摘要：開展高海拔地區(qū)水電工程智能建造關(guān)鍵挑戰(zhàn)問題與對策研究，對促進(jìn)水電安全、優(yōu)質(zhì)、綠色、高效開發(fā)具有重要意義。本文總結(jié)了高海拔地區(qū)水電的自然環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)、工程建設(shè)等特點，從生態(tài)優(yōu)先、本質(zhì)安全、精品工程、資源利用、價值創(chuàng)造方面闡明了高海拔智能建造面臨的挑戰(zhàn)。基于“全面感知、真實分析、實時控制、持續(xù)優(yōu)化”的閉環(huán)建造控制理論，聚焦高海拔地區(qū)水電工程建設(shè)中將會出現(xiàn)的新問題，建立了智能建造三維四要素協(xié)同系統(tǒng)分析框架;對典型河段的生態(tài)調(diào)控、地下空間環(huán)境健康、土石方智能平衡、水工隧洞智能襯砌、深厚覆蓋層地基智能振沖、地質(zhì)災(zāi)害防治及綠色生產(chǎn)輔助系統(tǒng)等，提出了相應(yīng)的智能建造方法和對策，以充分發(fā)揮智能化技術(shù)和管理在資源投入、工藝過程、業(yè)務(wù)流程、結(jié)構(gòu)性態(tài)、工程進(jìn)度和實物成本等六大管理要素中的重要作用，推進(jìn)高海拔水電工程智能建造技術(shù)創(chuàng)新和管理提升。研究結(jié)果對高海拔地區(qū)水電工程智能建造技術(shù)與管理的應(yīng)用和發(fā)展具有指導(dǎo)意義，也可供其它水工程及基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)借鑒。
關(guān)鍵詞：水電工程;智能建造;閉環(huán)控制;綠色水電;高海拔地區(qū)
1研究背景
國家《能源互聯(lián)網(wǎng)行動計劃大綱》指出，要通過能源互聯(lián)網(wǎng)推動能源生產(chǎn)、消費、體制變革和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，有力地推動我國能源革命[1]。2020年國家13部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出“以數(shù)字化、智能化升級為動力，創(chuàng)新突破相關(guān)核心技術(shù)，加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)應(yīng)用”[2]。深入思考水電企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)時代的新理論、新技術(shù)、新對策，并開啟以能源革命與信息化變革為核心的智能建造，這是大勢所趨，是保障國家和社會高質(zhì)量持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[3-4]。
水電論文范例： 發(fā)揮河長制優(yōu)勢做好小流域水電站防汛度汛
水電作為清潔可再生能源，是實現(xiàn)2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和目標(biāo)，促進(jìn)國家能源轉(zhuǎn)型的重要組成部分。截至2020年底，中國水電裝機(jī)容量總量3.8億kW左右，待開發(fā)水力資源一半以上集中在高海拔地區(qū)的雅魯藏布江、瀾滄江、怒江和金沙江流域，國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)[5]明確要實施雅魯藏布江下游水電資源開發(fā)。
高海拔地區(qū)水電建設(shè)具有“四高”(高寒、高地應(yīng)力、高地震烈度、高水頭)，“四大”(大埋深、大落差、大保護(hù)、大溫差)，“三長”(長冬歇、長隧洞、長周期)等特點，高海拔水電工程智能建造技術(shù)的應(yīng)用范圍、專業(yè)領(lǐng)域、融合深度、覆蓋周期等要求更高，且端、網(wǎng)、云、自然、交通、通訊等基礎(chǔ)條件較弱，特別是開發(fā)過程中將遇到典型河段生態(tài)調(diào)控、地下空間健康環(huán)境控制、土石方時空平衡利用、長大水工隧洞襯砌建造、深厚覆蓋層地基振沖置換、高位雪崩泥石流災(zāi)害防治及綠色生產(chǎn)輔助系統(tǒng)等特有新問題和新挑戰(zhàn)，對安全、優(yōu)質(zhì)、綠色、高效開發(fā)水電資源提出了更高的要求，需要更好開發(fā)運(yùn)用數(shù)字化、智能化技術(shù)和管理手段，來實現(xiàn)這些建設(shè)目標(biāo)。
