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科技赋能生命线:600亿方南水安全北上
2023-02-05 10:00   来源:新闻宣传中心 【字体:      】   打印    

  本站讯 2月5日,南水北调东中线一期工程累计调水突破600亿立方米(含东线一期北延应急供水工程)。按照黄河多年平均天然径流量580亿立方米计算,相当于为北方地区调来了超过黄河一年的水量。

  东中线一期工程全面建成通水后,输水量日益攀升,这不只是简单的数字积累,而是详细记录一个重大民生工程给1.5亿人带来美好生活的过程,更是见证人间天河对“绿水青山就是金山银山”理念的完美诠释。工程的巨大成效为绘制国家水网“世纪画卷”奠定了坚实基础。

  在这条不可或缺的供水生命线背后,是中国南水北调集团深入实施科技创新战略的不懈努力,是加强重大核心关键技术攻关和成果转化的成果体现。这些最新成果的应用,不仅确保了工程安全平稳运行、效益持续发挥,也为企业发展注入了新的发展动能。

工程安全:科技成果筑起输水长城

  大年初三一大早,43岁的中线穿黄管理处巡查员王素娟清点好装备,开始一天的忙碌,“过去巡查全靠人工监管,如今,通过手机上的中线工程巡查维护实时监管APP系统,发现问题后拍照上传,做到了巡检有计划、过程有监督、事后有分析、处理可追踪,实现了管理的信息化。”

  中线工程巡查维护实时监管系统具备多项管理功能,涵盖了工程安全运行8大类30个专业,实现了“人员管理一个不少,问题管理一个不落,过程监理一个不缺,标准执行一个不漏”的精细化管理目标。

  当万家团圆的时刻,像王素娟一样,中国南水北调集团2200多名干部职工默默坚守在一线岗位,日夜守护事关亿万群众饮水安全的生命线。中国南水北调集团牢记习近平总书记嘱托,把确保工程安全的重大责任,落实到输水沿线每一个角落,积极应用科技成果,建立起完善的安全风险防控体系和应急管理体系,不断加强工程设施的监测、检查、巡查、维修、养护,筑起了一道坚固的输水长城。

  “安阳穿漳段渠道沿线约每1000米设一个安防摄像头,共102个,这是我们的眼睛。”中线公司安阳(穿漳)管理处负责人说,“通过摄像头实时监控工程运行,自动捕捉异常和报警,联动语音进行警告,做到了问题早发现、隐患早解决。”如今,利用物联网、数字视频、通信和计算机技术构建起的中线安防系统无论在战“疫”时期,还是重大节假日,都发挥了不可替代的作用。

  中线公司建立起了规模庞大的安全监测系统,涵盖位移、内部变形、渗压、应力应变及温度等监测项目,实现了对工程状态的“望闻问切”。北斗自动化变形监测技术应用试点、渠道边坡变形监测研究等一系列新技术探索,打造了一个中线干线工程“空天地”全方位的安全监测系统网络。

  2月5日,中线工程已实现2977天的不间断供水。如何在保证工程平稳运行的前提下,实现对工程的不停水检修一直是运行管理者思考的焦点。“南水北调工程应急抢险和快速修复关键技术与装备研究”项目被列入“十三五”重点研发计划,中线公司先后开展了复杂条件下长距离地下有压箱涵不断水渗水修复技术研究、水下衬砌结构修复技术与设备研发。

  预制混凝土衬砌板修复技术的应用,不仅实现了不停水修复的目标,更提高了施工效率。目前,中线工程形成了现浇不分散混凝土、预制混凝土衬砌板、钢围堰干地施工、箱涵渗水外部堵漏工法等一系列修复施工方法和施工工艺。2022年9月,大型输水渠道输水状态下渠道衬砌水下修复与拼装关键技术在全国科普日水利主场活动现场展示。

  随着水下机器人在各行业的成功应用,中线公司组织了相关科研攻关,结合中线工程不同建筑物的特点和水流流态等情况的水下检测需要,提出了关键技术指标。目前,灵活快速的1米每秒流速400米缆水下机器人、适用于穿黄隧洞长距离检测的4.5公里缆水下机器人和适用于2米每秒流速1公里缆水下机器人先后研发成功,活跃于中线总干渠。

  雨情冰情提前预报是工程平稳度过汛期和冰期的关键。2020年7月21日,中线工程方城段遭遇暴雨。中线渠首分公司从容应对,毫不慌乱。因为最新应用的“中线天气”App系统未卜先知,为中线公司提前发布汛情预警通知提供了依据。登上新开发的“防汛管理”App,沿线物资储备情况一目了然,所有风险项目的信息自动显示,实时更新,确保了发生险情时快速处置。

