交匯點訊 11月12日至13日，習近平總書記先後來到我省南通、揚州等地，深入長江和運河岸線、水利樞紐等，就貫徹落實黨的十九屆五中全會精神、統籌推進常態化疫情防控和經濟社會發展工作等進行調研。
為落實習近平總書記關於長江經濟帶建設「共抓大保護、不搞大開發」和「保護好、傳承好、利用好大運河」的重要指示精神，我省高校科研院所積極重視水科技創新，促進長江經濟帶和大運河岸線水資源科學利用，用科技力量做好「水文章」。
【長江江蘇段】
用科技點燃長江大保護的「綠色引擎」
保護母親河，需要「硬核」科技的支撐。去年1月，揚子江生態文明創新中心，由江蘇省政府、南京市政府與南京大學等單位共同發起成立，針對長江大保護中的突出問題，以科技帶動系統治理，打響一場場長江保護修復的攻堅戰。
科技如何點燃長江大保護的「綠色引擎」？揚子江生態文明創新中心首席科學家、南京大學環境學院李愛民教授有多年科研攻關和成果產業化的豐富經驗。
自「十一五」起牽頭承擔國家重大水專項淮河項目以來，南京大學技術團隊圍繞流域點源、面源汙染控制與河湖生態修復研發了一批先進技術裝備，積累了流域汙染治理與管理的豐富經驗，相關技術成果獲得國家科技進步二等獎兩項。南大還以國家有機毒物汙染控制與資源化工程技術研究中心為依託，在長江沿線江西、安徽、江蘇等地建設多個政產學研平臺，不斷求解大江大河的綠色「方程式」，推動了地方生態環境治理能力的現代化。
如今，位於秦淮新河河畔的曹村泵站，池水清澈見底，昔日的「臭水溝」不見蹤影，這正是李愛民教授團隊承擔的一項環保治理工作。在曹村泵站前池水環境提升項目中，團隊示範使用了高效脫氮樹脂一體化裝置和同步脫氮除磷裝置，這是一項以團隊技術成果為基礎，依託新型研發機構平臺開展二次開發與集成應用的創新成果。
「這項成果是以『磁性樹脂技術+同步脫氮除磷技術』為核心，適用於城市汙水與汙染水體深度處理與再生利用的高效經濟技術。」李愛民告訴記者，該項技術正在大展拳腳，破題城市「黑臭水體」的頑疾。
治汙技術雖是「良方」，但揚子江生態流域的保護修復，生態文明的建設不可能靠一兩劑藥方就能一勞永逸。李愛民告訴記者，揚子江流域佔江蘇境內面積的36%，經濟貢獻力卻高達80%，是中國經濟發展基礎最好，綜合競爭力最強的地區之一。但是隨著經濟持續高速發展，帶來的環境綜合治理難點也較為突出。
核心技術攻關破解「重化圍江」難題
揚子江流域產業結構偏重，「重化圍江」現象亟需破題。「長期以來揚子江流域呈現基於工業文明的發展方式，高投入、高消耗和高排放的經濟發展模式轉型還比較困難。世界化學品產能40%在中國，中國46%在長江，長江的近一半在江蘇；長江沿岸化工園區76家，江蘇就佔34家。在GDP、人均GDP、地均GDP、城市化率等經濟發展指標方面，揚子江流域相較於長江上遊和中遊兩大城市群（成都都市圈和武漢都市圈）而言相對較高，與上海大都市圈、環杭州灣大灣區以及粵港澳大灣區等國內發達城市群相比差距不大，但萬元GDP工業固廢、工業廢氣、工業廢水、工業取水量、工業用電量等指標與上述相比卻都相對較高，說明揚子江流域經濟社會發展水平較高，也說明經濟與環境、資源、能源的關係最為緊張，工業文明下的增長特徵明顯。」
