中線工程開展北斗自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn) 

 

       今年5月，習(xí)近平總書記視察中線工程，并主持召開推進(jìn)南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)，為南水北調(diào)工程運(yùn)行管理工作指明了方向，為后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展提供了根本遵循。 


       10月31日，南水北調(diào)中線一期工程2020～2021年度調(diào)水任務(wù)結(jié)束，年度向河南、河北、北京、天津四省市調(diào)水超90億立方米，為水利部下達(dá)年度調(diào)水計(jì)劃74.23億立方米的121%，創(chuàng)歷史新高。 


       通水近7年來，中線一期工程累計(jì)調(diào)水超430億立方米，惠及工程沿線20多座大中城市、130個(gè)縣，已成為京津冀豫沿線大中城市主供水源，受益人口連年攀升，直接受益人口達(dá)7900萬人，其中北京市1300萬人、天津市1200萬人、河北省3000萬人、河南省2400萬人。工程從根本上改變了受水區(qū)供水格局，改善了用水水質(zhì)，提高了供水保證率，為京津冀協(xié)同發(fā)展、雄安新區(qū)建設(shè)等國家戰(zhàn)略實(shí)施提供了有力水安全保障。特別是河北省黑龍港地區(qū)500多萬人告別了苦咸水和高氟水，人民群眾的幸福感、安全感、獲得感顯著增強(qiáng)。 


       通水以來，中線一期工程持續(xù)向北方50余條河流進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，補(bǔ)水總量累計(jì)達(dá)69億立方米，全面助力華北地下水超采綜合治理和河湖生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇，部分區(qū)域地下水位止跌回升，生態(tài)環(huán)境得到有效改善，工程生態(tài)效益明顯。 


       在黨中央、國務(wù)院堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，在水利部和中國南水北調(diào)集團(tuán)的統(tǒng)一指揮下，中線建管局黨組深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于南水北調(diào)的重要指示精神，克服了超強(qiáng)降雨、疫情反彈等重重困難，始終堅(jiān)守在運(yùn)行管理、應(yīng)急搶險(xiǎn)一線，以守護(hù)生命線的政治高度，確保了工程安全、供水安全、水質(zhì)安全，向黨和人民交出了一份滿意的答卷。 


       一、中線工程是社會(huì)主義制度優(yōu)越性的生動(dòng)實(shí)踐 


       作為國之大事，南水北調(diào)中線工程不僅加快了我國生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)步伐，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢(mèng)提供了有力的水資源支撐與保障，更是我國社會(huì)主義制度優(yōu)越性的生動(dòng)實(shí)踐。 


       1.戰(zhàn)略工程，集中力量辦大事 


       南水北調(diào)工程總體規(guī)劃涉及15個(gè)省市，近5億人口受益。自2002年國務(wù)院批復(fù)工程總體規(guī)劃19年后，南水北調(diào)中線一期工程用成功建設(shè)的實(shí)踐和巨大的綜合效益，詮釋了緩解我國北方水資源嚴(yán)重短缺局面的重大戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施這一定義。戰(zhàn)略工程的實(shí)施，集中體現(xiàn)了社會(huì)主義制度集中力量辦大事的優(yōu)勢(shì)。 


       國家集中了人才、智力和資金優(yōu)勢(shì)。60多年來，工程經(jīng)歷了50年充分民主論證，近百次國家層面會(huì)議，50多個(gè)方案科學(xué)比選，24個(gè)國家科研設(shè)計(jì)單位和沿線44個(gè)地方主管部門聯(lián)合研究，110多名院士獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。 


       中線一期工程面臨許多世界級(jí)技術(shù)難題。從國家層面，國務(wù)院專門成立了南水北調(diào)工程建設(shè)委員會(huì)專家委員會(huì)，專家委員會(huì)全程參與工程技術(shù)難題的指導(dǎo)與決策。還集中了全國高校院所和科研單位的力量，把工程建設(shè)施工技術(shù)難題列為國家重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目，合力攻關(guān)，掃平了障礙。 


