南水北调东线正式通水运行十周年
在亚洲最大泵站枢纽看“水往高处流”
超61.4亿立方米输入山东！
累计抽引江水400多亿立方米！
经过入口处“源头”石碑，4座电力抽水站就会映入人们的眼帘。这4座电力抽水站连着4座绿茵小岛，一线排开，在如画风景下动力澎湃。这里便是江都水利枢纽，我国规模最大的电力排灌工程、亚洲最大的泵站枢纽，也是南水北调东线的起点。
今年是南水北调东线正式通水运行十周年。科技日报记者近日随中国南水北调集团组织的采访活动，实地探访了绵延1467公里的南水北调东线一期工程。
“南水北调东线一期工程初步构筑了东部国家水网主骨架、大动脉。10年来，工程受水区内城市的生活和工业供水保证率已从不足80%提高到97%以上。提级北上的‘南水’，已成为我国东部保障供水安全、改善河湖生态、促进经济循环的‘生命源泉’。”中国南水北调集团东线有限公司副总工程师魏军国说。
梯级泵站送“南水”
“古有李冰都江堰，今有人民江都站”。江都水利枢纽是东线第一调水梯级，4座大型泵站、33台水泵，设计流量400立方米每秒，1小时抽水量可灌溉4万亩良田。
记者在江都水利枢纽展览馆数字沙盘前看到，长江水从扬州出发，经双线河道一路被“托举”北上，经过13级泵站，就像连续爬升13个台阶，连通洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖，东线全线最高处东平湖水位与长江水位地势差近40米，让“水往高处流”成为现实。
让江水逆流北上，翻越40米高程，关键在于提升水位的泵站群。记者走进第四抽水站泵房时，7台泵机正在运行，发出阵阵轰鸣声。
南水北调东线江苏水源有限责任公司（以下简称“江苏水源”）调度运行部主任孙涛介绍说，南水北调东线工程中，新建和改造22座大型泵站，组成了13个梯级调水枢纽，堪称世界上最大的泵站群。
建设这一超大泵站群，难度可想而知。江苏水源原副总经理刘军以宝应站为例介绍，叶片调节机构是水泵调节运行工况，实施优化运行的关键部件。国内大多采用液压式，即用压力油驱动活塞上下移动，从而调节叶片角度。但这会带来渗油问题，容易污染湖水，而南水北调主要是供给生活用水，必须攻关。团队最终研发出适应调节力大、防漏油的环保型调节系统，实现新型调节结构国产化。
正是这样“因站而异”“因站而组”，仅南水北调东线江苏段便形成了11套方案，经过严密的泵站技术方案比选，设备投资节省9000万元以上，泵站效率普遍提升至70%以上。
数字孪生提效能
在南水北调东线江苏段集中控制中心，鼠标一按，只用5秒钟，远在200公里外的泵站机组纷纷转动，出水口水面泛起粼粼波光，2023年南水北调东线调水工作正式开启。
水利行业以往大多依赖人工经验调度。34座大型泵站、159台泵组、上千名工作人员，每天每小时每分钟如何调度、分配、管理，这挑战丝毫不亚于工程建设。而数字孪生泵站的建设，上演了一场智能化、数字化的水利变革。
江苏水源科技信息中心主任莫兆祥解释说，数字孪生，简单说就是在虚拟世界里创建一个一模一样的泵站系统。南水北调东线江苏段工程每天至少有2万个点的数据汇聚到中心，如何利用这些数据，挖掘智能化的应用场景是关键。
为此，团队在江苏段布置了约5200个传感器，200路具有AI分析功能的高清摄像机，并充分利用物联网和云计算，依托自建专有云，对采集的大数据进行分析，使整个江苏段工程的运行管理进入智能时代。
“数字孪生工程建成后，可对泵组健康状况实时评估，5台机组谁的‘身体好’、谁的‘身体差’，系统都会有科学的判断，而且还能对故障提前预报预警，为后期优化运行奠定了基础。”莫兆祥说。
在山东邓楼泵站，数字孪生系统也帮了大忙。9月，机组工作人员在做开机维护前，发现一台设备摆速过大，系统提示振动超标。经检修，原来是电涡流传感器有些松动，这种松动会在长时间运行中对机组寿命造成严重影响。
中国南水北调集团东线有限公司北京本部数字孪生智能调度大厅里，调度人员可实时查看沿线的工情、水情，通过业务系统在线收发日报、下达指令。
中国南水北调集团东线有限公司总调度中心副主任侯煜表示，数字孪生系统就像泵站的智慧大脑，通过它可以实现精准调水，将智慧水利建设推向新台阶。（记者 付丽丽）