在晨光的洗礼下，温暖的水流跃过一道特别的屏障——隔水幕墙，流经水电站，汇入河流，为下游的生态系统带来了勃勃生机。水草摇曳，鱼儿欢腾，它们在水中自由自在地舞动，仿佛在庆祝水温的回升。
这一幕生机勃勃的景象，正是隔水幕墙试验工程所取得的喜人成果。隔水幕墙技术的成功应用，显著改善了水温，提升了下游生态环境质量，是中国电建中南院团队在低温水治理技术领域的一次重大突破。
破茧而出，迎击“低温水治理”之战
“绿水青山就是金山银山”，习近平总书记指出，改善生态环境就是发展生产力。良好生态本身蕴含着无穷的经济价值，能够源源不断创造综合效益，实现经济社会可持续发展。多年来，中国电建中南院始终秉持着可持续发展的理念，在这条道路上不断探索前行。
回溯至2004年，中南院受五凌水电开发有限责任公司委托，着手研究提高下泄水温的对策措施，旨在降低低温水对环境产生的影响。彼时，面对水库下泄低温水这一全球性生态问题，叠梁门、前置挡墙等传统低温水治理措施已初露局限。
在三板溪水电站蓄水后，如何有效解决已蓄水水库低温水问题，成为了亟待解决的一大挑战。由于传统技术手段已经无法满足需求，中南院团队自觉肩负起了寻找创新解决方案的重任。
面对水库大跨度、超百米深水施工的严峻考验以及水库的高位水变幅挑战，团队首要任务是定制出可水下施工和深水运行的低温水治理结构形式。但在此之前，这一领域缺乏可借鉴的工程实践和规范，团队不得不从零开始探索。经过反复数十次思想的碰撞与方法的探索，团队提出了一个大胆的设想：采用不透水的柔性幕布来拦挡水库中的低温水。而如何使这一设想变为可行方案成为了团队面临的新挑战。
为了攻克这一难题，团队夜以继日地收集国内外相关领域的资料，并从各类工程中寻找灵感。从远洋捕鱼围网到悬索桥、拦污排、水库拦鱼网……最终，经过团队的反复推敲提出了构建“大跨度浮索+深水地锚”的组合式牵引系统以及由布、索、缆、锚、塔组成的多级承载挡水幕墙系统。
破冰启航，探索“幕墙结构“之路
为推动理念落地，团队采用模拟分析技术破冰前行。从理论构想到实际应用，每一步都充满挑战与未知。
在深水之下，柔性幕墙结构的荷载是首先关注的焦点。但当模拟分析的结果出炉，团队惊愕地发现，软件计算出的水荷载与物理试验的数据相比存在超10倍的巨大差异，这无异于一场“地震”。团队立即决定深入挖掘这一差异的根源。经过与专家的深入交流与探讨，团队发现了问题的关键：隔水幕墙上下游侧水温结构的差异形成了密度差，由此引发的荷载占据总荷载90%以上。
这一发现解决了现有疑问的同时也给团队带来了新的挑战。当前行业内水库水温结构模拟主要用于环境影响评估，不仅没有成熟的荷载计算方法，而且水温结构计算精度远达不到荷载分析的要求。除此之外，当前行业内的物理模型实验尚无法模拟水库水温分层和温度异重流造成的对应荷载，这使得团队的研究陷入困境。
“不畏难者进，不惧困者前”。团队迎难而上，与四川大学两个研究团队联手，分别采用不同的方法与软件进行实验分析，探索荷载成因以及研究准确的荷载计算方法。面对这一难题，中南院项目团队提出了全数值模拟的数字孪生设计技术路线。然而，在480米大跨度、160米的深水环境中，水库水位变幅高达50米，水位与荷载的组合工况多达数万种，如何设计一种幕布形态能适应复杂水位、荷载组合的运行工况，而不出现明显应力集中现象，无疑极具挑战性。更为棘手的是，在三维场景中，柔性结构受水荷载影响后的形态与内部应力的计算理论存在空白，并且缺乏现成的仿真分析软件，研究一度停滞不前。
迎难而上，攻克“仿真分析“之困
工欲善其事，必先利其器。团队成员明白，针对独有的荷载计算分析问题，必须从源头入手，没有成熟的计算方法和软件，那就自己独立研发和创新适合自己的算法与软件。
创新与研发之路从来不可一蹴而就。项目团队积极开展专项科技攻关，不断尝试、优化、调整算法和模型。在模拟过程中，每项工况迭代便需要一个月的时间，同时受到计算能力限制以及高精度的要求，一个计算结果往往需要等待一个星期。项目负责人回忆道：“工作站满负荷持续计算，短短3年，一台性能优良的计算机便因高强度使用而宣布报废。”
时光不负有心者，岁月不负有心人。历经五载春秋，经过数千次算法的迭代更新以及海量数据的计算，团队终于成功地建立了“温度-水动力-形态-荷载”流固耦合分析模型，并研发出国内首个低温水治理工程仿真分析软件。
在此基础上，团队成功实现了行业内首次的二、三维水温模型与向量式有限元索网模型的迭代耦合计算，突破了大变位柔性结构体型和内力分析的技术难题、大大提高了隔水幕墙的形态适应性及应力均匀性，将地锚荷载降低了50%以上。团队研发的低温水治理工程仿真分析软件更是完全替代了美国水库水温领域权威仿真分析软件ce-qual-w2，实现了该领域工业设计软件的国产化。
这一突破性成果不仅奠定了隔水幕墙技术的理论基础，更为试验工程的实施提供了有力支撑，进一步论证了隔水幕墙试验工程的可行性。
砥砺前行，开启“低温水治理“新篇章
破晓之光，逐梦前行。在人类历史长河中，20年如白驹过隙，然而，对于隔水幕墙低温水治理新技术来说，这20年却是从无到有、从探索到实践的重要历程。
数十载春秋，团队成功研发出世界唯一可用于已蓄水水库的低温水治理新技术——隔水幕墙，填补了已蓄水水库低温水治理理论设计规范的空白，并攻克了多项设计分析难题。2022年11月，隔水幕墙试验工程成功应用于贵州省三板溪水电站，经一年试运行，水温改善效果显著，顺利通过验收。这一成果的取得，既离不开中国生态环境部的鼎力支持，也归功于电建人的不懈努力和执着追求。
作为生态环境的守护者，他们深知肩负的责任与使命，以坚定的信念和执着的精祌，不断开拓创新。如今，隔水幕墙技术已成为低温水治理领域的“先行者”，备受国内外关注。它不仅在国内获得中国科学报、中国改革报等权威媒体的头版报道，更代表中国参加了2023年联合国气候大会中国角边展，向世界展示了中国在生态文明建设方面的卓越成就。
未来，技术研发团队将继续深入研究和探索隔水幕墙技术在其他工程领域的应用潜力，力求为环境工程、水资源管理、农业等多个领域的生态保护和资源利用问题提供创新解决方案，为建设美丽中国谱写新时代生态文明建设电建篇章。
索网贴地工况形态与应力分析
幕布应力分析
隔水幕墙试验工程效果图
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