平陆运河马道枢纽效果图
古老的京杭大运河沟通五大水系,迤逦穿行近1800公里,见证了中华民族两千多年的奋斗与兴衰。今天的八桂大地上,西部陆海新通道上的骨干工程——平陆运河建设正在如火如荼地展开。这是新中国成立以来建设的第一条江海连通大运河,也是“十四五”规划的重大工程之一,建成后将在我国西南地区开辟一条由西江干流向南入海的大通道,对广西、西南中南地区乃至全国的发展都具有十分重要的意义。
科技助力 打造智慧运河
作为西部陆海新通道建设的重要牵引性工程,平陆运河起于南宁市东部的横州市西津库区平塘江口,经钦州市灵山县陆屋镇沿钦江进入北部湾,全长134.2公里,概算约727亿元,工期52个月,计划在2026年底建成通航。这是一项艰巨复杂的特大型现代人工运河工程,建设时间紧、任务重、难度大、工作强度高,管理上更没有可参照的模板。
面对前所未有的挑战,平陆运河集团汇聚国内一流专业人才和科研团队力量,聚力克难攻坚。目前参与平陆运河建设的科研机构多达160个,人员数以万计,仅院士大师权威专家就达1800多人。由钮新强、郑皆连、胡亚安、刘加平、严新平院士组成的平陆运河专家委员会凝心聚力攻克工程核心关键技术,促进科技成果转化。正是人才与智慧的力量,让这条世界级大运河从理想逐渐变为现实。
领先世界的船闸技术工程。从西津库区平塘江口到钦江的入海口,平陆运河全段水位落差约65米,相当于22层楼的高度。因此,需要设置梯级枢纽来克服水位落差,以实现船舶的连续通航。项目组经过反复论证,最终确定了工程经济效益最优、影响人口较少、有利于项目总体推进的三梯级布置方案。沿线建设马道、企石、青年三大航运枢纽,每座枢纽建设两座平面尺度为300米长、34米宽的大型船闸。闸内设计新型输水系统,采用闸墙长廊道单侧进水,闸底纵支廊道四区段盖板消能的输水型式,闸室灌、泄水水面升降速度达到2米/分钟。以29.6米水头的马道船闸为例,单次灌、泄水时间可缩短至16分钟左右;研究阀门快速液压启闭机系统,实现60秒启门、30秒闭门,启闭速度全球第一,60分钟可通行6艘5000吨级船舶。
三个梯级船闸全部采用节水技术,其中,马道和企石枢纽采用创新型布局,降低船闸运行用水量达63%以上。运河三大枢纽预计年节省水量10亿多吨,大概是800万个三口之家一年的用水量。水资源的集约化利用技术达到国际领先水平。
高工程韧性的混凝土相关技术。船舶在运行作业过程中,由于自然环境、人为失误等因素影响,存在很大的不确定性。一旦发生船舶碰撞船闸人字门的事故,就会造成停航、滞航事件。平陆运河5000吨级的航道设计,对船闸的工程韧性有着更高的要求。
工程团队一方面结合航道通行船舶质量、水流环境等因素开展调研,在闸门抵抗碰撞的风险评估、闸门抗震性能评估技术等方面作出了实质性探索,把船闸人字门防撞能力由30吨提升至100吨。另一方面与刘家平院士团队合作,开展船闸高耐久性混凝土研究,对不同工况和不同结构部位的混凝土提出不同的耐久性提升措施和方法。超高性能的混凝土工程化应用,为运河建设提供了突破性超越性的科技支撑。而在实际管理中,温度则是混凝土品控的关键。中心温度过高会使混凝土产生有害裂缝,只有严格把控温度才能让混凝土达到整体稳固和耐久性的要求。
平陆运河马道枢纽首仓船闸结构混凝土浇筑。
在企石枢纽,国内最大的2×7立方米强制式拌和楼及预冷系统,为枢纽建设源源不断地提供16℃以下的优质预冷混凝土;单日最高产量1万余立方米的大型智慧拌合工厂,确保大体积混凝土的生产速度;浇筑现场的智能控温检测系统,结合传感器与输入数据指标对混凝土持续控温,确保浇筑质量。针对青年枢纽船闸上下游咸淡水交替造成腐蚀的问题,优化青年枢纽混凝土配比,研发了高耐久性混凝土材料,有效保障枢纽混凝土的有效使用寿命达到130年。
此外,枢纽建设还采用自主研发的钢筋自动化生产系统进行管理,通过钢筋模型生成电子料单,自动化设备获取数据,大规模地生产出形式、尺寸多样的钢筋建材。用智能化的管理优化施工资源,提升钢筋加工效率。坚持以一流技术标准、一流施工质量、一流工期控制、一流现场管理打造优质工程,努力建成平安百年品质工程示范项目。
平陆运河集团党员干部到施工一线调研施工进度。
创新引领的数字技术运河工程。平陆运河是国内首条全生命周期数字孪生运河。“数字孪生运河”技术的构建将实现运河动态一图总览、调度指挥一脑智控、物流服务一键触达,打造智慧内河航运的“广西样板”。2022年以来,平陆运河集团坚持需求导向,依托顶尖专家团队系统开展项目全生命周期科技创新,全面梳理项目全生命周期各阶段、各专业关键技术、首创技术等,在护岸结构、高水头省水船闸输水系统、闸门快速启闭等核心关键技术上取得突破。项目实施以来,在运河低影响开发与生态修复、水沙特性和防控等方面成效明显。
