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黄河安澜的时代答卷 —— 三门峡水利枢纽绘就安全、生态、智能三位一体新图景​
文章来源:明珠集团 发布时间:2026-01-09 09:02

在黄河中游晋陕豫三省交界的峡谷之间,浊浪滔天的母亲河在此骤然收束,一座长713米、高106米的混凝土重力坝巍然矗立,如巨神扼守咽喉,这便是被誉为“万里黄河第一坝”的三门峡水利枢纽。自1960年投入运行以来,这座承载着中华民族治水兴邦梦想的“国之重器”,历经六十余载风雨侵蚀与技术迭代,逐步演进为集安全保障、生态修复、智能管控于一体的现代化水利枢纽。如今,站在黄河流域生态保护和高质量发展的战略高度,三门峡水利枢纽正以“安全为基、生态为魂、智能为翼”的全新姿态,在母亲河上书写着新时代的治水华章。

安全大坝:六十余年坚守,筑牢黄河安澜“定盘星

“黄河宁,天下平。”作为黄河干流上第一座大型水利枢纽工程,三门峡水利枢纽从诞生之日起,就肩负着守护下游安澜的历史使命,用实际行动践行“人民至上、生命至上”的庄严承诺。

走在亮如白昼的枢纽廊道,在廊道两侧整齐排列的监测设备引人注目。“这些看似普通的仪器,是大坝安全的‘侦察兵’和‘哨兵’。”现场工作人员指着两侧不同样式的传感器介绍,“自上个世纪90年代起,我们就实现了自动化监测,期间陆续进行了多次升级改造,2024年更是开展了全面的系统升级,从传感器到采集单元、信息化管理软件等,进一步夯实了三门峡水利枢纽建设安全大坝的基础。截止目前,我们在大坝坝体、廊道、两岸山体等位置,布设了354个监测点,涵盖了水平位移、沉降、渗压等核心监测指标,数据每天定时自动采集一次,测量精度更是达到了毫米级。”

这背后,是三门峡水利枢纽大坝安全监测系统升级改造。为全面提升三门峡水利枢纽运行管理水平,进一步全面掌握枢纽运行工况,自2024年起明珠集团对三门峡枢纽安全监测系统进行升级,完善了大坝安全监测项目,其中,智能监测技术的成功应用,更是为三门峡大坝表面变形装上了“智慧天眼”。工作人员指着位于枢纽左岸全自动观测房内的“测量机器人”介绍道:“这是本次升级改造新建的测量机器人变形监测系统,通过高精度测量技术与智能控制手段,集自动目标识别、自动照准、自动测量、自动记录于一体,通过远程控制模块与工业级通信网络,实现了监测流程的全自动化。”

现在的三门峡大坝安全监测系统对枢纽实现了左右岸、坝体、各层廊道的全域感知,关键部位、核心断面更是具备冗余校验能力,无论是日常运行中的细微形变,还是极端工况下的突发位移,都能被实时感知、精确记录。为三门峡水利枢纽的安全运行提供了坚实的监测保障。

除了监测系统的升级,枢纽近年来还实施了闸门集控建设、各类闸门大修、过流建筑物抗磨处理、防汛设备设施更新改造等多个项目,有效提高了枢纽工程的健康水平和防汛设备、设施的可靠性,大坝安全和防洪能力进一步提升。

“报告指挥部,上游来水流量持续上涨,预计5小时后达到8000立方米/秒!”2021年,黄河遭遇新中国成立以来最严重的秋汛,三门峡水利枢纽启动Ⅲ级应急响应。此时,防汛会商室内灯火通明,大屏幕上实时显示着上游水文站、水库水位、下泄流量等数据,调度团队按照黄委调度指令的下泄流量要求,利用指挥调度决策系统推演结果,迅速制定调度方案:开启 8 个泄流孔洞,与小浪底水库保持同步下泄运用。

