在晨光的洗禮下，溫暖的水流躍過一道特別的屏障——隔水幕墻，流經水電站，匯入河流，為下游的生態系統帶來了勃勃生機。水草搖曳，魚兒歡騰，它們在水中自由自在地舞動，仿佛在慶祝水溫的回升。

這一幕生機勃勃的景象，正是隔水幕墻試驗工程所取得的喜人成果。隔水幕墻技術的成功應用，顯著改善了水溫，提升了下游生態環境質量，是中國電建中南院團隊在低溫水治理技術領域的一次重大突破。

破繭而出，迎擊“低溫水治理”之戰

“綠水青山就是金山銀山”，習近平總書記指出，改善生態環境就是發展生產力。良好生態本身蘊含著無窮的經濟價值，能夠源源不斷創造綜合效益，實現經濟社會可持續發展。多年來，中國電建中南院始終秉持著可持續發展的理念，在這條道路上不斷探索前行。

回溯至2004年，中南院受五凌水電開發有限責任公司委托，著手研究提高下泄水溫的對策措施，旨在降低低溫水對環境產生的影響。彼時，面對水庫下泄低溫水這一全球性生態問題，疊梁門、前置擋墻等傳統低溫水治理措施已初露局限。

在三板溪水電站蓄水后，如何有效解決已蓄水水庫低溫水問題，成為了亟待解決的一大挑戰。由于傳統技術手段已經無法滿足需求，中南院團隊自覺肩負起了尋找創新解決方案的重任。

面對水庫大跨度、超百米深水施工的嚴峻考驗以及水庫的高位水變幅挑戰，團隊首要任務是定制出可水下施工和深水運行的低溫水治理結構形式。但在此之前，這一領域缺乏可借鑒的工程實踐和規范，團隊不得不從零開始探索。經過反復數十次思想的碰撞與方法的探索，團隊提出了一個大膽的設想：采用不透水的柔性幕布來攔擋水庫中的低溫水。而如何使這一設想變為可行方案成為了團隊面臨的新挑戰。

為了攻克這一難題，團隊夜以繼日地收集國內外相關領域的資料，并從各類工程中尋找靈感。從遠洋捕魚圍網到懸索橋、攔污排、水庫攔魚網……最終，經過團隊的反復推敲提出了構建“大跨度浮索+深水地錨”的組合式牽引系統以及由布、索、纜、錨、塔組成的多級承載擋水幕墻系統。

破冰啟航，探索“幕墻結構“之路

為推動理念落地，團隊采用模擬分析技術破冰前行。從理論構想到實際應用，每一步都充滿挑戰與未知。

在深水之下，柔性幕墻結構的荷載是首先關注的焦點。但當模擬分析的結果出爐，團隊驚愕地發現，軟件計算出的水荷載與物理試驗的數據相比存在超10倍的巨大差異，這無異于一場“地震”。團隊立即決定深入挖掘這一差異的根源。經過與專家的深入交流與探討，團隊發現了問題的關鍵：隔水幕墻上下游側水溫結構的差異形成了密度差，由此引發的荷載占據總荷載90%以上。

這一發現解決了現有疑問的同時也給團隊帶來了新的挑戰。當前行業內水庫水溫結構模擬主要用于環境影響評估，不僅沒有成熟的荷載計算方法，而且水溫結構計算精度遠達不到荷載分析的要求。除此之外，當前行業內的物理模型實驗尚無法模擬水庫水溫分層和溫度異重流造成的對應荷載，這使得團隊的研究陷入困境。

“不畏難者進，不懼困者前”。團隊迎難而上，與四川大學兩個研究團隊聯手，分別采用不同的方法與軟件進行實驗分析，探索荷載成因以及研究準確的荷載計算方法。面對這一難題，中南院項目團隊提出了全數值模擬的數字孿生設計技術路線。然而，在480米大跨度、160米的深水環境中，水庫水位變幅高達50米，水位與荷載的組合工況多達數萬種，如何設計一種幕布形態能適應復雜水位、荷載組合的運行工況，而不出現明顯應力集中現象，無疑極具挑戰性。更為棘手的是，在三維場景中，柔性結構受水荷載影響后的形態與內部應力的計算理論存在空白，并且缺乏現成的仿真分析軟件，研究一度停滯不前。

迎難而上，攻克“仿真分析“之困

工欲善其事，必先利其器。團隊成員明白，針對獨有的荷載計算分析問題，必須從源頭入手，沒有成熟的計算方法和軟件，那就自己獨立研發和創新適合自己的算法與軟件。

創新與研發之路從來不可一蹴而就。項目團隊積極開展專項科技攻關，不斷嘗試、優化、調整算法和模型。在模擬過程中，每項工況迭代便需要一個月的時間，同時受到計算能力限制以及高精度的要求，一個計算結果往往需要等待一個星期。項目負責人回憶道：“工作站滿負荷持續計算，短短3年，一臺性能優良的計算機便因高強度使用而宣布報廢?！?/p>

時光不負有心者，歲月不負有心人。歷經五載春秋，經過數千次算法的迭代更新以及海量數據的計算，團隊終于成功地建立了“溫度-水動力-形態-荷載”流固耦合分析模型，并研發出國內首個低溫水治理工程仿真分析軟件。

在此基礎上，團隊成功實現了行業內首次的二、三維水溫模型與向量式有限元索網模型的迭代耦合計算，突破了大變位柔性結構體型和內力分析的技術難題、大大提高了隔水幕墻的形態適應性及應力均勻性，將地錨荷載降低了50%以上。團隊研發的低溫水治理工程仿真分析軟件更是完全替代了美國水庫水溫領域權威仿真分析軟件ce-qual-w2，實現了該領域工業設計軟件的國產化。

這一突破性成果不僅奠定了隔水幕墻技術的理論基礎，更為試驗工程的實施提供了有力支撐，進一步論證了隔水幕墻試驗工程的可行性。

砥礪前行，開啟“低溫水治理“新篇章

破曉之光，逐夢前行。在人類歷史長河中，20年如白駒過隙，然而，對于隔水幕墻低溫水治理新技術來說，這20年卻是從無到有、從探索到實踐的重要歷程。

數十載春秋，團隊成功研發出世界唯一可用于已蓄水水庫的低溫水治理新技術——隔水幕墻，填補了已蓄水水庫低溫水治理理論設計規范的空白，并攻克了多項設計分析難題。2022年11月，隔水幕墻試驗工程成功應用于貴州省三板溪水電站，經一年試運行，水溫改善效果顯著，順利通過驗收。這一成果的取得，既離不開中國生態環境部的鼎力支持，也歸功于電建人的不懈努力和執著追求。

作為生態環境的守護者，他們深知肩負的責任與使命，以堅定的信念和執著的精祌，不斷開拓創新。如今，隔水幕墻技術已成為低溫水治理領域的“先行者”，備受國內外關注。它不僅在國內獲得中國科學報、中國改革報等權威媒體的頭版報道，更代表中國參加了2023年聯合國氣候大會中國角邊展，向世界展示了中國在生態文明建設方面的卓越成就。

未來，技術研發團隊將繼續深入研究和探索隔水幕墻技術在其他工程領域的應用潛力，力求為環境工程、水資源管理、農業等多個領域的生態保護和資源利用問題提供創新解決方案，為建設美麗中國譜寫新時代生態文明建設電建篇章。

索網貼地工況形態與應力分析

幕布應力分析

隔水幕墻試驗工程效果圖