因此，開展高海拔地區(qū)水電工程智能建造挑戰(zhàn)與對策研究，具有重要意義。目前，國內(nèi)外針對水電工程智能建造研究主要包含理論、技術(shù)和管理平臺三方面，主要進(jìn)展如下：
(1)理論，早期學(xué)者提出智能建造重點在于建造過程中數(shù)值技術(shù)、智能技術(shù)的充分利用[6]。信息化、智能化技術(shù)逐漸被應(yīng)用到水電工程建設(shè)中[7]，如糯扎渡[6]、溪洛渡[8-10]、向家壩、白鶴灘[11]、烏東德[4]等高壩。通過工程實踐和研究的深入，眾多學(xué)者提出了不同的智能建造定義[12-13]，樊啟祥等[14]進(jìn)一步明確了智能建造內(nèi)容、過程和類別等內(nèi)涵，強(qiáng)調(diào)閉環(huán)控制理論是智能建造的核心。
(2)技術(shù)，近10年來，智能建造技術(shù)在建筑、土木及水利水電等基礎(chǔ)設(shè)施建造行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛[8，15-16]。相對比較成熟和應(yīng)用較廣泛的數(shù)字化和智能化技術(shù)，包括智能碾壓[17]、智能溫控[18]、智能灌漿[11]、智能安全[12，19-20]、3D打印[21]及BIM應(yīng)用[22]等。
在交通、水工隧洞及電站廠房等地下工程方面，盾構(gòu)隧道信息化施工智能技術(shù)[23]、隧道施工多元信息智能監(jiān)控系統(tǒng)[24]、隧洞排水設(shè)備狀態(tài)智能監(jiān)控系統(tǒng)[25]相繼得到應(yīng)用。為水利水電工程已有典型智能建造技術(shù)，它們推動了水利水電工程建造技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展。(3)管理平臺，基于溪洛渡、烏東德、白鶴灘等大型水電工程實踐研發(fā)的Idam綜合管理平臺[8]，是當(dāng)前水電工程智能建造最具代表性管理平臺之一。
在安全生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境管控等方面，如安全隱患排查治理系統(tǒng)[20]，現(xiàn)場監(jiān)理人員管理和評價系統(tǒng)[26]，電力系統(tǒng)實時動態(tài)安全智能評估[27]，水質(zhì)、生態(tài)、環(huán)境監(jiān)測傳感管理平臺[28]等也得到應(yīng)用。面對高海拔地區(qū)自然環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)、工程建設(shè)等建設(shè)特點，現(xiàn)有資源如人類活動、施工機(jī)械、機(jī)電設(shè)備的能力與效率等面臨新的挑戰(zhàn)。
生態(tài)環(huán)境調(diào)查評估保護(hù)監(jiān)測分析的手段與方法、雪崩冰崩及其泥石流等自然災(zāi)害、強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動對復(fù)雜環(huán)境下水工建筑物的全生命期安全影響等問題一定程度上超出了現(xiàn)有的工程認(rèn)知，對傳統(tǒng)的、定型的、熟悉的工程方法提出了新的挑戰(zhàn)，相關(guān)工程建造理論、工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工程管理要求已超出現(xiàn)有實踐與規(guī)范，水電開發(fā)全生命期綠色化、無人化、電氣化、智能化的管理目標(biāo)，對建設(shè)要素感知、實時數(shù)據(jù)處理、智能預(yù)測預(yù)警、智能建造關(guān)鍵裝備、全要素全過程全成本智能管理等提出了新命題、新問題、新要求，其解決方案還需結(jié)合水電開發(fā)的迫切現(xiàn)實要求深入研究。
