A3:科技智慧总第3366期 >2023-10-28编印

黄金峡水利枢纽:用科技构筑“高能大坝”
刊发日期:2023-10-28 阅读次数: 作者:姚文华

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“大流量高扬程泵站”“洪水预报预警系统”“无人驾驶碾压和摊铺技术”“基于区块链技术的混凝土信息管理系统”“边坡安全监测系统”……越来越多的高科技正广泛运用到黄金峡水利枢纽建设中来,用初心守匠心,用科技促创新,助推工程高质量建设。

“硬核”设备助力调水防洪

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▲黄金峡水利枢纽泵站7号座环蜗壳顺利吊入机坑就位

黄金峡泵站是黄金峡水利枢纽的重要组成部分,位于黄金峡水库枢纽坝后左岸,泵站装设7台立式单吸单级离心泵,设计净扬程106.45米,设计流量70立方米每秒,总装机功率126兆瓦。从单机流量、扬程、装机规模等方面指标衡量,水泵机组在亚洲已属前列,目前在国内外已建同等规模的高扬程、大流量的泵站中刷新记录。

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▲黄金峡水库坝前水位站

黄金峡水利枢纽处于汉江干流,夏秋季防汛压力较大。为确保工程建设顺利进行,公司联合水文部门开发了洪水预报预警系统,全力护航工程建设和运行管理。这套洪水预报预警系统集测站统计、实时雨情、水库水情、河道水情及洪水预报等于一体,可根据黄金峡水库上游控制站点监测数据,科学制定黄金峡水库洪水预报调度方案,是黄金峡防汛工作的“千里眼”。

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“2019年5月8日,刚入汛期洪峰流量已达2450m3/s,水位距离正在施工的纵向混凝土围堰下纵段仅有约40公分;2021年9月27日,坝址洪水流量更是达到10300m3/s,接近10年一遇度汛标准。

每一次洪水来临前,公司依靠准确的预报预警信息、科学的现场处置,及时撤离了受洪水威胁的人员和设备,确保了安全度汛。“未来,洪水预报预警系统对水情信息处理、运营调度、会商决策等方面也大有助益。”省引汉济渭公司黄金峡分公司宋健健说。

无人驾驶摊铺以“智”提“质”

“黄金峡水利枢纽无人驾驶摊铺碾压混凝土工程的智能建造在国家水利行业首开先河。”中国工程院院士、清华大学教授张建民说。2019年2月,“无人驾驶碾压混凝土筑坝技术”在引汉济渭黄金峡水利枢纽正式启动应用,张建民院士及其团队实地考察后如此评价。

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▲无人碾压筑坝技术成功应用

无人驾驶碾压混凝土施工系统通过高精度GPS进行定位与导航,依托微波通讯建立起施工控制网络,车载控制模块根据指令进行探测、实施、从而实现碾压机的无人驾驶施工作业。该技术在黄金峡水利枢纽厂坝导墙、表孔和厂房上游混凝土围堰等部位的碾压混凝土施工中得到成功应用。

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▲无人摊铺技术成功应用

“‘点哪碾哪、点哪铺哪’无人驾驶施工降低成本、提质增效破解行业难点,可全天候24小时不间断无人驾驶作业,解决了漏碾、过碾、交叉碾压问题。可以合理规划碾压轨迹,控制碾压速度,促使水利筑坝施工从被动监测过程到主动控制过程的根本性转变。”陕西省引汉济渭工程建设有限公司黄金峡分公司杨星说。

超强“大脑”赋能质量监管

由中国科学院陈祖煜院士团队牵头,依托黄金峡水利枢纽开展了基于区块链技术的混凝土生产信息管理系统开发研究,为水利水电工程向无纸化存档发展探索了新路径。

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▲区块链技术赋能工程建设管理

基于区块链技术的混凝土生产信息管理系统以黄金峡混凝土拌合站为原始模型,建立了混凝土施工管理信息化平台。区块链技术具有去中心化、安全性、不可篡改、可查可追溯等优势,能让设计、施工、监理等参建各方进行信息共享,做到信息透明。

混凝土从原材料到生产,包括生产厂家、骨料检测、配合比、温度、密度、强度、使用时间、抗渗抗冻指标等数据信息都会被记录存储,依托区块链技术,每仓混凝土都被赋予一张“身份证”。校核环节,表单信息会与前期上传到区块链平台的数据进行比对,如发生信息篡改,可以通过溯源找出表单出错的位置。这套管理系统“记忆超群”又“铁面无私”,为工程建设质量管理注入了科技监管的“硬核力量”。

“区块链技术为工程质量监管、溯源等提供详实数据,有效的规范了砼生产作业,杜绝人为造假”陕西省引汉济渭工程建设有限公司黄金峡分公司孙萌说。

慧眼识“坡”护航安全监测

黄金峡水利枢纽大坝两岸边坡高度305米、地质情况复杂,并且两岸存在大范围人工开挖边坡,边坡变形监测显得尤为重要。公司在黄金峡水利枢纽建立了边坡变形安全监测GNSS系统,能够将变形监测的中误差减小到1.5毫米以内,从而实现了边坡外观测点的自动化、全天候、高频次、高精度观测。

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▲变形监测设备

边坡变形安全监测GNSS系统,采用“光缆+无线网桥”组合的通信方式,北斗系统、GPS系统、格洛纳斯系统和伽利略系统等4套全球卫星定位系统的卫星数据进行联合解算,“星”“网”协同实时自动观测,及时准确获取边坡变形数据,分析施工期边坡稳定状况,为边坡支护设计动态调整和施工计划安排提供可靠依据。

“如果变形或者位移,后台就会收到预警信号。能够及时监测边坡隐患,为边坡整治、综合治理等提供有力的科学监测手段和数据基础。根据我们长期观测数据来看,黄金峡水利枢纽边坡测点变形值很小,处于稳定状态。” 中电建西北院监测中心黄金峡项目技术负责人黄伟说。

除此之外,省引汉济渭公司持续加快水利科技攻关,推动新技术新成果转化应用,按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求,推进智慧工地、智慧建造、数字孪生等技术,助力黄金峡水利枢纽智能建造和智慧运维。

(姚文华)