數(shù)智賦能，世界高壩正拔地而起

雷霆萬鈞猛虎過，滔滔江水立奇功。

在四川白玉縣與西藏貢覺縣的交匯處，青藏高原的邊沿地帶，奔騰喧嘩的金沙江水穿山破壁，氣勢洶洶奔騰而下。這里，人煙稀少，交通閉塞，自然環(huán)境惡劣，但翻騰的江水一路奔流，遇萬象成千萬形態(tài)，潛藏著無窮能量。大江之上，一座世界級的特高拱壩工程——葉巴灘水電站，肩負(fù)著“西部大開發(fā)”“西電東送““藏電外送”的戰(zhàn)略使命，散發(fā)著“智慧”的光芒，正加速推進，拔地而起！

數(shù)智引領(lǐng)，迎難而上“破局”葉巴灘

葉巴灘水電站位于金沙江上游青藏高原邊緣復(fù)雜地質(zhì)帶，平均海拔3000米，長冬無夏短春秋，大壩基坑最低溫度接近零下20攝氏度，以“高寒、高海拔、高壩、高邊坡”的技術(shù)難點，奠定其壩工界地位。

逢山開路，遇水架橋。由于地處橫斷山脈核心區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，工程區(qū)人煙稀少，消息閉塞。通訊信號僅能覆蓋少數(shù)集居鄉(xiāng)鎮(zhèn)，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，僅有一條未硬化的縣道——巴白路。而正是這樣一塊未經(jīng)開發(fā)的處女地，在接下來的歲月里，布滿中國電建成都院勘測設(shè)計人員的足跡。

成都院是葉巴灘水電站規(guī)劃論證和勘測設(shè)計單位。2004年開始規(guī)劃勘測設(shè)計工作，2006年對壩址區(qū)進行綜合查勘。工程區(qū)斷層多、應(yīng)力高、卸荷深、地下洞室群規(guī)模宏大，可能存在巖爆、垮塌、巖體大變形等一系列問題，葉巴灘迫切需要開展數(shù)字化的全仿真、保姆式、實時動態(tài)的安全控制。為了解決諸多的設(shè)計難題以及需要在緊張的設(shè)計工期下，協(xié)同多達15個處于不同階段的專業(yè)，成都院建立起了“職責(zé)分層”的數(shù)字化管理系統(tǒng)，搭建了一崗雙責(zé)的設(shè)計團隊，并配置了同步設(shè)計、異地協(xié)同的硬件環(huán)境，集成了個人設(shè)計、集中會商、數(shù)據(jù)集成、教育培訓(xùn)等多種應(yīng)用場景，將數(shù)字化、智慧化理念，貫穿到了勘察設(shè)計全階段。

在技術(shù)層面，成都院在數(shù)字化溫控、地質(zhì)勘探、拱壩體型設(shè)計、地下洞室圍巖穩(wěn)定、安全監(jiān)測、環(huán)保等各項難題上都自主研發(fā)了對應(yīng)的數(shù)字化平臺與系統(tǒng)。針對勘察難題，成都院研發(fā)了勘察分析一體化GeoSmart系統(tǒng)，實現(xiàn)了多源異構(gòu)地質(zhì)信息的統(tǒng)一，點云擬合地質(zhì)數(shù)據(jù)和參數(shù)驅(qū)動三維設(shè)計數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。在此基礎(chǔ)上建立的三維高精度地質(zhì)信息模型，實現(xiàn)了600多條斷層的自動解譯，識別出了近百個關(guān)鍵塊體。各類地質(zhì)預(yù)報精度高達90%以上，有效支撐了工程設(shè)計。針對拱壩體型設(shè)計，成都院自研了拱壩體形數(shù)字化設(shè)計平臺。比如拱壩體形調(diào)試，一個拱壩設(shè)計出來，體形要調(diào)試上千遍，以前全靠人工，一弄幾個月。通過拱壩體型數(shù)字化平臺，能進行數(shù)字化驅(qū)動、電腦自動迭代、輔助人工干預(yù)，一共拱壩體形下來只需要2天，真正把傳統(tǒng)專家知識與經(jīng)驗，固化為可復(fù)用的數(shù)字化生產(chǎn)力。

葉巴灘工程通過數(shù)字化三維設(shè)計，將BIM技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字勘探、智能設(shè)計、智慧大壩等勘測設(shè)計全過程、全生命周期，探索出了水電工程高質(zhì)量發(fā)展新路徑。2022年，第十一屆國家級BIM大賽“龍圖杯”，成都院憑借《數(shù)智賦能BIM引領(lǐng)葉巴灘水電站勘察設(shè)計》斬獲大賽最高等級獎項，設(shè)計組一等獎。

智治當(dāng)先，協(xié)同突破“卡脖子”難題

2018年，葉巴灘水電站上游發(fā)生2次山體滑坡，阻斷金沙江干流并形成堰塞湖。

如果對災(zāi)情判斷不準(zhǔn)確、應(yīng)對不及時，兩次潰堰的災(zāi)害預(yù)計將蔓延超過1000多公里，四川、西藏、云南將遭受巨大損失，傷亡將十分巨大。成都院國家勘察設(shè)計大師王仁坤連夜趕赴現(xiàn)場，經(jīng)過24小時不間斷研判，鎖定了災(zāi)害發(fā)生位置、判斷出了潰堰后的洪峰流量、制定了必須挖泄槽降洪峰以及沿途水庫的應(yīng)對方案，整個方案制定的過程同時運用了數(shù)字化模擬，對兩次災(zāi)害進行了預(yù)報、預(yù)警和災(zāi)害演進模擬，洪水流量預(yù)報精度高達96%以上，全程人員無一傷亡，為搶險救災(zāi)做出了巨大貢獻。