本文首先分析高海拔地區(qū)水電工程建設(shè)特點、挑戰(zhàn)和應(yīng)用原則，構(gòu)建了高海拔地區(qū)智能建造閉環(huán)控制方法和智能管理體系;進(jìn)而基于智能閉環(huán)控制理論，闡述典型河段生態(tài)調(diào)控、地下空間健康環(huán)境控制、土石方時空調(diào)配平衡利用、長大水工隧洞襯砌智能化施工、深厚覆蓋層地基振沖碎石樁智能控制、地質(zhì)災(zāi)害防治及綠色生產(chǎn)輔助系統(tǒng)等新挑戰(zhàn)，提出智能建造相應(yīng)的對策。
2高海拔水電工程建設(shè)的特點、挑戰(zhàn)和原則
2.1高海拔地區(qū)水電工程建造特點與挑戰(zhàn)
從高海拔地區(qū)水電工程河流規(guī)劃、工程布置、建設(shè)實施、運(yùn)行維護(hù)等時空演變特性看，可歸納其自然環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)、工程建設(shè)等特點。同時，高海拔水電開發(fā)還面臨無人區(qū)本底資料缺少、地域特性相關(guān)的電力消納市場協(xié)調(diào)處理復(fù)雜、市場化電價承受能力有限、建設(shè)征地和移民搬遷安置艱巨、科技積累和技術(shù)水平不高、開發(fā)建設(shè)體制機(jī)制深化改革等挑戰(zhàn)。這些特點和挑戰(zhàn)疊加，使高海拔水電工程建設(shè)和電站運(yùn)行面臨更大的風(fēng)險。
2.2高海拔水電工程智能建造遵循的原則
高海拔地區(qū)的自然、結(jié)構(gòu)、建設(shè)等特點，要求工程建造活動遵循生態(tài)保護(hù)、本質(zhì)安全、質(zhì)量控制、資源利用和價值創(chuàng)造等基本原則：
(1)生態(tài)優(yōu)先。
由于特殊的地理位置和地形條件，高海拔地區(qū)擁有極其豐富且獨特的自然和生物資源，有的項目鄰近自然保護(hù)區(qū)或生態(tài)紅線，環(huán)境保護(hù)壓力大。工程干支流、梯級及調(diào)節(jié)性水庫和徑流電站、天然河流徑流補(bǔ)給構(gòu)成一個以水工程為核心的新的高原水生態(tài)、水環(huán)境及水資源系統(tǒng)，其調(diào)度協(xié)調(diào)控制難度大。處理高海拔地區(qū)豐富水力資源開發(fā)和生物多樣性保護(hù)的關(guān)系，構(gòu)建資源開發(fā)生態(tài)判斷準(zhǔn)則、關(guān)鍵控制指標(biāo)和梯級生態(tài)調(diào)度控制指標(biāo)等必須堅持生態(tài)優(yōu)先，促進(jìn)綠色、智能技術(shù)與管理創(chuàng)新在工程生態(tài)和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。
(2)本質(zhì)安全。
高海拔地區(qū)水電工程安全管控涉及到規(guī)劃、設(shè)計、施工、運(yùn)維的全生命周期，不僅要解決變化的工程生態(tài)和地質(zhì)環(huán)境中不確定性帶來的工程永久安全問題，也要解決復(fù)雜水文、地形、地質(zhì)環(huán)境，如冰湖、雪崩、泥石流等頻發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對工程施工和電站運(yùn)行中人員、機(jī)器設(shè)備、物料等全資源要素、全工藝過程及全業(yè)務(wù)流程帶來的挑戰(zhàn)，更要面對高海拔缺氧、復(fù)雜地下施工環(huán)境對人員健康和安全帶來的巨大挑戰(zhàn)。杜絕人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素及管理缺陷，需要在已有技術(shù)基礎(chǔ)上，創(chuàng)新研發(fā)適應(yīng)高海拔地區(qū)的智能傳感設(shè)備、智能機(jī)器人等安全管控技術(shù)，培育智能建造安全文化，達(dá)到工程全周期本質(zhì)安全的要求。
