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水工輸泄水結構水動力災變防控關鍵技術

2025-07-18    

一、技術簡介

水工輸泄水結構(壩身泄洪拱壩/重力壩、泄水閘、有壓輸水管道等)的長期運行安全對於保障我國水電工程及引調水工程安全至關重要。本團隊圍繞複雜條件下輸泄水結構水動力災變防控麵臨的技術難題,在水工泄流結構振動災害、有壓輸水管道振動災害、有壓輸水係統瞬變流等災變防控關鍵技術方麵獲得重要突破。1.創建了泄流結構振動安全反分析理論方法,深入闡明了泄流結構發生強烈振動災害的內外機製,研發了基於泄流運行調控和減振加固的泄流結構減振聯合防控關鍵技術及監測預警裝備;2.提出了複雜激勵下有壓輸水管道振動傳感器優化布置、振源與振動傳遞路徑精準辨識方法,創建了有壓輸水管道運行狀態監測與主動-半主動控製係統協同減振的振動安全防控技術體係;3.創新了有壓輸水係統水力瞬變過程精細模擬與協同控製理論,係統闡明了有壓輸水係統瞬變流致災機理,提出了有壓輸水係統水力瞬變過程安全防控係列關鍵技術。本技術獲得一批授權發明專利及軟件著作權製定多部水利行業標準,並應用於白鶴灘、錦屏一級、江西浯溪口、景泰川電力提灌工程等一大批重大工程,總體達到國際領先水平。

二、主要技術指標

提出了泄流結構強烈振動災害防控關鍵技術,泄流結構模態自動識別誤差在2%以內,實現了泄流結構振源荷載時域識別且相關係數可達0.85,首次了闡明水力拍振的形成機製,提出的泄流結構振動災害聯合防控技術消減振幅最大可達71.6%。創建了有壓輸水管道振動安全防控關鍵技術,實現了水工有壓輸水管道結構振動傳遞路徑和振源的快速識別以及管道振動的主動-半主動協同減振,減振效率可達37.5%。提出了有壓輸水係統瞬變流安全防控關鍵技術,創新了調壓室設置新理論,改善了輸水係統水擊控製性能,縮短控製閥關閉時間50%-75%,減小管隧係統水擊壓力20%-30%,避免工程出現重大設計變更。

三、社會經濟效益、應用情況及適用範圍

1)社會經濟效益、應用情況:本技術的應用保障了工程的安全運行和工程效益的發揮,近 3 年共累計產生直接經濟效益超10億元在四十餘座重大工程中得到應用,包括:錦屏一級水電站/大型工程,壩高305m;白鶴灘水電站/大型工程,壩高289m;江西浯溪口水電站/大型工程;江西洪屏抽水蓄能電站/大型工程;景泰川電力提灌工程/大型工程;西藏DG水電站/大型工程;江西焦石水利樞紐/大型工程等。

2)適用範圍:本技術適用於水工輸泄水結構(壩身泄洪拱壩/重力壩、泄水閘、導/隔牆、閘門、有壓輸水管道等)的運行安全監測與水動力災害防控,特別是易受到高速水流的劇烈紊動、有壓水流的碰撞衝擊或快速的水流瞬態變化等水動力作用的水電工程及引調水工程,本技術成熟可靠,可有效防控水工輸泄水結構的振動災害、瞬變流等水動力災變問題並保障工程安全運行。

四、技術圖片

 

 基於運行調控和減振加固的泄流結構減振聯合防控與監測預警係統

 

有壓輸水管道振動災害防控與監測預警係統

 

有壓輸水係統瞬變流防控

五、其他

技術持有單位:南昌大學中國水利水電科學研究院華北水利水電大學天津大學廣東省水利水電科學研究院河北工程大學

技術聯係人:李火坤,院長,135769755370791-83969653lihuokun@ncu.edu.cn