       通水近7年來，南水北調(diào)中線建管局廣泛而深入地開展了工程管理制度化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化建設(shè)，逐步形成一套完整的制度體系，可以及時(shí)、快速、有效應(yīng)對(duì)各種突發(fā)應(yīng)急事件，確保了中線一期工程安全、水質(zhì)安全和供水安全。 


       2.民生工程 以人民為中心 


       中線一期工程建成通水，為初步構(gòu)筑我國南北調(diào)配、東西互濟(jì)、四橫三縱的國家水網(wǎng)格局劃下了濃重的一筆，惠及范圍之廣，受益人口之多，前所未有。南水北調(diào)工程運(yùn)行管理始終堅(jiān)持以人民為中心，保障和改善民生，增強(qiáng)人民福祉，是名副其實(shí)的民生工程。 


       南水北調(diào)中線工程從根本上改變了受水區(qū)供水格局，提高了受水區(qū)多座大中城市供水保證率，逐步成為沿線城市生活用水的主供水源，有力保障了京津冀協(xié)同發(fā)展、雄安新區(qū)建設(shè)等重大國家戰(zhàn)略的實(shí)施。北京、天津、石家莊等北方大中城市基本擺脫缺水制約。 


       南水北調(diào)工程不僅帶動(dòng)了工程沿線地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)，還促進(jìn)了節(jié)水型社會(huì)的建設(shè)。按照“三先三后”原則，中線工程沿線各級(jí)地方政府加強(qiáng)用水定額管理，淘汰限制高耗水、高污染行業(yè)，提高了用水效率和效益。關(guān)停并轉(zhuǎn)一大批污染企業(yè)，加快了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐。實(shí)行“兩部制”水價(jià)，有力推動(dòng)受水區(qū)水價(jià)改革。建立合理的水價(jià)機(jī)制，提升了人們節(jié)約用水意識(shí)。 


       自2017年起，中線工程連續(xù)5年向沿線受水區(qū)50余條河道生態(tài)補(bǔ)水。沿線城市河湖、濕地面積明顯擴(kuò)大，大幅度改善了區(qū)域水生態(tài)環(huán)境。南四湖流域水質(zhì)得到明顯改善，生態(tài)和環(huán)境得到有效修復(fù)，區(qū)域生物種群數(shù)量和多樣性明顯恢復(fù)。

 
       3.生態(tài)工程 凝聚生態(tài)文明思想 


       建設(shè)生態(tài)文明，是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來的長遠(yuǎn)大計(jì)。南水北調(diào)中線工程在修復(fù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)沿線生態(tài)文明建設(shè)中功不可沒。 
       通水7年來，受水區(qū)生產(chǎn)生活供水量增加，大大緩解了城市生產(chǎn)生活用水?dāng)D占農(nóng)業(yè)用水、超采地下水的局面，地下水水位逐步上升。其中，河南省受水區(qū)地下水水位平均回升1.2m，受水區(qū)中最為明顯。         


       北京密云水庫蓄水量自2000年以來首次突破35億立方米，河北省12條天然河道得以階段性恢復(fù)，并向白洋淀補(bǔ)水。河湖水量明顯增加的背后，是黨中央、國務(wù)院以南水北調(diào)中線工程治污為樣本，大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，持續(xù)推進(jìn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的意志體現(xiàn)。 


       中線工程水源地鄂豫陜?nèi)÷?lián)動(dòng)協(xié)作，制定水污染治理和水土保持規(guī)劃，推進(jìn)高污染產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，探索生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，夯實(shí)了水源地水質(zhì)保護(hù)基礎(chǔ)。中線一期工程帶動(dòng)了沿線生態(tài)帶建設(shè)，中線工程沿線相繼劃定總干渠兩側(cè)水源保護(hù)區(qū)，形成了一條1200多公里長的生態(tài)景觀帶，宛如一條綠色走廊。 


