壩工科技創(chuàng)新服務(wù)戰(zhàn)略

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摘要：在推進(jìn)中國式現(xiàn)代化進(jìn)程中，科技學(xué)術(shù)團(tuán)體要找準(zhǔn)自身任務(wù)和目標(biāo)，堅(jiān)持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。圍繞服務(wù)好國家水網(wǎng)構(gòu)建、服務(wù)好國家糧食安全、服務(wù)好國家“雙碳”目標(biāo)三個(gè)方面，提出中國大壩工程學(xué)會(huì)創(chuàng)新推動(dòng)水利水電和壩工領(lǐng)域科技進(jìn)步、服務(wù)國家重大戰(zhàn)略的方向與建議。

關(guān)鍵詞：國家戰(zhàn)略；國家水網(wǎng)；糧食安全；“雙碳”目標(biāo)；科技創(chuàng)新；中國大壩工程學(xué)會(huì)

黨的二十大擘畫了全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家、以中國式現(xiàn)代化全面推進(jìn)中華民族偉大復(fù)興的宏偉藍(lán)圖。中國大壩工程學(xué)會(huì)作為國家社團(tuán)組織中的科技學(xué)術(shù)團(tuán)體，貫徹落實(shí)黨的二十大精神的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是在推進(jìn)中國式現(xiàn)代化進(jìn)程中找準(zhǔn)自身的目標(biāo)任務(wù)，堅(jiān)持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，為推進(jìn)中國式現(xiàn)代化進(jìn)程作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

一、服務(wù)好國家水網(wǎng)構(gòu)建

在構(gòu)建國家水網(wǎng)中，水庫大壩是重要的“結(jié)點(diǎn)”，是連接自然水流系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的橋梁。根據(jù)全國第一次水利普查結(jié)果，我國流域面積大于50km2的河流有4.5萬多條，在這些河流上，截至目前有9.7萬多座水庫，按照國際標(biāo)準(zhǔn)，其中壩高大于15m或庫容大于300萬m3的水庫大壩超過3.8萬座，位居世界第一。黨的十八大以來，隨著我國筑壩技術(shù)步入世界前列，高壩大庫建設(shè)成為這10年壩工建設(shè)的重要標(biāo)志。10年來，我國新建成壩高100m以上的高壩大庫77座，占同期世界100m以上建壩總數(shù)的52%。其中，白鶴灘、烏東德等壩高超過200m的超高壩有8座，新增總庫容1035億m3，水電站裝機(jī)容量7527萬kW，構(gòu)成國家水網(wǎng)中新的重要“結(jié)點(diǎn)”。江河上的水庫大壩，不僅造福于人類社會(huì)，而且改變了江河物質(zhì)和能量的傳輸規(guī)律，改變了江河形態(tài)和水生生物系統(tǒng)的生境，改變了庫區(qū)人民群眾的生活生產(chǎn)條件和方式，許多江河控制性樞紐工程、巨型水電站對江河水系和經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)具有牽一發(fā)而動(dòng)全身的作用。作為大壩工程科技學(xué)術(shù)團(tuán)體，要從構(gòu)建國家水網(wǎng)“結(jié)點(diǎn)”的角度對水庫大壩進(jìn)行再研究，為國家水網(wǎng)建設(shè)提供科技支撐和服務(wù)。1.筑牢水庫大壩自身安全保障體系水庫大壩作為國家水網(wǎng)的重要“結(jié)點(diǎn)”，關(guān)系江河水系安瀾，關(guān)系人民福祉，關(guān)系經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，大壩安全是構(gòu)建國家水網(wǎng)的重大課題。要大力推進(jìn)人工智能等現(xiàn)代筑壩技術(shù)的科技創(chuàng)新，合理提高水庫大壩建筑物等級和標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用新一代信息技術(shù)提高水庫大壩安全監(jiān)測水平，確保水庫大壩建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)行安全，防止人為災(zāi)害。2.發(fā)揮好國家水網(wǎng)重要“結(jié)點(diǎn)”的綜合效益江河控制性樞紐工程和重要水電站具有調(diào)蓄徑流、防御洪水、保障供水、提供清潔能源、改善航運(yùn)、生態(tài)調(diào)度等綜合功能。面對氣候變化帶來的江河水文過程的不確定性，要研究并運(yùn)用水庫大壩數(shù)字孿生等新技術(shù)，不斷提升對降雨、產(chǎn)匯流過程、入庫洪水、干旱缺水的預(yù)警預(yù)報(bào)水平，為完善水庫大壩調(diào)度規(guī)程提供科學(xué)依據(jù)，統(tǒng)籌兼顧除害與興利、安全與效益，不斷提升水庫大壩作為國家水網(wǎng)重要“結(jié)點(diǎn)”的綜合效益。3.發(fā)揮好水庫大壩對國家水網(wǎng)的生態(tài)補(bǔ)水功能國家水網(wǎng)本底是江河水系，江河水系生態(tài)系統(tǒng)的完整性、穩(wěn)定性和多樣性，展示著國家水網(wǎng)的生機(jī)。水庫大壩具有調(diào)蓄江河徑流的功能，尤其是江河支流上的水庫，大多數(shù)為年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)類型，對江河天然徑流過程影響大，對河流生態(tài)系統(tǒng)的完整性、穩(wěn)定性和多樣性影響大。因此，在水庫大壩調(diào)度運(yùn)用過程中，應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先原則，按照法律和水行政主管部門關(guān)于江河生態(tài)流量的要求，科學(xué)合理調(diào)度水庫大壩，下泄生態(tài)流量，維系江河生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)。4.促進(jìn)庫區(qū)和諧發(fā)展庫區(qū)移民群眾是水庫大壩建設(shè)的貢獻(xiàn)者。水庫大壩建成后，庫區(qū)因蓄水淹沒而導(dǎo)致生產(chǎn)資料減少、環(huán)境容量改變，雖然國家依法給予補(bǔ)償，但水庫水電站運(yùn)行單位應(yīng)該按照共同富裕的理念，關(guān)心庫區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民群眾生計(jì)問題，真正做到建設(shè)一座水庫大壩帶動(dòng)一方經(jīng)濟(jì)、造福庫區(qū)百姓。

