“作爲廣東最大、國内居前、行業矚目的國家重大水利工程，環北部灣廣東水資源配置工程的建設將面臨至少六大行業性乃至世界級的困難與挑戰。”
　　新近開工的環北部灣廣東水資源配置工程備受各界關注。作爲工程特聘專家，中國工程院院士陳湘生在接受記者采訪時表示，該工程與過去的水利工程相比，體現了廣東省近年來水利建設從防洪、發電或供水等相對單一目標的開發方式，逐漸向水資源綜合高效利用轉變。水利工程建設的系統性要求更高，牽涉面更廣泛，要求兼顧水安全、水環境、水生態、水景觀、水文化等多方面的協調，因此技術更復雜、要求更高、難度更大。
　　在水利專家們看來，該工程供水體系龐大、隧洞地質條件復雜等情况均爲全國罕見。環北部灣廣東水資源配置工程的建設，不僅將系統解决粤西地區乾旱缺水的問題，同時將通過科研創新攻克全新困難與挑戰，大力推動廣東省水利事業實現更大突破。
　　迎接六大挑戰▶▷
　 江庫聯網調度等施工難度尤爲突出
　　在環北部灣廣東水資源配置工程開工建設之前，廣東歷史上投資額最大、輸水綫路最長、受水區域最廣的水資源配置工程是珠三角水資源配置工程。該工程采用深埋盾構的方式，在縱深40米至60米的地下建造，旨在盡可能節約粤港澳大灣區地面及淺層地下空間資源，這在中國乃至世界水利史上均屬罕見。
　　如今，環北部灣廣東水資源配置工程的開工建設，標誌着廣東省重大水利工程建設在珠三角水資源配置工程的基礎上，邁上更高質量發展的新臺階。該工程不僅刷新了廣東水利工程投資規模、輸水綫路長度、受水區域範圍等紀録，其多項指標也均位居全國乃至世界前列。比如工程將應用的取水泵站立式單吸單級蝸殻離心泵單泵容量世界最大，多功能大直徑掘進機群類型及臺數全國最多。
　　新的紀録意味着新的挑戰。在陳湘生看來，環北部灣廣東水資源配置工程的建設至少需要攻克六大行業性乃至世界級的困難與挑戰：一是復雜水情條件下江庫水網構建與聯合調度；二是雲開地塊多期次復雜蝕變風化帶工程地質勘察與研究；三是復雜水文地質條件下高水壓隧洞襯砌結構研究與設計；四是穿越復雜地質條件下長距離深埋隧洞多功能TBM研製與施工；五是大流量超大功率離心泵研發與應用；六是長距離深埋管道智慧運維與保障。其中，江庫聯網調度、泵組研發應用、高水壓隧洞襯砌結構設計、長距離輸水隧洞施工難度尤爲突出。
　　以環北部灣廣東水資源配置工程將采用的江庫聯網調度爲例，由於西江與粤西受水區的河、庫降雨逕流在時空上均存在差异，需要通過西江取水泵站、輸水綫路等工程將西江和高州、鶴地等大中型水庫聯通，形成“一江兩庫三分干”的供水格局，構建覆蓋粤西4市13區縣超大型復雜水網體系。因此，面對如此復雜的水情，要想提高受水區供水保障、調配外調水與調蓄水庫，以達到水資源時空均衡目標，需要展開大範圍、跨流域的江庫聯網聯合調度研究，實現水資源高效優化配置。
　　與此同時，該工程通過5座泵站和近500公里管綫將西江和沿綫水庫聯網形成龐大供水體系，跨越4個地市，受水區域廣、供水綫路長、泵站運行工况復雜，沿綫水工建築物和機電設備的全面感知難度大，信息系統建設復雜。要進行專門的智慧運維研究，建立安全監測、應急保障、運行便利等多位一體的智慧運維保障體系，確保工程安全、穩定、高效運行。
　　高水壓、長距離、大埋深▶▷
　 工程輸水隧洞建設將攻克諸多難題
　　與輸水綫路總長約113.1公里、平均地下埋深40—60米的珠三角水資源配置工程相比，環北部灣廣東水資源配置工程輸水綫路總長近500公里，其中輸水幹綫將穿越擁有粤西第一高峰的雲開山脈，該段隧洞總長約64.5公里，最大埋深約910米，是迄今爲止廣東埋深最大的輸水隧洞，其施工難度可想而知。
　　爲保证工程總體的建設進度，環北部灣廣東水資源配置工程將建設任務率先放在了位於茂名信宜市雲開山脈脚下的貴子支洞，選擇從施工難度最大的地方開始攻關。
　　“雲開山隧洞是本工程單洞最長隧洞，而貴子支洞恰巧位於F4大斷裂以及岩溶帶前段，貴子支洞前面一段采用TBM法施工，後面一段采用鑽爆法施工，施工難度極大。”工程項目設計總工程師劉元勛介紹，“貴子支洞做好後，便於把後面一段突出地質問題處理好，能更好地承前啓後，施工會更加順利，整個工程的工期更有保障。”
