環(huán)北部灣廣東水資源配置工程多項指標居世界前列
“作為廣東最大、國內居前,、行業(yè)矚目的國家重大水利工程,，環(huán)北部灣廣東水資源配置工程的建設將面臨至少六大行業(yè)性乃至世界級的困難與挑戰(zhàn)?！?/p>
新近開工的環(huán)北部灣廣東水資源配置工程備受各界關注,。作為工程特聘專家,，中國工程院院士陳湘生表示，該工程與過去的水利工程相比,，體現(xiàn)了我省近年來水利建設從防洪,、發(fā)電或供水等相對單一目標的開發(fā)方式，逐漸向水資源綜合高效利用轉變,。水利工程建設的系統(tǒng)性要求更高,，牽涉面更廣泛，要求兼顧水安全,、水環(huán)境,、水生態(tài)、水景觀,、水文化等多方面的協(xié)調,，因此技術更復雜、要求更高,、難度更大,。
在水利專家們看來，該工程供水體系龐大,、隧洞地質條件復雜等情況均為全國罕見,。環(huán)北部灣廣東水資源配置工程的建設，不僅將系統(tǒng)解決粵西地區(qū)干旱缺水的問題,，同時將通過科研創(chuàng)新攻克全新困難與挑戰(zhàn),，大力推動我省水利事業(yè)實現(xiàn)更大突破。
迎接六大挑戰(zhàn)??
江庫聯(lián)網(wǎng)調度等施工難度尤為突出
在環(huán)北部灣廣東水資源配置工程開工建設之前,，廣東歷史上投資額最大,、輸水線路最長、受水區(qū)域最廣的水資源配置工程是珠三角水資源配置工程,。該工程采用深埋盾構的方式,，在縱深40米至60米的地下建造，旨在盡可能節(jié)約粵港澳大灣區(qū)地面及淺層地下空間資源,，這在中國乃至世界水利史上均屬罕見,。
如今，環(huán)北部灣廣東水資源配置工程的開工建設,，標志著我省重大水利工程建設在珠三角水資源配置工程的基礎上,，邁上更高質量發(fā)展的新臺階。該工程不僅刷新了廣東水利工程投資規(guī)模,、輸水線路長度,、受水區(qū)域范圍等紀錄，其多項指標也均位居全國乃至世界前列,。比如工程將應用的取水泵站立式單吸單級蝸殼離心泵單泵容量世界最大,，多功能大直徑掘進機群類型及臺數(shù)全國最多,。
新的紀錄意味著新的挑戰(zhàn)。在陳湘生看來,，環(huán)北部灣廣東水資源配置工程的建設至少需要攻克六大行業(yè)性乃至世界級的困難與挑戰(zhàn)：一是復雜水情條件下江庫水網(wǎng)構建與聯(lián)合調度,；二是云開地塊多期次復雜蝕變風化帶工程地質勘察與研究；三是復雜水文地質條件下高水壓隧洞襯砌結構研究與設計,；四是穿越復雜地質條件下長距離深埋隧洞多功能TBM研制與施工,；五是大流量超大功率離心泵研發(fā)與應用；六是長距離深埋管道智慧運維與保障,。其中,，江庫聯(lián)網(wǎng)調度、泵組研發(fā)應用,、高水壓隧洞襯砌結構設計、長距離輸水隧洞施工難度尤為突出,。
以環(huán)北部灣廣東水資源配置工程將采用的江庫聯(lián)網(wǎng)調度為例,，由于西江與粵西受水區(qū)的河、庫降雨徑流在時空上均存在差異,，需要通過西江取水泵站,、輸水線路等工程將西江和高州、鶴地等大中型水庫聯(lián)通,，形成“一江兩庫三分干”的供水格局,，構建覆蓋粵西4市13區(qū)縣超大型復雜水網(wǎng)體系。因此,，面對如此復雜的水情,，要想提高受水區(qū)供水保障、調配外調水與調蓄水庫,，以達到水資源時空均衡目標,，需要展開大范圍、跨流域的江庫聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合調度研究,，實現(xiàn)水資源高效優(yōu)化配置,。
與此同時，該工程通過5座泵站和近500公里管線將西江和沿線水庫聯(lián)網(wǎng)形成龐大供水體系,，跨越4個地市,，受水區(qū)域廣、供水線路長,、泵站運行工況復雜,，沿線水工建筑物和機電設備的全面感知難度大，信息系統(tǒng)建設復雜,。要進行專門的智慧運維研究,，建立安全監(jiān)測,、應急保障、運行便利等多位一體的智慧運維保障體系,，確保工程安全,、穩(wěn)定、高效運行,。
高水壓,、長距離、大埋深??