二、服務(wù)好國家糧食安全

黨的二十大報(bào)告明確指出，全方位夯實(shí)糧食安全根基，逐步把永久基本農(nóng)田全部建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。2023年中央一號文件提出，實(shí)施新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升行動(dòng)。建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、新增千億斤糧食產(chǎn)能、增加灌溉面積和提升灌溉保證率是重要基礎(chǔ)。有關(guān)研究表明，我國糧食產(chǎn)量增長與耕地灌溉面積增長呈明顯的線性關(guān)系。2005年是個(gè)節(jié)點(diǎn)，伴隨著耕地灌溉面積從2005年的9億畝（1畝=1/15hm2，下同）增長到2022年的約10.5億畝，我國糧食生產(chǎn)從此擺脫了“兩豐一歉”的歷史性規(guī)律，出現(xiàn)連續(xù)豐收的景象，2015年起更是連續(xù)8年糧食產(chǎn)量超過1.3萬億斤（6.5億t），其中灌區(qū)生產(chǎn)的糧食約占糧食總產(chǎn)量的85%，可見灌溉對我國糧食安全起到至關(guān)重要的保障作用。我國耕地設(shè)計(jì)灌溉面積中，以水庫作為水源的灌溉面積約5億畝，尤其在南方地區(qū)，水庫灌溉更是占據(jù)主導(dǎo)地位。發(fā)展灌溉面積和提升灌溉保證率，水庫灌溉具有巨大潛力，這種潛力就在于增加山區(qū)水資源與土地資源的契合度。我國南方多為山區(qū)，水土資源不僅存在區(qū)域上的錯(cuò)位問題，而且存在高程上的錯(cuò)位問題。水土資源區(qū)域上的錯(cuò)位可以通過引調(diào)水工程解決，如滇中引水工程、鄂北水資源配置工程等。高程上的錯(cuò)位現(xiàn)在有條件通過水庫連通解決。我國許多干流上的高壩大庫型水電站，蓄水量巨大，但因位于高山深谷之中，水庫高程相對較低，主要功能為發(fā)電，很少用于供水和灌溉。而山區(qū)土地一般在山上，高程高，主要靠中小河流上的中小水庫保障供水和灌溉，這也是南方中小水庫多的主要原因。但是隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展和城鎮(zhèn)人口的增加，大量中小型水庫轉(zhuǎn)向重點(diǎn)保障城鎮(zhèn)供水，灌溉水源呈現(xiàn)不足，灌溉保證率逐漸降低。因此，按照國家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要中關(guān)于實(shí)施水源工程間水系連通的要求，結(jié)合新能源建設(shè)和抽水蓄能電站建設(shè)，現(xiàn)在南方一些省份開始研究論證將不同高程的大水庫與中小水庫連接起來，“長藤結(jié)瓜”，對中小水庫進(jìn)行補(bǔ)水，替代城鎮(zhèn)供水水源，還中小水庫主要興利功能于灌溉，增加水庫灌溉面積，提高灌溉保證率。南方部分省份的設(shè)想和實(shí)踐表明，水庫是灌溉的重要水源，水庫間的連通將大幅度提升水土資源的契合度，為增加灌溉面積和提升灌溉保證率奠定基礎(chǔ)，為新增糧食產(chǎn)能作貢獻(xiàn)。中國大壩工程學(xué)會(huì)的許多會(huì)員單位是水庫水電站的擁有者和管理者，應(yīng)該積極主動(dòng)研究水庫連通中的工程、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題，為夯實(shí)國家糧食安全根基提供強(qiáng)有力的科技支撐。

三、服務(wù)好國家“雙碳”目標(biāo)

