在山峦起伏、沟壑纵横的重庆市奉节县，一项前所未有的清洁能源工程——奉节菜籽坝抽水蓄能电站，正以科技为刃，劈开复杂岩溶地质的迷雾，推动清洁能源领域发展迈向新高度。作为中国国内首个复杂岩溶地区的大型抽水蓄能项目，以及三峡集团首个全过程自主勘察设计的抽蓄电站，该项目由上海勘测设计研究院有限公司（ 简称“上海院”）倾力打造。值得一提的是，该项目还成功入围了在阿姆斯特丹举办的2025基础设施数字化光辉大奖赛。今天，就让我们一同踏上这场科技破局之旅，看看菜籽坝抽水蓄能电站是如何在挑战中寻得机遇，成为清洁能源领域的佼佼者。
岩溶迷宫：自然的挑战与科技的回应
奉节菜籽坝，一个名字里藏着无尽自然奥秘的地方。这里，溶洞、溶蚀裂隙、地下暗河相互交织，形成复杂的渗流网络，仿佛是大自然设下的重重迷宫。对于水电站建设来说，这样的地质条件无疑是挑战性的存在：库区防渗难度大，导致帷幕灌浆工程量大；地下厂房和引水隧洞穿越溶洞群时，潜藏着危机；运行期库水渗漏可能污染地下水（如硫酸盐侵蚀），还会对水生态造成影响。
然而，上海院的工程师们深知挑战与机遇并存，只有用科技的力量，才能在这片岩溶迷宫中开辟出一条通途。于是，一场针对复杂岩溶地区的科技攻坚战悄然打响。
数据融合：多专业协同的智慧引擎
在启动数字化平台建设前，项目团队尝试采用多款主流设计工具组合方案。然而，传统工作流存在显著瓶颈：不同软件间的数据割裂导致模型版本难以统一，机电设备参数化程度不足使得方案迭代成本过高，地质数据与建筑模型缺乏动态关联机制，以及水力机械复杂曲面建模、地下洞室群协同设计等场景中，工具链的离散性严重制约了全专业集成化设计实施。
面对这些难题，上海院决定引入Bentley技术体系。该技术的核心在于其工程级的数据融合能力与专业深度定制空间。其中，在多专业数据兼容性方面，OpenRoads地形处理与OpenBuildings Designer建筑建模的无缝衔接，满足抽蓄电站“地上-地下”一体化设计需求；在参数化开发扩展性方面，基于MicroStation的开放性API架构，支持开发专业级水力机械参数驱动组件；在全生命周期数据承载方面，iTwin平台的数据轻量化与版本管理机制，适配EPC模式下多阶段成果交付要求；在大场景处理能力方面，iTwin Capture对地形数据的融合处理性能远超常规GIS工具。
地质透视：三维模型的精准导航
上海院在应对极复杂地质条件的设计挑战时，充分利用先进技术，实现了安全设计。具体而言，一方面借助iTwin Capture技术生成高精度地质模型，并与OpenRoads隧洞设计模型建立空间拓扑关系，为安全设计奠定基础。在地质建模与岩溶风险可视化方面，上海院集成钻孔、物探、遥感等地质勘探数据，成功构建出三维岩溶地质模型。该模型能够清晰标注溶洞、裂隙、地下暗河的空间分布情况，同时结合GIS（地理信息系统）分析岩溶发育规律，可预测潜在渗漏路径和高风险区域，为后续设计提供关键依据。
另一方面，针对地下洞室群的设计与施工，上海院通过协同设计与施工模拟，基于BIM+有限元分析模拟围岩应力分布，优化支护方案。运用4D施工模拟动态规划隧洞开挖顺序，有效规避岩爆、突水等风险，确保工程安全推进。
数字孪生：虚拟与现实的完美交融
在菜籽坝抽水蓄能电站的建设中，数字孪生技术发挥了举足轻重的作用。项目团队构建了覆盖厂房、输水系统、地质等专业的统一数字孪生平台，集成所有专业模型，包括高精度地形与设备模型等，构建工程数字孪生体，实现多专业设计数据动态关联，支持4D施工模拟和运维预演。例如，当调整输水线路高程时，系统会自动计算工程量变化，使决策者能迅速做出科学决策。通过数字孪生对比地质模型与开挖实测数据，可定位地质勘探偏差区域，指导补勘方案制定。这种虚拟与现实的完美交融，大大提高了设计效率和准确性，为电站的顺利建设奠定了坚实基础。
Bentley的iTwin数字孪生技术实现地质建模与施工动态耦合，优化开挖量12万方，缩短工期42天，减少施工碳排放8960吨，为区域清洁能源转型提供高效基建支撑。
赋能孪生：构建完善数字化组件体系
为进一步发挥数字孪生技术的优势，上海院还构建了完善的数字化组件体系。
参数化设备库：基于OpenBuildings Designer开发水力机械专用组件，如水轮机转轮、球阀等，支持特征参数驱动建模，可实现蜗壳等复杂曲面设备30分钟快速建模。
标准化构件库：建立机电安装标准节点的企业级库，设计复用率达 85%，有效减少重复建模工作量。
智能元件嵌入：在压力钢管组件中集成材料属性等工程数据，为后期施工模拟与运维预警提供支撑。
项目团队完成常规建筑物的标准化三维模型构件，形成包含参数化组件的抽蓄电站通用产品库。形成的标准化通用产品库已在5个类似项目中推广运用，设计资源复用率达75%，为抽水蓄能电站的快速建设提供了可复制的解决方案。
从示范到普及，科技助力推进清洁能源进程
如今，奉节菜籽坝抽水蓄能电站已经从蓝图变成现实。这个中国国内首个复杂岩溶地区的大型抽水蓄能项目，不仅成功突破了岩溶地区抽水蓄能电站建设的技术瓶颈，更为清洁能源的发展提供了重大示范。该项目的成功实践，不仅是对科技力量的最好诠释，更是对未来清洁能源发展的美好展望。随着更多科技利器的应用，一个更加绿色、可持续的能源时代正向我们大步走来。