       南水北調(diào)工程之所以取得這樣顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，除了工程建設(shè)期間建設(shè)者認(rèn)真負(fù)責(zé)的南水北調(diào)精神，運(yùn)行期的精細(xì)化工程管理，還有扎實(shí)的前期工作和科學(xué)的技術(shù)方案論證?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，尤其是面對(duì)南水北調(diào)這一世界超級(jí)工程，應(yīng)當(dāng)說，科技創(chuàng)新貫穿了南水北調(diào)中線工程建設(shè)運(yùn)行始終，為工程安全、運(yùn)行安全和水質(zhì)安全起到了保駕護(hù)航的重要作用。 


       二、中線工程是我國科技創(chuàng)新綜合實(shí)力的集中體現(xiàn) 


       南水北調(diào)中線干線工程橫穿4個(gè)流域帶，影響眾多地區(qū)，線路長，涉及面廣，其規(guī)模及難度國內(nèi)外均無先例，存在一系列沒有解決或者沒有工程實(shí)例的技術(shù)難關(guān)和項(xiàng)目管理難題需要通過科學(xué)研究解決。針對(duì)中線總干渠工程輸水線路長，沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，工程穿過膨脹土、高填方、煤礦采空區(qū)等建設(shè)重點(diǎn)渠段多，沿線大型渡槽、隧洞、管涵等輸水建筑物設(shè)計(jì)和施工技術(shù)難度高等一系列難題。工程建設(shè)期間，中線建管局在原國務(wù)院南水北調(diào)辦領(lǐng)導(dǎo)下組織開展了一系列的技術(shù)攻關(guān)和科學(xué)研究。

 
       其中，由于部分課題技術(shù)難度大，被列入國家科技支撐計(jì)劃，聯(lián)合相關(guān)科研機(jī)構(gòu)、高等院校、設(shè)計(jì)單位共同開展科研攻關(guān)。包括“十一五”國家科技支撐計(jì)劃課題“復(fù)雜地質(zhì)條件下中線穿黃隧洞工程關(guān)鍵技術(shù)研究”、“膨脹土地段渠道破壞機(jī)理及處理技術(shù)研究”、“大流量預(yù)應(yīng)力渡槽設(shè)計(jì)和施工技術(shù)研究”、“超大口徑PCCP結(jié)構(gòu)安全與質(zhì)量控制研究”、“中線工程輸水能力與冰害防治技術(shù)研究”、“工程建設(shè)與調(diào)度管理決策支持技術(shù)研究”，以及“十二五”國家科技支撐計(jì)劃應(yīng)急啟動(dòng)項(xiàng)目“南水北調(diào)中線工程膨脹土和高填方渠道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”在內(nèi)的數(shù)十項(xiàng)科技項(xiàng)目。 


       1.膨脹土關(guān)鍵技術(shù)研究 


       膨脹土（巖）的工程問題是工程地質(zhì)領(lǐng)域的世界級(jí)技術(shù)難題，被稱為“工程之癌”。膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮的工程特性，易造成地基隆起、基礎(chǔ)開裂、邊坡失穩(wěn)等一系列工程問題或事故。南水北調(diào)中線穿越膨脹土（巖）地段的渠道累計(jì)長約368km。從上世紀(jì)五十年代提出建設(shè)南水北調(diào)工程的設(shè)想以來，南水北調(diào)中線工程膨脹土問題一直是困擾工程建設(shè)者的主要技術(shù)難題。在工程總體可研階段，膨脹土（巖）地段渠坡的主要處理措施是換填非膨脹性粘土，但在工程實(shí)施階段這種處理方式有必要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。大規(guī)模粘性土換填方案需大量取用非膨脹性粘土及大面積棄土，不但大量占用農(nóng)田，還會(huì)引發(fā)環(huán)境和水土保持問題，而且膨脹土渠段經(jīng)過的地區(qū)往往缺乏換填用的粘性土，遠(yuǎn)距離取土成本很高。 


