11月3日,白格滑坡再次堰塞金沙江。堰塞坝高达百米,满蓄库容达到7.7亿立方米,犹如高悬的“达摩克利斯之剑”。王仁坤敏锐地意识到,如若不加处置而溃堰,下游将遭受巨大损失,后果不堪设想。

“国家有难,我们不上谁上!”王仁坤在应急抢险会议上动情又坚定地说。为了更全面、及时了解第一手资料,他顾不上高寒缺氧,紧急奔赴现场调查研究。这种风范和力度,既与他几十年工程建设积淀有关,更与他多次参与汶川大地震、九寨沟地震在内的紧急抢险排险经历有关。

堰塞湖水位快速上涨,开挖泄槽降低堰塞湖溃堰水位刻不容缓。另一方面,滑坡滚石带来的施工安全风险加剧,都必须立即研究提出解决方案。王仁坤带领团队察看现场并通宵研究,及时提出了泄流槽开挖方案及“观测—预警—撤离”应对滑坡局部滑塌的防范措施。

11月的高原,气温骤降,加上长时间高强度工作投入,王仁坤疲惫不堪,身体极为虚弱,但一想到危险还未解除,很多工作还需要抓紧开展,他在团队面前总是强打精神。根据堰塞坝动态实测成果,王仁坤带领团队不断进行泄槽开挖方案的研究论证,形成开挖施工图,成果被一一采纳并运用到抢险中,为救灾抢险取得胜利提供了坚强的技术支撑。

在国家安危面前,王仁坤以身体极限、深厚功底、一腔爱党报国热情,彰显了一位杰出工程师情怀和一名共产党员本色。

对待工作,王仁坤虔诚投入;面对荣誉,他总是推辞。他常说,虽然自己是院技术总指挥、总决策,但这些成绩,都是团队共同努力的结果,更是这个伟大时代赋予我们的使命。

山川气度、云水襟怀。在王仁坤心中,当自己真心拥抱,赤忱热爱,再平凡的事业也会变成滋养精神的沃土。他已到退休年纪,但永远是个赤诚“战士”,始终守望壮阔的山川,守望热爱的事业,持续为重大工程建设,尤其为解决国家重大战略项目的关键技术问题贡献智慧和力量。

“搞水电、建工程,入行就是一辈子。”江河上游,峡谷深处,高原腹地,依旧有他忙碌身影。

江河奔腾不息,攀登历程不止。这就是王仁坤坚定践行的人生信条,也是他永不褪色的江河赤子情怀。

王仁坤与团队在溪洛渡水电站工地


王仁坤与团队研讨工程方案


王仁坤在高原高海拔地区开展重大工程研究






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