壩工科技創(chuàng)新服務戰(zhàn)略

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摘要：在推進中國式現(xiàn)代化進程中，科技學術團體要找準自身任務和目標，堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，作出應有的貢獻。圍繞服務好國家水網構建、服務好國家糧食安全、服務好國家“雙碳”目標三個方面，提出中國大壩工程學會創(chuàng)新推動水利水電和壩工領域科技進步、服務國家重大戰(zhàn)略的方向與建議。

關鍵詞：國家戰(zhàn)略；國家水網；糧食安全；“雙碳”目標；科技創(chuàng)新；中國大壩工程學會

黨的二十大擘畫了全面建設社會主義現(xiàn)代化國家、以中國式現(xiàn)代化全面推進中華民族偉大復興的宏偉藍圖。中國大壩工程學會作為國家社團組織中的科技學術團體，貫徹落實黨的二十大精神的一項重要內容就是在推進中國式現(xiàn)代化進程中找準自身的目標任務，堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，為推進中國式現(xiàn)代化進程作出應有的貢獻。

一、服務好國家水網構建

在構建國家水網中，水庫大壩是重要的“結點”，是連接自然水流系統(tǒng)與經濟社會系統(tǒng)的橋梁。根據全國第一次水利普查結果，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，按照國際標準，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，隨著我國筑壩技術步入世界前列，高壩大庫建設成為這10年壩工建設的重要標志。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，水電站裝機容量7527萬kW，構成國家水網中新的重要“結點”。江河上的水庫大壩，不僅造福于人類社會，而且改變了江河物質和能量的傳輸規(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濟社會系統(tǒng)具有牽一發(fā)而動全身的作用。作為大壩工程科技學術團體，要從構建國家水網“結點”的角度對水庫大壩進行再研究，為國家水網建設提供科技支撐和服務。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的重要“結點”，關系江河水系安瀾，關系人民福祉，關系經濟社會發(fā)展，大壩安全是構建國家水網的重大課題。要大力推進人工智能等現(xiàn)代筑壩技術的科技創(chuàng)新，合理提高水庫大壩建筑物等級和標準，運用新一代信息技術提高水庫大壩安全監(jiān)測水平，確保水庫大壩建設質量和運行安全，防止人為災害。2.發(fā)揮好國家水網重要“結點”的綜合效益江河控制性樞紐工程和重要水電站具有調蓄徑流、防御洪水、保障供水、提供清潔能源、改善航運、生態(tài)調度等綜合功能。面對氣候變化帶來的江河水文過程的不確定性，要研究并運用水庫大壩數(shù)字孿生等新技術，不斷提升對降雨、產匯流過程、入庫洪水、干旱缺水的預警預報水平，為完善水庫大壩調度規(guī)程提供科學依據，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重要“結點”的綜合效益。3.發(fā)揮好水庫大壩對國家水網的生態(tài)補水功能國家水網本底是江河水系，江河水系生態(tài)系統(tǒng)的完整性、穩(wěn)定性和多樣性，展示著國家水網的生機。水庫大壩具有調蓄江河徑流的功能，尤其是江河支流上的水庫，大多數(shù)為年調節(jié)和多年調節(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，在水庫大壩調度運用過程中，應堅持生態(tài)優(yōu)先原則，按照法律和水行政主管部門關于江河生態(tài)流量的要求，科學合理調度水庫大壩，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.促進庫區(qū)和諧發(fā)展庫區(qū)移民群眾是水庫大壩建設的貢獻者。水庫大壩建成后，庫區(qū)因蓄水淹沒而導致生產資料減少、環(huán)境容量改變，雖然國家依法給予補償，但水庫水電站運行單位應該按照共同富裕的理念，關心庫區(qū)經濟社會發(fā)展和人民群眾生計問題，真正做到建設一座水庫大壩帶動一方經濟、造福庫區(qū)百姓。

二、服務好國家糧食安全

黨的二十大報告明確指出，全方位夯實糧食安全根基，逐步把永久基本農田全部建成高標準農田。2023年中央一號文件提出，實施新一輪千億斤糧食產能提升行動。建設高標準農田、新增千億斤糧食產能、增加灌溉面積和提升灌溉保證率是重要基礎。有關研究表明，我國糧食產量增長與耕地灌溉面積增長呈明顯的線性關系。2005年是個節(jié)點，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年糧食產量超過1.3萬億斤（6.5億t），其中灌區(qū)生產的糧食約占糧食總產量的85%，可見灌溉對我國糧食安全起到至關重要的保障作用。我國耕地設計灌溉面積中，以水庫作為水源的灌溉面積約5億畝，尤其在南方地區(qū)，水庫灌溉更是占據主導地位。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)域上的錯位問題，而且存在高程上的錯位問題。水土資源區(qū)域上的錯位可以通過引調水工程解決，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，大量中小型水庫轉向重點保障城鎮(zhèn)供水，灌溉水源呈現(xiàn)不足，灌溉保證率逐漸降低。因此，按照國家水網建設規(guī)劃綱要中關于實施水源工程間水系連通的要求，結合新能源建設和抽水蓄能電站建設，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，“長藤結瓜”，對中小水庫進行補水，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。南方部分省份的設想和實踐表明，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，為新增糧食產能作貢獻。中國大壩工程學會的許多會員單位是水庫水電站的擁有者和管理者，應該積極主動研究水庫連通中的工程、技術和經濟問題，為夯實國家糧食安全根基提供強有力的科技支撐。