雖然湖災(zāi)的影響在眾志成城下已然減少到最小，未對下游造成任何損失，然而巨大的洪水沖擊仍然對葉巴灘水電站的已建部位造成了嚴(yán)重的水毀破壞，加之持續(xù)的新冠肺炎疫情沖擊，工期延誤了近兩年。如何跑出“加速度”，如何在復(fù)雜的環(huán)境下突破困境，成為了業(yè)主單位、設(shè)計單位、施工單位需共同啃下的“硬骨頭”。

據(jù)不完全測算，一年365天，一天之內(nèi)上下溫差超過15℃的全年有265天，一天之內(nèi)上下溫差超過20℃的全年有166天，同期此類工程，通常都有漫長的冬歇期，進行系統(tǒng)保溫。為了“搶回”被耽誤的工期，葉巴灘需要全年不間斷施工。為了解決混凝土澆筑能在超長低溫季連續(xù)施工，葉巴灘項目部進行了“高寒高海拔高拱壩溫控防裂關(guān)鍵問題研究”“高寒高海拔混凝土高拱壩超長低溫季連續(xù)施工智能化保障關(guān)鍵技術(shù)研究”。負(fù)責(zé)溫控防裂關(guān)鍵問題研究的工程師王海波回憶道，為了監(jiān)測到極端氣候下的實驗?zāi)K的狀態(tài)，在葉巴灘一整個冬天，在近零下20度的凌晨，總能見設(shè)計者蹲在兩個大鐵塊的旁邊。

星光不問趕路人，時光不負(fù)實干者，在研究人員的日夜堅守下，葉巴灘實現(xiàn)了拱壩施工全過程虛擬仿真，模擬了一整套高寒條件下的溫控防裂施工方法、標(biāo)準(zhǔn)和措施體系，代表了中國特高拱壩混凝土溫控研究的最高水平。以前，一個大壩幾千倉混凝土，哪些倉位可以開始澆筑，哪些倉位還需要做好溫控，全靠人工和經(jīng)驗?，F(xiàn)在90%的數(shù)字化判斷，極大提高了效率，并且提高了保證率。

為了更好地應(yīng)對災(zāi)害以及更高效高質(zhì)的應(yīng)對施工期的種種挑戰(zhàn)，葉巴灘工程開發(fā)了“葉電云”數(shù)字建造平臺，采用“1+3+N類模塊”實時監(jiān)測預(yù)警地質(zhì)災(zāi)害，并進行應(yīng)急管理。“葉電云”依托于智能溫控、智能澆筑、智能灌漿3大系統(tǒng)，構(gòu)建了綜合管理、勘察設(shè)計管理、智慧大壩、智慧廠房、度汛管理等21個主要功能模塊，形成了“感知+分析+控制”一體化智能操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了“澆筑+溫控+灌漿+振搗+防汛”等多位一體監(jiān)控。管理人員能實時看到現(xiàn)場每個施工工作面，提升了葉巴灘工程建設(shè)質(zhì)量，節(jié)約投資，實現(xiàn)了物理工程和數(shù)字工程并重的智慧工程。

科技賦能，打造世界級水電工程

走進葉巴灘營地的設(shè)代處辦公樓，就能看見墻上的赫赫標(biāo)語：一個宏偉目標(biāo)，兩個設(shè)計手段，三個環(huán)保理念。兩個設(shè)計手段正代表成都院的數(shù)字化理念：正向設(shè)計，數(shù)字孿生，數(shù)據(jù)賦能，智慧引領(lǐng)。在環(huán)保方面，成都院基于數(shù)字工程，通過數(shù)字化規(guī)劃、數(shù)字化分析、數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化監(jiān)測，系統(tǒng)實施了流域棲息地保護、魚類增殖放流和野化馴養(yǎng)、過魚設(shè)備設(shè)施、分層取水、下泄水流氣體過飽和控制等。構(gòu)建了融入環(huán)境、融入文化、融入文明的數(shù)字化環(huán)保體系，打造了全景沉浸式風(fēng)貌設(shè)計體系，真正實現(xiàn)“所想、所見、所得”三位一體正向設(shè)計，也最終成功入選聯(lián)合國生物多樣性保護案例。

成都院深入貫徹落實黨中央加快建設(shè)科技強國、數(shù)字強國的重大決策部署，堅持貫徹集團“數(shù)字電建，智創(chuàng)未來”的戰(zhàn)略，聚焦數(shù)字化轉(zhuǎn)型新階段，同時也積極落實業(yè)主加快建設(shè)“數(shù)字金上”的戰(zhàn)略目標(biāo)，將數(shù)字化應(yīng)用貫穿項目始終，合力將葉巴灘水電站打造成世界一流的智慧水電工程。

近日，由成都院設(shè)計的葉巴灘數(shù)字化中心順利竣工，標(biāo)志著葉巴灘水電站向著“水電數(shù)字化轉(zhuǎn)型”新運維模式又邁出了堅實的一步。葉巴灘數(shù)字化中心是國內(nèi)首座建設(shè)在樞紐區(qū)，對電站施工期和運營期進行全面數(shù)字化管理的試點工程。它的建成將對已建成的數(shù)字化平臺和智慧化應(yīng)用實現(xiàn)集中管理，對充分挖掘“葉電云”的數(shù)據(jù)價值提供了基礎(chǔ)條件。

守一城燈火，護萬家平安。葉巴灘水電站作為金沙江上游最大的、“碳達峰、碳中和”的能源骨干工程，它的建設(shè)不僅造福了白玉、貢覺千家萬戶，拉動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，它產(chǎn)生的電能，還將穿越崇山峻嶺，浩瀚山河，送往華中地區(qū)，把光明與溫暖灑向那里的千家萬戶。

葉巴灘大壩正拔地生長