科技日報記者 俞慧友

“全球水錘防護技術正經歷從‘被動防御’向‘主動預測’的跨越式變革，我們應攜手構建更智能、更韌性、更安全的有壓管道泵管閥系統安全監測體系。”5月8日至9日，“2025水錘大會”在湖南省株洲市舉行。會上，中國水利學會副理事長兼秘書長段虹說。

“大模型+管道技術”：防范水錘問題發生

全球約有20億座泵站，涉及的有壓管道廣泛分布于水資源配置工程、河湖連通、農業灌溉、農村供水等領域。水錘是有壓管道輸水系統中的常見“交通事故”，是泵管閥系統耦合效應的綜合體現。當水的流速突然發生變化，會引起水擊，嚴重時會影響系統運行安全，導致管道老化、漏損，甚至爆管等現象。

有壓輸水管道是國家水網與城市供水管網的重要組成部分，其中70%—80%的安全問題由水錘引發，阻礙工程的智慧化升級。如何提升水錘原型研究和防護技術的創新發展水平，加強水資源精細化輸送管理能力，是行業專家一直關注的議題。

中國工程院院士、中國水利水電科學研究院研究員王浩提出，應從對水錘問題的監測、智慧感知、模擬等方面入手，構建全方位有壓管道安全保障體系：“大模型與管道技術的深度融合是行業發展的必然趨勢。未來我們要進一步研究復雜工況下的水錘防護技術，不斷提升模型預測精度，加強系統集成與優化，推動有壓管道輸水技術向更高水平發展?！?/p>

從湖南省瀏陽市株樹橋水庫引水的“長沙引水工程”正是這種有益探索。引水工程將水錘防護融入到工程的設計、運行、調試、和應急全生命周期，在長達98公里的引水工程管道中，布局了30余處水力安全監測系統，構建全方位感知、智能決策與精準控制的有壓管道輸水系統管理體系。

如果將泵管閥系統比喻為生命體，其中的泵站則是“心臟”，管網是“動脈血管”，進排氣閥是“呼吸系統”。管網中的水壓波動與進排氣閥空氣壓力擾動，是這三者間協同運作狀態的直接體現。

“通過監測泵站運行、管網水壓、空氣壓力波動等關鍵指標，能實現對供水工程的系統性‘全科體檢’。”株洲南方閥門股份有限公司（以下簡稱“南方閥門”）董事長黃靖說。

有壓管道輸水系統管理體系中，黃靖團隊應用水錘防護設計與泵閥調度輔助軟件，自動創建出水力模型，可驗證水錘防護措施，生成泵閥調度策略，并通過大語言模型，形成智能運維方案，“掌控”水網中水流運動的安全。

鏈接真實世界與數字孿生，打造大尺寸系統水力實驗室

以泵管閥大模型為核心，南方閥門深化人工智能應用，構建設備健康指標體系，為有壓管道輸水系統管理打造了“場景驅動—數據積累—標準輸出”的閉環鏈條，推動有壓輸水管道工程實現“預報、預警、預演、預案”目標，形成數字孿生技術體系，保障工程安全、供水安全、水質安全。

為更好地摸索從真實世界向數字孿生的跨越，2020年，南方閥門主導建成了全球首座長距離、多組件、大尺寸系統水力實驗室——東方水谷實驗室。

東方水谷實驗室可提供涵蓋泵提升和重力流的應用場景，開展水錘模型分析、水錘防護關鍵組件、管道水錘與空氣監測、瞬態過程控制的研究，以及水錘防護工業互聯網的系統整體性、連接兼容性、功能協同性的研究?！霸谶@里，工程師能在更大物理尺寸上實現真實世界向數字孿生的跨越，為水科學發展賦予更豐富的想象力?！蓖鹾圃u價。

為大力推動水錘防護技術創新，構建可靠的泵管閥系統安全監測體系，與會專家共同發出倡議：深入開展泵管閥生命體系統研究，構建泵管閥生命體系統大模型，為系統全生命周期安全與智能運維提供科學支撐；加強水錘風險實時監測，推動管網漏損爆管事后處置向事前預防轉型；加強水錘模型精度研究；深度融合水力學機理模型與AI算法，使輸水工程朝智能化、高效化方向發展；創新探索供水管道余壓利用，在保證供水安全基礎上，以技術手段將管道余壓“水害”風險轉化為綠色“水利”，助力水循環系統碳中和。

會上還發布了第一個直接以水錘監測為主題的國家標準GB/T 45413-2025《供水管網水錘監測系統通用技術要求》。

（受訪者供圖）