“这次秋汛,我们累计拦蓄洪水2.74亿立方米,配合小浪底水库控制下游花园口站洪峰流量不超5000立方米 / 秒,削峰率达58%,确保了小浪底水库、河道行洪和下游滩区安全。” 参与此次调度的水库调度部工程师娄书建回忆道,“放在以前,这样的调度方案需要组织多个部门开会研讨,至少花费 2 小时;现在通过指挥调度决策系统,15 分钟就能完成数据汇总、方案推演和指令下达,效率有了大幅提升。”

高效处置的背后,是常态化的应急准备。枢纽以“日常巡检+专项检查+应急演练”建立了月检查、周巡查、日排查的管理机制:专业巡检人员按规定对大坝水工建筑物、防汛主设备进行全覆盖巡查,对重点部位加密巡检、监测;每月开展专项安全检查,由安全专责组成检查组,排查设备隐患和管理漏洞;每年汛期前组织实战化应急演练,模拟洪峰过境、设备故障、人员遇险等场景,锤炼抢险队伍的快速响应能力。

在巡检队伍中,57岁的黄委首席技师张新超已经坚守了 39年。“我父亲就是三门峡水利枢纽的第一代建设者,他常说,大坝安全无小事,枢纽闸门的安全启闭更是关系到黄河下游的‘岁岁安澜’。”张新超手持巡检终端,在既定的巡检路线逐点检查,“现在条件比以前好多了,智能设备的介入,保障了巡检工作的全面、完整。但仍然不能代替老师傅的‘专业经验’。比如通过听闸门启闭的声音,判断机械运行是否正常;用手触摸螺栓、连接部位,感知是否存在松动现象。”39 年来,张新超脚踏实地、扎根一线,从“老黄牛”成为“首席技师”。

生态大坝:从“工程治水”到“生态护河”的跨越

站在三门峡水利枢纽坝顶极目远眺,库区碧波万顷、宽阔澄澈,两岸绿树葱茏、草木繁茂,白鹭翩跹、灰鹤翔集,不时有珍禽舒展羽翼掠过水面,漾起一圈圈细碎的涟漪。眼前这幅水清岸绿、鸟翔鱼跃的生态画卷,很难让人将其与曾经泥沙淤积、水体浑浊的黄河河段联系起来。

随着“绿水青山就是金山银山”理念的深入人心,以及黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的深入实施,三门峡水利枢纽锚定河流生态修复与库区生态涵养两大抓手,毅然开启了从“工程治水”到“生态护河”的深刻转型,让千年黄河在这片水域焕发出全新生机。

2025年7月3日至7日,黄河调水调沙的“接力赛”在三门峡水利枢纽拉开帷幕。作为“承上启下”的关键节点,枢纽与万家寨、小浪底枢纽协同联动,以数智赋能打响精准调度硬仗:指挥中心内,数字孪生系统实时联动水情沙情,三维可视化屏幕清晰呈现大坝泄流动态,调度员轻点鼠标即可远程启闭闸门,精准控制出库流量3690立方米每秒;坝区之上,无人机巡检护坡、自动化系统监测坝体,“数字防线”与现场值守无缝衔接。历经102小时连续奋战,枢纽成功为小浪底水库精准补水4.75亿立方米,助力其排沙1.6亿吨创同期新高,用科技与担当筑牢黄河安澜屏障。

黄委自2002年起开展黄河调水调沙运用以来,在24年的调水调沙实践中,三门峡水库充分利用对泥沙调节承上启下的关键作用,增强小浪底调水调沙后续动力,实现黄河下游河道冲刷,下游河道最小平滩流量由2002年汛前的1800立方米/秒恢复到目前的4800立方米/秒左右,提高了黄河下游过洪能力,保障了黄河长治久安。