       通過研究，提出了膨脹土改性、排水、阻滑等一系列技術(shù)措施、施工方法和控制指標(biāo)，相關(guān)成果直接用于工程設(shè)計(jì)、方案優(yōu)化、施工和質(zhì)量控制，為順利完成總干渠膨脹土（巖）渠道工程建設(shè)提供了技術(shù)保障。值得一提的是，通過研究，對(duì)單一換填非膨脹粘性土的方案進(jìn)行了比較大的優(yōu)化和調(diào)整，有效地減少了非膨脹土料的使用、減少了征地與移民，最大限度節(jié)約土地資源和降低工程成本，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。 


       2.總干渠高填方渠道關(guān)鍵技術(shù)研究 


       中線工程填方高度超過6m的渠段共長約139.5km，全填方渠道長約66.3km，最大填方高度達(dá)23m。高填方渠道邊坡一旦失穩(wěn)，將危及渠道兩岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全。規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，我國尚無填方渠道設(shè)計(jì)規(guī)范，工程設(shè)計(jì)主要參照土石壩或堤防設(shè)計(jì)規(guī)范，但中線工程填方渠道設(shè)計(jì)工況與土石壩或堤防存在很大差別，使得渠道的安全風(fēng)險(xiǎn)大增；同時(shí)長距離線性工程沿線地質(zhì)條件多變、填筑料源不一，加上填筑時(shí)間順序先后差異，渠道差異沉降問題較突出；而且填方渠道風(fēng)險(xiǎn)源多，而現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)技術(shù)難以有效地對(duì)這樣一個(gè)巨型的線性工程進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)控。

 
       通過研究，成功的解決了以上問題：一是優(yōu)化了穿堤建筑物與渠道結(jié)合部位的設(shè)計(jì)與施工，控制了沉降差異；二是對(duì)渠段分段填筑所形成的缺口的回填料、施工工藝和措施等進(jìn)行優(yōu)化，縮短了工期；三是提出渠道預(yù)警預(yù)測(cè)指標(biāo)體系及預(yù)警預(yù)測(cè)模型,進(jìn)而提出中線工程自動(dòng)化安全監(jiān)控的支撐技術(shù)與建議方案；四是研制開發(fā)了高填方碾壓施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，為高填方碾壓施工質(zhì)量的全過程、精細(xì)化在線控制提供新的途徑。 


       3.采空區(qū)關(guān)鍵技術(shù)研究 


       南水北調(diào)中線總干渠沿線經(jīng)過河南禹州、焦作及河北邯鄲等大型煤礦采空區(qū)，涉及十余座煤礦。這些地段新老采空區(qū)交替并存，地質(zhì)條件復(fù)雜，不確定因素較多，類似工程技術(shù)研究成果少，國內(nèi)外缺乏成熟的技術(shù)處理手段和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，也沒有水利行業(yè)相關(guān)規(guī)范規(guī)程作為確定煤礦采空區(qū)注漿處理驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，為工程建設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。 


       通過研究，提出了大型輸水渠道下煤礦采空區(qū)的基礎(chǔ)處理措施及注漿處理的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，成功應(yīng)用于禹州采空區(qū)處理工程中。通過對(duì)采空區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效管理與分析及渠道變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)研究，開發(fā)了禹州采空區(qū)沉陷預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。研究成果不但應(yīng)用于南水北調(diào)中線采空區(qū)的設(shè)計(jì)施工，對(duì)于指導(dǎo)其它類似水利工程的采空區(qū)處理設(shè)計(jì)和施工具有十分重要的的參考及借鑒價(jià)值。 


       4.穿黃隧洞工程關(guān)鍵技術(shù)研究 


       穿黃工程是中線的關(guān)鍵性工程。在國內(nèi)采用盾構(gòu)方式穿越大江大河尚屬首次，且穿黃河段為典型的游蕩性河段，地質(zhì)條件復(fù)雜。穿黃隧洞為大型有壓水工隧洞，內(nèi)水壓力大于0.5兆帕，隧洞內(nèi)徑7m，外徑8.7m，并需考慮地震的不利影響。工程建設(shè)期間，對(duì)穿黃隧洞、大型超深豎井的工作性態(tài)，抗震特性進(jìn)行深入研究，并通過穿黃隧洞襯砌1∶1仿真試驗(yàn)研究，真實(shí)地模擬隧洞水土環(huán)境和受力條件，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案、提出優(yōu)化措施，提供了試驗(yàn)依據(jù)。 