黨的二十大報(bào)告指出，要立足我國能源資源稟賦，堅(jiān)持先立后破，有計(jì)劃分步驟實(shí)施碳達(dá)峰行動(dòng)；重點(diǎn)控制化石能源消費(fèi)，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系。新型能源體系中，風(fēng)能、太陽能是主力軍。據(jù)相關(guān)專家統(tǒng)計(jì)，到2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)時(shí)，我國溫室氣體排放量約為120億t，而我國碳匯潛力約為12億t，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和必將是一項(xiàng)極為艱巨的任務(wù)。有關(guān)方面預(yù)測，如果進(jìn)行新能源替代，預(yù)計(jì)到2050年，我國風(fēng)能和太陽能總裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到35億kW，到2060年會(huì)進(jìn)一步增長。風(fēng)能和太陽能發(fā)電具有間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，大規(guī)模并網(wǎng)帶來的電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題，必然對靈活調(diào)節(jié)電源產(chǎn)生大規(guī)模需求。2022年中國大壩工程學(xué)會(huì)組織部分院士和專家學(xué)者開展了“‘雙碳’目標(biāo)下大力推進(jìn)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化發(fā)展”的專題調(diào)研。調(diào)研形成以下結(jié)論和建議：第一，由于我國缺少油、氣等靈活性調(diào)節(jié)電源，以及大規(guī)模煤電機(jī)組的靈活性改造仍然要排放二氧化碳，常規(guī)水電站和抽水蓄能電站必然成為新型能源體系中靈活性調(diào)節(jié)電源的主力軍。第二，目前國際上一般認(rèn)為水電調(diào)節(jié)風(fēng)能、太陽能電源的比例為1∶2～1∶4，如按照1∶4的配比估算，我國2050年對風(fēng)能、太陽能的調(diào)節(jié)能力需求約為9億kW，2060年需要的調(diào)節(jié)能力更多，無論是抽水蓄能還是常規(guī)水電站，均超出我國以功率計(jì)算的水能資源稟賦上限。第三，在大力發(fā)展抽水蓄能電站的同時(shí)，調(diào)整常規(guī)水電站功能定位是必要的。應(yīng)充分利用水能資源豐富，高壩大庫型水電站數(shù)量多、調(diào)蓄潛力大、調(diào)度靈活的特點(diǎn)，將常規(guī)水電站由電量供應(yīng)向容量支撐轉(zhuǎn)變，由獨(dú)立發(fā)電主體向新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)主體轉(zhuǎn)變。對于具有調(diào)節(jié)庫容的水電站，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)組，增大容量，提高調(diào)節(jié)能力，支撐風(fēng)能、太陽能電站的大規(guī)模發(fā)展。第四，在新能源體系建設(shè)中，把水風(fēng)光儲(chǔ)一體化開發(fā)方式和技術(shù)路線作為國家重點(diǎn)支持領(lǐng)域和行業(yè)要求，并在市場競爭的基礎(chǔ)上，探索創(chuàng)新水風(fēng)光儲(chǔ)一體化項(xiàng)目開發(fā)權(quán)的配置模式，深入研究價(jià)格、稅收、補(bǔ)償?shù)壤婀蚕頇C(jī)制。實(shí)踐中，中國大壩工程學(xué)會(huì)的一些會(huì)員單位已經(jīng)開展了水風(fēng)光儲(chǔ)一體化發(fā)展的成功探索，希望更多的會(huì)員單位加入到水風(fēng)光儲(chǔ)一體化開發(fā)方式的研究論證中，通過科技創(chuàng)新和開發(fā)方式創(chuàng)新，使水庫大壩更好地為“雙碳”目標(biāo)戰(zhàn)略服務(wù)。

