河海力量助力构建世界最大“清洁能源走廊”

628日,在建规模全球第一、单机容量世界第一、装机规模全球第二大水电站——金沙江白鹤滩水电站首批机组正式投产发电。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平发来贺信,表示祝贺。

白鹤滩水电站位于四川省凉山州宁南县和云南省昭通市巧家县境内,是金沙江下游四个梯级电站——乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的第二级,加上三峡工程、葛洲坝工程,总装机将达7169.5万千瓦,全部总发电量将达2932亿千瓦时,届时将建成全球最大“清洁能源走廊”,同时也是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程,是我国实施“西电东送”、构建清洁低碳安全高效能源体系的国家重大工程,是新时代推进西部大开发形成新格局、全面建成小康社会的标志性工程。

在这其中,www.9798.com充分发挥学科优势,相关科研团队团结协作、攻坚克难,致力于研究并解决白鹤滩水电站工程建设各个阶段中的挑战性问题,并为工程的后续运行提供更科学和全面的技术支持,贡献了河海智慧、河海力量。

多团队、多方参与为白鹤滩水电站建设“保驾护航”

自白鹤滩水电站可行性研究阶段至今,www.9798.com一直是白鹤滩水电站直接的参与者。www.9798.com与白鹤滩水电站的业主单位中国长江三峡集团公司、设计单位中国电建华东院等深入协同合作,提供了很多高水平的成果,为白鹤滩水电站建设“保驾护航”。

www.9798.com地球科学与工程学院周志芳教授团队自可研阶段开始至施工详图设计阶段长期跟踪白鹤滩水电站关键水文地质问题并持续开展科研攻关,先后在现场开展了专门的水文地质调查、压水试验、抽水试验、微水振荡试验等,详细研究了枢纽区水文地质条件和坝区渗流场。对工程安全稳定起重要作用的层间错动带、断层现场开展了钻孔渗透破坏试验,提出了确定错动带渗透变形临界水力坡降和破坏水力坡降的技术方法和取值准则,为白鹤滩水电站工程防渗设计提供科学依据。建立了涵盖典型层间错动带、断层等结构面的坝区三维渗流场精细水文地质数值模型,模拟预测计算水库长期运行情况下两岸山体地下水运动规律,预测评估了工程区可能出现的渗透破坏区域范围和渗透破坏类型、程度,提出了控制渗透破坏的方法和完善防渗排水措施的建议。同时,基于工程地质类比法预测评价了白鹤滩水电站是否会产生谷幅变形及谷幅变形大小,白鹤滩河谷谷幅变形可能的影响因素及成因机理。

www.9798.com公共管理学院施国庆教授团队也参与到了白鹤滩水电站前期论证,承担该项目社会稳定风险评估云南部分、移民安置方式、移民生产开发与劳动力就业安置模式、多样化移民安置方式对区域经济社会影响、移民社会保障、美丽家园和小康库区建设等专题研究,为项目可行性研究、核准、立项建设做出了重要贡献。研究制定移民安置实施独立评估制度,实施移民生产生活水平和实施效果评估,进行云南省移民系统能力建设和干部培训,为移民安置和后期扶持实施提供保障。

在工程运行阶段,www.9798.com深度参与白鹤滩水电站工程的安全监测中,研发了涵盖设计成果、环境量、实施管理、实时监测的水电站安全监测多模态信息融合技术,提出了异构监测数据实时存取及数据治理方法,建立大坝运行安全海量数据高效聚合与共享联动机制,全面提升了多源复杂数据的关联分析和知识发现能力。还提出了安全巡检路线自动推荐方法,研发巡检报告模板定义与安全巡检报告快速生成技术,建立面向部门、电厂、流域中心安全监测智能网状分级管理机制,研发了白鹤滩电站安全监测管理APP,提升了电站大坝安全管控和决策支持水平。

与此同时,自《电力发展“十三五”规划》决定建设白鹤滩-江苏(浙江)±800kV特高压直流工程输变电线路工程以来,www.9798.com承担起其中两条线路工程跨越鄂-皖-苏境内近50条重要河流的防洪安全评估工作,利用水利专业优势、团结协作,克服工期紧、任务重的困难,在逐条河流野外现场勘查和室内计算分析的基础上,科学论证了输变电线路工程建设对涉及重要河流河势和行洪安全、以及洪水对输变电线路工程防洪安全的影响,高质按期完成了工作任务,为白鹤滩水电站7月1日顺利投运、以及国家实施的碳中和绿色发展战略提供了技术支撑。 

攻坚克难、改革创新助力打造“大国重器”