       穿黃工程盾構(gòu)隧洞采用了拼裝式管片環(huán)與預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯組合的新型復(fù)合結(jié)構(gòu)，為壓力水工隧洞襯砌設(shè)計(jì)開辟了新途徑。盾構(gòu)始發(fā)井位于砂土地層、地下水位高，井深50.1m，地下連續(xù)墻深76.6m，為超深豎井，形成了一整套加固技術(shù)、防水措施，及先進(jìn)施工技術(shù)與施工經(jīng)驗(yàn)。 


       5.超大型渡槽關(guān)鍵技術(shù)研究 


       南水北調(diào)中線總干渠沿線布置有27座渡槽，其中梁式輸水渡槽18座、涵洞式渡槽9座，形成了世界上最大的渡槽群。這些輸水渡槽具有跨度大、流量大、體型大、自重大、荷載大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，是技術(shù)難度和工程建設(shè)管理難度最大的項(xiàng)目之一。 


       在研究中，系統(tǒng)地解決了南水北調(diào)中線工程上的大流量預(yù)應(yīng)力渡槽設(shè)計(jì)和施工中的關(guān)鍵技術(shù)難題，為渡槽工程的建設(shè)及安全運(yùn)行提供了科技支撐和技術(shù)保障。創(chuàng)新性的提出了獨(dú)特的預(yù)應(yīng)力薄壁U型結(jié)構(gòu)，渡槽壁厚僅35cm；采用了槽上運(yùn)槽的施工方式，提高了現(xiàn)場施工效率；研發(fā)的造槽機(jī)等重大裝備填補(bǔ)了國內(nèi)該方面的空白。創(chuàng)造了多項(xiàng)記錄，如湍河渡槽設(shè)計(jì)流量350m3每秒，加大流量420m3每秒，單槽跨度40m，渡槽內(nèi)徑、單跨跨度、最大流量均為國內(nèi)同類工程中最大的，也是目前世界上最大的U型渡槽工程。 


       6.總干渠供水調(diào)度方案研究 


       南水北調(diào)中線一期工程總干渠工程的供水調(diào)度研究在國內(nèi)沒有先例可考，如何保障如此規(guī)模宏大、輸水過程狀況復(fù)雜、控制節(jié)點(diǎn)多、技術(shù)要求高且渠道調(diào)蓄能力有限的總干渠運(yùn)行安全是南水北調(diào)中線工程必須解決的重難點(diǎn)問題之一。

 
       通過研究建立的供水計(jì)劃生成模型、冰期輸水調(diào)度模型、總干渠水力學(xué)模型等是中線總干渠運(yùn)行調(diào)度的技術(shù)基礎(chǔ)，已充分應(yīng)用到工程調(diào)度運(yùn)行中，還為調(diào)度應(yīng)急預(yù)案提供了技術(shù)支撐。 


       三、科技創(chuàng)新是中線工程安全運(yùn)行的助力器 


       中線干線工程自2014年通水運(yùn)行以來，已連續(xù)經(jīng)歷了7個(gè)供水年度。期間經(jīng)歷了強(qiáng)降雨、嚴(yán)寒等極端天氣影響，中線工程依然實(shí)現(xiàn)了2500多天的不間斷供水，工程安全、供水安全、水質(zhì)安全得到了有力保障，這些都離不開科技創(chuàng)新的強(qiáng)大支撐。 


       1.全方位的工程安全監(jiān)測(cè)體系 


       南水北調(diào)中線工程跨越地域廣、建筑物多，工程運(yùn)用條件復(fù)雜，運(yùn)行管理難度大。為及時(shí)掌握工程運(yùn)行狀態(tài)，中線建立了規(guī)模龐大的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)置了9萬多個(gè)安全監(jiān)測(cè)點(diǎn)，近千座自動(dòng)化監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，配備了專業(yè)的監(jiān)測(cè)隊(duì)伍，涵蓋了位移、內(nèi)部變形、滲壓、應(yīng)力應(yīng)變及溫度等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均上傳至中線自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程狀態(tài)的“望、聞、問、切”，并通過對(duì)監(jiān)測(cè)異常數(shù)據(jù)的研判，及時(shí)發(fā)出預(yù)警并采取相應(yīng)處理措施。 


