聚焦高质量发展丨为大坝“体检” 科技支撑重大水利水电工程建设

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低热水泥混凝土制造技能处理大坝温控防裂难题

2022年6月16日，“西电东送”国家严重工程——乌东德水电站最终一台机组顺利完成72小时试运转，成功并入南方电网，正式投产发电。至此，乌东德水电站12台机组全部投产发电。

“项目前期要做碱-骨料实验，上个世纪90年代，咱们和工程地质勘察人员一起进场勘察料源方位，并选样运回做实验。”长江科学院资料与结构研究所高级工程师李鹏翔说。

在长江科学院资料与结构研究所碱-骨料反响长期维护室，38度恒温条件下，一桶桶反响中的混凝土棱柱体试件码放至房顶。

李鹏翔介绍，碱-骨料反响(骨料里的石英与水泥里的碱发生化学反响)导致混凝土应力不均匀产生裂缝，是混凝土工程破坏的重要原因之一。

据了解，碱-骨料实验是用骨料和水泥制成混凝土或砂浆试件，将其置于高温环境中加速反响，观测其膨胀率，预估未来若干年之后的混凝土碱-骨料反响，再根据实验结果来确认骨料料源、水泥和粉煤灰等工程混凝土用原资料和混凝土合作比。

浇筑中的乌东德大坝。新华网发

乌东德水电站大坝是坝高270米、坝顶上游面弧长326.95米的混凝土双曲拱坝，也是目前世界上最薄的300米级特高拱坝，厚高比仅0.19。

针对乌东德特高拱坝大体积混凝土温控防裂技能难题，长江科学院展开了低热硅酸盐水泥混凝土性能与使用关键技能研究，研发了高性能低热水泥大坝混凝土制造技能，并攻克了大体积混凝土温控防裂关键技能。

“这两项技能结束了水电大坝‘无坝不裂’的历史。”长江科学院资料与结构研究所所长李家正说。

李家正介绍，针对三峡工程、南水北调中线工程、溪洛渡、乌东德、白鹤滩等水利水电大国重器建造和服役安全，长江科学院研发了CW系列水工新资料及配套工艺，要点处理坝基不良地质体防渗补强、水工结构加固与耐久性防护、长距离输水建筑物减糙增效等重难点问题，形成了新的技能标准。

千米钻孔打破国内水电工程地应力测验纪录

2022年7月7日，南水北调中线工程后续水源——引江补汉工程正式开工建造。引江补汉工程是全面推进南水北调后续工程高质量展开、加快构建国家水网主骨架和大动脉的重要标志性工程。

2019年12月，长江科学院第一批科研人员奔赴引江补汉工程出水口丹江口工区展开地应力测验作业。

“坝上、坝下有3条线路，每条线路长200多公里，埋深大、线路长、地质条件杂乱，隧洞沿线的地应力测验难度非常大。”长江科学院岩基研究所地应力理论与测验技能学科主任董志宏说。

长江科学院科研团队创新研发了“超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向技能”“绳索取芯钻杆双回路水压致裂法地应力测验设备及测验办法”及“水工隧洞绳索钻杆双回路水压致裂法地应力测验技能”等多项专利技能，形成创新性效果“杂乱水工岩体地应力测验关键技能与实践”，获得2017年我国岩石力学与工程学会科技进步一等奖，并使用到引江补汉工程深埋隧洞高应力测验与剖析作业中，有效提高了作业效率和准确率。

引江补汉工程千米深孔地应力现场测验。新华网发

“在引江补汉工程中，咱们完成了可研阶段及开始规划阶段很多岩体物理力学实验、地应力测验作业，其中千米级地应力测验钻孔5个，最大测深达1100米，创造了国内水利水电工程地应力测验深度的新纪录。”长江科学院副院长丁秀丽说。

长江科学院水力学所工程师严伟介绍，引江补汉工程施行后，丹江口大坝下流减水区与汇流区的水流流态将变得杂乱，一起河道整治后河床冲淤变化杂乱，具有显着的三维水流特征。

“初次采用船模技能、多船型船队、大范围的河道接连交叉监测，这是咱们为引江补汉工程水力学研究作业量身定做的计划。”严伟说，各计划的优化及通航水力学和通航船模实验为最终计划确认扫除了不确认性。

安全监测自动化完成大坝分钟级安全“体检”

在云南省巧家县和四川省宁南县接壤的金沙江干流河段上，横卧着目前世界在建规划最大、技能难度最高的水电工程——白鹤滩水电站。

图为白鹤滩水电站。新华网发

2022年12月，总装机容量1600万千瓦的白鹤滩水电站最终一台机组完成72小时试运转，正式投产发电。至此，白鹤滩水电站16台百万千瓦水轮发电机组全部投产发电。

“借助安全监测自动化体系，白鹤滩水电站在运转过程中，经过接入的15000余支传感器，每5分钟将进行一次全身体检。”长江科学院工程安全与灾祸防治研究所所长李端有说。

据介绍，白鹤滩水电站安全监测自动化体系运用长江科学院自主研发的CK系列安全监测智能采集单元及安全监测云服务体系软件进行构建，完成了监测仪器的自动化接入，并开发了功用全面、集成度高的安全监测信息办理体系，形成了白鹤滩水电站安全状况全面感知与监控预警体系。

图为长江科学院研发的大坝安全监测体系。新华网发

李端有介绍说，针对水利水电工程施工期或运转期安全监测需求，长江科学院基于物联网技能研发了安全监测自动化成套设备及智能传感器，并开发了大坝安全监测数据办理及剖析云服务体系，完成了大坝安全信息的智能感知、敞开物联和智慧使用。

长江科学院研发的安全监测自动化体系还使用于乌东德水电站、向家坝水电站、溪洛渡水电站和丹江口水利枢纽工程、大藤峡水利枢纽、珠江三角洲水资源装备工程、引江济淮工程等20余项大型水利水电工程，为优化规划、指导施工和保证工程安全发挥了重要作用。

“以科技力量服务水利水电工程建造运转是长江科学院的一项重要任务。建立70多年来，长江科学院在三峡工程、南水北调、乌东德、白鹤滩、向家坝、溪洛渡、滇中引水、引江济淮等水利水电工程建造与运转中，供给了多专业、高质量的科技服务，有力支撑了国家水利水电作业展开和经济社会展开。”