  近年来,中线工程调度人员总结经验,依靠冰情预报预警系统,适时拦冰、融冰、扰冰、排冰。基于气温、水温、冰情预测,研发应用了冰期监测和运行调度服务平台,对未来15天内的冰情类型及相应的调度模式进行预测预报,动态调整运行调度模式,保障了工程及输水安全,提高了冰期输水效率。

  在东线一期工程江苏段,江苏水源公司利用江苏南水北调形成的世界最大泵站群、全类型“水泵博物馆”平台,开展科技创新攻关,引进转化先进技术,形成多项国际一流科研成果,在实现机组效率国内领先的同时,推动了国内水泵和机电设备制造业提档升级。

  在东线一期工程山东段,山东干线公司通过大数据管理、实时动态显示、故障及时预警,提升了智能管理水平。建成了覆盖协同办公、人力资源、工程管理、财务管控、资产合同等业务的16个核心系统,初步实现数据分析挖掘与智能化管理。

  600亿立方米甘甜南水中,既有中国南水北调集团干部职工应对强降雨的殚精竭虑,也有应对极寒天气的如履薄冰,更有“时时放心不下”的责任感。借助科技成果的综合应用,南水北调工程安全运行管理如虎添翼,源源不断的南水为京津冀协同发展、雄安新区建设、黄河流域生态保护和高质量发展等国家重大战略实施提供了有力的水资源支撑和保障,促进了产业结构优化升级和调整,实现了水资源集约节约高效利用。

供水安全:智慧调度实现人水和谐

  历史上邢台有狗头泉、黑龙潭等10多个泉群,泉眼成百上千,故称“百泉”。过去三四十年,黑龙潭干涸的只剩下一个名字。这两年,狗头泉、黑龙潭等泉眼稳定复涌。邢台“百泉”复涌,是地下水超采综合治理的标志性成果,成为人与自然和谐共生的生动案例。截至目前,中线累计向北方50余条河流进行生态补水90多亿立方米,滹沱河、瀑河、白洋淀等一大批河湖重现生机,华北地区浅层地下水水位止跌回升。

  中国南水北调集团牢记习近平总书记的嘱托,把供水安全的要求落到实处,以自动化调度系统建设为目标,实现了东中线一期工程通水后输水量连年攀升。

  如何保障规模宏大、输水过程状况复杂、控制节点多、技术要求高且渠道调蓄能力有限的总干渠运行安全是运行管理工作必须解答的课题之一。中国南水北调集团研究建立的供水计划生成模型、冰期输水调度模型、总干渠水力学模型已充分应用到工程调度运行中,为调度应急预案提供了技术支撑。开发应用的中线工程自动化调度系统包括自动化调度闸控系统、自动化调度视频监控系统、安全监测自动化系统、水质监测系统、中线天气App、中线水量调度系统等6个子系统,相互关联、相互支撑,确保了中线总干渠的供水安全。

  在做好年度正常供水工作的基础上,中国南水北调集团与水源、沿线各省市密切协作,统筹正常供水和生态补水,兼顾输水调度和防汛抗洪。在主汛期前,增大河流生态补水流量,助力修复华北地区河湖生态系统。进入主汛期后,实时优化调度,动态调整上下游之间补水流量,根据河流行洪情况错峰调度,尽最大努力向北方加大供水。

  数字孪生流域建设先行先试是水利部科学推进数字孪生流域建设的重要举措。中国南水北调集团数字孪生流域建设先行先试工作在水利部组织的中期评估中获评“优秀”。“数字孪生南水北调(洪泽泵站)大型泵站水泵声纹AI监测系统”获评优秀案例。这个由江苏水源公司开发的声纹AI监测模型、视频AI识别模型、单站经济运行模型,在南水北调洪泽泵站2022年北延应急供水、2022-2023年度调水中得到了应用。

  中线公司预研的视频智能识别模型,在中线长葛管理处先期试点后,经过汛期和实际场景检验,缩短了工程现场事件响应时间,提升了中线安全管控能力,有力保障了2022年汛期输水调度工作。

  江苏水源公司通过采用先进的传感技术,使用可靠的智能化电力设备、智能仪表和现场总线技术,总体实现泵站设备数字化;通过建设标准统一的数据信息网络平台,基本实现应用数据网络化;通过在线仿真、工程数字孪生、智能趋势报警、远程监控等技术途径,初步实现运行管理智能化。南水北调江苏智能调度系统荣获2021年智慧江苏重点工程和十大标志性工程。

