截至2024年底,中國已建成大壩9.4萬多座,數量及裝機規(guī)模居世界第一,水電裝機4.36億千瓦,年發(fā)電1.42萬億千瓦時,占可再生能源發(fā)電量57%。我國水庫大壩數量及裝機規(guī)模已居世界第一,在應對氣候風險中形成了系統(tǒng)性解決方案,為全球提供了可借鑒的路徑。
12個智能大壩建設試點全面開展
目前,我國5.1萬座小型水庫完成監(jiān)測設施改造,系統(tǒng)構建“天空地水工”一體化感知體系。從國際大壩委員會第28屆大會上了解到,我國已成功建成多座智能大壩,創(chuàng)新成果和實踐經驗引發(fā)世界關注。
智能大壩是指通過集成現(xiàn)代信息技術、物聯(lián)網、大數據、云計算和人工智能等技術,實現(xiàn)對水庫大壩的全面監(jiān)測、智能分析和優(yōu)化管理的系統(tǒng)。智能大壩不僅關注大壩的安全運行,還注重其生態(tài)效益和經濟效益的全面提升。
在全球氣候變化加劇與能源轉型加速的背景下,傳統(tǒng)水利設施面臨極端天氣、地質風險和運維效率的多重挑戰(zhàn)。中國作為全球水庫大壩數量與裝機規(guī)模最大的國家,亟需通過技術創(chuàng)新突破傳統(tǒng)工程管理模式的局限。近年來,隨著人工智能、物聯(lián)網、數字孿生等新一代信息技術的深度融合,智能大壩建設成為重塑水利行業(yè)格局的關鍵路徑。這一變革不僅關乎防洪減災、水資源調配等基礎功能的提升,更指向清潔能源開發(fā)、生態(tài)修復與智慧能源網絡協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略目標。
目前,智能大壩的建設和應用在全球范圍內正在加速推進。中國在智能大壩領域取得了顯著成就,例如,中國能建葛洲壩集團在全球承建了大量水電工程,推動了特高拱壩施工從自動化向智能化的跨越。此外,中國水利部也在大壩智能化領域開展了積極探索,建設了一批數字孿生大壩,構建了現(xiàn)代化水庫運行管理矩陣,推動了大壩更安全運行、更精準調度和更高效管理。
智能大壩的核心在于構建"數字孿生"體系,通過傳感器網絡、實時監(jiān)測平臺與數據分析模型的協(xié)同,實現(xiàn)大壩狀態(tài)的精準感知與風險預判。實踐表明,智能大壩技術已從概念驗證邁向規(guī)?;瘧?,涵蓋設計優(yōu)化、智能建造、運維管理等全鏈條環(huán)節(jié)。
據中研產業(yè)研究院《2025-2030年中國智能大壩行業(yè)全景分析與發(fā)展趨勢預測研究報告》分析:
智能大壩的演進不僅是單體工程的智能化,更推動著流域管理與能源系統(tǒng)的協(xié)同進化。在長江流域,三峽工程通過數字孿生平臺實現(xiàn)梯級水庫群的聯(lián)合調度,枯水期累計補水超84億立方米,兼顧航運、灌溉與生態(tài)補水需求。雅礱江流域依托兩河口、錦屏等水電站的調節(jié)庫容,構建"水風光儲"一體化基地,將水電的穩(wěn)定輸出與風光新能源的波動特性深度融合,形成新型電力系統(tǒng)的核心支撐。這種系統(tǒng)性變革延伸至國家水網建設,智能大壩群通過數據互聯(lián)與智能決策,優(yōu)化水資源時空配置,服務農業(yè)灌溉、城市供水與工業(yè)用水的多目標平衡。同時,智能技術與生態(tài)修復的結合催生"生態(tài)大壩"新范式,如在壩體設計中嵌入魚道、濕地緩沖帶等生態(tài)模塊,實現(xiàn)工程效益與生物多樣性的共生。
當前智能大壩發(fā)展仍面臨技術標準統(tǒng)一、數據安全防護、老舊工程改造等挑戰(zhàn)。部分早期建設的大壩需通過加裝傳感器、升級監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)智能化改造,而新建工程則需在規(guī)劃階段深度植入數字基因。
未來,智能大壩將向三個維度深化:一是與智慧能源、交通、城市系統(tǒng)的跨領域融合,成為新型基礎設施的關鍵節(jié)點;二是依托水利行業(yè)大模型與自主可控技術,提升極端氣候下的風險預判能力;三是通過國際標準制定與技術輸出,推動全球壩工行業(yè)綠色轉型。中國在智能大壩領域的探索,正從工程技術創(chuàng)新延伸至治理體系變革,為人類應對氣候危機、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供重要啟示。
智能大壩行業(yè)的發(fā)展,標志著中國水利事業(yè)從規(guī)模擴張向質量效益躍升的關鍵轉折。通過數字孿生、人工智能等技術重構大壩全生命周期管理,不僅提升了工程安全與運維效率,更催生了流域治理、能源轉型、生態(tài)修復的系統(tǒng)性變革。從清原電站的智能建造到白鶴灘的感知網絡,從長江補水調度到雅礱江風光儲一體化,中國實踐為全球壩工技術發(fā)展提供了可復制的路徑。
未來,隨著技術迭代與生態(tài)融合的深化,智能大壩將成為國家水網的智慧樞紐、新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定基石、生態(tài)文明建設的示范載體,持續(xù)釋放科技創(chuàng)新對治水興邦的戰(zhàn)略支撐力。這一進程不僅關乎工程技術的突破,更是對人水和諧共生理念的生動詮釋,為構建更具韌性的未來社會奠定堅實基礎。
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