(3)精品工程。
精品工程是對工程建設(shè)質(zhì)量的更高要求和追求，一般要制定高于現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)和工藝措施，并通過系統(tǒng)的保證體系來實現(xiàn)。如，三峽工程精品機(jī)組及金沙江下游大型梯級電站精品工程[10]，通過制定先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)、工藝要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，建立完善嚴(yán)格精細(xì)化的技術(shù)與質(zhì)量管理體系來實現(xiàn)。高海拔工程建設(shè)的環(huán)境嚴(yán)峻性、技術(shù)挑戰(zhàn)性、運(yùn)行可靠性和品質(zhì)耐久性更要追求精品工程，要圍繞資源投入、工藝過程、業(yè)務(wù)流程、結(jié)構(gòu)性態(tài)、工程進(jìn)度、實物成本等六個要素。
積極應(yīng)用智能建造控制理論，采取數(shù)字化、智能化技術(shù)進(jìn)行全過程的偏差管理和變更管理，創(chuàng)新電氣化、無人化施工系統(tǒng)，實現(xiàn)安全零隱患、質(zhì)量零缺陷、環(huán)保零違規(guī)、進(jìn)度零延誤、成本零浪費、行為零問責(zé)的“六零”工程建設(shè)管理目標(biāo)。如在高海拔地區(qū)不同工藝環(huán)節(jié)和應(yīng)用場景中，研發(fā)升級智能振沖、3D打印、智能碾壓、智能溫控等智能建造技術(shù)，充分考慮網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與智能化技術(shù)應(yīng)用對接，做好通信規(guī)劃和布置，為建設(shè)精品工程奠定基礎(chǔ)。
(4)資源利用。
水電工程在高效利用水力資源產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)等綜合效益的同時，也要針對工程規(guī)模大、施工工期長、物質(zhì)材料設(shè)備消耗多及建設(shè)資金大的特點，持續(xù)進(jìn)行資源及資金投入的動態(tài)優(yōu)化。通過優(yōu)化設(shè)計、提高作業(yè)效率，做好節(jié)水、節(jié)電、節(jié)材，降低能耗，對于工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的各類材料如工程開挖料也要做好資源化綜合利用，減少資源消耗，降低碳排放，節(jié)省建設(shè)資金。
工程開挖渣料并不是廢料和棄料，具有資源價值，宜遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)、再生利用原則，進(jìn)行資源化開發(fā)和利用。一方面通過工程布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工組織的結(jié)合減少開挖量，另一方面要把開挖料作為工程建設(shè)自身的建筑材料如混凝土骨料和構(gòu)件制品來利用，也可以用于地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境治理、河岸防護(hù)、人造灘頭濕地、生態(tài)景觀營造、建筑構(gòu)件產(chǎn)品化生產(chǎn)、地方基礎(chǔ)設(shè)施與生產(chǎn)生活發(fā)展用地等。同時，要增強(qiáng)對施工范圍地面表土、陸生植被等資源稀缺性、珍貴性的認(rèn)識，提前做好規(guī)劃與施工組織，通過建設(shè)過程時空調(diào)控發(fā)揮其作用。在生產(chǎn)輔助系統(tǒng)如施工用水、用電等方面，要通過以需定供的全過程智能調(diào)控技術(shù)達(dá)到綠色發(fā)展、資源節(jié)約、循環(huán)使用的目標(biāo)。
3高海拔智能建造閉環(huán)控制理論與管理
3.1高海拔智能閉環(huán)控制理論
