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清华大学大坝智能建造团队助力大国重器建造 系列创新成果支撑白鹤滩水电站安全高效建设

清华新闻网11月22日电 白鹤滩水电站是中国长江三峡集团建设在金沙江上实施“西电东送”四个国家重大水电工程之一(其他三个为:乌东德、溪洛渡和向家坝),也是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电站。全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组,实现了我国高端装备制造的重大突破。由清华大学水利系李庆斌教授、林鹏教授、胡昱副教授等组成的清华大学大坝智能建造团队专注于大坝智能建造前沿理论、先进技术与高性能设备研究,致力于推动高坝“安全、高质、高效、经济、绿色”智能化建设,是白鹤滩水电站建设中重要的科研支撑力量。

2021年6月28日,金沙江白鹤滩水电站首批机组正式投产发电,习近平总书记发来贺信,李克强总理作出批示,韩正副总理出席投产发电仪式并宣布白鹤滩水电站首批机组正式投产发电。习近平在贺信中指出,白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程,是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程,全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组,实现了我国高端装备制作的重大突破,全体建设者和各方面发扬精益求精、勇攀高峰、无私奉献的精神,团结协作、攻坚克难,为国家重大工程建设作出了贡献。习近平总书记的贺信是全体建设者的最高荣誉和最大鼓励。

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空中鸟瞰白鹤滩水电站建设工程

清华大学大坝智能建造团队深入一线,扎根现场全程紧密追踪工程动态,高效响应工程重大需求,坚持问题导向科学破解工程难题,全力保障白鹤滩工程安全建设,在大坝全生命周期性态仿真分析、混凝土温控智能通水技术、低热水泥混凝土施工全性能、复杂地质条件下基础灌浆机理研究等关键技术攻关中提供了全方位高质量的技术服务,一系列创新成果支撑白鹤滩水电站铸就精品工程、打造新时代大国重器。从这里发出的清洁电能代表着世界水电建设的顶尖水平,助力实现碳中和的目标。

白鹤滩水电站被称为当今世界在建的综合技术难度最大的水电工程,电站建设中遇到了六大技术难题:柱状节理玄武岩作为高拱坝坝基问题、拱坝建设过程中混凝土温控防裂问题、抗震安全性问题、枢纽泄洪消能问题、巨型地下洞室群的稳定问题,以及世界最大百万水轮机组研究应用问题。清华大学水利系大坝智能建造团队为白鹤滩大坝安全建设保驾护航,在以下方面作出了突出贡献。

构建全生命周期性态仿真体系,全面跟踪、反馈、调控大坝施工性态。采用深度学习技术进行参数反演,为仿真分析提供了准确边界条件,根据实际浇筑进度快速构建大坝三维模型,建立了全坝、全过程、真实工作性态分析模型,开展了实时多场耦合分析,实现了大坝建造全过程、全要素、全流程的准确、高效、精细、动态、协调控制与管理优化,确保了工程度汛安全和均衡高效建设。

构建智能监控体系,解决大坝温控防裂难题。清华大学和中国长江三峡集团共同研制的智能通水成套装备和移动实时诊断控制软件,实时感知混凝土状态,通过智能调节通水流量、温度和时间,在线个性化进行温度调控,实现对坝体温度的全过程智能化、精准化管理,克服了白鹤滩复杂多场景适应性智能温控难题。

揭示低热水泥性能演变机理,助力低热水泥筑坝。白鹤滩特高拱坝全坝采用低热水泥,为准确反映大风、干热恶劣环境条件下低热水泥混凝土的真实服役性能,开展了工程现场大坝低热水泥混凝土断裂试验和表面性能及层面、坯层间性能试验研究。提出了低热水泥全级配混凝土断裂性能预测模型,为大坝开裂风险分析提供了依据;揭示了恶劣环境下低热水泥混凝土层间性能劣化机理,研发了层间结合质量动态调控预警系统,优质高效保证了施工质量。

完善特高拱坝基础适应性开挖与整体加固技术。针对白鹤滩柱状节理玄武岩地质条件,提出了分区等效灌浆压力模型和灌浆压力的反演分析优化函数,通过控制拱坝的抬动及拉应力,能够较为准确地判断灌浆抬动情况并预测灌浆时机,对防止大坝开裂,保证高坝长期稳定具有重要意义。

大坝智能建造团队通过重大工程不断验证、发展、完善理论技术体系,推动了大坝智能建造理念转变、理论革新、方法进步与技术突破。中国长江三峡集团在向清华大学发来的感谢信中指出,清华大学是白鹤滩水电站的科研单位之一,聚集顶尖人才队伍,深入贯彻落实习近平总书记重点指示批示精神,勇攀科技高峰,承担工程智能建造等多项科研项目,在大坝全生命周期性态仿真分析、混凝土温控智能通水技术、低热水泥混凝土施工全性能、复杂地质条件下基础灌浆机理研究等关键技术攻关中提供了全方位高质量的技术服务,一系列原始创新成果有力支撑了白鹤滩水电站铸就精品工程、打造新时代大国重器。

未来,大坝智能建造团队将继续面向大坝智能化建设科技前沿,面向经济主战场,面向国家绿色发展的重大需求,面向碳达峰碳中和目标,不断向科学技术广度和深度进军,深化水利工程领域智能化技术研究,推动大坝智能建造技术广泛应用,提升水利工程价值。   

供稿:水利系

编辑:李华山

审核:吕婷

2021年11月22日 15:41:25

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