Ba thế hệ khóa tàu “già, trung niên, trẻ” thừa hưởng gen cải tiến

——Phỏng vấn độc quyền với Hu Yaan, học giả của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc

Tin tức từ trang web này (Wang Lu, Peng Zongwei) Vào ngày 8 tháng 6, dự án mang tính bước ngoặt quốc gia lớn đầu tiên đã bắt đầu trong “Kế hoạch 5 năm lần thứ 15” của đất nước tôi — Kênh Mới Vận tải Đường thủy Tam Hiệp được khởi công Là đại diện mới nhất của các tòa nhà giao thông thủy quy mô lớn hiện đại, việc thiết kế và xây dựng dự án Kênh Mới Vận tải Đường thủy Tam Hiệp đòi hỏi một cuộc chiến để giải quyết các công nghệ cốt lõi quan trọng

Hu Ya'an, học giả của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc và cựu kỹ sư trưởng của Viện Tài nguyên Nước Nam Kinh, từ lâu đã cam kết nghiên cứu công nghệ tiên tiến về cấu trúc giao thông đường thủy nội địa, nghiên cứu và phát triển thiết bị cốt lõi cũng như các hoạt động kỹ thuật chính Những hành động nghiên cứu khoa học của ông luôn tạo tiếng vang với sự phát triển của công nghệ giao thông đường thủy nội địa hiện đại ở nước ta

Nhân dịp khởi công xây dựng dự án Kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới, một phóng viên của Bản tin Dự án Tam Hiệp Trung Quốc đã đến Nam Kinh để phỏng vấn Hu Ya'an về các vấn đề như bối cảnh phát triển, đổi mới công nghệ và triển vọng tương lai của trung tâm sông Dương Tử

▲Hu Ya'an, viện sĩ Viện Kỹ thuật Trung Quốc và cựu kỹ sư trưởng của Viện Tài nguyên Nước Nam Kinh, đang được các phóng viên phỏng vấn Ảnh cho bài viết này: Chen Xuân

Ba thế hệ ổ khóa tàu chứng kiến sự thay đổi của thời thế

“Năm 1981, tôi đang học ở Nghi Xương và chứng kiến ​​cảnh sông Gezhouba bị đóng cửa” Nhớ lại năm đó, Hu Ya'an không giấu được sự phấn khích "Để ngăn từng viên đá bị nước sông cuốn trôi, những người xây dựng đã dùng 'xương sắt gia cố' để khóa những viên đá và ném chúng xuống nước Cảnh tượng rất ngoạn mục"

Vào những năm 1970, các kỹ sư Trung Quốc đã cố gắng học hỏi công nghệ khóa định vị của Mỹ Tuy nhiên, mực nước sông Dương Tử biến động phức tạp và các công nghệ liên quan không thích ứng với khí hậu

Ví dụ, dòng nước chảy với tốc độ cao trong phần van của âu tàu sẽ tạo ra một số lượng lớn bong bóng do áp suất giảm đột ngột Các bong bóng sẽ ngay lập tức vỡ ra ở vùng áp suất cao, “giống như những quả bom nhỏ”, đập vào các van thép và hành lang phần van, kèm theo những rung động và tiếng ồn lớn” Viện sĩ Hu Ya'an giải thích Để đạt được mục tiêu này, họ đã đổi mới công nghệ "thông gió bằng vải lanh" Thông qua nghiên cứu thực nghiệm sâu rộng, họ đã hình thành một "bệ áp suất âm" ở khe hở cửa Họ sử dụng áp suất thấp của dòng nước tốc độ cao để tự động hút không khí bên ngoài giống như máy hút bụi, làm giảm tác động của vụ nổ bong bóng và giải quyết vấn đề hư hỏng, rung lắc của phần van

Âu tàu Gezhouba được hoàn thành và đưa vào sử dụng, tích lũy kinh nghiệm quý báu cho việc xây dựng âu thuyền quy mô lớn ở Trung Quốc Trong quá trình xây dựng âu tàu năm tầng hai tuyến Tam Hiệp, các công nhân thủy lợi Trung Quốc đã trải qua sự tăng vọt theo cấp số nhân về khối lượng kỹ thuật và khó khăn kỹ thuật

“Trước ngày khai trương Khóa tàu Tam Hiệp, để có được dữ liệu trực tiếp về việc gỡ lỗi, chúng tôi đã đóng quân tại hiện trường hơn một năm Hàng ngày chúng tôi phải đi xuống thang thẳng đứng xuống đáy giếng cổng sâu hơn 90 mét để lắp đặt cảm biến” Anh ra hiệu Chiều sâu, "Trèo xuống từng chút một, ở giữa chỉ có một cái bục nhỏ để bạn có thể xả hơi Trong khi điều phối và hướng dẫn tất cả các bên tham gia xây dựng cách gỡ lỗi, họ cũng phải sắp xếp các điều kiện gỡ lỗi, xử lý dữ liệu, phân tích và phán đoán cũng như viết báo cáo giao ban Họ thường làm việc suốt đêm"