       與此同時(shí)，中線工程開展了北斗自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)、基于insar技術(shù)的渠道邊坡變形監(jiān)測(cè)研究、基于無人機(jī)的高精度渠坡變形巡測(cè)系統(tǒng)建設(shè)、柔性測(cè)斜儀應(yīng)用研究等新技術(shù)應(yīng)用探索，努力打造中線干線工程“空天地”全方位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升工程安全監(jiān)測(cè)水平。 


       2.不斷深入的水下修復(fù)技術(shù)研究 


       由于受水區(qū)日益增長的用水需求，至2021年11月15日，中線工程已實(shí)現(xiàn)2500多天的不間斷供水。但是工程沿線無調(diào)蓄水庫，且無法實(shí)現(xiàn)停水檢修，運(yùn)行中出現(xiàn)的襯砌板損壞等問題一直得不得徹底解決。如何在保證工程平穩(wěn)運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的不停水檢修一直是中線運(yùn)行管理者關(guān)注的問題。“南水北調(diào)工程應(yīng)急搶險(xiǎn)和快速修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究”項(xiàng)目列入了“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。同時(shí)中線建管局先后開展了復(fù)雜條件下長距離地下有壓箱涵不斷水滲水修復(fù)技術(shù)研究、韭山橋水下襯砌修復(fù)試驗(yàn)、楊莊溝水下修復(fù)試點(diǎn)、磁縣預(yù)制襯砌板修復(fù)現(xiàn)場試驗(yàn)等工作，開展了扶坡廊道式鋼結(jié)構(gòu)裝配圍堰、小型鋼圍堰、大型棚式鋼圍堰、自動(dòng)控制水平鉆孔設(shè)備和灌漿設(shè)備等裝備研究。 


       相關(guān)研究成果在現(xiàn)場得到了應(yīng)用，效果顯著。尤其是預(yù)制混凝土襯砌板修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)在不停水修復(fù)的目標(biāo)，更提高了施工效率，已經(jīng)在沿線多處水下襯砌修復(fù)中得到推廣應(yīng)用。目前，根據(jù)不同水下缺陷的特點(diǎn)，中線工程沿線形成了現(xiàn)澆不分散混凝土、預(yù)制混凝土襯砌板、鋼圍堰干地施工、箱涵滲水外部堵漏工法等一系列的修復(fù)施工方法和施工工藝，初步形成了一整套修復(fù)施工技術(shù)體系。

 
       3.持續(xù)的水下檢測(cè)裝備研發(fā) 


       工程通水運(yùn)行近7年來，先后采用潛水員、水下電視等常規(guī)手段對(duì)工程水下狀況進(jìn)行檢測(cè)，隨著不斷實(shí)踐，這些手段已不能滿足需要。中線建管局一直積極探索更加有效的水下檢測(cè)方式方法，隨著水下機(jī)器人在各行業(yè)的成功應(yīng)用，組織了相關(guān)科研攻關(guān)，并聯(lián)合國內(nèi)多家大學(xué)、科研院（所）和設(shè)備生產(chǎn)廠商，開展了水下機(jī)器人探測(cè)設(shè)備的研究。結(jié)合中線工程不同建筑物的特點(diǎn)和水流流態(tài)等情況的水下檢測(cè)需要，提出了操作靈活、多元組織導(dǎo)航精準(zhǔn)定位、高精度聲吶快速掃描識(shí)別、高清水下攝像、零浮力纜線和本體、抗高流速、大直徑洞體全斷面掃描和長距離航行等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。 