　　雲開地塊沿綫地質復雜多變，輸水隧洞需穿越富水斷裂破碎帶、蝕變風化深槽區、中高地應力和岩爆地層等復雜不良地質段。爲適應上述不良地質條件，TBM設備選型難度大，需研發具備智能感知、防卡、脱困和支護等多功能TBM裝備和同步襯砌施工設備，同時建立適應軟岩大變形、斷層破碎帶等富水斷裂破碎地層復雜地質環境下TBM隧道快速支護及施工技術體系。
　　“TBM是指岩石隧道全斷面掘進機，是一種集掘進、出渣、導向、支護等功能於一體的隧道施工機械，依靠自身的强大推力，使用刀盤上的滚刀將岩石破碎，獨頭掘進最長距離可達25公里左右，被稱爲工程機械的‘掘進機之王’。”中鐵裝備副總經理王杜娟告訴筆者，該工程近500公里的輸水隧洞將使用盾構機和TBM以及部分鑽爆法施工共同完成。工程將投入12臺TBM集群施工，其中6臺直徑達9米以上，最大刀盤直徑達9.4米，在整個國内水利建設史上都十分罕見。“目前我們已做好充足準備，工程使用的TBM設備製造及智能掘進技術在國内處於領先水平。”
　　此外，環北部灣廣東水資源配置工程隧洞最大洞徑達8.2米，沿綫穿越工程地質和水文地質條件復雜的雲開地塊與濱海平原，隧洞高水壓問題同樣突出。
　　“該工程高壓隧洞HD值(工作水頭與管道内徑的乘積)最高可達1420，爲國内長距離大直徑引調水工程之最。”劉元勛説，工程運行期如何控制隧洞受内壓裂縫發展防止内水外滲、檢修期如何防止隧洞受外壓影響導致結構失穩等，國内外類似工程建成案例極少，因此需要針對復雜水文地質條件下的高水壓隧洞襯砌結構開展重點研究與設計。
　　系統化、生態化、智慧化▶▷
　 未來水網建設對水利工程提出更高要求
　　“從上世紀60年代的東深供水（首期）工程，到如今的珠三角水資源配置工程、環北部灣廣東水資源配置工程，與傳統水利基礎設施相比，未來國家水網建設將呈現出系統化、生態化、智慧化等全新特徵，對水利工程提出更高要求。”在水利部珠江水利委員會有關專家看來，堅持系統觀念，用系統論的思想方法分析問題，處理好開源和節流、存量和增量、時間和空間的關係，做到工程綜合效益最大化，成爲當下幾大重大水利工程建設的一大特色。
　　在不久的將來，粤西地區將通過環北部灣廣東水資源配置工程實現西江和本地水資源的互聯互通，爲構建“系統完備、安全可靠、集約高效、緑色智能、循環通暢、調控有序”的國家水網主骨架標杆工程提供借鑒。隨着珠三角水資源配置工程的建設，西江、東江也將實現互聯互通，可大大緩解東江水資源過度開發的困境，深圳、香港、東莞將從完全依賴東江單一水源調整爲東江、西江雙水源，供水保障水平大幅提昇；粤東諸市則將通過粤東水資源優化配置工程實現韓江與本地水資源的互聯互通，大幅提昇區域供水保障水平，系統性解决我省水資源時空分佈不均的難題。
　　與此同時，環北部灣廣東水資源配置工程建成後，從西江引入的新增供水每年可幫助粤西地區退减地下水超採區開採量5.66億立方米，退還被擠占的生態環境用水1.85億立方米，逐步恢復該地區地下水動態平衡，緩解因地下水超採導致的地面沉降、海水入侵等方面的生態與環境問題，大幅度改善天然河道的水生態環境。
　　水利專家認爲，重點水利工程建設不僅在擬訂設計方案時考慮盡可能避免工程建設對敏感生態環境産生新的破壞，最大限度地優化設計方案以减緩不利影響，同時將逐步承擔起對歷史遺留生態問題的修復責任，這也成爲當下和未來水利事業的一大發展要求。
　　“環北部灣廣東水資源配置工程牽涉到多種水源、多種用户，涵蓋供水、防洪、灌溉、生態等多種水資源利用目標，系統需要根據來水和用水的預測預報保障輸水系統的高效調度運行。”陳湘生告訴筆者，珠三角水資源配置工程不僅在深埋盾構及TBM輸水隧洞的設計和施工方面積累了大量的經驗，其開發的涵蓋工程建設五大控制模塊的管理系統，也可爲環北部灣廣東水資源配置工程“移植”使用。
　　珠三角水資源配置工程以BIM技術爲基礎，打造了基於BIM技術的工程數據中心，全面支撑建設管理、智能監管、安全監測、征地移民等綜合管理。環北部灣廣東水資源配置工程則將在此基礎上，擬結合數字孿生技術開展智能業務應用及孿生引擎等研究，爲實現智慧化運營和精細化决策提供技術支持。
　　可以預見，采用數字化、人工智能、物聯網等先進技術，推動水網工程智能化、數字化昇級改造，構建數字孿生水網，提高水網智能化建設、管理和調度水平，也將成爲未來水利工程建設不斷探索昇級的新方向。（李赫、粤水軒、吴怡蓉）