Chính nhờ sự kiên trì của các thế hệ nhà nghiên cứu khoa học đã chuyển phòng thí nghiệm xuống giếng sâu 100 mét mà các vấn đề tầm cỡ thế giới lần lượt được khắc phục thành công Sau khi Âu tàu Tam Hiệp được đưa vào hoạt động thành công, đội tàu 10000 tấn đã có thể đến Trùng Khánh trực tiếp từ Đồng bằng sông Dương Tử, cung cấp hỗ trợ hậu cần mạnh mẽ cho sự phát triển của Vành đai kinh tế sông Dương Tử

Bởi vì Dự án Tam Hiệp đã cải thiện đường thủy của sông Tứ Xuyên, kích thích sự phát triển của vận tải biển, dẫn đến việc mở rộng tàu thuyền và phát triển kinh tế khu vực "Ban đầu dự kiến, Âu tàu Tam Hiệp sẽ đạt mục tiêu sản lượng hàng hóa hàng năm là 100 triệu tấn vào năm 2030 Trên thực tế, đã vượt tiến độ 19 năm, vượt 100 triệu tấn vào năm 2011 Ngày nay, Âu tàu Tam Hiệp đang hoạt động với công suất vượt mức thiết kế từ 60% đến 70% và tiềm năng của nó đã được phát huy tối đa Các kỹ sư đã làm rất tốt!" Hồ Ya'an nói

Sau khi hoàn thành Dự án Kênh mới vận tải đường thủy Tam Hiệp, Âu tàu Gezhouba, Âu tàu Tam Hiệp và âu tàu mới trong tương lai sẽ hình thành tình thế ba thế hệ âu tàu "già, trung và trẻ" sẽ hoạt động song song Hu Ya'an tin rằng với mục tiêu phục vụ mô hình phát triển mới, vận tải đường thủy nội địa, phương thức vận tải số lượng lớn, ít carbon, là không thể thay thế Vị trí chiến lược của khu vực trung lưu của trung tâm sông Dương Tử ngày càng trở nên quan trọng và những thách thức kỹ thuật mà Dự án Kênh mới Vận tải Đường thủy Tam Hiệp phải đối mặt một lần nữa lại leo thang Ví dụ, chiều rộng của khoang âu tàu đã được thay đổi từ 34 mét thành 40 mét, và độ sâu ngưỡng nước đã được tăng lên 8 mét để thích ứng với sự chuyển đổi của tàu có tải trọng hàng hải từ 5000 tấn lên 10000 tấn

"Xây dựng kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới nhằm tận dụng tốt hơn tiềm năng vận chuyển của sông Dương Tử Đây là biện pháp mới nhằm đáp ứng vòng điều chỉnh bố cục kinh tế mới của đất nước và thúc đẩy phát triển phối hợp khu vực" Hồ Ya'an nói

Đột phá đổi mới tích hợp kênh mới

Trong tương lai, khi một con tàu khổng lồ nặng 10000 tấn chở hàng hóa từ từ tiến về Kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới, trong mắt thuyền trưởng, đây có thể chỉ là một hoạt động vượt khóa tiêu chuẩn Nhưng theo quan điểm của Hu Ya'an, chính sự hỗ trợ mạnh mẽ của các công nghệ như tốc độ tiêu tán năng lượng của hệ thống cấp nước của âu tàu, sự êm ái của dòng nước và sự đổi mới của cửa xương cá đã khiến việc vượt qua âu tàu thông thường này trở nên khả thi

“Kênh mới không phải là sự mở rộng quy mô đơn giản mà đằng sau nó là những vấn đề khoa học và công nghệ tầm cỡ thế giới” Hồ Ya'an nói

Chúng ta hãy theo quan điểm của thuyền trưởng để khám phá trước các kịch bản ứng dụng trong tương lai của dự án khổng lồ này——

Khi con tàu khổng lồ từ từ tiến vào âu thuyền, trạm kiểm soát đầu tiên là hai cổng xương cá

"Một cánh cửa dài hơn 40m, tương đương chiều cao của tòa nhà 13 tầng" Hồ Ya'an nói