       經(jīng)過各參研單位的共同努力，靈活快速的1m每秒流速400m纜水下機(jī)器人、適用于穿黃隧洞長距離檢測(cè)的4.5km纜水下機(jī)器人和適用于2m每秒流速1km纜水下機(jī)器人先后研發(fā)成功并投入現(xiàn)場使用，提升了中線水下檢測(cè)技術(shù)水平，檢測(cè)效率得到充分提升。 


       4.數(shù)字化的中線工程時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè) 


       為提升工程信息化水平，中線建管局開發(fā)了工程時(shí)空信息云平臺(tái)。云平臺(tái)基于數(shù)字孿生理念，以中線一張圖為抓手，打破信息條塊分割，將中線工程信息、專題業(yè)務(wù)信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、BIM信息、基礎(chǔ)空間信息、遙感及無人機(jī)實(shí)景信息一張圖的形式進(jìn)行融合發(fā)布，構(gòu)建全數(shù)據(jù)匯聚、全業(yè)務(wù)支撐、一鍵式訪問、一體化展示的中線工程，為業(yè)務(wù)和決策提供全面數(shù)據(jù)支撐。 


       云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空間位置和屬性全數(shù)據(jù)匯聚和一鍵式訪問。對(duì)中線復(fù)雜數(shù)據(jù)訪問簡化為一次搜索、一次點(diǎn)擊，檢索結(jié)果智能分類顯示、聯(lián)動(dòng)定位，簡化復(fù)雜GIS應(yīng)用，構(gòu)建中線各級(jí)運(yùn)行管理人員的專屬地圖。平臺(tái)通過數(shù)據(jù)和功能服務(wù)的統(tǒng)一組織和發(fā)布，解決所有用戶和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)需求，避免重復(fù)建設(shè)，做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空信息的全業(yè)務(wù)支撐。未來，基于時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)會(huì)衍生出更豐富的時(shí)空數(shù)據(jù)和功能服務(wù)，將大大提升中線工程信息化水平。 


       隨著新技術(shù)的不斷探索和應(yīng)用，不僅提升了中線科技創(chuàng)新水平，更保障了工程安全平穩(wěn)運(yùn)行，為圓滿并超額完成歷年工程調(diào)水任務(wù)，提供了有力科技保障。 


       四、寫在最后 


       南水北調(diào)工程事關(guān)戰(zhàn)略全局、事關(guān)長遠(yuǎn)發(fā)展、事關(guān)人民福祉。構(gòu)建以骨干水網(wǎng)為基礎(chǔ)的國家水資源供應(yīng)和水安全保障體系，打造國際一流跨流域供水工程開發(fā)運(yùn)營集團(tuán)化企業(yè)，是未來中國南水北調(diào)集團(tuán)公司的發(fā)展方向。作為集團(tuán)公司下屬企業(yè)，南水北調(diào)中線建管局始終以科技創(chuàng)新為目標(biāo)，堅(jiān)持問題導(dǎo)向、立足于生產(chǎn)一線、服務(wù)運(yùn)行管理，近三年來先后開展了50余項(xiàng)科技專項(xiàng)研究及現(xiàn)場試驗(yàn)，累計(jì)科研投入超1.3億元，有關(guān)科技成果的應(yīng)用為中線工程安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了有力的保障和強(qiáng)大的科技支撐。 


       未來，南水北調(diào)中線建管局將在水利部和中國南水北調(diào)集團(tuán)公司的指導(dǎo)下，持續(xù)加大科技創(chuàng)新力度，加強(qiáng)與科研院校合作，全面總結(jié)和提煉南水北調(diào)中線工程在建設(shè)和運(yùn)行管理中的相關(guān)技術(shù)成果，把科技創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，持續(xù)應(yīng)用到南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展中去。

 

       作者簡介： 
       程德虎，教授級(jí)高級(jí)工程師，南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局黨組成員、總工程師。中國水利學(xué)會(huì)水工結(jié)構(gòu)專業(yè)委員會(huì)第九屆委員會(huì)副主任委員，中國大壩工程學(xué)會(huì)水工混凝土建筑物檢測(cè)與修補(bǔ)加固專業(yè)委員會(huì)第一屆委員會(huì)副主任委員，南水北調(diào)工程專家委員會(huì)委員，全國中文核心期刊《南水北調(diào)與水利科技》編委。