李愛民告訴記者，近兩年來，中心圍繞破解「重化圍江」技術難題，集成開展重大核心技術攻關，突破了多項基礎技術和產業關鍵技術瓶頸。截至今年上半年，中心已接19家境內外高校和22個國家級科研平臺，集聚了40餘家生態環保及相關領域新型研發機構，加盟研究所孵化企業508家，申請專利1000餘件，打造了一支系統解決環境問題、促進綠色低碳發展的集團軍。
微界面綠色化工技術研究所是中心加盟所之一。研究所自主研發了微界面反應強化技術及裝備，可將大規模多相反應器內傳質界面由釐米—毫米級尺度轉變為微米級，長江沿線現有可適用項目達數百項，未來將形成百億級產值，增加經濟效益數十億元、汙染物減排數億噸。記者了解到，微界面研究所、膜科學技術研究所等5家加盟研究所的核心技術在江北新材料科技園推廣示範。
中心還開展了江北新材料科技園化工廢水無毒排放示範，指導博瑞德環境集團完成玉帶汙水廠化工園區廢水無毒排放生物指示工程，該項目在國內率先實現化工園區汙水無毒排放。
同時，中心牽頭制定了江北新材料科技園企業汙水間接排放標準。組織南京大學及相關加盟研究所共同承擔標準編制工作，對園區近70家企業的廢水排放情況進行了系統調研分析，為園區綠色化發展提供技術支撐。
「生態眼」讓工業廢氣汙染無所遁形
揚子江流域生態環境「超負荷」,也是中心聚焦的核心難題。「揚子江流域城市群可利用國土資源空間極其有限，國土開發強度較大的空間結構尚未實現根本轉變，土地資源底線約束加劇。」李愛民表示，揚子江流域承載的經濟、人口較多，近20年沿江八市生態環境承載力強度不斷升高，生態超載程度相對嚴重。未來江蘇沿江城市高質量可持續發展資源環境支撐面臨挑戰。
對此，中心集成了先進科技技術，綜合應用同步脫氮除磷、磁性樹脂吸附等多項先進治水技術，積極探索推廣「政府採購+考核付費」等商業模式，支撐了秦淮河等主要入江河流汙染治理。近年以來秦淮河等7個入江河流主要斷面全部達Ⅲ類及以上。
除了科研研發、場景應用和產業發展，揚子江生態文明創新中心還加快打造「生態眼」智慧感知平臺和綠色技術工程化平臺等重大公共平臺。
在南京建鄴區江心洲的江島智立方，揚子江生態文明創新中心一樓還有個「智慧大腦」——「生態眼」智慧感知平臺在24小時運行著，用人工智慧、5G 通信、衛星遙感等先進技術手段採集各類生態環境數據，水上船舶、化工園區、生態岸線都在這雙「火眼金睛」下，工業廢氣汙染無所遁形，而18個涉江部門23個大數據的系統聯動，真正實現了長江生態環境「可視、可控、可管」。
目前，中心在牽頭組織下，已經與生態環境部環境發展中心、南京大學、中國長江三峽集團有限公司、中國科學院重慶綠色智能技術研究院等長江上、中、下遊「政-企-校-所-金」共計36家單位籤訂協議，共同申報國家技術創新中心。
李愛民告訴記者，這是響應習近平總書記「要強化上中下遊互動協作，下遊地區不僅要出錢出技術，更要推動綠色產業合作，推動下遊地區人才、資金、技術向中上遊地區流動」的指示精神，體現長江大保護的「下遊擔當」。
「在未來，我們通過高效協同全流域優勢資源，將區域科研優勢、人才優勢、產業優勢轉化為發展優勢，重點開展跨區域、跨領域、跨學科協同創新與開放合作，構建長江經濟帶水生態環境保護修復的綠色技術創新體系，突破重大關鍵核心技術瓶頸制約，培育壯大具有核心創新能力的企業，支撐長江經濟帶高質量發展，為全球大江大河流域環境治理和可持續發展提供中國方案。」
【大運河】
給南水北調排灌泵站注入「生命活力」