Khi độ sâu nước ở ngưỡng lối đi mới tăng lên 8 mét, cổng đầu hồi cần được mở và đóng ở độ sâu khoảng 30 mét nước Giống như việc một người bị cản trở khi đi lại ở vùng nước sâu, cửa xương cá phải đối mặt với khả năng chống nước rất lớn khi đóng lại Là “mắt cá chân chịu lực” của thân cửa, trục quay phía dưới rất dễ bị biến dạng và gây kẹt thân cửa nếu không chịu được tác động kép của trọng lượng hàng nghìn tấn và áp lực nước sâu Để đạt được mục tiêu này, nhóm của Hu Ya'an đã thực hiện nghiên cứu thiết kế kết cấu chịu tải cao ở trục dưới để nó có thể chịu được áp lực nước tăng đáng kể một cách ổn định

Khi tàu đi vào âu thuyền, cánh cửa khổng lồ đóng lại và mực nước bắt đầu dâng cao theo phương thẳng đứng

“Buồng khóa của Kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp có công suất cấp nước duy nhất trên 280000 mét khối, tương đương với thể tích nước của 115 bể bơi tiêu chuẩn” Hu Ya'an đưa ra một ví dụ sống động: "Chúng ta phải đổ đầy nước trong vòng 12 phút, đồng thời làm cho con tàu 10000 tấn vững vàng như một ngọn núi, hầu như không bị xáo trộn"

Nếu nước chảy thẳng vào, năng lượng khổng lồ sẽ gây ra sóng lớn trong âu tàu và gây ra va chạm tàu ​​thuyền Sau khi nghiên cứu kỹ lưỡng, nhóm của Hu Ya'an đã áp dụng hệ thống phân phối nước tiêu tán năng lượng toàn cầu

“Cấu trúc hiện tại giống như một vòi hoa sen ở nhà vậy” Hu Ya'an giải thích Đội ngũ R&D bố trí đều 96 cửa thoát nước ở đáy buồng khóa, đồng thời đặt nắp tản năng lượng lên các lỗ Thiết kế “sức mạnh tổng hợp ba chiều” này giúp loại bỏ tác động ngang và dọc của dòng nước lên tàu ở mức lớn nhất, khiến con tàu 10000 tấn “ổn định như núi” khi neo đậu trong khoang âu tàu

Sau khi mực nước trong khoang âu bằng với mực nước thượng lưu, con tàu khổng lồ mới tiến vào luồng tiếp cận thượng nguồn Sự êm ái của tuyến đường thủy này không thể tách rời khỏi sự điều khiển chính xác của các van cấp nước trong hành lang ngầm

"Khi người ta đóng vòi ở nhà, ống nước sẽ kêu Đây là 'hiện tượng búa nước'" Hu Ya'an cho biết do hành lang của kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới cực kỳ dài nên khi van nhanh chóng đóng lại, lực quán tính sinh ra sẽ ngay lập tức biến thành áp lực cột nước hơn 40 mét, khiến tàu dao động theo mực nước và mực nước trong giếng van tăng mạnh Để khắc phục vấn đề này, nhóm của Hu Ya'an đã thiết lập mô hình áp suất thủy động bình thường của van cống bể chứa đầy nước siêu dài trong Kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới Để mô phỏng dạng xâm thực của phần van và triệt tiêu hiện tượng xâm thực của phần van, một thiết bị giảm áp dòng không đổi siêu lớn đã được chế tạo Họ đưa mô hình vào hệ thống giải nén và giảm áp suất hệ thống xuống 0,1 atm Trên cơ sở đó, một bộ công nghệ chống xâm thực phân cấp van hoàn chỉnh đã được thành lập

Thông qua đổi mới nhiều lần, nhóm nghiên cứu khoa học đã tìm ra sự cân bằng chính xác giữa an toàn và hiệu quả của Kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới

Nhịp xanh của dòng nước vàng

Hiện tại, trí tuệ nhân tạo đang trao quyền cho hàng nghìn ngành công nghiệp và Dự án Kênh mới Vận tải Đường thủy Tam Hiệp không thể vắng mặt Trong tầm nhìn của Hu Ya'an, trong tương lai, mỗi thuyền trưởng có thể giống như việc đặt vé tàu cho một chuyến tàu cao tốc Theo sự sắp xếp hàng hóa của nhà ga, anh ta có thể đặt hàng trước và qua cổng đúng giờ, từng giây

Hu Ya'an tin rằng kênh vận chuyển đường thủy Tam Hiệp mới không chỉ là phương tiện phá vỡ nút thắt vật lý mà còn là một dự án xanh và dự án đổi mới theo mục tiêu "carbon kép"

"Bản thân việc xây dựng dự án kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới là dự án phát thải carbon thấp lớn nhất ở Vành đai kinh tế sông Dương Tử" Hu Ya'an chỉ ra rằng để đánh giá giá trị của kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới, phải tính toán một khía cạnh sinh thái lớn

