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，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)構造十分復雜，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)，基礎設施薄弱，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)劃論證和勘測設計單位。2004年開始規(guī)劃勘測設計工作，2006年對壩址區(qū)進行綜合查勘。工程區(qū)斷層多、應力高、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。為了解決諸多的設計難題以及需要在緊張的設計工期下，協(xié)同多達15個處于不同階段的專業(yè)，成都院建立起了“職責分層”的數(shù)字化管理系統(tǒng)，搭建了一崗雙責的設計團隊，并配置了同步設計、異地協(xié)同的硬件環(huán)境，集成了個人設計、集中會商、數(shù)據(jù)集成、教育培訓等多種應用場景，將數(shù)字化、智慧化理念，貫穿到了勘察設計全階段。

在技術層面，成都院在數(shù)字化溫控、地質(zhì)勘探、拱壩體型設計、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)動三維設計數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。在此基礎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，識別出了近百個關鍵塊體。各類地質(zhì)預報精度高達90%以上，有效支撐了工程設計。針對拱壩體型設計，成都院自研了拱壩體形數(shù)字化設計平臺。比如拱壩體形調(diào)試，一個拱壩設計出來，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，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，固化為可復用的數(shù)字化生產(chǎn)力。

葉巴灘工程通過數(shù)字化三維設計，將BIM技術應用于數(shù)字勘探、智能設計、智慧大壩等勘測設計全過程、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引領葉巴灘水電站勘察設計》斬獲大賽最高等級獎項，設計組一等獎。

智治當先，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。

如果對災情判斷不準確、應對不及時，兩次潰堰的災害預計將蔓延超過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，對兩次災害進行了預報、預警和災害演進模擬，洪水流量預報精度高達96%以上，全程人員無一傷亡，為搶險救災做出了巨大貢獻。

雖然湖災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”，如何在復雜的環(huán)境下突破困境，成為了業(yè)主單位、設計單位、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)施工智能化保障關鍵技術研究”。負責溫控防裂關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模塊的狀態(tài)，在葉巴灘一整個冬天，在近零下20度的凌晨，總能見設計者蹲在兩個大鐵塊的旁邊。

星光不問趕路人，時光不負實干者，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、標準和措施體系，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。

為了更好地應對災害以及更高效高質(zhì)的應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)測預警地質(zhì)災害，并進行應急管理。“葉電云”依托于智能溫控、智能澆筑、智能灌漿3大系統(tǒng)，構建了綜合管理、勘察設計管理、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代處辦公樓，就能看見墻上的赫赫標語：一個宏偉目標，兩個設計手段，三個環(huán)保理念。兩個設計手段正代表成都院的數(shù)字化理念：正向設計，數(shù)字孿生，數(shù)據(jù)賦能，智慧引領。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)、過魚設備設施、分層取水、下泄水流氣體過飽和控制等。構建了融入環(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貌設計體系，真正實現(xiàn)“所想、所見、所得”三位一體正向設計，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“數(shù)字金上”的戰(zhàn)略目標，將數(shù)字化應用貫穿項目始終，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，由成都院設計的葉巴灘數(shù)字化中心順利竣工，標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，它的建設不僅造福了白玉、貢覺千家萬戶，拉動當?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