“作为学水利的人,我们要有家国情怀,到国家需要的地方去,到更能锻炼自己的地方去……”连日来,中国电建集团昆明勘测设计院有限公司总工程师朱国金带队到各大高校招聘,和即将走出校门的学子们最常说的就是这句话。
这句肺腑之言印证了朱国金的人生经历。因为在淮河边长大,朱国金目睹了水患、旱灾给家乡带来的影响,“治水”的梦想种子一直深埋于心。2005年,朱国金从河海大学水工结构工程专业毕业后,婉拒了沿海多家单位的邀请,选择到水利工程建设空间大、挑战大的云南工作,在中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司(以下简称“昆明院”)开始了他的“治水”生涯。
从水电站一线的勘测员,到昆明院的总工程师,16年来,朱国金怀着一颗“治水为民”的初心,专注于做好“水文章”,参与完成了世界第一座水力驱动式升船机——景洪水电站水力式升船机设计;完成了滇中引水工程中最大规模的倒虹吸、最深的软土竖井、最深的城市盾构;在牛栏江—滇池补水工程出水口设计了亚洲规模最大的人工瀑布……他把工匠精神写进一个个历史性工程中。
迎难而上
全力以赴解滇中之“渴”
滇中地区是全国干旱最严重的地区之一,水资源极度匮乏成为滇中地区可持续发展的最大制约。“引金沙之水、解滇中之渴”的滇中引水工程是我国在建的最大引水工程。
2013年,昆明院承接了滇中引水工程楚雄段、昆明段项目,参加过景洪水电站、金安桥水电站、糯扎渡水电站、小湾水电站等建设的业务能手朱国金成为该项目的技术负责人。
滇中引水工程楚雄段、昆明段的设计,面临着软岩变形、穿越断层、突泥涌水、地下隧洞与城市环境交互影响等一系列的世界性难题。特别是昆明市作为省会城市,受水面积大、人口密集,地下在建工程多,还要完成滇池生态补水任务,如何布局引水主干渠线路,考验着设计者的智慧。
朱国金凭借丰富的调水经验,带领团队稳扎稳打做实勘测工作,勘测洞累计打了2万多米深。仅仅是考虑线路如何在昆明城布局,就形成了3类8个方案,逐一筛选比较后选择“最优解”。
这个“最优解”综合了安全、成本、交通、地质、周边环境等种种因素,处处体现着设计师的“匠心”。如滇中引水第一长隧洞的昆玉隧洞总长达到104公里,输水流量每秒40立方米,隧洞穿越昆明市主城区,沿龙泉路布置时设计为倒虹吸工程,运用盾构法施工。这座滇中引水工程中唯一的隧洞倒虹吸,隧洞埋深最大深度达75米,触及的土层软,线路还穿越盘龙江和地铁2号线,可谓“难中之难”。为此,朱国金带领团队设计了管片和内衬双层衬砌,对双层衬砌结构力学行为、城区软土地基超深盾构施技术、盾构隧洞施工中安全馈控及预警等难点进行研究突破,成功将单公里盾构隧洞综合投资降低至1.1亿元,远低于国内同等规模盾构隧洞综合投资。
龙泉倒虹吸接收井基坑深77.3米、连续墙深96.6米,是目前国内同类型基坑中最深基坑。当时,在国内外没有任何可借鉴经验的情况下,朱国金带领团队小心求证,又专门跑到上海听取了一位老院士的建议,最终完成了这一在国内基坑建造史上具有里程碑意义的工程设计。昆明院针对城区超深基坑开挖支护及安全控制等关键问题开展形成了的成套关键技术体系,也为同行提供了借鉴。
滇中引水工程楚雄段、昆明段从2016年4月可行性研究批复通过到2017年初步设计完成,只用了8个月时间。在那8个月时间里,朱国金和100多名团队成员带着行军床、吃住在水电科技大厦26层、27层,夜以继日、通宵达旦干,最终提交了初步设计报告、工程地质勘察报告,隧洞涌水防治和环境影响对策专题报告等共72本,近700万字,成果得到了云南省滇中引水工程建设管理领导小组办公室和水利部水规总院领导的高度肯定。
昆明院水利水电工程院副总工杨小龙觉得那是一段有苦也有乐的日子。“大家针对技术问题,经常争得面红耳赤,争完定了方向又齐心协力干。”他清楚地记得有一天晚上,他和朱国金一起完成一个方案讨论时已经是凌晨两点。回到家后他辗转反侧,没想到这时正好接到朱国金打来的电话:“你是不是也没睡着?要不我们再去办公室讨论下。”于是,两人又回到办公室完善方案,干到天亮。
在杨小龙眼里,朱国金是一个追求完美的人:“他不怕折腾,只要有更优的可能性他都要去尝试,常常是折磨自己,也折磨大家,但往往最后的结局都让大家心悦诚服,也得到了锻炼。”
开拓创新
打造亚洲规模最大的瀑布公园
在昆明市瀑布公园,宽度400米、落差12.5米的人工瀑布飞流而下,蔚为壮观。游人迎着水雾,撑着雨伞“钻”到瀑布后走一圈,在城市也能欣赏到山间的自然美景。
这座目前亚洲幅宽最大、流量最大、规模最大的人工瀑布的设计源于朱国金的一次打破常规思维的尝试。
昆明瀑布公园水源来自牛栏江—滇池补水工程,按照常规做法,将牛栏江水引入盘龙江只需要简单的工程手段就可以实现。但作为牛栏江补水工程的设计师,朱国金却独辟蹊径,提出了大胆设想:“为何不能利用丰富的水能资源,在出水口建一座人工瀑布,让市民有亲水的空间,也更加了解工程的意义?”
