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天津大学“高坝泄流诱发场地振动-低频声波危害和低温水治理调控技术”项目荣获2018年度天津市科学技术进步一等奖
来源: 科技成果与技术市场处          ( 2019-12-30 )
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  随着我国水利事业的发展,水利枢纽的坝高、规模、泄洪流量和功率居世界之最,高坝泄洪时水流流速可达50m/s,最大单宽流量可超过200m3/(s∙m),单宽消能功率达300MW/m,单位水体消能率达10~30kW/m3,随之带来的高坝泄流诱发场地振动、低频声波和下泄水温过低等环境危害越发突出,已成为水利水电枢纽工程安全运行的前沿难题之一。我们结合10余项重大水利水电工程设计及运行实践,在十余项国家自然科学基金、国家科技支撑计划项目、国家重点研发计划项目等的支持下,对此开展了十多年的长期研究,主要创新成果如下:

  1.首创泄流诱发场地振动振源特性的水弹性模型模拟方法,结合原型观测分析,研究揭示了泄流诱发场地振动的振源特性,提出泄流诱发场地振动主振源的识别方法;揭示泄流诱发复杂场地振动响应的放大机制和传播规律;提出通过优化泄流调度方式降低泄流诱发场地振动危害的精细调控技术,成功解决了向家坝泄洪诱发水富县城全城振动这一震惊水利界的工程难题,避免了城区隔振和房屋加固减振十多亿投入,成为解决大型水利枢纽运行难题的范例。

  2.开拓了高坝泄流诱发低频声波研究,阐明泄流诱发低频声波的产生机理、影响因素及其泄流雾雨中传播和衰减规律,提出泄流诱发低频声波强度的定量预测方法和危害治理技术。

  3.提出了深水水库分层取水水温试验模型相似律和下泄水温的模拟预测方法,发明了模拟水库水温分布的试验方法和新型的分层取水结构,提出了改善水库低温水危害的调控技术。

  该成果授权发明专利17项,发表论文50篇,推进复杂流体动力与结构地基、边界介质耦合作用和环境危害机理的研究,填补该领域理论研究空白,经以张勇传院士为主任的专家组鉴定为:研究成果总体上达到了国际领先水平,成功应用于向家坝(世界最大底流消能工)、锦屏一级(世界最高拱坝)、溪洛渡(世界泄洪功率最大)、乌东德等世界级特大高坝枢纽的运行环境危害治理,节支增收12.4亿元,社会经济效益显著,推广应用前景广阔。

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