来源:中国能源报
在全球气候变化与科技革命的双重驱动下,大坝这一水利工程正迎来深刻的智能变革。作为发展水利新质生产力的核心载体,安全、生态、智能大坝已成为推动中国水利高质量发展的关键引擎。近日,在中国大坝工程学会主办的“安全·生态·智能大坝专题研讨会”上,多位权威专家深入剖析了智能大坝的发展路径与技术突破,直面老旧大坝安全韧性等世界性难题,为全球坝工事业的绿色、智能转型指明了方向。
智能大坝是水利高质量发展新引擎
智能大坝不仅需应对极端环境、保护和修复水生态,更需以数字化、网络化、智能化提升管理效能。水利部国际合作与科技司副司长徐静强调,面对全球气候变化带来的极端天气多发、频发等挑战,智能大坝建设需统筹“安全韧性、生态保护、智能升级”三大维度,实现传统工程的提质增效。
中国水利水电科学研究院副院长刘毅透露,今年上半年水利部部署的12个智能大坝试点正有序推进,国际专家对中国实践高度认可。“国际大坝委员会主席尼诺先生考察雅砻江锦屏一级、卡拉等工程后评价,中国智能大坝正从概念变为现实,在智能建造、安全管控和生态融合方面树立了全球典范。”
中国大坝工程学会理事长矫勇进一步指出,大坝安全是永恒课题,但在气候变化加剧的今天,其核心已转向如何提升工程在极端条件下的“安全韧性”。当前挑战的焦点并非设计先进的新建大坝,而是占我国总量90%的老旧大坝的安全保障:一方面,受限于当时的条件,许多大坝的原始水文资料不完整、不系统;另一方面,我们对其材料性能和结构性态演化缺乏足够深入、全面的了解,这为精准评估其安全状况带来了巨大困难。
“因此,未来的主攻方向必须明确,依靠科技创新,为老旧大坝安全赋能。”矫勇强调,我们需要集中力量研发和应用新技术、新方法,精准诊断老旧大坝的健康状况,并在此基础上实施有效的加固改造。核心目标是显著提升其抵御超标准洪水等极端事件的能力,即增强其“抗漫坝”与“抗溃坝”能力,最终构筑起一道在任何极端条件下都坚不可摧的“安全大坝”。未来可通过部署智能传感网络与AI诊断系统,实现对大坝健康状态的7×24小时不间断监测与智能评估,做到风险的早期预警、精准定位和快速处置,确保大坝长期安全稳定运行。
关键技术构建智能大坝核心支撑
智能大坝的建设离不开关键技术的攻坚。刘毅表示,当前已明确智能大坝的定义与内涵:以物理大坝为基础、时空数据为底座、数学模型为核心、知识为驱动,实现对水库大坝全要素和运行管理全过程的数字化映射与智能化模拟。
为实现大坝“安全高效可持续运行”目标,我国正集中攻关六大关键技术。这包括:融合测雨雷达与数据机理模型,实现坝前水位秒级至分钟级高精度预测;构建“天空地水工”协同体系,达成大坝工作性态的实时感知;研发高可信度诊断评价技术,形成大坝安全“监测—诊断—预警—调控”的智能闭环;优化超大规模水库群调度算法,结合AI技术实现决策自主化;发展以智能巡查和应急处置新材料新装备为核心的快速风险处置体系;以及考虑全过程、全要素的数智设计与智能建造技术。
刘毅特别强调,当前水利大模型虽已具备问答与风险识别功能,但必须解决其可能存在的“幻觉”问题,才能实现向工程“认知中枢”的关键跨越。
“智能大坝作为水利基础设施现代化的重要方向,其研究亟待向更深层次、更广维度拓展。”矫勇表示,我们必须认识到,智能化建设的终极目标不应仅仅停留在数字孪生、人工智能算法等技术的应用层面,而应回归工程本质,致力于全面提升大坝的综合价值。总之,智能大坝的研究应从技术驱动转向价值驱动,将智能化真正融入设计、施工、运行的全链条,最终建成更安全、更经济、更高效、更具韧性的新一代水利枢纽。例如,利用物联网、大数据和智能控制技术,实现对施工全过程的精准监控、实时反馈与动态优化,从源头上保障并提升大坝的建设质量,打造真正的“精品工程”。此外,在运行阶段,通过智能调度,实现防洪、发电、供水、生态等多目标的协同优化,最大限度地发挥大坝的综合效益。
中国方案推动全球坝工事业转型
智能大坝不仅是中国水利技术“走出去”的排头兵,更是参与全球治理倡议的重要抓手。
中国电建集团国际工程有限公司副总经理李斯胜表示,作为绿色能源协同中心,水库大坝是新型电力系统的“稳定器”,通过水风光储一体化开发,我国雅砻江、金沙江上游等清洁能源基地已将新能源利用率提升至90%以上。作为气候适应关键设施,我国丹江口、新安江水库等在防洪抗旱中发挥“生命线”作用。
“未来,水库大坝需向‘更绿色、更智能、更安全’转型。”李斯胜表示,目前,水利部正在编制《智能大坝建设指南》,攻克智能碾压等“卡脖子”技术,并在海外347个水利水电工程中推广中国标准。“我们的目标是让智能大坝成为全球能源转型、气候应对的‘中国名片’,为人类可持续发展贡献水利水电人的智慧。”
从老旧坝改造到全生命周期智能管理,从单一功能到“水—能—粮—生态”协同,智能大坝正以科技创新为笔,描绘水利高质量发展的新图景。随着关键技术突破与国际合作深化,中国智能大坝不仅将筑牢国家水安全屏障,更将为全球坝工事业注入“安全、绿色、智慧”的中国动能。