科技賦能三峽：解鎖江河治理新范式

本文轉(zhuǎn)自：人民網(wǎng)-科普中國

站在三峽大壩的壩頂，青山綠水間重巒疊嶂，滔滔江水奔涌向前。高峽平湖、江河安瀾的背后，是數(shù)百項(xiàng)科技成果的支撐，更是精細(xì)到毫厘間的技術(shù)突破。近日，記者來到工程一線，解鎖這個(gè)“國之重器”在防洪、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面的創(chuàng)新密碼。

三峽工程全景。受訪方供圖

防洪為要：三峽“調(diào)水智慧”筑牢長江安瀾防線

三峽工程的首要使命便是防洪。作為長江治理的關(guān)鍵骨干工程，它將荊江河段防洪標(biāo)準(zhǔn)從十年一遇提高至百年一遇，守護(hù)著江漢平原、洞庭湖地區(qū)1500萬人口與2300萬畝良田，為可持續(xù)發(fā)展拓展空間。三峽集團(tuán)流域管理中心水庫管理部主辦龔文婷告訴記者：“基于長江水雨情預(yù)報(bào)，統(tǒng)籌防洪形勢與水庫運(yùn)行，在上游水庫群配合下，三峽工程通過攔洪、削峰、錯(cuò)峰等調(diào)控洪水。2003年至2024年，累計(jì)攔洪近70次、攔洪總量超2200億立方米，其中，2020年成功應(yīng)對5 次洪峰流量超50000立方米每秒的編號洪水過程，避免大規(guī)模人員轉(zhuǎn)移與耕地淹沒，防洪減災(zāi)效益顯著。”

智慧發(fā)電：“中國芯”為三峽注入科技動能

三峽水電站作為世界上最大的水利樞紐工程，總裝機(jī) 2250萬千瓦，年設(shè)計(jì)發(fā)電量882億千瓦時(shí)，作為“西電東送”“南北互供” 骨干電源點(diǎn)，為多地區(qū)輸送清潔能源。如今，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)字孿生等技術(shù)加速變革，貢獻(xiàn)出智慧“三峽方案”。據(jù)長江電力三峽電廠高級專業(yè)師黃家志介紹，“三峽電廠依托大數(shù)據(jù)、人工智能和云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建了智能化的電站運(yùn)行管理系統(tǒng)。自2016年啟動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與監(jiān)測數(shù)據(jù)整合工程，打破信息孤島，將三峽電站20年積累的診斷經(jīng)驗(yàn)與設(shè)備運(yùn)行規(guī)律轉(zhuǎn)化為智能算法，實(shí)現(xiàn)設(shè)備異常超前預(yù)警；2023年搭建水電機(jī)組數(shù)字孿生平臺，同時(shí)研發(fā)橋機(jī)遠(yuǎn)程智能操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全流程實(shí)時(shí)監(jiān)測。”

三峽電廠的創(chuàng)新版圖不止于智能化平臺與裝備研發(fā)。在高性能控制器這一關(guān)鍵領(lǐng)域，電廠組建多學(xué)科交叉攻堅(jiān)小組，運(yùn)用仿真模擬、極端環(huán)境驗(yàn)證等多元技術(shù)手段，成功實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)的升級改造。黃家志說：“2022年，在三峽集團(tuán) S?CTG 大型高性能控制器研發(fā)中，歷經(jīng)百余次嚴(yán)苛測試，攻克25項(xiàng)軟硬件設(shè)計(jì)缺陷、突破核心技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)工控系統(tǒng)升級替代，讓‘大國重器’真正裝上‘中國芯’。”

不僅如此，三峽水電站正通過智能化、數(shù)字化等技術(shù)手段，為提升運(yùn)維能力展開創(chuàng)新變革。“三峽電站的電氣系統(tǒng)是一個(gè)高度集成、多層級協(xié)同的復(fù)雜體系，發(fā)電機(jī)組采用70萬千瓦半水冷立軸半傘式水輪發(fā)電機(jī)，能量轉(zhuǎn)換效率高。三峽工程作為世界上規(guī)模最大的水電站，運(yùn)維工作面臨著多方面的挑戰(zhàn)。”長江電力三峽電廠電氣維修部主任李光耀介紹，“我們以智能化、數(shù)字化推動技術(shù)革新，研發(fā)特種作業(yè)、智能巡檢、智慧倉儲系統(tǒng)運(yùn)輸分揀等多種機(jī)器人，大幅提升效率、降低風(fēng)險(xiǎn)與成本。同時(shí)通過技術(shù)升級改造，實(shí)現(xiàn)機(jī)組100%自主升級改造，牢牢掌握核心運(yùn)維主動權(quán)。”

作為電站“大腦”和“神經(jīng)系統(tǒng)”的全電站工控系統(tǒng)，正借新一代智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)“智慧升級”。長江電力三峽電廠電氣維修部主任助理艾遠(yuǎn)高介紹：“該系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控等關(guān)鍵模塊，三峽電源電站采用國產(chǎn)設(shè)備完成芯片級升級改造，以增強(qiáng)機(jī)組的抗風(fēng)險(xiǎn)能力和運(yùn)行可靠性，提升機(jī)組的自動化水平、運(yùn)行穩(wěn)定性以及抗風(fēng)險(xiǎn)能力。團(tuán)隊(duì)攻克多重難題、優(yōu)化控制軟件，讓電站管理更加智能、高效。”

科技助航：三峽鑄就長江航運(yùn)新標(biāo)桿

長江是我國東西交通的大動脈，三峽水庫蓄水后，庫區(qū)水深大幅增加，結(jié)束了“自古川江不夜航”的歷史。雙線五級船閘與升船機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，更是讓長江成為名副其實(shí)的“黃金水道”。據(jù)三峽集團(tuán)流域管理中心樞紐管理部主辦王瑋玉介紹：“三峽集團(tuán)研究應(yīng)用了一系列運(yùn)維技術(shù)、研制20余套檢修運(yùn)維裝備，不斷探索應(yīng)用新技術(shù)新工藝、新材料，全面提升檢修運(yùn)維效率和安全性。同時(shí)，優(yōu)化創(chuàng)新運(yùn)行工藝，助力通航效率顯著提升。”目前，三峽船閘和升船機(jī)已分別安全穩(wěn)定運(yùn)行22年、9年，累計(jì)過閘貨運(yùn)量超23億噸、累計(jì)過機(jī)旅客超218萬人次，長江“黃金水道”的作用日益凸顯。

生態(tài)優(yōu)先：守護(hù)長江生命之脈

三峽工程既是治水用水的偉大工程，更是生態(tài)治理的典范。它通過適時(shí)調(diào)節(jié)水位與出庫流量，為魚類繁殖、棲息創(chuàng)造有利條件，助力長江流域水生態(tài)環(huán)境修復(fù)。龔文婷介紹，“三峽集團(tuán)以流域生態(tài)保護(hù)與水資源高效利用協(xié)同為目標(biāo)，2011年起率先在三峽水庫開展生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，2017年將生態(tài)調(diào)度范圍拓展延伸至金沙江下游溪洛渡、向家壩水庫，2021年、2022年進(jìn)一步納入烏東德、白鶴灘水庫，形成全球最大水庫群生態(tài)調(diào)度格局，兼顧生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。”

自論證規(guī)劃起就深植創(chuàng)新基因的三峽工程，始終堅(jiān)持改革創(chuàng)新、科技賦能。如今，大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)正在加速推動其實(shí)現(xiàn)“智慧升級”。未來，三峽工程將持續(xù)發(fā)揮核心功能與綜合效益，助力經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展。