青春華章|為超級(jí)水利工程裝上“數(shù)字衛(wèi)士”！河海大學(xué)專業(yè)軟件打破國(guó)外壟斷，守護(hù)水利國(guó)之重器
來源： 紫牛新聞
2025-10-02 20:41:00
巍峨的大壩，縱橫的調(diào)水渠畔，在這些超級(jí)水利工程的運(yùn)行背后，有一群科學(xué)家和工程師正用一行行代碼，為中國(guó)的水利奇跡提供專業(yè)數(shù)字化軟件支撐，猶如一位位“數(shù)字衛(wèi)士”，守護(hù)著這些水利國(guó)之重器。這不是科幻小說，而是一場(chǎng)發(fā)生在實(shí)驗(yàn)室里，卻關(guān)乎國(guó)家命脈的自主創(chuàng)新攻堅(jiān)戰(zhàn)。
瓶頸之痛：超級(jí)工程遭遇“通用軟件”的無奈
曾幾何時(shí)，我國(guó)工程師在設(shè)計(jì)白鶴灘、溪洛渡這類世界級(jí)超級(jí)水電站時(shí)，面臨著一個(gè)尷尬的困境：他們使用的核心分析軟件（CAE軟件）幾乎全是國(guó)外產(chǎn)品。這就好比一位頂尖的中國(guó)廚師，手握中國(guó)的食材，卻必須用一把按照西餐習(xí)慣打造的刀來雕刻中華美食。這些“通用刀”雖然鋒利，卻無法精準(zhǔn)處理中國(guó)獨(dú)特地質(zhì)條件下高壩大庫(kù)的“專門難題”，比如復(fù)雜巖基的超大規(guī)模計(jì)算、多場(chǎng)耦合的精確模擬等。
設(shè)計(jì)院的老專家們常常感嘆：“軟件算不準(zhǔn)，我們心里就沒底。國(guó)之重器的安全，不能建立在‘大概’和‘可能’之上。”
實(shí)驗(yàn)“戰(zhàn)場(chǎng)”：數(shù)萬次模擬計(jì)算打造專業(yè)軟件
面對(duì)這一“卡脖子”的瓶頸，一支由力學(xué)專家、工程師和行業(yè)教授組成的“國(guó)家隊(duì)”站了出來。他們的使命無比清晰：必須研發(fā)出中國(guó)人自己的、完全自主可控的行業(yè)專用成套軟件！
他們的“戰(zhàn)場(chǎng)”，是河海大學(xué)工程力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科高性能計(jì)算仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。科研人員們?nèi)找共煌５貥?gòu)建著核心算法，進(jìn)行著數(shù)以萬次的模擬計(jì)算。最終，他們成功將數(shù)百項(xiàng)軟件著作權(quán)像拼圖一樣集成起來，打造出了名為Autobank的系列專業(yè)軟件。
這套自主軟件的威力，很快在國(guó)家級(jí)工程中得到了驗(yàn)證。在白鶴灘水電站，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型高效非線性有限元軟件包，完成了過去通用軟件難以企及的超大規(guī)模仿真計(jì)算，為這座世界第二大水電站的穩(wěn)定性提供了最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐。在向家壩等重大工程中，多場(chǎng)耦合分析軟件如同一個(gè)“數(shù)字預(yù)言家”，精準(zhǔn)模擬了復(fù)雜環(huán)境下大壩的狀態(tài)，確保了工程萬無一失。在大型調(diào)水工程中，團(tuán)隊(duì)專門研發(fā)的新一代集成式災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，被安裝在睢寧二站。它就像一位永不疲倦的“安全衛(wèi)士”，全天候敏銳地捕捉著結(jié)構(gòu)的每一絲“不適”，守護(hù)著這條“生命線”的安全。
最令人振奮的故事來自中緬邊境的一個(gè)水庫(kù)項(xiàng)目。由于地質(zhì)復(fù)雜，國(guó)外軟件無法給出讓各方信服的安全評(píng)估，工程一度停滯。河海大學(xué)的團(tuán)隊(duì)帶著自主軟件前往“會(huì)診”，通過精準(zhǔn)模擬，給出了“安全可行”的權(quán)威結(jié)論，最終保障了項(xiàng)目順利蓄水，既發(fā)揮了效益，也維護(hù)了國(guó)際河流合作的信任。
打破壟斷：看不見的軟件，看得見的國(guó)力
如今，這套“中國(guó)大腦”已被全國(guó)近500家設(shè)計(jì)院、科研院所和高校采用，完成了超過1100個(gè)重大水利土木工程的設(shè)計(jì)校核與安全評(píng)價(jià)。它不僅打破了國(guó)外壟斷，更是將設(shè)計(jì)效率和精度提升到了一個(gè)全新高度，累計(jì)為國(guó)家節(jié)約了巨額的工程建設(shè)投資和軟件采購(gòu)費(fèi)用。
更重要的是，它意味著我們將國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施的安全，牢牢掌握在了自己手中。從橫斷山脈的巨型水電站，到跨越江河的南水北調(diào)工程，其背后都有中國(guó)自主工業(yè)軟件的強(qiáng)大支撐。
這項(xiàng)從國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)走出的成果，更詮釋了何為“把論文寫在祖國(guó)的大地上”。它不僅僅是一行行代碼，更是中國(guó)科學(xué)家和工程師用智慧與汗水，為中國(guó)式現(xiàn)代化鑄就的一道看不見的、卻無比堅(jiān)實(shí)的安全屏障。