水電工程建造是一次性活動，有明確的建造目的和要求，但也是一個創(chuàng)新性活動。建造過程中，不同工程和地域會遇到不同的水文過程、地質(zhì)和自然災(zāi)害等不確定性挑戰(zhàn)，工程建設(shè)過程中的階段性轉(zhuǎn)化和專業(yè)轉(zhuǎn)換特性，提高了一次性實現(xiàn)原有目標(biāo)的難度。工程建造需要時刻在變化中進(jìn)行分析，并采取及時有效的對策。智能閉環(huán)控制理論[13]即“全面感知、真實分析、實時控制、持續(xù)優(yōu)化”，可有效應(yīng)對變化，提高建造效率，保證目標(biāo)實現(xiàn)?；陂]環(huán)控制理論與高海拔地區(qū)水電工程發(fā)展特點和挑戰(zhàn)，本文構(gòu)建高海拔地區(qū)智能閉環(huán)控制模型。
隨著建設(shè)環(huán)境與建造物及其建造過程狀態(tài)的時空變化，表征環(huán)境與工程狀態(tài)函數(shù)，涵蓋生態(tài)調(diào)控、施工環(huán)境調(diào)控、資源利用、智能襯砌、智能振沖以及災(zāi)害防治等關(guān)鍵建造活動與環(huán)境，梳理主要建造活動的閉環(huán)控制關(guān)鍵參數(shù)，建立建造活動的數(shù)字孿生模型;通過智能算法及回報反饋機(jī)制，依據(jù)關(guān)鍵控制參數(shù)與控制目標(biāo)的偏差變化，對狀態(tài)表征函數(shù)進(jìn)行更新[13]。
實現(xiàn)人機(jī)協(xié)同;融合資源投入、工藝過程、業(yè)務(wù)流程、結(jié)構(gòu)性態(tài)、工程進(jìn)度和實物成本等六大管理要素，考慮自然與工程環(huán)境動態(tài)變化，基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)等智能算法計算工程建造“回報”，進(jìn)而優(yōu)化重構(gòu)真實分析對比的標(biāo)準(zhǔn)、判據(jù)和規(guī)則，升級開發(fā)智能裝備、產(chǎn)品和閉環(huán)管理邏輯，實現(xiàn)無人化管理，進(jìn)而對建造全過程的實時智能閉環(huán)控制流程、關(guān)鍵參數(shù)、感知、分析與控制的指標(biāo)以及回報或者智能算法的更新，即持續(xù)優(yōu)化過程。持續(xù)優(yōu)化的參數(shù)、流程、算法等依賴于深度學(xué)習(xí)和優(yōu)化目標(biāo)，是智能系統(tǒng)不斷提升的關(guān)鍵。
3.2智能建造三維四要素協(xié)同系統(tǒng)分析方法
基于智能建造閉環(huán)控制理論，面對高海拔地區(qū)更為復(fù)雜和特殊的水電建設(shè)環(huán)境，亟需在已有智能建造技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)：(1)全要素的數(shù)字孿生;(2)多方人機(jī)協(xié)同;(3)無人智能偏差控制、糾偏;(4)可持續(xù)的優(yōu)化與調(diào)整;(5)資源共享與協(xié)同工作，知識的有效傳遞與傳承，使水電工程在全生命周期里具有持續(xù)價值創(chuàng)造的能力。針對高海拔地區(qū)水電工程開發(fā)建設(shè)遇到的典型河段的生態(tài)調(diào)控、地下空間健康環(huán)境、土石方利用時空平衡、長大水工隧洞襯砌優(yōu)化與智能化施工、深厚覆蓋層地基振沖碎石樁置換工藝智能控制、地質(zhì)災(zāi)害防治及綠色生產(chǎn)輔助系統(tǒng)等特有新問題。
(1)水電工程智能建造活動必須聚焦工程業(yè)務(wù)問題，如技術(shù)、安全健康、生態(tài)環(huán)保等問題，要充分發(fā)揮數(shù)字化、智能化手段的作用，來解決問題，提升建設(shè)績效。本文從項目管理全周期，專業(yè)知識與研究方法、工作程序與邏輯等3個維度，以及工程項目建設(shè)管理包含的時間-空間-質(zhì)量-數(shù)量等4個要素，建立水電工程智能建造活動三維四要素協(xié)同系統(tǒng)分析框架。從智能建造閉環(huán)控制理論[13]出發(fā)，此框架中強(qiáng)調(diào)了智能建造的創(chuàng)新性、知識運(yùn)用的綜合性、管理決策的科學(xué)性。