这个想法提出来后,得到了昆明市委、市政府的支持。瀑布公园如何建?在招标过程中,各家设计单位又有不同的方案。按照园林绿化单位的设想,设计流量每秒1立方米已经能达到较为壮观的景观效果。但作为“治水”能手,朱国金团队提出了每秒23立方米的设计思路。
如此大的出水量、如此高的落差?怎样能达到美观和安全的双重目标?设计时,朱国金团队建立了景观瀑布的数值仿真模型,真实模拟了瀑布景观流量与镜面水舌长度、条带状水流长度、水滴状水流长度之间的关系,并专门到天津超算中心进行模拟演算,提前预测瀑布效果。通过数据模拟计算,将水流分9个口出水,使大型堰体在各级流量下均能形成完整瀑布,展现“大流量时壮美、小流量时静美”的景观。朱国金说:“我们长期在深山密林里工作,清楚瀑布的自然形态,所以对不同流量下多种跌坎布置方案都进行了计算,保证瀑布呈现出自然跌落景观。”
在施工时,昆明院将贯穿场地的7根城市供水管线和2根城市排水主管,以箱涵的形式藏于瀑布上池水体之下,形成“水的地下立交桥”。在保证水体景观整体性的同时,不影响市政管道和防洪河道原有功能。
瀑布公园建成后,不但满足了盘龙江河段防洪改造要求,更成为市民、游客争相打卡的地标性景观,最大限度发挥一水多用的效益,打造出人水和谐相处的生态新画卷。朱国金团队创新提出的“人工瀑布人行栈桥”“人工湖封闭防渗结构”,为以后国内外大型人工水景观设计提供多种新型结构参考。
心怀全局
为“人水和谐”谋新篇
水是生命之源、万物之本、生态之基。朱国金认为,人类的治水史就是一部文明进化史。作为一名水利工程师,用好水,让水为民生添福祉是自己的职责,推动人与水和谐相处,助力生态文明建设也是自己的使命。
在参与滇中引水工程之前,朱国金就致力于牛栏江—滇池补水工程的设计,引牛栏江水入滇池,治理滇池水污染。当时,该工程面临着大部分输水隧道穿越富水可溶岩地层涌突水灾害风险大,穿越小江活动性宽大断裂抗断问题等技术挑战。朱国金带领项目组克服重重困难,在较短的时间内,完成了重大专项研究成果5项,保证了工程工期。工程运行5年后,滇池水质上升至Ⅳ类,为30余年来最好水质。
2020年疫情最严峻的时候,昆明市的城市供水形势非常紧张。当时,朱国金的妻子正在住院,他们的第二个孩子刚刚出生。为了解决昆明市供水问题,充分发挥牛栏江—滇池补水工程的城市应急供水功能,他顾不上陪伴刚分娩的妻子和孩子,每天奔波协调,用了5个月的时间,完成了两项城市应急供水工程的建设,紧急向昆明市提供每天90万立方米原水的供应,保障了城区400余万居民的生活不受影响,创造了抗疫期间解渴春城的“昆明速度”,极大提高了昆明城市供水安全的保障能力。
朱国金的“匠心”不仅在于精益求精做好每个工程,更在于不断创新,为整个水利工程事业进步孜孜不倦探索。他率先提出将信息技术与云南水利工程建设深度融合的发展思路,主持2项云南省重大科技项目和国内最大的引调水工程信息化项目——“智慧滇中引水”,在数字孪生模型创建、全生命周期管控平台研发等方面取得诸多创新成果,并研发了一系列面向工程建设管理的智能应用,助力滇中引水工程安全、高效、优质建设,其创新成果被业内专家评价:总体上达到国际领先水平。
云南绿色能源资源禀赋优异,当前已基本建成国家级水电基地和“西电东送”重要送端。如何顺应能源绿色转型需要,助力“双碳”战略目标实现成为朱国金一直思考的问题。
抽水蓄能是支撑新型电力系统的重要储能技术和基础装备。多年来,朱国金积极参与云南省抽水蓄能中长期规划工作,牵头参与多项抽水蓄能项目的规划设计。目前昆明院正在开展云南省“十四五”重点实施项目预可行性研究阶段勘察设计工作,朱国金仍然是那个站在队伍前面、不断求索创新的引路人……
本报记者 郎晶晶