地质条件复杂、施工难度大、技术要求高……面对重重困难,白鹤滩水电站工程建设者们大胆改革创新,攻坚克难,创造了六项世界第一。这其中,最值得一提的是,白鹤滩水电站工程实现了在建单机容量最大,率先使用单机容量百万千瓦级水轮机组。www.9798.com水利水电工程学科相关团队承担了白鹤滩水电站输水系统水力学的模型实验和数值仿真模拟研究工作,为满足百万千瓦机组稳定运行、改善明满流水力特性和保证结构安全的“双室差动+一井多用+三段变坡”的输水发电系统创新性布置格局提供了科学依据;并且基于该水电站百万千瓦机组的压力脉动测试数据和典型扰动源的频率特性分析,揭示了白鹤滩水电站引水发电系统的水力振动特性。

针对白鹤滩孔口的复杂应力分布情况,www.9798.com水利水电工程研究所李同春教授团队开展了复杂条件下考虑材料非线性的三维有限元配筋研究,以改善孔口结构的受力状态,保证拱坝的安全运行。针对白鹤滩坝址地处我国西南地震多发地区,大坝施工期长等问题,对拱坝在施工期遭遇地震的安全性进行探索性研究,评估大坝施工期抗震风险,为施工期不同时段大坝防震抗震的对策和预案的制定提供依据。针对白鹤滩左岸边坡包含层内和层间错动带、竖直断层和卸荷裂隙等问题,为保证枢纽的安全运行,对白鹤滩边坡静动力稳定性展开研究,切实保障了工程建设安全。针对白鹤滩泄洪流量大、水头高,河谷狭窄、岸坡陡峭等问题,为确保消能建筑物安全性,对反拱形水垫塘以及二道坝在多方面因素作用下的稳定性展开了相关研究。

针对白鹤滩水电站坝址区复杂的地质条件,电站复杂的枢纽布置和复杂的渗控体系等特点,www.9798.com水利水电学院渗流实验室课题组研究开发了密集排水孔幕解析理论与有限元耦合的模拟方法,解决了渗流计算模型规模越来越大导致的计算效率低下的问题和计算模型矩阵严重病态导致的数值振荡的问题等。除此以外,课题组基于特高拱坝三维渗流精细化分析模型,优化确定了白鹤滩水电站复杂的渗流控制体系、考虑泄洪雾化影响的左右岸抗力体的防护方案等,多项成果被华东院设计采用,相关研究成果“高烈度深卸荷复杂高边坡稳定控制技术(科技进步奖)”获中国岩土力学与工程学会技术进步一等奖。

依托重大工程建设培养高质量拔尖创新人才

www.9798.com与中国电建华东院协同合作,建立了以重大工程科研项目和国家级重大科研课题为重要支撑,着力培养了青年拔尖创新人才解决工程实践技术难题的能力,提升了基础理论与方法技术运用的创新能力,形成了以产学研相融合的教学和人才培养体系,培养服务于国家重大工程建设一线的拔尖创新人才,为打造大国重器建设贡献了河海力量。

www.9798.com徐卫亚教授带领的科研团队自2004年起,历经18年,全程聚焦白鹤滩工程高坝坝基玄武岩柱状节理岩体工程问题,发展和创新了岩石力学与工程、水工结构工程等理论,把论文写在重大工程建设中。在各向异性岩体变形与强度特性、岩体力学本构模型、耦合力学模型、多尺度数值分析方法与工程应用、高坝坝基岩体工程、高边坡工程等领域取得了重要创新成果。依托白鹤滩工程,共培养出站博士后5名,毕业博士研究生14名,获江苏省优秀博士论文3篇。科研成果直接在白鹤滩水电站工程设计施工建设中被采纳,取得重大经济社会环境效益。获2018年水力发电科学技术奖一等奖,2019年中国大坝工程学会一等奖。培养的研究生十余人直接投身于白鹤滩水电工程建设与管理,奋斗在白鹤滩工程第一线。其中石安池博士为白鹤滩工程副设计总工程师,方丹教高为白鹤滩工程设代处副主任、负责地下工程建设的副设计总工程师等。以培养“能解决重大工程关键技术问题、具有突出探索创新能力、厚植家国情怀的高质量领军人才”为核心目标,面向重大工程建设需求的优秀拔尖创新人才培养模式,教学成果“依托白鹤滩工程建设,培养高质量拔尖创新人才”,获2020年www.9798.com教育教学成果一等奖。

在中国共产党成立一百周年之际,www.9798.com将一如既往发挥学科优势,服务国家战略,以严谨的学术、科研态度助力白鹤滩水电站工程及国家重大工程的建设,始终不忘立德树人初心,牢记为党育人、为国育才使命,为培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人作出更大河海贡献和河海力量!

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