在保障黄河安澜的同时,库区生态也不断改善。

8月23日凌晨,天光微熹的三门峡水利枢纽坝前,清污大战已悄然打响。百米高空的1500kN悬臂吊舒展钢铁臂膀,操作员精准操控抓斗穿梭导轨;清污船上,指挥人员手持对讲机下达指令,驾驶员稳稳驾驭船只清理漂浮物……每年汛期,24小时不间断的清污作业持续进行,无论高温炙烤或是急雨突袭,从不间断,直到汛期结束,坝前堆积漂浮物尽数清理。2025年,三门峡水利枢纽累计开展清污作业111天,其中24小时连续清污70天,总计清污量约6万吨。

因汛期水库运用水位控制在 305 米以下,上游来水挟带的树木、高秆作物等大量污物随水流而下,不仅可能堵塞坝前拦污栅,更会直接进入黄河干流,对下游河道水体、湿地生态造成潜在污染。为破解这一生态隐患,水利枢纽加大科研投入,持续探索高效清污技术,先后研发回转栅式清污机、人工提栅清污、深水液压清污抓斗、拦污浮排、回转齿耙式清污机、清污船等多项技术,最终形成“拦、排、抓、推、捞”协同发力的立体清污体系——通过前端拦截、中段清理、后端处置的全流程管控,有效清除上游来污,避免污染物向下游扩散。该技术成果于2014年荣获黄委科技进步一等奖,为黄河流域水生态安全筑牢了关键防线。

技术护航之下,生态调度成效显著。每年11月到次年6月是枢纽生态补水的“黄金时段”。源源不断的生态水源流入圣天湖、天鹅湖,滋养黄河湿地,成为芦苇丛生、鸟类栖息的“天堂”,有效改善流域水生态环境。

“为给白天鹅栖息创造良好环境,三门峡水库适时配合调度运用进行生态补水,为越冬候鸟打造了适宜栖息地,实现了防凌安全与生态保护的双重目标。”水库调度部主任王海军说。

通过水库调蓄运用和黄河水量统一调度,防止了黄河下游河道断流、海水倒灌和河口三角洲生态环境的恶化,更在库区形成东至三门峡大坝、西至陕西潼关、北至山西河岸、南至崤山脚下,100多平方公里的库区湿地,使三门峡水库成为国家级珍禽动物大天鹅、小天鹅、丹顶鹤、黄嘴白鹭、白尾鹞、鹊鹞、红脚隼、红隼、灰鹤、雕鸮、红嘴鸥等的越冬栖息地。每年入冬到次年初春季节,数以万计的白天鹅从遥远的西伯利亚飞临这里越冬,使三门峡市获得“天鹅之城”的美誉。三门峡“天鹅湖”已成为黄河生态改善的生动写照。

智能大坝:科技赋能,开启“智慧治水”新时代

走进三门峡水利枢纽智慧调度中心,巨大的电子屏幕上,水库水位、流量、泥沙含量、设备运行工况等信息实时滚动,数字孪生三维地理空间以及 BIM 模型清晰呈现枢纽全貌。操作人员轻点鼠标,不仅能查看大坝安全监测、电力生产、机组运行等信息,运管中心依托闸门集控系统,更可实现泄洪闸门的远程精准操控——从闸门开度调节到启闭流程管控,全程数字化指令传输,响应延迟控制在秒级,既避免了传统现场操作的时空限制,又通过智能校验算法杜绝误操作,让泄洪调度更安全、更高效。这是三门峡水利枢纽历时三年打造的“智慧三门峡”综合管理平台,整合了物联网、大数据、人工智能、数字孪生等前沿技术,实现了水利调度从“经验型”向“智能型”的质变。

“这个数字孪生平台,就像是为三门峡水利枢纽再造了一个‘虚拟孪生体’,能够映射枢纽的物理状态。”生产计划部禹洪海副经理指着屏幕上的三维模型介绍,该平台基于无人机航测、卫星遥感等技术,采集了枢纽及周边区域 1:500 的高精度地形数据,构建了涵盖大坝、厂房、库区、下游河道的全场景数字模型,而闸门集控系统的运行状态也同步融入模型,点击任意泄洪闸门图标,即可实时查看其当前开度、操控记录等核心数据。