Ông cung cấp cho các phóng viên một bộ dữ liệu so sánh trực quan: lượng khí thải carbon dioxide của vận tải đường thủy nội địa chỉ bằng 1/3 so với đường bộ và chưa bằng một nửa so với đường sắt Về hiệu quả sử dụng năng lượng trong giao thông, giao thông đường thủy cũng hoạt động tốt, với mức tiêu thụ năng lượng đơn vị chỉ bằng 1/11 so với đường bộ

"Việc giải phóng lớn năng lực vận tải sẽ thúc đẩy mạnh mẽ các vật liệu khối để đạt được 'nước hồi lưu', đây là phương tiện trực tiếp nhất để giảm lượng khí thải carbon trong lĩnh vực vận tải" Hu Ya'an nói: "Chúng ta phải cố gắng hết sức để tạo điều kiện tốt nhất cho kỹ thuật và sinh thái cùng tồn tại trên cơ sở đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường quốc gia"

Nếu màu xanh lá cây là màu nền của dự án thì trí tuệ là màu sáng của dự án

Trong tầm nhìn của Hu Ya'an, khi Kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới hoàn thành và đi vào hoạt động, đây sẽ là một dự án “thông minh” với khả năng nhận thức, phân tích và tự cảnh báo Khi tàu đi qua âu thuyền, họ có thể đặt chỗ trước một cách chính xác để tránh mù quáng chờ đợi âu thuyền và dẫn đến lượng khí thải carbon không hiệu quả

Sự khôn ngoan không chỉ được thể hiện ở việc điều động chung ở tầm vĩ mô mà còn được thực hiện trong các hoạt động vi mô và tinh vi - tàu có thể tự động xác định bến và giảm tốc độ trước; những sợi cáp ban đầu được ném thủ công sẽ được thay thế bằng hệ thống neo hấp phụ tự động tương tự như "máy hút bụi"; Robot kiểm tra thông minh hoàn toàn tự động sẽ đảm bảo độ tin cậy của âu tàu bằng cách giám sát trạng thái của thiết bị

Từ nghiên cứu kỹ thuật về các thành phần vi mô đến cách bố trí khu vực vĩ ​​mô, tầm nhìn của Hu Yaan vượt xa một dự án đơn lẻ Với tư cách là thành viên Ủy ban Quốc gia của Hội nghị Hiệp thương Chính trị Nhân dân Trung Quốc, dấu chân của ông đã lan rộng khắp các địa điểm dự án thủy lợi và vận tải đường thủy ở Quảng Tây, Tứ Xuyên, Quý Châu, Chiết Giang và những nơi khác

Trong những năm gần đây, Hu Ya'an đã thực hiện một số lượng lớn khảo sát thực địa và nghiên cứu khả thi về mặt kỹ thuật đối với các dự án giao thông đường thủy lớn như Kênh Pinglu và Kênh Giao thông Đường thủy Mới Tam Hiệp Ông chỉ ra: "Vận tải đường thủy nội địa đóng vai trò không thể thay thế trong việc phục vụ mô hình phát triển mới Nếu không vận chuyển nguyên liệu rời với chi phí thấp, một số nơi xa biển và sâu trong đất liền không thể đạt được sự phát triển tốt hơn"

Dựa trên kinh nghiệm nghiên cứu về bảo tồn nguồn nước ở Hà Nam, Hu Ya'an đề xuất rằng xu hướng thay đổi về khối lượng vận chuyển hàng hóa có mối tương quan thuận với tăng trưởng kinh tế khu vực Nói một cách đơn giản, tính kết nối và tính cơ động của hệ thống nước càng cao, trao đổi nguyên liệu càng chặt chẽ thì kinh tế sẽ phát triển tốt hơn

Thanh khoản là năng suất Sông Dương Tử không chỉ là dòng sông xanh mà còn là “mắt xích” siêu liên kết chặt chẽ các thị trường tài nguyên, năng lượng và tiêu dùng Việc xây dựng Kênh vận tải đường thủy Tam Hiệp mới chính xác là để duy trì hiệu quả cao hơn và các phương thức vận chuyển xanh hơn

Nhìn lại hơn 40 năm hành nghề trên sông, Hu Ya'an tràn đầy cảm xúc: "Chúng tôi, thế hệ những người bảo vệ nguồn nước sinh ra từ những năm 1960, đã chứng kiến quá trình vận tải đường thủy nội địa của quốc gia từ xây dựng mạnh mẽ đến phát triển chất lượng cao Tôi mong rằng thế hệ kỹ sư mới có thể sử dụng tốt hơn các công nghệ mới để các dự án thủy lợi có thể phục vụ sự phát triển quốc gia hiệu quả hơn"

Biên tập viên: Fu Yixian