科技日报记者 俞慧友
“全球水锤防护技术正经历从‘被动防御’向‘主动预测’的跨越式变革，我们应携手构建更智能、更韧性、更安全的有压管道泵管阀系统安全监测体系。”5月8日至9日，“2025水锤大会”在湖南省株洲市举行。会上，中国水利学会副理事长兼秘书长段虹说。
“大模型+管道技术”：防范水锤问题发生
全球约有20亿座泵站，涉及的有压管道广泛分布于水资源配置工程、河湖连通、农业灌溉、农村供水等领域。水锤是有压管道输水系统中的常见“交通事故”，是泵管阀系统耦合效应的综合体现。当水的流速突然发生变化，会引起水击，严重时会影响系统运行安全，导致管道老化、漏损，甚至爆管等现象。
有压输水管道是国家水网与城市供水管网的重要组成部分，其中70%—80%的安全问题由水锤引发，阻碍工程的智慧化升级。如何提升水锤原型研究和防护技术的创新发展水平，加强水资源精细化输送管理能力，是行业专家一直关注的议题。
中国工程院院士、中国水利水电科学研究院研究员王浩提出，应从对水锤问题的监测、智慧感知、模拟等方面入手，构建全方位有压管道安全保障体系：“大模型与管道技术的深度融合是行业发展的必然趋势。未来我们要进一步研究复杂工况下的水锤防护技术，不断提升模型预测精度，加强系统集成与优化，推动有压管道输水技术向更高水平发展。”
从湖南省浏阳市株树桥水库引水的“长沙引水工程”正是这种有益探索。引水工程将水锤防护融入到工程的设计、运行、调试、和应急全生命周期，在长达98公里的引水工程管道中，布局了30余处水力安全监测系统，构建全方位感知、智能决策与精准控制的有压管道输水系统管理体系。
如果将泵管阀系统比喻为生命体，其中的泵站则是“心脏”，管网是“动脉血管”，进排气阀是“呼吸系统”。管网中的水压波动与进排气阀空气压力扰动，是这三者间协同运作状态的直接体现。
“通过监测泵站运行、管网水压、空气压力波动等关键指标，能实现对供水工程的系统性‘全科体检’。”株洲南方阀门股份有限公司（以下简称“南方阀门”）董事长黄靖说。
有压管道输水系统管理体系中，黄靖团队应用水锤防护设计与泵阀调度辅助软件，自动创建出水力模型，可验证水锤防护措施，生成泵阀调度策略，并通过大语言模型，形成智能运维方案，“掌控”水网中水流运动的安全。
链接真实世界与数字孪生，打造大尺寸系统水力实验室
以泵管阀大模型为核心，南方阀门深化人工智能应用，构建设备健康指标体系，为有压管道输水系统管理打造了“场景驱动—数据积累—标准输出”的闭环链条，推动有压输水管道工程实现“预报、预警、预演、预案”目标，形成数字孪生技术体系，保障工程安全、供水安全、水质安全。
为更好地摸索从真实世界向数字孪生的跨越，2020年，南方阀门主导建成了全球首座长距离、多组件、大尺寸系统水力实验室——东方水谷实验室。
东方水谷实验室可提供涵盖泵提升和重力流的应用场景，开展水锤模型分析、水锤防护关键组件、管道水锤与空气监测、瞬态过程控制的研究，以及水锤防护工业互联网的系统整体性、连接兼容性、功能协同性的研究。“在这里，工程师能在更大物理尺寸上实现真实世界向数字孪生的跨越，为水科学发展赋予更丰富的想象力。”王浩评价。
为大力推动水锤防护技术创新，构建可靠的泵管阀系统安全监测体系，与会专家共同发出倡议：深入开展泵管阀生命体系统研究，构建泵管阀生命体系统大模型，为系统全生命周期安全与智能运维提供科学支撑；加强水锤风险实时监测，推动管网漏损爆管事后处置向事前预防转型；加强水锤模型精度研究；深度融合水力学机理模型与AI算法，使输水工程朝智能化、高效化方向发展；创新探索供水管道余压利用，在保证供水安全基础上，以技术手段将管道余压“水害”风险转化为绿色“水利”，助力水循环系统碳中和。
会上还发布了第一个直接以水锤监测为主题的国家标准GB/T 45413-2025《供水管网水锤监测系统通用技术要求》。
（受访者供图）
