科技成果——长距离调水工程建设与安全运行

科技成果——长距离调水工程建设与安全运行
研究背景
长距离调水工程是社会经济发展和国家水资源战略的重大举措，其显著特点是引水流量大、线路长，由沿线渠隧、渡槽与闸泵阀等构成复杂的运行系统。

当线路穿越崇山峻岭时，给大埋深隧洞和高架渡槽的建设与运行带来新的挑战。

大埋深隧洞因难于提前预报和规避不良地质体，高压突涌水、软岩大变形、硬岩岩爆是隧洞建设中经常遇到的灾害类型；运行期还可能面临高外水荷载、活动断裂的蠕滑及地震等复杂运行条件，对安全运行构成威胁。

我国长距离调水工程起步晚，但起点高，快速进入高速发展期，进入建设期的滇中引水、引汉济渭等长距离调水工程，将面临隧洞深埋超千米、单洞长度百千米级、隧洞穿活动断裂、8度地震区高架渡槽、220m级大流量高扬程泵组等世界前沿难题。

拟解决的关键问题
（1）重大科学问题
1、大埋深隧洞开挖围岩响应模式与灾变机制；
2、大埋深隧洞围岩-支护体系协同承载机理与全寿命设计理论；
3、地震等自然灾害下输水建筑物的响应特征及灾变模式。

（2）关键技术
1、大埋深隧洞灾害预测预报与防治成套技术；
2、隧洞穿越活断层抗断技术；
3、大跨度高架渡槽抗震技术；
4、闸泵阀关键设备研发及智能控制技术；
5、调水工程全寿命周期安全监控与调控技术。

研究内容
（1）大埋深隧洞岩体工程特性测试技术与综合评价方法
提出了大埋深隧洞异常地质体的地球物理信息识别与判别技术；研制了绳索取芯钻杆内置双回路水压致裂地应力测试设备系统，解决了上覆软岩或软硬相间地层钻孔地应力测试困难的问题。

（2）大埋深隧洞围岩大变形及岩爆预测与防控技术
初步建立了大埋深隧洞软岩大变形判据，揭示了水岩作用条件下围岩变形失稳的宏细观力学机制，基本揭示高地应力下硬岩岩爆产生机理，并提出相应的预测和防治技术。

（3）隧洞穿越活断层围岩-衬砌灾变机制与抗断技术
基于多元线性回归的三维地应力场反演获取了地应力场方向与量值的定量认识，研究了错动变形条件下隧洞衬砌内力响应特征。

（4）大埋深隧洞围岩-支护体系协同承载机理与全寿命设计理论及方法
初步建立了隧洞围岩结构-应力-渗流相互耦合的连续-非连续模拟方法和衬砌外水压力确定方法；提出了围岩-支护体系协同承载时效力学分析方法。

（5）高压水害等不良地质条件下深埋长隧洞施工灾害处治和成套技术研究
基本完成三维地震超前预报技术和TBM震电联合实时超前预报
技术研究，初步完成了低热沥青灌浆材料原材料选型及配比研究。

（6）大埋深长距离隧洞建设智能仿真与管理集成技术
初步提出高地温隧洞TBM长距离施工关键技术和长距离隧洞TBM施工有害气体和粉尘监控技术措施；初步提出深埋长隧洞多维度建设信息动态集成技术架构。

（7）高烈度区高架大型输水渡槽抗震及减隔震关键技术研究
进行了大型高架渡槽高效动力非线性整体分析理论方法与大规模并行计算方法研究；建立了渡槽结构运行期预应力损失评估模型；研究了人工激励下渡槽整体模态合成技术和环境激励下渡槽整体模态识别技术。

（8）长距离调水工程闸泵阀系统关键设备与安全运行集成研究及应用
初步完成了220m高扬程40MW大功率水泵模型和DN2000调流调压阀模型的制造方案，确定了故障诊断参数；初步构建长距离压力输水系统数值模型和模型试验平台。

（9）长距离复杂调水工程长效安全运行保障技术与示范
初步完成基于贝叶斯网络的长距离调水工程全寿命期安全风险动态评估理论与安全监控指标拟定方法；初步建立了复杂引调水工程安全监测与预警指标体系框架。

（10）长距离输水渠隧系统水力特性及安全高效调控关键技术研究
提出了基于蓄量动态控制技术的前馈控制方法；建立了适用于长
距离输水渠隧系统的水动力数学模型；提出了适用于突发性事故的水力边界条件及计算方法；提出了考虑了线路充填的直接水锤和修正后的间接水锤计算方法。