工程輸水隧洞建設將攻克諸多難題
與輸水線路總長約113.1公里,、平均地下埋深40—60米的珠三角水資源配置工程相比,，環(huán)北部灣廣東水資源配置工程輸水線路總長近500公里，其中輸水干線將穿越擁有粵西第一高峰的云開山脈,，該段隧洞總長約64.5公里,，最大埋深約910米，是迄今為止廣東埋深最大的輸水隧洞,，其施工難度可想而知,。
為保證工程總體的建設進度，環(huán)北部灣廣東水資源配置工程將建設任務率先放在了位于茂名信宜市云開山脈腳下的貴子支洞,，選擇從施工難度最大的地方開始攻關,。
“云開山隧洞是本工程單洞最長隧洞，而貴子支洞恰巧位于F4大斷裂以及巖溶帶前段,，貴子支洞前面一段采用TBM法施工,，后面一段采用鉆爆法施工，施工難度極大,?！惫こ添椖吭O計總工程師劉元勛介紹，“貴子支洞做好后,，便于把后面一段突出地質問題處理好,，能更好地承前啟后，施工會更加順利,，整個工程的工期更有保障,。”
云開地塊沿線地質復雜多變,，輸水隧洞需穿越富水斷裂破碎帶,、蝕變風化深槽區(qū)、中高地應力和巖爆地層等復雜不良地質段,。為適應上述不良地質條件,，TBM設備選型難度大，需研發(fā)具備智能感知,、防卡,、脫困和支護等多功能TBM裝備和同步襯砌施工設備,，同時建立適應軟巖大變形、斷層破碎帶等富水斷裂破碎地層復雜地質環(huán)境下TBM隧道快速支護及施工技術體系,。
“TBM是指巖石隧道全斷面掘進機,，是一種集掘進、出渣,、導向,、支護等功能于一體的隧道施工機械，依靠自身的強大推力,，使用刀盤上的滾刀將巖石破碎,，獨頭掘進最長距離可達25公里左右，被稱為工程機械的‘掘進機之王’,?！敝需F裝備副總經(jīng)理王杜娟介紹，該工程近500公里的輸水隧洞將使用盾構機和TBM以及部分鉆爆法施工共同完成,。工程將投入12臺TBM集群施工,，其中6臺直徑達9米以上，最大刀盤直徑達9.4米,，在整個國內水利建設史上都十分罕見?！澳壳拔覀円炎龊贸渥銣蕚?，工程使用的TBM設備制造及智能掘進技術在國內處于領先水平?！?/p>
此外,，環(huán)北部灣廣東水資源配置工程隧洞最大洞徑達8.2米，沿線穿越工程地質和水文地質條件復雜的云開地塊與濱海平原,，隧洞高水壓問題同樣突出,。
“該工程高壓隧洞HD值(工作水頭與管道內徑的乘積)最高可達1420，為國內長距離大直徑引調水工程之最,?！眲⒃獎渍f，工程運行期如何控制隧洞受內壓裂縫發(fā)展防止內水外滲,、檢修期如何防止隧洞受外壓影響導致結構失穩(wěn)等,，國內外類似工程建成案例極少，因此需要針對復雜水文地質條件下的高水壓隧洞襯砌結構開展重點研究與設計,。
系統(tǒng)化,、生態(tài)化、智慧化??
