2017年国家科技进步奖推荐项目-中国水利水电第七工程局有限公司.pdfVIP

2017 年度国家科技进步奖推荐项目 一 项目名称: 锦屏二级超深埋特大引水隧洞发电工程关键技术 二 推荐单位意见: 我单位认真审阅了项目推荐书，确认全部材料真实有效，符合国家科技奖励办的填写要求。 雅砻江锦屏二级水电站是我国西部大开发战略中涌现出来的又一座世界级水电站，其中4 条引水隧洞为综合规模最大、埋深最大、 也是技术难度最大的水工隧洞工程。 由于工程的世界级难度，国家自然科学基金会也专门成立了雅砻江水电开发联合研究基金。项目组借助国家级科研平台，开展核 心技术攻关，创建了超深埋特大引水隧洞强烈岩爆综合防治方法，提出了高压大流量地下突涌水防治成套技术，构建了以围岩为主体 的复合承载结构体系，提出了特大流量长隧洞引水发电系统机电一体化的瞬变流水力设计和调控方法，实现了锦屏二级引水隧洞安全 高效施工和电站稳定灵活运行，并推广应用于水利水电、矿山、交通等多个工程领域。经鉴定，成果的技术、经济等指标均达到国际 领先水平。 项目成果获省部级科技进步特等奖2 项、一等奖4 项，二等奖2 项，有力推动了超深埋特大引水隧洞发电工程的理论发展和技术 进步，提升了我国水电科技的自主创新能力，对于我国乃至世界地下工程建设具有重要的里程碑意义。 同意推荐申报2017 年度国家科学技术进步奖一等奖。 三、项目简介 本项目属水利水电工程领域。雅砻江锦屏二级水电站是我国 “西电东送”战略性关键工程，对推进国家西部大开发、优化电源结 构发挥重要作用，其中4 条长距离穿越雅砻江锦屏大河湾地质条件异常复杂的引水隧洞，为世界埋深最大、规模最大的水工隧洞工程， 不但面临100MPa 级超高地应力和10MPa 级高外水压力频繁产生的强烈岩爆、大流量集中突涌水、高压渗透破坏等严重灾害，带来隧 洞能否安全成洞和高效有序施工等突出难题，还必须解决特大引水式电站固有的复杂水力瞬变流安全稳定问题，带来电站能否稳定灵 活运行、快速响应电网调度等关键技术瓶颈，技术难度世界罕见。 项目组在国家自然科学基金的支持下，对于超深埋、高地应力、高外水压力特大引水发电工程关键技术攻关需求，开展了深部岩 石力学、岩溶水文地质学、多场耦合结构力学、瞬变水力学等多学科协同攻关，取得了一系列创新性研究成果。 1. 创建了超深埋特大隧洞强烈岩爆综合防治方法。揭示了超深埋隧洞不同类型岩爆诱发机制，提出了以应力路径、超剪应力、能 量释放率为主要指标的岩爆倾向性评价方法，建立了集地质中长期预报、微震监测短期预报于一体的岩爆风险预警系统，首创了“超 前诱导能量释放，时空分序强化围岩”的岩爆综合防治理论和技术，攻克了2500m 级埋深隧洞安全施工难题。 2. 提出了高压大流量地下突涌水防治成套技术。建立了突涌水灾害孕育演化成灾的非线性分析预测方法，构建了宏细观结合地下 突涌水灾害风险集成预警系统，形成了“大尺度区域宏观探测→中尺度近场重点探测→开挖过程中超前精细探测”的突涌水灾害风险 的递进定位，研发了高压大流量地下突涌水成套治理技术，解决了10MPa 压力级大流量地下突涌水高效治理难题。 3. 构建了以围岩为主体的超深埋特大引水隧洞复合承载结构体系。建立了突出高地应力及岩爆、高外水压力等关键控制因素的JPF 围岩分类体系，提出了基于时效破裂控制的超深埋隧洞围岩稳定快速动态反馈分析方法，研发了超高地应力、高外水压力条件下超深 埋特大引水隧洞复合承载结构，突破了100MPa 级地应力和10MPa 级外水压力耦合作用下水工隧洞结构技术瓶颈。 4. 建立了长隧洞大流量高水头引水发电系统机电一体化的有压瞬变流水力设计和调控方法。提出了多电站联网运行水力瞬变流结 构矩阵仿真算法，研发了三井集成、双拱隔墙、多孔阻抗、分流减跨的巨型差动式调压室结构型式，建立了 “水-机- 电”协同工作的 调压室水位精准反馈智能调控方法，实现了高水头大流量长引水式电站安全稳定灵活运行。 项目成果全面保证了锦屏二级引水隧洞安全高效施工和电站稳定灵活运行，并推广应用于水利水电、矿山、交通等多个工程领域， 近三年新增销售额超80 亿元，并为中国锦屏暗物质地下实验室建设创造了环境条件，经济社会效益显著。 项目成果获省部级科技进步特等奖2 项、一等奖4 项、二等奖2 项；授权发明专利37 项，软件著作权6 项；出版专著7 部，SCI、 EI 收录论文100 余篇，纳入5 部国家 （行业）规范、2 部行业手册，并作为技术攻关成功范例写入 《电力发展“十三五”规划》。 四、客观评价 1、国内外相关技术对比 锦屏二级引水隧洞轴