 

 

 

藻類水生態(tài)人工智能模式識(shí)別 水生態(tài)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)取得新突破

 

湖北日?qǐng)?bào)訊 （記者胡弦）繼水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，我國水生態(tài)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)取得新突破。近日，記者從生態(tài)環(huán)境部長江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局（簡稱長江局）獲悉，歷經(jīng)3年攻關(guān)，該局監(jiān)測(cè)科研中心成功研發(fā)浮游藻類AI識(shí)別系統(tǒng)，計(jì)劃今年應(yīng)用于南水北調(diào)中線工程。

“目前的水體監(jiān)測(cè)指標(biāo)能指示污染狀況，而水體是否健康，還要看其中的生物是否健康。”長江局監(jiān)測(cè)科研中心總工程師王英才介紹，上世紀(jì)90年代以來，各地水華事件頻發(fā)，水生態(tài)監(jiān)測(cè)和藻類研究逐漸起步。浮游藻類屬低等植物，大小不一，形狀多樣，需要借助顯微鏡觀察識(shí)別。雖然微小，但它們數(shù)量較多，在水生態(tài)系統(tǒng)中非常重要，能很好指示水體健康狀況。

據(jù)介紹，目前我國水生態(tài)監(jiān)測(cè)仍以人工為主，如浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物等，均采用傳統(tǒng)人工鏡檢法，專業(yè)技術(shù)人員需要3年以上培養(yǎng)和實(shí)踐才能勝任。“本科畢業(yè)生難以直接上崗，相關(guān)專業(yè)的研究生又極其有限，使得短期內(nèi)我國水生生物監(jiān)測(cè)人才較為缺乏。”

隨著人臉識(shí)別技術(shù)的成熟，一個(gè)全新設(shè)想誕生了：用AI技術(shù)識(shí)別浮游藻類，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國水生態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)“彎道超車”！“浮游藻類多達(dá)4萬余種，形狀千奇百怪，群體組成復(fù)雜，是水生生物自動(dòng)監(jiān)測(cè)中最具挑戰(zhàn)性的難題。”王英才認(rèn)為，浮游藻類AI識(shí)別技術(shù)一旦突破，意味著水生態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)啃下“最硬的骨頭”。

2017年，在國家《南水北調(diào)中線輸水水質(zhì)預(yù)警與業(yè)務(wù)化管理平臺(tái)建設(shè)》重大專項(xiàng)的支持下，長江局監(jiān)測(cè)科研中心聯(lián)合南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局、?？谁h(huán)境科技（中國）有限公司等單位，開展了浮游藻類AI識(shí)別研究。如今，技術(shù)團(tuán)隊(duì)已在浮游藻類自動(dòng)進(jìn)樣技術(shù)、多景深顯微拍攝與圖片處理技術(shù)、AI識(shí)別模型研發(fā)等方面取得重大進(jìn)步，能在無人值守條件下實(shí)現(xiàn)藻類種類、比例、藻密度等指標(biāo)自動(dòng)分析輸出。

睿克環(huán)境科技（中國）有限公司CEO劉浩兵介紹，目前浮游藻類AI識(shí)別系統(tǒng)已完成丹江口水庫及南水北調(diào)總干渠常見藻類的學(xué)習(xí)和識(shí)別，首臺(tái)儀器近期將用于南水北調(diào)中線工程水生態(tài)監(jiān)測(cè)。未來，浮游藻類AI識(shí)別系統(tǒng)有望在全國江河湖泊推廣，提高藻類水華預(yù)警效率，其技術(shù)還可拓展至浮游動(dòng)物、魚類等水生生物的自動(dòng)識(shí)別，為我國水生態(tài)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

南水北調(diào)工程管理司 《南水北調(diào)：全面通水七周年 筑牢“四條生命線”》