南水北調東線工程利用京杭大運河及與其平行的河道輸水，把長江水北送天津、東送山東半島，輸水主幹線全長1156公裡，一期工程於2013年12月通水，年調水規模約90億立方米。其創造了世界上規模最大的泵站群——東線泵站群工程，其高質量運行閃耀著被譽為「水利高層次創新創業人才培養搖籃和水利科技創新重要基地」的河海大學專家們的智慧。
南水北調工程東線工程覆蓋的平原地區排灌泵站機組存在啟動困難、效率低下、過流部件空蝕腐蝕破壞嚴重等問題，無法有效滿足灌排、供水、防洪等需求，成為灌溉排澇急需解決的重大問題。能源與電氣學院教授鄭源主持的「南水北調東線大型泵站機組優化與穩定性關鍵技術研究及應用」，針對此類問題開展攻關研究。
「開發高性能、低揚程的水泵模型存在一系列技術難題，如缺乏先進的水力模型設計理論，可能遭受由海水倒灌引起的氯離子腐蝕等。」鄭源教授介紹，經過十多年的科研攻關，研究團隊在平原地區調水排灌機組優化與穩定性關鍵技術及應用方面，取得了一系列突破性成果，成功破解了造成設備運行效率低下、大修頻繁、嚴重影響排灌機組運行可靠性和服役壽命的難題。
「研究中，我們創建了泵站機組過渡過程全三維數值模擬方法，研發了排灌機組過流部件成分、結構、性能一體化設計的防護塗層，提高了機組運行壽命，保障了機組運行安全，填補了國內非晶防護塗層用於灌溉泵防護領域的空白，在低揚程水泵全流道三維過渡過程的計算及非晶塗層抗空蝕腐蝕方面達到了國際領先水平。」 鄭源教授告訴記者，該項研究帶動了國內平原地區排灌機組設計理論、安全運行技術及流量測試方法研究的發展，對提高我國平原地區排灌機組設計、運行與管理水平具有重要意義。
研究成果已應用於南水北調東線淮安一站、淮安三站等60餘個大型供、排水工程。實測表明，機組效率較同期最好水平提高了約6%；應用三維過渡過程成果指導泵站運行，開停機成功率從70%提高到100%；複雜不規則斷面流道測流精度由傳統測流方法誤差±3%提高到±1.2%；採用抗空蝕防腐蝕塗層材料防護，可使水力機械常用不鏽鋼的損傷減小60%以上，使用壽命可延長3-5倍，產生了明顯的經濟效益和巨大的社會、環境效益。
「溼地淨化尾水」提高水資源利用效率
南水北調工程中建了很多汙水處理廠，其尾水的回用對提高水資源的利用率具有重要意義。如何對有回用價值的尾水進行淨化處理？河海大學研究生院常務副院長、博士生導師華祖林教授領銜的課題組對「溼地淨化尾水」進行了深入探究。
「南水北調東線工程是解決我國北方地區水資源嚴重短缺的重大戰略舉措。」華祖林教授介紹，為保障調水水質，江蘇投資133億元，先後實施了2批305項治汙項目，形成了「治、截、導、用、整」一體化的治汙工程體系。為進一步降解尾水中的汙染物濃度、提高工程沿線對尾水的資源化利用率，我省在已建尾水導流工程中設置了一系列人工溼地，通過有效的水源涵養建設，增強水體自淨能力，提高水資源利用。「從東線輸水幹線蘇北地區來看，節水就是減排，節水就是治汙，通過人工溼地加強尾水淨化越來越重要。」華祖林告訴記者，課題組從三個方面探究了推廣尾水深度處理及資源化利用的有效途徑。
生態溼地淨化尾水效果的季節性變化特徵研究：觀測不同季節生態溼地的水溫、pH、溶解氧、水位、進水量、水生植物全生育期生長過程的變化特徵；估算不同季節人工溼地對汙染物去除效率；闡明生態溼地對水體水質淨化能力的季節性差異特徵。