其中3個維度具體指：(a)項目管理全周期，即工程建設(shè)項目規(guī)劃-建設(shè)-運(yùn)行的全生命期，包括動議立項、調(diào)研勘測、河流規(guī)劃、預(yù)可研(可研)設(shè)計、招標(biāo)設(shè)計、施工設(shè)計、建設(shè)實施、運(yùn)行維護(hù)、持續(xù)提升等;(b)專業(yè)知識與研究方法，即理論分析、試驗測試、監(jiān)測反饋、仿真復(fù)核、大數(shù)據(jù)挖掘優(yōu)化、邊緣計算、人工智能、云平臺、區(qū)塊鏈等;(c)工作程序與邏輯，即問題提出、目標(biāo)制定、準(zhǔn)則建立、方案設(shè)計、建模尋優(yōu)、綜合評價、科學(xué)決策及項目實施等。
4個要素是采用智能建造解決典型河段的生態(tài)調(diào)控、地下空間環(huán)境健康、土石方時空平衡、水工隧洞智能襯砌、深厚覆蓋層地基智能振沖、地質(zhì)災(zāi)害防治及綠色生產(chǎn)輔助系統(tǒng)等問題以及建造活動的主要變量，通過運(yùn)行智能化技術(shù)來調(diào)控這些變量的各類屬性，實現(xiàn)閉環(huán)控制。
4高海拔水電工程建設(shè)典型問題智能建造對策
4.1典型河段的生態(tài)調(diào)控方法
水庫水位與流域水資源高效利用以及生態(tài)系統(tǒng)息息相關(guān)[30]。A電站具有年調(diào)節(jié)能力，位于河流1與河流2匯合口上游;B為徑流式電站，正常蓄水位以下水位變幅小，為反調(diào)節(jié)水庫，位于匯合口下游一定距離處，河流1與河流2交匯處形成濕地公園。A水庫調(diào)節(jié)及其下游自然河段，以及B水庫蓄水回水會對交匯處河道產(chǎn)生影響。水庫淹沒、下泄水文過程、泥沙等條件的改變可能對濕地空間分布、水沙過程以及生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生影響。需要處理好電站建設(shè)與該河段生態(tài)保護(hù)及景觀維護(hù)之間的關(guān)系。
4.2地下空間環(huán)境健康控制
隨著電氣化、機(jī)械化、自動化、智能化施工技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，水電工程建設(shè)過程中的施工人數(shù)將大量減少，尤其是地下空間的施工作業(yè)人員和艱苦狹窄環(huán)境下的手工勞動將大量減少。高海拔、大埋深、高地溫環(huán)境下建設(shè)人員及施工設(shè)備所處地理空間的環(huán)境健康質(zhì)量，對人身健康安全和施工效率都有直接的影響。因此，高海拔地區(qū)地下空間環(huán)境和人員健康狀態(tài)的預(yù)警預(yù)控是保證建設(shè)安全、建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)進(jìn)度的關(guān)鍵，地下空間健康環(huán)境智能調(diào)控對策宜包括：
(1)研發(fā)適應(yīng)高海拔地區(qū)超長深埋隧洞環(huán)境的人員智能健康可穿戴設(shè)備和實時定位交互通訊系統(tǒng)，形成對作業(yè)人員與施工環(huán)境的不間斷監(jiān)測與反饋。充分發(fā)揮智能健康可穿戴設(shè)備的計步、心率、呼吸、溫度、疲勞、睡眠、血壓血氧等監(jiān)測功能，實時收集高海拔地區(qū)佩戴人員安全健康信息并分析人員健康情況，及時反饋處理人員生理狀態(tài)、異常預(yù)警，建立不同工種、不同季節(jié)、不同時間段、不同性別、不同年齡段的健康評價標(biāo)準(zhǔn)體系。
5結(jié)語
通過智能建造高質(zhì)量開發(fā)高海拔地區(qū)水電資源是實現(xiàn)中國清潔能源可持續(xù)發(fā)展的重要手段，是保護(hù)雪域高原生態(tài)環(huán)境、推進(jìn)國家生態(tài)文明建設(shè)的重要方法。本文對高海拔地區(qū)水電工程智能建造挑戰(zhàn)與對策開展研究，主要結(jié)論如下：大型水電工程智能建造是一個持續(xù)創(chuàng)新、價值創(chuàng)造的過程。當(dāng)前中國水電工程建造已經(jīng)初步形成了以數(shù)字仿真、智能碾壓、智能通水及智能灌漿等為代表的水電工程智能建造技術(shù)。