  山东干线公司通过不断升级改造调度运行系统,运用云计算、大数据、物联网等现代信息技术建立动态监测网络,不断提高南水北调山东段工程水量优化调度、远程集中控制、智能管理决策、应急响应处置等水平,实现了调度运行系统的逐步智慧化、数字化应用。 

  600亿立方米南水北上,受水区通过水源置换、生态补水等综合措施,复苏沿线河湖生态。东线沿线利用抽江水及时补充蒸发渗漏水量,使湖泊蓄水保持稳定,生态环境持续向好,济南“泉城”再现四季泉水喷涌景象,永定河865公里河道实现了1996年以来首次全线通水,京杭大运河实现近百年来首次全线水流贯通。

水质安全:创新驱动确保清水北送

  “以前,一直喝地下水,黄牙病很常见。现在喝长江水,口感好,水垢少。”山东省德州市武城县镇庞庄村的张金云说。自东中线一期工程全面通水以来,东线水质稳定保持在Ⅲ类标准及以上,中线工程水质稳定在Ⅱ类标准及以上。

  党的二十大报告强调,“中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化”。中国南水北调集团深入贯彻落实人与自然和谐共生的发展理念,加大生态保护力度,加强水源区和工程沿线水资源保护和污染防治,完善水质监测体系和应急处置预案,以创新驱动确保南水北调水质安全,着力打造绿色生态工程的样板。

  管理创新上,中国南水北调集团稳步推进水质监测、水质保护、风险防控等水质保障工作,探索建立“政府主导、企业参与、社会监督、多方配合”的治污模式,通过“四不两直”方式开展水质安全生产专项检查,及时消除安全隐患问题。与沿线地方相关部门建立突发事件应急处置机制,推进保护区内污染源整治整改行动。

  科技创新上,中国南水北调集团依托国家“十三五”水体污染控制与治理科技重大专项,建设完成了中线总干渠水质预警预报业务化管理平台,具备数据展示、实时监测、预警预报、应急处置、数据共享、风险防控等功能。

  2021年4月8日,经过三年攻关,南水北调中线浮游藻类AI识别研究取得突破,开发研制的智能设备在多通路藻类样本进样、聚焦、拍摄、识别及计数等方面突破性实现了自动化,能在无人值守条件下实现藻类的种类、比例、藻密度等多指标的自动分析输出。

  2021年12月29日,“南水北调中线输水水质预警与业务化管理平台”课题通过综合绩效评价。项目团队系统研究了中线总干渠藻贝类时空分布规律及关键驱动因子,研发了藻类智能在线监测设备,总干渠风险源识别设备,藻类异常增殖水力、生态与工程防控技术与装备。构建开发了明渠水动力水质高精度仿真模型及水质指标预警预报技术,中线总干渠突发水污染事件多阶段应急调控及原异地处置技术。开发并集成了中线水质监测-预警-调控决策支持综合管理平台,提升了中线输水水质保障水平。

  机制创新上,南四湖是南水北调东线工程重要输水通道和调蓄湖泊。多年来,南四湖流域遏制上游工业污水源头,修复数万亩生态湿地,形成了一条“绿色生态长廊”。2021年底,生态环境部淮河流域生态环境监督管理局联合南四湖流域的江苏、安徽、山东、河南省生态环境厅,以及徐州、宿州、枣庄、济宁、泰安、菏泽、开封、商丘市人民政府,建立了南四湖流域水生态环境治理保护联防联控机制。南四湖从过去各省“独角戏”的管理模式,逐渐形成了共管共治的“大合唱”,南四湖水更清、岸更绿、景更美,欢快的歌谣在微山湖上再次响起……

  600亿立方米南水北上,华北地区虽然多了一条黄河的水量,但是,我国夏汛冬枯、北缺南丰的基本水情并没有改变。当前,我国水资源供应保障能力的不足,已经成为加快构建新发展格局、实现高质量发展的明显短板。

  科技是第一生产力。作为关系国家安全、国民经济命脉的重要行业和关键领域的国资央企,中国南水北调集团将坚定不移扛起保障国家水安全、服务构建新发展格局的重大政治责任,加快实施人才强企战略和创新驱动战略,以高水平科技自立自强,不断提高核心竞争力和核心功能,坚定不移推进南水北调后续工程高质量发展,坚定不移加快构建国家水网,坚定不移加快建设世界一流企业,切实履行好“调水供水行业龙头企业、国家水网建设领军企业、水安全保障骨干企业”的使命担当,为全面建设社会主义现代化国家提供有力的水安全保障。

 责编:李霞