新華網(wǎng)武漢2月7日電（劉曉麗）近年來，長江水利委員會長江科學(xué)院錨定國家重大需求，圍繞重大水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)行管理，攻克了一系列重大科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)難題，為國家水利事業(yè)發(fā)展和建設(shè)“大國重器”提供了科技支撐。

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低熱水泥混凝土配制技術(shù)解決大壩溫控防裂難題

2022年6月16日，“西電東送”國家重大工程——烏東德水電站最后一臺機(jī)組順利完成72小時(shí)試運(yùn)行，成功并入南方電網(wǎng)，正式投產(chǎn)發(fā)電。至此，烏東德水電站12臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。

“項(xiàng)目前期要做堿-骨料試驗(yàn)，上個(gè)世紀(jì)90年代，我們和工程地質(zhì)勘察人員共同進(jìn)場勘察料源位置，并選樣運(yùn)回做試驗(yàn)?！遍L江科學(xué)院材料與結(jié)構(gòu)研究所高級工程師李鵬翔說。

在長江科學(xué)院材料與結(jié)構(gòu)研究所堿-骨料反應(yīng)長期養(yǎng)護(hù)室，38度恒溫條件下，一桶桶反應(yīng)中的混凝土棱柱體試件碼放至房頂。

李鵬翔介紹，堿-骨料反應(yīng)（骨料里的石英與水泥里的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）導(dǎo)致混凝土應(yīng)力不均勻產(chǎn)生裂縫，是混凝土工程毀壞的重要原因之一。

據(jù)了解，堿-骨料試驗(yàn)是用骨料和水泥制成混凝土或砂漿試件，將其置于高溫環(huán)境中加速反應(yīng)，觀測其膨脹率，預(yù)估未來若干年之后的混凝土堿-骨料反應(yīng)，再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來確定骨料料源、水泥和粉煤灰等工程混凝土用原材料和混凝土配合比。

澆筑中的烏東德大壩。新華網(wǎng)發(fā)

烏東德水電站大壩是壩高270米、壩頂上游面弧長326.95米的混凝土雙曲拱壩，也是目前世界上最薄的300米級特高拱壩，厚高比僅0.19。

針對烏東德特高拱壩大體積混凝土溫控防裂技術(shù)難題，長江科學(xué)院開展了低熱硅酸鹽水泥混凝土性能與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究，研發(fā)了高性能低熱水泥大壩混凝土配制技術(shù)，并攻克了大體積混凝土溫控防裂關(guān)鍵技術(shù)。

“這兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)束了水電大壩‘無壩不裂’的歷史?！遍L江科學(xué)院材料與結(jié)構(gòu)研究所所長李家正說。

李家正介紹，針對三峽工程、南水北調(diào)中線工程、溪洛渡、烏東德、白鶴灘等水利水電大國重器建設(shè)和服役安全，長江科學(xué)院研發(fā)了CW系列水工新材料及配套工藝，重點(diǎn)解決壩基不良地質(zhì)體防滲補(bǔ)強(qiáng)、水工結(jié)構(gòu)加固與耐久性防護(hù)、長距離輸水建筑物減糙增效等重難點(diǎn)問題，形成了新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

千米鉆孔打破國內(nèi)水電工程地應(yīng)力測試紀(jì)錄

2022年7月7日，南水北調(diào)中線工程后續(xù)水源——引江補(bǔ)漢工程正式開工建設(shè)。引江補(bǔ)漢工程是全面推進(jìn)南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展、加快構(gòu)建國家水網(wǎng)主骨架和大動脈的重要標(biāo)志性工程。

2019年12月，長江科學(xué)院第一批科研人員奔赴引江補(bǔ)漢工程出水口丹江口工區(qū)開展地應(yīng)力測試工作。

“壩上、壩下有3條線路，每條線路長200多公里，埋深大、線路長、地質(zhì)條件復(fù)雜，隧洞沿線的地應(yīng)力測試難度非常大。”長江科學(xué)院巖基研究所地應(yīng)力理論與測試技術(shù)學(xué)科主任董志宏說。

