6月21日上午，世界單機(jī)容量最大、在建規(guī)模最大的水電站——白鶴灘水電站14號(hào)機(jī)組發(fā)出了并網(wǎng)調(diào)試的第一度電。

白鶴灘水電站裝機(jī)容量1600萬(wàn)千瓦，建成后是僅次于三峽工程的世界第二大水電站。當(dāng)世人目光集中到金沙江下游時(shí)，許多人不知道的是，在數(shù)千里之外的南京，還有一座1：50的“小白鶴灘水電站”。

從2010年以來(lái)，水利部、交通運(yùn)輸部、國(guó)家能源局、南京水利科學(xué)研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)南科院)的科技人員在此做了數(shù)不清的實(shí)驗(yàn)，確保白鶴灘水電站建成經(jīng)得起時(shí)間和實(shí)踐考驗(yàn)的世界級(jí)大壩。

智慧水利守護(hù)江河安瀾

水是地球表層系統(tǒng)中最為活躍的因子，受氣候變化的影響最為敏感。我國(guó)水資源和旱澇問(wèn)題嚴(yán)峻，又是全球氣候變化敏感區(qū)。

在氣候變化影響下，區(qū)域水資源和旱澇事件發(fā)生了哪些變化、為什么會(huì)變化、將來(lái)會(huì)怎樣變化、如何應(yīng)對(duì)等四大問(wèn)題，是應(yīng)對(duì)氣候變化和水安全保障領(lǐng)域亟待解決的前沿和難點(diǎn)問(wèn)題。

“我們開(kāi)展了基于分離耦合途徑的區(qū)域水資源自然災(zāi)害機(jī)理研究，解決多因子驅(qū)動(dòng)影響水資源變化和污染災(zāi)害變化的非線性難題。”水利部應(yīng)對(duì)氣候變化研究中心的專(zhuān)家表示。

這一研究不僅闡明了千年和百年尺度黃淮海地區(qū)旱澇事件演變規(guī)律，又回答了“發(fā)生了哪些變化”“為什么會(huì)變化”以及“如何應(yīng)對(duì)”等問(wèn)題，該成果已被IPCC第五次評(píng)估報(bào)告、可持續(xù)發(fā)展國(guó)家報(bào)告、第三次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告，以及國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略、規(guī)劃和行動(dòng)方案采納，并榮獲2018年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

“十三五”以來(lái)，南科院圍繞服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略和行業(yè)需求，強(qiáng)化水利科技創(chuàng)新，承擔(dān)了水利、交通、能源等諸多領(lǐng)域前瞻性、基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性的科研任務(wù)，為“南水北調(diào)”“三峽工程”“白鶴灘水電站”等重大工程提供有力支撐。

大國(guó)重器確保大壩安全

眼下，正是降水最豐沛的季節(jié)，大江大河大水庫(kù)等水利工程又迎來(lái)一年一度的安全大考。

水利部數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)現(xiàn)有水庫(kù)9萬(wàn)8千多座，但大部分建于20世紀(jì)50年代至70年代，受當(dāng)時(shí)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、施工技術(shù)手段落后等因素影響，加之運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，部分水庫(kù)存在有不同程度的病險(xiǎn)問(wèn)題。

及時(shí)排查水庫(kù)堤壩隱患，成為確保江河安瀾和群眾安全的重要任務(wù)。過(guò)去，水庫(kù)檢修多靠潛水員下潛拍照，再由技術(shù)人員判斷應(yīng)對(duì)。但往往拍回來(lái)的照片不一定是工程師想要的，而工程師又不會(huì)潛水。引進(jìn)國(guó)外裝備又面臨技術(shù)壁壘，自主研發(fā)適合高壩大庫(kù)深水環(huán)境檢測(cè)、修補(bǔ)與加固裝備迫在眉睫。

2020年11月，一個(gè)身材渾圓、眼睛碩大、有點(diǎn)萌萌可愛(ài)的小家伙來(lái)到雅礱江錦屏一級(jí)水電

站，一頭扎進(jìn)水下200米深處，并完成水下定位、附著物清理、噴墨示蹤、激光測(cè)距等作業(yè)任務(wù)。

“它就是南科院牽頭研發(fā)的‘禹龍’號(hào)潛水器，可以搭載兩名成員，還可以搭載三維成像、三維激光測(cè)距等作業(yè)工具，非常適合進(jìn)行高壩大庫(kù)的檢測(cè)等工作。”水利部大壩中心專(zhuān)家介紹說(shuō)。

近年來(lái)，南科院持續(xù)創(chuàng)新，破解了一批事關(guān)行業(yè)科技進(jìn)步的“卡脖子”技術(shù)和裝備。

走進(jìn)南科院南京鐵心橋基地，綠樹(shù)掩映、飛鳥(niǎo)成群，有數(shù)座實(shí)驗(yàn)樓點(diǎn)綴其中。

“我們現(xiàn)在所處的這棟樓號(hào)稱(chēng)中國(guó)的升船機(jī)博物館，這里完成了國(guó)內(nèi)幾乎所有高水頭船閘的水力學(xué)模型試驗(yàn)及升船機(jī)試驗(yàn)研究工作。”南科院水工水力學(xué)研究所有關(guān)負(fù)責(zé)同志說(shuō)。

在另一棟實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)，3座微縮版的水電站安身于此，其中就包括白鶴灘水電站1：50模型。高水頭、大泄量如何消能，怎么設(shè)計(jì)才能減輕霧化的影響，如何減弱泄洪時(shí)下游河道的沖刷，提升泄洪效能該怎么做……這些重要設(shè)計(jì)都在這里完成試驗(yàn)。為了模擬水電站放水發(fā)電，科研人員建造了一個(gè)4000立方米的水庫(kù)和2.5立方米/秒的水泵房，相當(dāng)于一個(gè)30萬(wàn)人的小縣城供水量。

我國(guó)在瀾滄江建設(shè)的梯級(jí)水電站，會(huì)不會(huì)阻礙了上游營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向下游輸送，導(dǎo)致下游魚(yú)類(lèi)缺乏食物而減產(chǎn)?近年來(lái)，類(lèi)似這樣的質(zhì)疑屢屢出現(xiàn)。

“我們圍繞梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)影響下生源要素循環(huán)與魚(yú)類(lèi)保護(hù)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，自主研發(fā)了一系列采樣監(jiān)測(cè)新設(shè)備和感知傳輸系統(tǒng)，形成了梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)對(duì)魚(yú)類(lèi)生境影響機(jī)制分析與調(diào)控技術(shù)體系。”南科院生態(tài)環(huán)境研究所有關(guān)專(zhuān)家告訴記者，這項(xiàng)成果不僅改變了長(zhǎng)期以來(lái)有關(guān)建壩對(duì)河流生源要素影響的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，回應(yīng)了國(guó)際社會(huì)近年來(lái)對(duì)我國(guó)水庫(kù)溫室氣體排放的質(zhì)疑，還有效解決了梯級(jí)水電工程影響下魚(yú)類(lèi)生境與種質(zhì)資源保護(hù)問(wèn)題，社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益顯著。

關(guān)鍵詞： 智慧水利 作用 大壩安全 新技術(shù)