天山深处崛起「世界最高坝」大石峡水利枢纽，为什么要在干旱缺水的新疆戈壁中截流造个大水库？
强震区动力响应、巨量砂砾石非线性沉降、超大面板薄层抗裂温度场控制……对于从事有限元仿真与力学分析的人来说，大石峡水利枢纽是不可多得的超级工程案例。
本文由大石峡总工程师周俊芳亲笔讲述：这座 247 米高的世界最高面板砂砾石坝，是如何闯过三大极限关卡，横锁峡谷的。经作者授权转发。
原文：
https://www.zhihu.com/question/2086454660316112597/answer/2088226739646371123
作者：周俊芳
下面是正文
人在新疆天山南麓，刚参加了大石峡水利枢纽首批机组并网发电仪式。
知友们好，我是新疆大石峡水利枢纽的总工程师周俊芳。
这座塔里木河上游的“水龙头”，世界最高混凝土面板砂砾石坝，是我们造的！
为啥我们要在这截流修个大水库？
事情是这样的。新疆，占全国约六分之一的国土面积，水资源总量仅占全国的3%左右，并且长期存在季节性缺水的现象。而在塔里木河流域，夏天的河水浩浩荡荡，到了冬春，河道又瘦成涓涓细流。
修建大石峡，就是在这个流域建设一座“水银行”，汛期把富余的水存起来，等到春天农田要灌溉、塔里木河需要生态补水的时候，再慢慢放出去。生态输水、农业灌溉、拦蓄洪水、蓄力发电，都是大石峡水利枢纽工程被赋予的重要使命。
经过勘测比选，我们把坝址定在了库玛拉克河出天山的峡谷口处。原因有三。
第一，这里是塔里木河的“水龙头”。大石峡脚下的库玛拉克河，年均径流量约 48.79 亿立方米，它为阿克苏河贡献了将近四分之三的水量，而阿克苏河又是塔里木河最重要的源流之一。也就是说，库玛拉克河是塔里木河上游来水的主力军。在这里建一座控制性水利枢纽，等于在塔里木河上游装了一个总开关，对南疆水资源调控和防洪安全至关重要。
第二，地形地质合适。大石峡是典型的峡谷河段，河谷狭窄、两岸山体高陡、基岩条件相对较好。这种“窄河谷 + 较硬基岩”的组合，非常适合修建高面板坝。通俗讲，同样的坝高，峡谷越窄，坝体填筑量越省、工程也就越经济。
第三，搁这修，可以满足一坝多用的综合需求。大石峡水利枢纽建成后，每年可向下游的塔里木河生态输水约34.2亿立方米，灌溉下游680余万亩高标准农田，缓解南疆农业缺水；同时还能拦蓄洪水，把阿克苏市及下游河道防洪标准提升至 50 年一遇；此外年发电量超18亿千瓦时，足以承担南疆四地州的电力调峰任务。
坝址敲定在这里，也直接决定了这座坝必须建得足够高。库玛拉克河出天山的这段峡谷，地形非常狭窄，没有宽阔河面可以铺开水体。想要稳稳存住夏季大量的天山融水，攒出足够的库容，最可行、也是最合理的工程方式，就是垂直抬高坝体，向上争取蓄水空间。所以说，247米的世界最高混凝土面板砂砾石坝，不是盲目做高、追求规模，而是当地的地形条件和实际蓄水需求共同决定的。
那么问题来了，怎样把它修起来？
要把这座坝，从图纸变成现实，难度超乎想象。具体到大坝的建设来讲，要闯过这样三道关卡。
第一关，如何在地震带上垒起80层楼高的大坝？
在国际工程界，200米高对于混凝土面板砂砾石坝来说是条分水岭。200米以上，寥寥无几。我们要建的是247米，比三峡大坝还高62米，相当于80层普通住宅楼的高度。
如果说以往同类型工程是在平稳地基上搭积木，那么大石峡就是在强震活跃带，垒一座更高、更重的超级大坝。
我们的大坝选用砂砾石为基本建材，一是这里天然砂砾石多，就近取材可以节省大量成本。二是砂砾石压实之后变形小，在地震区更稳，对面板防渗也更有利。大坝采用分层碾压堆筑的砂砾石坝型，总填筑量1900万立方米，大约相当于7000多个标准游泳池的容量。
施工流程说起来倒也不复杂，就是把砂砾石一层一层摊铺，每层几十厘米厚，推平、碾压，取样检测合格了，再铺下一层，直至堆到247米坝顶。
我们内部经常开玩笑说，这个过程就是3D打印。
不过这个打印的工作量非常大，实操起来非常考验调度和组织能力。高峰期上千台车辆同时作业，多条道路和弃渣场交错在一起。坝体不同部位，对石料粒径和压实标准的要求都不一样，一旦料送错仓面，后期坝体就会发生不均匀沉降。靠人工调度，根本撑不起这么大的施工规模。
因此，我们研发了坝料运输智能监控系统，把原来的纸质车票变成了类似“网约车派单”模式。车辆送错位置自动报警，无人自行式振动碾与智能建造机协同施工，系统自动规划碾压路径。十余项智慧建造技术投入应用后，坝体填筑效率提高近25%。