四、堅(jiān)持“四個(gè)面向”總要求，創(chuàng)新推動(dòng)水

利水電和壩工領(lǐng)域科技進(jìn)步在推進(jìn)中國式現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，水利水電事業(yè)迎來新的發(fā)展高潮。構(gòu)建國家水網(wǎng)形成的現(xiàn)代水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)新布局，推進(jìn)供給側(cè)改革中水利水電建設(shè)釋放出的投資需求新動(dòng)力，一大批在建和即將上馬的水利水電新項(xiàng)目，國家建設(shè)質(zhì)量強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字強(qiáng)國對現(xiàn)代水庫大壩建設(shè)和運(yùn)行的新要求，江河生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)賦予壩工建設(shè)者的新使命，要求中國大壩工程學(xué)會(huì)必須以全新的精神面貌投入到新時(shí)代新階段水利水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展中。中國大壩工程學(xué)會(huì)目前擁有376家會(huì)員單位，其中水利水電企業(yè)、勘測設(shè)計(jì)和科學(xué)研究單位占大多數(shù)。學(xué)會(huì)的16個(gè)專業(yè)技術(shù)委員會(huì)要聚焦本專業(yè)領(lǐng)域服務(wù)國家重大需求的科技問題，聚焦影響本專業(yè)領(lǐng)域的具有“卡脖子”性質(zhì)的科技難題，加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流，相互啟發(fā)，推動(dòng)科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。例如，水庫泥沙處理與資源利用技術(shù)專業(yè)委員會(huì)，服務(wù)于黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展這一國家重大戰(zhàn)略，聚焦湖庫泥沙淤積處理和資源利用這一世界性難題，與中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)聯(lián)合組建中國湖庫清淤與泥沙利用協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，對提升黃河流域水庫清淤技術(shù)和泥沙資源化利用發(fā)揮了很好的促進(jìn)作用。泥沙技術(shù)專業(yè)委員會(huì)這種主動(dòng)服務(wù)國家戰(zhàn)略、聚焦科技難題、為科技工作者主動(dòng)搭建平臺(tái)、促進(jìn)行業(yè)科技進(jìn)步的做法值得大家借鑒。

作者:矯勇 單位:中國大壩工程學(xué)會(huì)