在数字孪生平台上,不仅可以直观查看枢纽的地理位置、工程结构、设备分布等静态信息,还能实时调取监测数据、调度方案、设备运行状态等动态数据。通过点击模型上的任意部位,即可查看该部位的详细参数和历史数据,为管理决策提供科学支撑。“比如我们想了解溢洪道闸门的运行情况,只需点击数字模型上的闸门,就能看到闸门的启闭次数、运行时间、故障记录等信息,还能通过视频监控实时查看闸门的实际状态。”生产计划部工程师张哂昭说。而运管中心的调度人员通过闸门集控系统,还能回溯每一次远程操控的指令日志,结合数字孪生模型的工况模拟,优化闸门运行参数,进一步提升调度精准度。

数字孪生平台还具备模拟推演功能。针对不同的水文情景,如暴雨、洪水、枯水等,平台可以模拟枢纽的运行状态和调度效果,为制定调度方案提供参考。“2021年秋季,黄河中游突发暴雨,我们通过数字孪生平台模拟了不同来水情况下的调度方案,结合运管中心闸门集控系统的实操参数,比选最优泄洪策略,既保障了防洪安全,又最大限度地发挥了发电效益。”王海军介绍,通过模拟推演,调度方案的科学性和合理性显著提升,决策效率能大幅提升。

“以前调度全靠经验,遇到复杂情况,需要组织多个部门开会研讨,耗时费力;现在有了智慧调度平台,一切都变得简单了。”水工中心工作人员说。智慧调度平台基于大数据和人工智能技术,构建了洪水预报、水资源调度、发电优化等多个智能模型,能够实现调度决策的精准化和高效化。

在洪水预报方面,平台整合了数十个水文站、水位站的监测数据,采用AI算法构建洪水预报模型,预报精度提升至95%以上,可提前72小时预判洪峰演进趋势。“受2025 年9月17—18日泾渭河流域强降雨影响,及上游水库联合排沙影响,黄河中游及渭河出现涨水过程,干支流来水汇合后,潼关站出现洪水过程。平台提前48小时准确预报了洪峰流量和到达时间,为我们争取了充足的调度准备时间。”王海军介绍,通过黄委科学调度,运管中心借助闸门集控系统,远程下达闸门操作指令,三门峡水库自9月20日12时起按4000立方米每秒下泄直至敞泄;成功应对洪水,保障下游安全同时,库区潼关以下实现净排沙近1000万吨。2025年水库汛期净排沙1.21亿吨,潼关高程较汛前降低0.53米,实现了库区排沙减淤,保持了水库长期有效库容。

在保障枢纽大坝安全方面,平台构建了大坝安全监测预警模型,通过分析大坝安全监测数据,能够提前预判大坝安全风险,实现“早发现早处理”。“以前设备故障都是发生后才发现,影响正常运行;现在平台能够提前报警,我们可以在故障发生前进行维修,大大降低了故障发生率。”三门峡发电公司副总经理李远军介绍,闸门集控系统同样搭载了智能诊断模块,可实时监测闸门启闭机的电流、电压、液压泵站运行工况等数据,一旦出现异常波动立即触发预警,运维人员可提前介入排查。自平台投用以来,设备故障率显著下降,运行效率有效提升。

六十余载风雨兼程,六十余载砥砺奋进。从昔日“万里黄河第一坝”的伟大创举,到如今“安全、生态、智能”三位一体的发展实践,三门峡水利枢纽始终与黄河共生共荣,与时代同频共振。这座矗立在母亲河上的“功勋大坝”,不仅见证了中国水利工程从无到有、从弱到强的发展历程,更彰显了中华民族治水兴邦的坚定信念和不懈追求。(刘佳琪)