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

白鶴灘水電站裝機容量1600萬千瓦，建成后是僅次于三峽工程的世界第二大水電站。當世人目光集中到金沙江下游時，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，水利部、交通運輸部、國家能源局、南京水利科學(xué)研究院(以下簡稱南科院)的科技人員在此做了數(shù)不清的實驗，確保白鶴灘水電站建成經(jīng)得起時間和實踐考驗的世界級大壩。

智慧水利守護江河安瀾

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。我國水資源和旱澇問題嚴峻，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、為什么會變化、將來會怎樣變化、如何應(yīng)對等四大問題，是應(yīng)對氣候變化和水安全保障領(lǐng)域亟待解決的前沿和難點問題。

“我們開展了基于分離耦合途徑的區(qū)域水資源自然災(zāi)害機理研究，解決多因子驅(qū)動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)對氣候變化研究中心的專家表示。

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”“為什么會變化”以及“如何應(yīng)對”等問題，該成果已被IPCC第五次評估報告、可持續(xù)發(fā)展國家報告、第三次氣候變化國家評估報告，以及國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略、規(guī)劃和行動方案采納，并榮獲2018年度國家科技進步二等獎。

“十三五”以來，南科院圍繞服務(wù)國家重大戰(zhàn)略和行業(yè)需求，強化水利科技創(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)，大江大河大水庫等水利工程又迎來一年一度的安全大考。

水利部數(shù)據(jù)顯示，我國現(xiàn)有水庫9萬8千多座，但大部分建于20世紀50年代至70年代，受當時工程建設(shè)標準低、施工技術(shù)手段落后等因素影響，加之運行時間較長，部分水庫存在有不同程度的病險問題。

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

2020年11月，一個身材渾圓、眼睛碩大、有點萌萌可愛的小家伙來到雅礱江錦屏一級水電

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

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

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

走進南科院南京鐵心橋基地，綠樹掩映、飛鳥成群，有數(shù)座實驗樓點綴其中。

“我們現(xiàn)在所處的這棟樓號稱中國的升船機博物館，這里完成了國內(nèi)幾乎所有高水頭船閘的水力學(xué)模型試驗及升船機試驗研究工作。”南科院水工水力學(xué)研究所有關(guān)負責(zé)同志說。

在另一棟實驗樓內(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)計才能減輕霧化的影響，如何減弱泄洪時下游河道的沖刷，提升泄洪效能該怎么做……這些重要設(shè)計都在這里完成試驗。為了模擬水電站放水發(fā)電，科研人員建造了一個4000立方米的水庫和2.5立方米/秒的水泵房，相當于一個30萬人的小縣城供水量。

我國在瀾滄江建設(shè)的梯級水電站，會不會阻礙了上游營養(yǎng)物質(zhì)向下游輸送，導(dǎo)致下游魚類缺乏食物而減產(chǎn)?近年來，類似這樣的質(zhì)疑屢屢出現(xiàn)。

“我們圍繞梯級水電開發(fā)影響下生源要素循環(huán)與魚類保護關(guān)鍵科學(xué)問題，自主研發(fā)了一系列采樣監(jiān)測新設(shè)備和感知傳輸系統(tǒng)，形成了梯級水電開發(fā)對魚類生境影響機制分析與調(diào)控技術(shù)體系。”南科院生態(tài)環(huán)境研究所有關(guān)專家告訴記者，這項成果不僅改變了長期以來有關(guān)建壩對河流生源要素影響的傳統(tǒng)認識，回應(yīng)了國際社會近年來對我國水庫溫室氣體排放的質(zhì)疑，還有效解決了梯級水電工程影響下魚類生境與種質(zhì)資源保護問題，社會經(jīng)濟和生態(tài)效益顯著。

關(guān)鍵詞： 智慧水利 作用 大壩安全 新技術(shù)