第13版:行业观察

中国能源报 2024年05月27日 星期一

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水库大坝高质量发展提档升级

■本报记者 苏南 《 中国能源报 》( 2024年05月27日   第 13 版)

  水库大坝作为重要的水利基础设施,在国民经济发展中扮演着举足轻重的角色。在近日举办的第十届水库大坝新技术研讨会上,《中国能源报》记者了解到,随着科技的进步和产业升级,水库大坝领域正以创新为主导,摆脱传统增长模式,实现高效能、高质量发展。

  ■水库被赋予更多功能

  中国大坝工程学会理事长矫勇在上述研讨会上表示,现代坝工领域是伴随着工业化、城市化进程产生的传统产业,已经有上百年的历史。水库大坝是典型的传统产业,但现在水库大坝在高质量发展进程中又有了新的定位,《国家水网建设规划纲要》把水库大坝定义为“国家水网之结”。

  何为国家水网之结?在国家水网构架中分“纲、目、结”,“纲”就是大江大河的干流,南水北调这些大的调水工程;“目”就是各种各样的供水灌溉网络,包括行水通道。而且要打造安全、绿色、智能、高效之结,在国家水网中充分发挥调蓄洪水、提供水源、支撑新型电力体系、维系河流生态等重要功能。

  在矫勇看来,按照国家水网建设和发展新质生产力的要求,需要对百年坝工传统产业进行创新性产业化升级改造。改造这一传统领域需要众多领域的科技创新,虽然坝工领域已取得大量科技创新成果,但通过对水库大坝建设管理全过程进行数字赋能,水库大坝领域可以实现从传统生产力向新质生产力的转变,使水库大坝更安全、更高效、更环保。

  业内人士认为,优化水库大坝相关的产业链布局,可推动上下游产业的协同发展。例如,发展智能装备制造、先进材料等产业,提升产业链的技术含量和附加值。

  ■水库数字化、智能化提速

  业内人士一致认为,运用物联网、大数据、人工智能等前沿技术,对水库大坝的监测、管理、维护等环节进行智能化改造,将有效通过大数据分析预测潜在的风险,以及利用人工智能对大坝安全的预警系统构建。

  据了解,我国3.8万多座坝高15米以上的水库大坝经过野外勘测到正规工程设计,积累了海量的数据。进入21世纪,勘测设计单位运用BIM提高了勘测设计的完整性、系统性、可视性,减少勘测设计环节的不确定性。“不过,目前的设计更多的是针对单一工程。如果把3.8万多座水库大坝的勘测设计资料分类集中,推动坝工领域数据资源汇聚利用,实现数据共享,为新工程的勘测设计提供参考,不仅可以弥补年轻工程师在理论和经验方面的不足,还可能给工程勘测设计带来质的提升。”矫勇对《中国能源报》记者表示,尤其是面对高原高寒、山高谷深的恶劣筑坝条件,倒逼我国坝工领域率先探索水库大坝智能建设技术。

  需要注意的是,水库大坝进入运行阶段后,始终面临两个重大挑战:一是确保水库大坝运行安全,二是如何充分发挥水库大坝效益。水库有限的库容很难满足各方面的需求,既要确保防洪安全,又要统筹考虑城乡供水、灌溉、发电、航运、生态、旅游等众多领域的利益,平衡起来难度很大。业内人士认为,借助新质生产力发展,强化应急预案和救援体系建设,可以提高水库大坝应对突发事件的能力。

  以陕西为例,“十四五”期间加快水库除险加固步伐,实施大中型水库除险加固28座、小型水库除险加固300座,小型病险

  水库提前两年实现动态清零。陕西省水利厅原一级巡视员、水利学会理事长管黎宏透露,未来将加快建设陕西省水库动态监管平台,健全水库巡查管理、省级督查问题整改、除险加固进度统计等功能模块,为落实预报、预警、预演和预案“四预”措施提供基础支撑。

  在数字化建设方面,水利部信息中心水利工程信息应用处处长赵和松认为,需统筹推进数字孪生水利建设,合力贯通水利链。不能照搬技术大纲、建设指南,面面俱到,而应该细化数据流并强化业务协同、数据共享,在共同平台上打造“小精实”,避免多平台建设“大全空”应用。到2026年底,我国将建成卫星、雷达、无人机、视频和地面站网组成的立体监测网络,基本覆盖水利对象全要素和水利治理管理全过程。

  ■科技创新助力坝工行业升级

  在业内人士看来,通过科技创新可提高大坝的设计和建造标准,引入更先进的抗震、抗洪技术,增强大坝在面对自然灾害时的抵御能力。同时,借助新质生产力发展,新材料技术的进步,如高性能混凝土、抗锈蚀合金材料、高强度钢筋等,水库大坝的建造和维护可以采用更耐用、更经济、更环保的材料,从而提升大坝的安全性和使用寿命。

  “每一座水库大坝都有特定的服务对象,比如防洪范围、供水领域、发电规模、生态保护需求等,如果每一座水库大坝的数字化场景能够实现数据共享,大数据分析下的智慧可能就产生了。”矫勇认为,在流域水库群的视野下,每一个水库面临的风险能更全面、更清晰,流域的综合效益能实现系统最优。例如,我国历史上溃坝事故多,如果能实现溃坝事故的水文场景、水库大坝结构场景、运行场景、灾害场景的数据共享,则可运用大数据技术提前预警分析溃坝风险,从而进行预先防范。建议相关流域机构、拥有流域梯级水电站的央企开展此方面研究。

  新质生产力理念对坝工领域这一传统产业的改造提升,需要观念、理论、方法、材料、工艺等各个领域的科技创新。培育发展新质生产力,将使得水库大坝的建设更加科学、高效和安全,同时也符合可持续发展的要求。未来,随着科技的不断进步,新质生产力将加快推动水库大坝提档升级,保障水利工程的安全和高效运行。