長江科學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)了“超深鉆孔水壓致裂法巖體破裂縫無時(shí)限定向技術(shù)”“繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應(yīng)力測試裝置及測試方法”及“水工隧洞繩索鉆桿雙回路水壓致裂法地應(yīng)力測試技術(shù)”等多項(xiàng)專利技術(shù)，形成創(chuàng)新性成果“復(fù)雜水工巖體地應(yīng)力測試關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐”，獲得2017年中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會科技進(jìn)步一等獎，并應(yīng)用到引江補(bǔ)漢工程深埋隧洞高應(yīng)力測試與分析工作中，有效提高了工作效率和準(zhǔn)確率。

引江補(bǔ)漢工程千米深孔地應(yīng)力現(xiàn)場測試。新華網(wǎng)發(fā)

“在引江補(bǔ)漢工程中，我們完成了可研階段及初步設(shè)計(jì)階段大量巖體物理力學(xué)試驗(yàn)、地應(yīng)力測試工作，其中千米級地應(yīng)力測試鉆孔5個(gè)，最大測深達(dá)1100米，創(chuàng)造了國內(nèi)水利水電工程地應(yīng)力測試深度的新紀(jì)錄?！遍L江科學(xué)院副院長丁秀麗說。

長江科學(xué)院水力學(xué)所工程師嚴(yán)偉介紹，引江補(bǔ)漢工程實(shí)施后，丹江口大壩下游減水區(qū)與匯流區(qū)的水流流態(tài)將變得復(fù)雜，同時(shí)河道整治后河床沖淤變化復(fù)雜，具有明顯的三維水流特征。

“首次采用船模技術(shù)、多船型船隊(duì)、大范圍的河道連續(xù)交叉監(jiān)測，這是我們?yōu)橐a(bǔ)漢工程水力學(xué)研究工作量身定做的方案?！眹?yán)偉說，各方案的優(yōu)化及通航水力學(xué)和通航船模試驗(yàn)為最終方案確定掃除了不確定性。

安全監(jiān)測自動化實(shí)現(xiàn)大壩分鐘級安全“體檢”

在云南省巧家縣和四川省寧南縣交界的金沙江干流河段上，橫臥著目前世界在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程——白鶴灘水電站。

圖為白鶴灘水電站。新華網(wǎng)發(fā)

2022年12月，總裝機(jī)容量1600萬千瓦的白鶴灘水電站最后一臺機(jī)組完成72小時(shí)試運(yùn)行，正式投產(chǎn)發(fā)電。至此，白鶴灘水電站16臺百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。

“借助安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)，白鶴灘水電站在運(yùn)行過程中，通過接入的15000余支傳感器，每5分鐘將進(jìn)行一次全身體檢?！遍L江科學(xué)院工程安全與災(zāi)害防治研究所所長李端有說。

據(jù)介紹，白鶴灘水電站安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)使用長江科學(xué)院自主研發(fā)的CK系列安全監(jiān)測智能采集單元及安全監(jiān)測云服務(wù)系統(tǒng)軟件進(jìn)行構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測儀器的自動化接入，并開發(fā)了功能全面、集成度高的安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，形成了白鶴灘水電站安全狀態(tài)全面感知與監(jiān)控預(yù)警體系。

圖為長江科學(xué)院研發(fā)的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。新華網(wǎng)發(fā)

李端有介紹說，針對水利水電工程施工期或運(yùn)行期安全監(jiān)測需求，長江科學(xué)院基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研制了安全監(jiān)測自動化成套設(shè)備及智能傳感器，并開發(fā)了大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)管理及分析云服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大壩安全信息的智能感知、開放物聯(lián)和智慧應(yīng)用。

長江科學(xué)院研發(fā)的安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)還應(yīng)用于烏東德水電站、向家壩水電站、溪洛渡水電站和丹江口水利樞紐工程、大藤峽水利樞紐、珠江三角洲水資源配置工程、引江濟(jì)淮工程等20余項(xiàng)大型水利水電工程，為優(yōu)化設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工和保障工程安全發(fā)揮了重要作用。

“以科技力量服務(wù)水利水電工程建設(shè)運(yùn)行是長江科學(xué)院的一項(xiàng)重要使命。成立70多年來，長江科學(xué)院在三峽工程、南水北調(diào)、烏東德、白鶴灘、向家壩、溪洛渡、滇中引水、引江濟(jì)淮等水利水電工程建設(shè)與運(yùn)行中，提供了多專業(yè)、高質(zhì)量的科技服務(wù)，有力支撐了國家水利水電事業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?！遍L江科學(xué)院院長盧金友說。