在我国西北的广袤大地上，纵横交错的引调水工程网络如同大地的血脉，穿越高寒干旱的戈壁、荒漠与高山区，为这片水资源稀缺的土地带来生命的希望。然而，寒旱区的极端自然环境给引调水工程的规划、设计、建设与运维带来了前所未有的挑战。近年来，随着一系列科技创新成果的应用，寒旱区引调水工程正逐步突破自然环境限制，迈向绿色化、韧性化、智能化的智慧水利新时代。

寒旱区挑战：自然环境下的工程困境

寒旱区，作为全球水资源分布最不均衡、自然条件最为严苛的区域之一，其引调水工程长期面临高寒干旱、冻融循环、干湿交替、盐碱侵蚀以及复杂地质条件等多重考验。这些极端环境因素相互交织，共同构成了威胁引调水工程安全的四大“杀手”：冻融循环的“冰火考验”、干湿交替的“呼吸效应”、盐碱侵蚀的“化学战”以及复杂地质的“不定时炸弹”。

在冻融循环作用下，水工建筑物内部及周边土体中的水分在冬季结冰膨胀、夏季融化收缩，如此反复作用，导致建筑物内部产生大量微裂纹，并逐渐扩展连通，最终形成贯通裂缝，严重影响工程性能。干湿交替则会加剧土体结构的松散化与承载力下降，进一步引起水工材料的劣化和工程结构损坏。盐碱侵蚀通过盐分的结晶、溶解与迁移，腐蚀混凝土和锈蚀钢筋，对工程稳定性构成极大威胁。而复杂地质条件则可能引发水工建筑物破坏及边坡失稳等工程灾变，增加工程运行风险。

科技破局：全链条创新保障体系构建

为应对寒旱区引调水工程所面临的重重挑战，科研团队依托甘肃、青海、新疆、内蒙古等区域的大型引调水工程，构建了一套全链条科技服务保障体系。该体系从溯本清源、理论奠基到技术突围，全方位解析了寒旱区引调水工程的灾变机理，为工程韧性提升与灾变防控提供了科学依据。

科研团队综合运用资料收集、现场调研、室内试验、现场监测、理论分析与数值模拟等多种方法，结合大数据分析与人工智能技术，系统研究了典型水工建筑物的灾害类型、形成机理及分布特征。通过宏观-细观-微观多尺度分析，揭示了多因素耦合作用下水工材料的性能劣化机理与提升机制，为工程安全保障提供了重要参考。

同时，科研团队还构建了寒旱区引调水工程-环境系统多物理场耦合理论，结合数值仿真与试验验证，成功再现了工程内部复杂的多物理场耦合过程。该理论实现了对工程服役性能的科学评估与预测，为寒旱区引调水工程的设计、建设与运维奠定了重要理论基础。此外，还建立了复杂环境多灾种作用下寒旱区引调水工程韧性评估理论与方法，显著提升了工程“健康诊断-灾害预警”的精准度与可靠性。

技术创新：材料、结构与管控的协同发展

在技术创新方面，科研团队从材料革新、结构创新与智能管控等多角度出发，取得了系列创新性研究成果。针对寒旱区的特殊环境，团队成功研制出新型高韧性混凝土及多功能防护涂层。这些材料具有自适应调温、抗冻融、耐盐碱侵蚀等复合性能，显著提升了水工建筑物在极端环境下的耐久性。

同时，团队还设计开发了多种工程防护结构及装置，如主动加热防冻系统、削力自适应结构、柔性缓冲吸能装置以及高效排盐减压系统等。这些新结构新装置能够有效抵御极端环境对工程的不利影响，提升了引调水工程建筑物的韧性抗灾能力。

尤为值得一提的是，科研团队还构建了集动态监测、健康诊断、灾害预警与应急处置于一体的工程运行风险智能管控技术体系。该体系通过实时监控工程运行状态，实现了对工程风险的精准识别与动态管控，为寒旱区引调水工程的长寿命安全运维提供了重要支撑。

实践应用：科技创新成果落地见效

目前，这些科技创新成果已在多个寒旱区引调水工程中得到了成功应用。以某大型引调水工程为例，通过采用新型高韧性混凝土和多功能防护涂层，工程结构的耐久性得到了显著提升。同时，利用主动加热防冻系统、削力自适应结构等新措施，有效解决了严苛环境对工程的破坏问题。此外，工程运行风险智能管控技术体系的运用，实现了对工程运行状态的实时监控和精准管理，大幅降低了运维成本与安全风险。

随着科技的不断进步，寒旱区引调水工程的建设与防护技术正逐步向绿色化、韧性化、智能化方向发展。低碳韧性新材料的持续研发，将为寒旱区引调水工程绿色高质量建养提供有力保障。智能建造技术的应用，将实现高寒干旱极端环境下的少人化、低扰动、自动化施工。随着“天-空-地”一体化立体监测网络的完善，以及人工智能和数字孪生技术的发展，将全面实现对复杂环境下引调水工程网络的智能化安全管控与优化调度。

未来，引调水工程将不仅具备更强的“自我保护”能力，还将逐步实现“智能化运行”。这意味着未来将能够更加高效、安全地管理和利用水资源，为经济社会的可持续发展提供坚实保障。科技创新的力量正引领着寒旱区引调水工程迈向智慧水利的新时代，也为全球水治理体系贡献着中国智慧与中国方案。

（作者系中国科学院西北生态环境资源研究院副院长、研究员，冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室主任）