填筑施工期间，我们还经历了一次实战考验。
2024年1月23日凌晨，乌什地区发生7.1级地震，震中距离我们工地不到70公里。当时我正在巴基斯坦出差，也有震感。
惊醒之后，我立刻给现场打电话，电话接通，确认所有工作人员都撤到了开阔地带，坝体也安全，我才放下心来。
我们是怎么确认坝体安全性的？这就要靠我们的监测系统了。几乎在地震发生的同一时间，大石峡1817个监测点和29类协作仪器组建的安全监测神经网就被瞬间激活，第一时间发布了预警信息。
工程的各个关键部位如边坡变形、洞室沉降等数据被传至大石峡工程信息中心，通过对数万条数据的分析和处理，系统给出了坝体安全的提示。
大坝还在建设过程中，就经受住了强震的考验，也给了我们建设者很大的信心。震后我们接着精细施工，2024年12月30日，大坝提前8个月实现封顶，坝体沉降量控制在0.29%，远优于设计标准。
第二关：如何给大坝穿上防渗外衣？
砂砾石堆筑完成，形成了坝体的骨架。但石料本身透水性强，想要蓄水，还得在其迎水面浇筑一整块连续的混凝土面板，作为大坝的防渗屏障。
但给大坝穿这件防水外衣，实在太难了。记得我到大石峡的头年，印象最深的就是风。峡谷里一年有一两百天是扬沙天气，最大风力到过14级，10级以上更是家常便饭。
除了风，温差也非常大。夏天最高气温40度往上，冬天最低零下22度，昼夜温差经常超过16度。混凝土表面在强风和昼夜温差作用下快速失水收缩，稍有不慎就可能出现裂缝。
在我们混凝土面板的养护初期，1个月内被风刮坏了7000平方米养护材料，工人这边刚补上，那边又被掀起来，补得再快也没有风快。
后来我们专门成立攻关小组，从装修射钉枪和模板加固体系里找思路，用塑料膜、土工布、保温毯三层组合，依靠锚固件和扁铁固定在坝面上抵御大风，同时搭配光纤测温系统，24小时监测面板内部温度，把内外温差控制在14℃以内，来保障面板质量。
经过不断优化，这套体系经受住了盛夏狂风考验，面板养护设施破坏率从高频发生下降到零。2025年8月30日，三期面板浇筑完成。至此，大坝具备挡水蓄水条件。同年10月，大石峡正式下闸蓄水。源自高山的冰雪融水注入库区，大石峡水库蓄水量稳定维持，即使在冬季河道断流期间，工程仍持续向下游输送生态流量，有效补充冬灌与春灌用水，水利枢纽的初期效益已初步显现。
第三关：如何让大坝从蓄水走向发电？
如果说大石峡坝体建设和面板构成了大坝的骨架与皮肤，那发电厂房，就是大坝的心脏，也是大石峡综合功能发挥的最后一块拼图。
要发电，首先需要解决引水的问题，第一步是建造进水塔。
这个塔是一根91米高的混凝土“高塔”，传统方法上，要一层一层往上浇。浇混凝土得先支模板，相当于先用板子围出一个空心柱子的形状，往里灌混凝土，等凝固了再把模板拆掉，往上翻一层，重新支，再灌。如果用老办法，一层层拆、翻、支、浇，得循环上百次。
问题是，这个进水塔长在三面陡峭山体围出来的一个狭小凹口里。大吊车进不去，模板没法用大设备吊，工人只能靠人力和小设备一点点倒腾，又慢又危险。
我们换了个思路：能不能像盖高楼一样，让模板自己往上爬？城市里盖高层建筑，用的是一种叫“造楼机”的整体平台，模板固定在平台上，浇完一层，整个平台靠液压往上升一层，不用反复拆装。于是，我们把这套思路搬到水利工地，针对进水塔研发了长行程、大吨位智能“造塔机”，让91米高的进水塔也能像盖楼一样整体顶升、连续施工。这样一来，工期就省下了195天。
水引进来了，开始发电！我们在厂房内安装了三台单机容量250兆瓦的三相立轴半伞式同步发电机组。以1号机组为例，发电机组的核心构件转子，其外圆直径达7.956米，高3米，总重约560吨，创下新疆地区水轮发电机组单机容量最大、转子重量最重的“双最”纪录。
可能这个重量放在大型水电站上并不少见，但在戈壁上，我们面临的是新的挑战：现场气温低，定子线棒的灌注胶会固化、强烈的风沙容易对定子、转子安装精度造成威胁……
我们不得不采用安装封闭围挡、防风棚、加装暖风机与空调等方式加以应对，将全流程做到精细化、标准化管控。
三关全部闯过，大石峡项目建设周期的全部环节终于走完。
今天，随着大石峡首批机组并网发电，这座大坝，正式从建设走向运行。
站在坝顶往下看，247米高的混凝土面板砂砾石坝横锁峡谷，将上游库玛拉克河的来水稳稳蓄住，我内心很踏实、很满足。
这一库碧水，会顺着河道一路向下，通过灌渠流进阿克苏的果园、温宿的稻田，流进塔里木河两岸的胡杨林。那时候，那些长大的果树、被滋养的绿洲，会替这座大坝继续讲述它的故事。