通過調(diào)研，分析了高海拔地區(qū)水電工程的自然環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)以及工程建設(shè)的特點和挑戰(zhàn)，提出要遵循生態(tài)優(yōu)先、本質(zhì)安全、精品工程、資源利用、價值創(chuàng)造等基本原則。結(jié)合高海拔水電過程建設(shè)面對的工程技術(shù)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)管理等新問題，提出了高海拔智能建造閉環(huán)控制理論及智能技術(shù)拓展應(yīng)用與創(chuàng)新研發(fā)的主要領(lǐng)域和關(guān)鍵問題，定義了高海拔水電工程主要建造活動智能閉環(huán)控制的關(guān)鍵參數(shù)。
結(jié)合水電工程建設(shè)規(guī)律和高海拔水電工程特點與挑戰(zhàn)，構(gòu)建了聚焦工程業(yè)務(wù)問題的三維度(項目管理全周期-專業(yè)知識與研究方法-工作程序與邏輯)四要素(時間-空間-質(zhì)量-數(shù)量)協(xié)同系統(tǒng)分析框架，同時建立具有建模、定量、尋優(yōu)、閉環(huán)、調(diào)控等特點的智能建造數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，為分析高海拔水電工程建造活動的閉環(huán)智能控制提供了有效的工作工具。
針對典型河段生態(tài)調(diào)控、地下空間環(huán)境健康、土石方利用平衡、長大水工隧洞襯砌優(yōu)化、深厚覆蓋層地基振沖碎石樁置換、雪崩泥石流地質(zhì)災(zāi)害防治及綠色集約生產(chǎn)輔助系統(tǒng)等特有新問題，提出了智能建造閉環(huán)控制實現(xiàn)路徑和相應(yīng)對策，為實現(xiàn)生態(tài)優(yōu)先、本質(zhì)安全、精品工程、資源利用、價值創(chuàng)造的工程績效提供了技術(shù)方向，可供高海拔地區(qū)大型水電工程智能建造技術(shù)與管理的創(chuàng)新和實踐參考。
參考文獻(xiàn)：
[1]曾鳴.能源互聯(lián)網(wǎng)與能源革命[J].中國電力企業(yè)管理，2016(16)：36-39.
[2]中華人民共和國中央人民政府.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見[EB/OL].(2020-08-03).
[3]樊啟祥，張超然，陳文斌，等.烏東德及白鶴灘特高拱壩智能建造關(guān)鍵技術(shù)[J].水力發(fā)電學(xué)報，2019，38(2)：22-35.[4]樊啟祥，陸佑楣，周紹武，等.金沙江水電工程智能建造技術(shù)體系研究與實踐[J].水利學(xué)報，2019，50(3)：294-304.
[5]中華人民共和國中央人民政府.中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議.(2020-11-03).
[6]ZHONGDH，CUIB，LIUD，etal.Theoreticalresearchonconstructionqualityreal-timemonitoringandsystemintegrationofcorerockfilldam[J].ScienceinChinaSeriesE：TechnologicalSciences，2009，52(11)：3406.
[7]樊啟祥，周紹武，林鵬，等.大型水利水電工程施工智能控制成套技術(shù)及應(yīng)用[J].水利學(xué)報，2016，47(7)：916-923，933.
作者：樊啟祥1，林鵬2，魏鵬程2，李果1
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