三、服務好國家“雙碳”目標

黨的二十大報告指出，要立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動；重點控制化石能源消費，加快規(guī)劃建設新型能源體系。新型能源體系中，風能、太陽能是主力軍。據相關專家統(tǒng)計，到2030年實現(xiàn)碳達峰目標時，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年前實現(xiàn)碳中和必將是一項極為艱巨的任務。有關方面預測，如果進行新能源替代，預計到2050年，我國風能和太陽能總裝機規(guī)模將達到35億kW，到2060年會進一步增長。風能和太陽能發(fā)電具有間歇性、波動性、隨機性的特點，大規(guī)模并網帶來的電網安全穩(wěn)定問題，必然對靈活調節(jié)電源產生大規(guī)模需求。2022年中國大壩工程學會組織部分院士和專家學者開展了“‘雙碳’目標下大力推進水風光儲一體化發(fā)展”的專題調研。調研形成以下結論和建議：第一，由于我國缺少油、氣等靈活性調節(jié)電源，以及大規(guī)模煤電機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節(jié)電源的主力軍。第二，目前國際上一般認為水電調節(jié)風能、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年對風能、太陽能的調節(jié)能力需求約為9億kW，2060年需要的調節(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，調整常規(guī)水電站功能定位是必要的。應充分利用水能資源豐富，高壩大庫型水電站數(shù)量多、調蓄潛力大、調度靈活的特點，將常規(guī)水電站由電量供應向容量支撐轉變，由獨立發(fā)電主體向新型電力系統(tǒng)調節(jié)主體轉變。對于具有調節(jié)庫容的水電站，應進一步擴大機組，增大容量，提高調節(jié)能力，支撐風能、太陽能電站的大規(guī)模發(fā)展。第四，在新能源體系建設中，把水風光儲一體化開發(fā)方式和技術路線作為國家重點支持領域和行業(yè)要求，并在市場競爭的基礎上，探索創(chuàng)新水風光儲一體化項目開發(fā)權的配置模式，深入研究價格、稅收、補償?shù)壤婀蚕頇C制。實踐中，中國大壩工程學會的一些會員單位已經開展了水風光儲一體化發(fā)展的成功探索，希望更多的會員單位加入到水風光儲一體化開發(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”目標戰(zhàn)略服務。

四、堅持“四個面向”總要求，創(chuàng)新推動水

利水電和壩工領域科技進步在推進中國式現(xiàn)代化建設進程中，水利水電事業(yè)迎來新的發(fā)展高潮。構建國家水網形成的現(xiàn)代水利基礎設施網絡建設新布局，推進供給側改革中水利水電建設釋放出的投資需求新動力，一大批在建和即將上馬的水利水電新項目，國家建設質量強國、網絡強國、數(shù)字強國對現(xiàn)代水庫大壩建設和運行的新要求，江河生態(tài)系統(tǒng)保護和修復賦予壩工建設者的新使命，要求中國大壩工程學會必須以全新的精神面貌投入到新時代新階段水利水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展中。中國大壩工程學會目前擁有376家會員單位，其中水利水電企業(yè)、勘測設計和科學研究單位占大多數(shù)。學會的16個專業(yè)技術委員會要聚焦本專業(yè)領域服務國家重大需求的科技問題，聚焦影響本專業(yè)領域的具有“卡脖子”性質的科技難題，加強學術交流，相互啟發(fā)，推動科技創(chuàng)新和技術進步。例如，水庫泥沙處理與資源利用技術專業(yè)委員會，服務于黃河流域生態(tài)保護和高質量發(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，與中國產學研合作促進會聯(lián)合組建中國湖庫清淤與泥沙利用協(xié)同創(chuàng)新平臺，對提升黃河流域水庫清淤技術和泥沙資源化利用發(fā)揮了很好的促進作用。泥沙技術專業(yè)委員會這種主動服務國家戰(zhàn)略、聚焦科技難題、為科技工作者主動搭建平臺、促進行業(yè)科技進步的做法值得大家借鑒。

作者:矯勇 單位:中國大壩工程學會