大型水利水电工程施工水力控制及灾害减免关键技术
获奖名称: 大型水利水电工程施工水力控制及灾害减免关键技术
获奖等级: 一等奖
获奖类别: 长江委科学技术奖
授奖单位: 长江水利委员会
完成单位: 、中国三峡建设管理有限公司、长江勘测规划设计研究有限责任公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、武汉大学
获奖年度: 2017
获奖人员: 黄国兵、郭熙灵、李学海、孙志禹、段文刚、徐唐锦、任金明、杨伟、姜治兵、王智娟、刘全、邢领航
成果简介:项目背景情况 结合我院承担的“十一五”国家科技支撑计划课题“深厚覆盖层条件导截流及围堰安全控制技术”以及近年来承担的30多项国内外大型水利水电导截流工程的研究成果，开展了“大型水利水电工程建设水流控制及灾害减免关键技术”研究，通过梯级调蓄条件下导截流标准及风险控制研究，提出了合理的导截流标准以降低工程造价、缩短施工工期；通过基于实测资料的水文分析新技术的应用，以降低截流标准，减小截流难度；通过陡坡导流隧洞水力特性及水流控制技术的研究，完善导流洞设计理论及模拟技术，提出系列针对性的改善措施，以解决进口漩涡、明满流交替、砂卵石进洞磨损洞壁等危及导流运行安全问题；通过天然截流块体及人工截流块体六面体钢筋笼的稳定性计算以及减轻截流难度措施研究，在完善截流技术理论的同时，实现“安全、经济”的科学截流；通过深厚覆盖层条件下导截流关键技术及新型截流块体研究，解决深厚覆盖层冲刷危及导截流安全问题。上述研究成果的研究及应用，不仅推进及完善了导截流理论发展，为设计施工提供了强有力的科技支撑，而且在确保导截流工程安全前提下，实现了节省工程投资、缩短工期的目的，产生了巨大的社会效益和经济效益。 主要技术创新 该项目针对梯级水电站建设环境导截流风险控制、施工导流水力控制、施工截流水力控制以及施工灾害减免等技术难题，开展了系列开创性的研究工作，主要创新点如下： （1）构建了多梯级在建条件下施工导流系统风险分析评估模型和基于实测水文资料、截流时机的截流标准多目标决策模型，提出了满足安全性、经济性要求的标准优选方法，解决了梯级同时在建过程中新增不确定性因素标准决策难题，制定了施工导流设计规范，创建了山区复杂环境条件下导截流设计新体系。 （2）揭示了陡坡隧洞进口漩涡、洞内明满交替流、洞顶大范围负压、推移质进洞的成因及机制，创建了进口隔流浮堤消涡、锐缘进口减免明满交替流、出口压坡增压、预留岩埂阻沙等复合式水力控制措施，攻克了不良水力特性危及隧洞运行安全的难题。创新提出了过水围堰分级整流新技术，解决了大流量、深厚覆盖层条件下围堰度汛安全难题。 （3）创新提出了考虑水深、流速分布、河床糙度、绕流系数影响的天然截流块体稳定实用计算公式以及六面体钢筋石笼人工截流块体稳定计算公式，推动了截流理论和技术发展。原创发明了内附透水性反滤土工膜的四面体钢筋笼和圆柱线体2种新型高稳定截流材料；创新提出了“水下宽戗堤”减轻截流难度新措施，实现了“覆盖层深厚、河道纵坡大”条件下的安全、经济截流。创新提出了深厚覆盖层河床截流模拟进入自模拟区、避免了阻力危机的比尺条件，提高了成果可靠性。 （4）针对狭窄河谷施工期水位变幅大且不可控易诱发滑坡涌浪危及围堰安全等问题，揭示了滑坡涌浪形成机理，首次提出了滑坡涌浪过程中第二次涌浪为首浪的论点，构建了多因素的首浪高度实用计算公式、涌浪产生与传播预测模型；提出了土石围堰溃决过程与洪水演进高分辨率模拟技术；创新提出了适应深厚覆盖层河床的钢筋石笼柔性毯防护新技术，确保了围堰及下游岸坡安全。为施工期灾害减免预警预报提供了科技支撑。 推广应用情况 项目研究中取得国家发明专利6项，实用新型专利8项，主编行业标准9部，出版专著5部，发表论文68篇，该项成果成功地应用于乌东德、白鹤滩、沐若等大型水利水电工程实践，解决了导截流水力控制及灾害减免技术难题，确保了施工安全性和经济性，更好的适应了我国西部山区大型水利水电工程开发的需求，产生了巨大的经济效益和社会环境效益，应用前景广阔。
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