开工建设一年多,平陆运河信息化专项设计工作基本完成,建设管理系统已上线,可展示的数字孪生模型初步呈现。通过数字孪生和空间遥感等信息化手段,作业车辆的位置信息、车速和油耗等数据,实时显示在数字孪生沙盘屏幕上,极大地提高了监管运营的效率。未来还将融合运用5G、北斗、大数据、人工智能等新一代信息技术,形成“陆水空天”一体化的航道全要素运行监测网络,实现航道要素和运行态势即时精细感知,保障航道网动态运行管理服务、船舶与航道高效协同,为船舶科学配载、智能导航、安全航行提供有力支撑,提高船舶通行效能。
逐绿前行 建设生态运河
平陆运河连通内河与海域,穿越2市4县(区)7镇,途经流域环境生态保护要求高。为此,平陆运河项目以“河畅、水清、鱼翔、岸绿、景美、低碳”为目标,打造绿色工程,将“通航、治水、复绿、造景、循环”等理念贯穿于项目设计、建设和运营全过程,以最优生态保护、最优水土流失管控、最优资源节约利用、最优绿色低碳发展,致力于构建生态保护新格局,打造世界级高水平保护的生态绿色运河。
平陆运河裁弯取直,在提升运河船舶能效水平的同时,还将设置鱼类增殖站、鱼道、陆生动物通道等,完善生物多样性保护措施,打造生态涵养区,科学规划建设绿色滨水经济带。
项目在国内首次提出利用沿线裁弯取直处原河道布置36个生态涵养区,对水生物进行生态涵养,营造鱼类、鸟类、两栖生物的栖息地。同时,设计了陆上、水下、空中生态廊道。在水岸生态系统上,采用生态结构和柔性护岸,逐步形成新的运河流域生态廊道网。地上,利用自然植被绿化方式构建“动物通道”,方便斑林狸、豹猫、赤腹松鼠等野生动物迁徙;水下,采用垂直竖缝式鱼道和鳗鱼道结合的形式布置“鱼道”,为鳗鲡、鲈鱼等鱼类提供洄游通道,确保野生动物“原住民”留得下、住得好、能繁衍。
按照“开挖一级、防护一级、绿化一级”的要求,项目最大限度保障原有生态资源的应有价值不变,实现绿色工程资源再利用。项目总土石方工程开挖量高达3.39亿立方米,按照土石方综合利用“总体平衡,保本微利”的目标要求,明确了抬填造地、矿坑修复、园区回填、填海造地、绿色建材利用、工程自身利用和土地复垦七大土石方利用方向,让土石方发挥最大效益。开挖的土石方经过抬填造地、综合治理后,将形成连续、稳定的集中耕地约1753亩,将很好地促进当地农业发展。
“只有工期,没有假期”,平陆运河建设者们怀揣通江达海的梦想,满怀激情、努力奋斗,以令人赞叹的“平陆运河速度”,徐徐推进着这条世界级运河的建设。截至2023年12月31日,平陆运河累计进场建设者近20000人,到位大型机械设备6700余台(套),累计完成投资约240亿元,完成土石方开挖1.5亿立方米,超额完成全年各项任务目标。
一河贯通 锦绣八桂展宏图
“通江达海、江海联运,这是广西未来发展的潜力所在。”2023年12月14日,习近平总书记在广西南宁市考察中国—东盟信息港股份有限公司时叮嘱道,要高标准、高质量建设平陆运河,提高江铁海多式联运能力和自动化水平。
“一湾相挽十一国,良性互动东中西。”广西背靠大西南,毗邻粤港澳,通达东南亚,是海上丝路重要枢纽。北部湾港作为重要的海向战略枢纽、国际门户港,2023年货物吞吐量达到3.1亿吨,海铁联运服务范围已扩展至全国18个省区市,通达全球119个国家。平陆运河开辟了广西及西南地区运距最短、最经济、最便捷的通往东盟地区的通道,在它为西部陆海新通道提升水运能力之后,预计每年可为沿线地区节省运输费用52亿元以上。
广西水资源丰富,特别是西江流域,内河航运货量十分可观。在运河助力下,广西5800多公里内河航道网、云贵部分地区航道将与海洋运输直接贯通,货物可直接抵达北部湾国际枢纽海港,较经广州港出海缩短内河航程560公里以上。运河可以更好发挥西部陆海新通道的结构性功能,大幅提升通道运输能力,促进“东盟地区—北部湾经济区—成渝经济区—粤港澳大湾区”跨境跨区域产业链供应链构建,形成国内国际双循环战略链接的枢纽,形成我国与东盟贸易往来的便捷水运通道,提升我国与东盟的互联互通水平,对于高质量共建“一带一路”,构建陆海内外联动、东西双向互济的全方位开放格局具有重大意义。
一河通则百业兴。自上个世纪开始,规划建设平陆运河的步伐已渐渐迈开。建设平陆运河,是广西融入共建“一带一路”、高水平共建西部陆海新通道、深入实施向海经济发展战略的具体实践。从平塘江口到北部湾畔,平陆运河承载着向海而兴、向海图强的中国梦,将推动广西和西南地区的发展通江达海走向世界。不久的将来,在八桂大地上,一幅“千帆奋楫,八桂向海”的壮美图景将展现在世人面前。
(作者:顾景淞 广西广播电视台北部湾之声副总监;供图:平陆运河集团有限公司)
(责任编辑:陶恒)