未來水網(wǎng)建設對水利工程提出更高要求
“從上世紀60年代的東深供水（首期）工程,，到如今的珠三角水資源配置工程,、環(huán)北部灣廣東水資源配置工程,，與傳統(tǒng)水利基礎設施相比，未來國家水網(wǎng)建設將呈現(xiàn)出系統(tǒng)化,、生態(tài)化,、智慧化等全新特征，對水利工程提出更高要求,?！痹谒恐榻瘑T會有關專家看來，堅持系統(tǒng)觀念,，用系統(tǒng)論的思想方法分析問題,，處理好開源和節(jié)流、存量和增量,、時間和空間的關系,，做到工程綜合效益最大化，成為當下幾大重大水利工程建設的一大特色,。
在不久的將來,，粵西地區(qū)將通過環(huán)北部灣廣東水資源配置工程實現(xiàn)西江和本地水資源的互聯(lián)互通，為構建“系統(tǒng)完備,、安全可靠,、集約高效、綠色智能,、循環(huán)通暢,、調控有序”的國家水網(wǎng)主骨架標桿工程提供借鑒。隨著珠三角水資源配置工程的建設,，西江,、東江也將實現(xiàn)互聯(lián)互通，可大大緩解東江水資源過度開發(fā)的困境,，深圳,、香港、東莞將從完全依賴東江單一水源調整為東江,、西江雙水源,，供水保障水平大幅提升；粵東諸市則將通過粵東水資源優(yōu)化配置工程實現(xiàn)韓江與本地水資源的互聯(lián)互通,，大幅提升區(qū)域供水保障水平,，系統(tǒng)性解決我省水資源時空分布不均的難題。
與此同時,，環(huán)北部灣廣東水資源配置工程建成后,，從西江引入的新增供水每年可幫助粵西地區(qū)退減地下水超采區(qū)開采量5.66億立方米，退還被擠占的生態(tài)環(huán)境用水1.85億立方米，逐步恢復該地區(qū)地下水動態(tài)平衡,，緩解因地下水超采導致的地面沉降,、海水入侵等方面的生態(tài)與環(huán)境問題，大幅度改善天然河道的水生態(tài)環(huán)境,。
水利專家認為,，重點水利工程建設不僅在擬訂設計方案時考慮盡可能避免工程建設對敏感生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生新的破壞，最大限度地優(yōu)化設計方案以減緩不利影響,，同時將逐步承擔起對歷史遺留生態(tài)問題的修復責任,，這也成為當下和未來水利事業(yè)的一大發(fā)展要求。
“環(huán)北部灣廣東水資源配置工程牽涉到多種水源,、多種用戶,，涵蓋供水、防洪,、灌溉,、生態(tài)等多種水資源利用目標，系統(tǒng)需要根據(jù)來水和用水的預測預報保障輸水系統(tǒng)的高效調度運行,?！标愊嫔榻B，珠三角水資源配置工程不僅在深埋盾構及TBM輸水隧洞的設計和施工方面積累了大量的經(jīng)驗,，其開發(fā)的涵蓋工程建設五大控制模塊的管理系統(tǒng),，也可為環(huán)北部灣廣東水資源配置工程“移植”使用。
珠三角水資源配置工程以BIM技術為基礎,，打造了基于BIM技術的工程數(shù)據(jù)中心,，全面支撐建設管理、智能監(jiān)管,、安全監(jiān)測、征地移民等綜合管理,。環(huán)北部灣廣東水資源配置工程則將在此基礎上,，擬結合數(shù)字孿生技術開展智能業(yè)務應用及孿生引擎等研究，為實現(xiàn)智慧化運營和精細化決策提供技術支持,。
可以預見,，采用數(shù)字化、人工智能,、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術,，推動水網(wǎng)工程智能化、數(shù)字化升級改造,，構建數(shù)字孿生水網(wǎng),，提高水網(wǎng)智能化建設、管理和調度水平,，也將成為未來水利工程建設不斷探索升級的新方向,。
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