溼地汙染物淨化能力對不同汙染負荷的響應機制：從野外人工溼地基地中篩選不同水生植物類型，作為室內實驗的供試植物；通過室內實驗，研究水生植物對不同汙染程度水體和處理水量的淨化能力；建立植物各階段生長特徵參數對水質汙染程度和處理水量的響應關係；揭示生態溼地汙染物淨化能力對不同汙染負荷的響應機制。
生態溼地最大水環境承載能力研究：建立人工溼地汙染物動力學模型；利用尾水生態溼地處理效果的季節性變化特徵和汙染水平響應機制研究成果，提出生態溼地最大水環境承載能力計算方法；利用汙染物動力學模型，計算生態溼地全年各季節最大汙水處理負荷等。
「項目創新點主要體現在，解析了溼地汙染物淨化能力對不同汙染負荷的響應機制，構建了溼地汙染物動力學模型，以汙水處理負荷最大為目標函數，以溼地安全穩定運行為約束條件，提出人工溼地最大水環境承載能力計算方法，得到不同汙染物最大水環境承載能力。」華祖林教授透露，該項研究成果已經在525畝溼地中進行了實際應用，出水水質能穩定達到《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005），對提高人工溼地淨化尾水及資源化利用水平起到了示範作用。
強健泵站「心臟」護航一江清水向北流
「農業是我國的第一用水大戶，用水量約佔總用水量的70%。習近平總書記視察江都水利樞紐的重要講話，讓我們深受鼓舞，也更加堅定了從事節水灌溉研究的信心和決心！」
13日，習近平總書記視察江都水利樞紐，其中，江都第四抽水站採用的正是江蘇大學自主研發的優秀水力模型。 「總書記察看抽水泵運行的江都第四抽水站,採用的是我們學校自主研發的TJ04-ZL-02號優秀水力模型，通過水力模型等比例放大製造了7臺大型立式軸流泵機組，單機容量30m3/s，單機功率3000KW，2010年6月23日通過了驗收。運行10多年來，保障了南水北調東線源頭泵站機組節能高效、安全穩定運行。」 國家水泵及系統工程技術研究中心主任、江蘇大學黨委書記袁壽其研究員介紹。
水泵是液體輸送系統的「心臟」。南水北調跨流域調水東線工程是世界規模最大的梯級泵站工程，分三期建設，需建 51 座大型泵站。其中，低揚程泵作為南水北調東線工程的核心動力「心臟」，性能直接決定著調水成本和運行可靠性。
以關醒凡教授為首的江大流體機械工程技術科研團隊，圍繞南水北調國家戰略需求，歷時20多年、三代人接續奮鬥，成功研發了國家亟需的系列高性能低揚程泵水力模型，廣泛應用於南水北調工程東線一期工程、南水北調中線工程低揚程泵站和引江濟淮工程，約佔總數的70%。
「能為南水北調工程做點力所能及的工作，是我有生以來最大的願望。」被稱為我國「泵業泰鬥」的關醒凡教授曾經說過。目前由他領銜設計的水力模型，已應用在南水北調東線工程、中線工程21座泵站中，泵站平均運行效率提高了5%以上，每年可節省約1.75億元。
目前，江蘇大學設計的系列低揚程泵水力模型還廣泛應用於長三角、珠三角、黃淮海、東北平原等地的防洪排澇、水資源調配、水環境改善、農業排灌等重要領域。成果顯著提升了我國大型低揚程泵的技術水平，綜合技術指標達到國際先進水平，獲江蘇省科學技術獎一等獎、中國產學研合作創新成果獎一等獎等。成果已轉讓荷蘭、日本、德國等行業骨幹企業100餘家，產量約佔全國同類產品總產量的60%以上。
交匯點記者 楊頻萍 王拓 蔣廷玉 張宣