武汉理工大学参与申报2016年高校科学技术奖

武汉理工大学参与申报2016年度高校科学技术奖科技进步奖项目公示材料1、项目名称：高水头水电工程岩体渗流演化特征与控制关键技术2、推荐单位：武汉大学3、项目简介：渗流是影响水电工程稳定与安全的重要因素，事关坝址选择、枢纽布局和安全运行。随着我国高坝枢纽工程和高水头抽水蓄能电站的大规模兴建，高坝岩基和高压引水系统围岩将承受极高的渗透水压和水力坡降，不仅导致岩体渗流产生强烈的非线性，而且导致岩体发生水力劈裂和渗透破坏的风险急剧增大。传统基于达西定律的渗流分析与控制理论已难以满足高水头水电工程建设与管理需求，导致工程渗漏、涌水、突水等事件频繁发生。开展高水头条件下岩体渗流演化特征与控制技术研究|，已成为高水头水电工程建设与安全运行亟需解决的关键科学技术问题。本项目依托国家自然科学基金、部委计划项目以及锦屏一级、琼中等一批高水头水电工程科研项目，针对高水头的运行条件、非线性的渗流演化和全过程的控制需求，开展岩体渗透特性演化机理与快速测试技术、非线性渗流规律与参数取值方法、渗流分析理论与动态反馈技术、渗流控制理论与优化设计方法研究。主要创新成果如下：1、建立了考虑岩体结构与岩块损伤、结构面剪胀的岩体渗透张量演化模型，研发了基于水流振荡波理论的岩体渗透张量单孔快速测试技术和设备，提出了倾斜地层和单裂隙渗透特性的振荡测试理论和方法，首次解决了岩体渗透张量单孔现场快速测试的技术难题。2、|提出了基于高压压水试验的岩体非线性渗流参数解析模型和参数取值方法，发展了等效连续介质/裂隙网络渗流的Signorini型抛物变分不等式分析方法，建立了岩体渗流场的多目标、全过程动态反演分析方法，实现了大型水电工程饱和/非饱和、稳定/非稳定、线性/非线性渗流在统一框架下的高效模拟与动态反演。3、提出了基于高压压水试验各级压力下最大透水率的防渗设计准则，建立了基于水文地质条件、渗控结构精细模拟和动态反馈的防渗排水优化设计方法，形成了水电工程设计、施工、初期蓄水和长期运行全过程的渗控系统布局与优化、渗流异常反馈与治理、渗流安全评价与调控技术体系。项目成果形成能源行业标准和地方标准5部，授权国家|发明专利7项、实用新型专利3项、外观设计专利3项，获批软件著作权登记3项；出版专著2部，发表学术论文102篇，其中SCI收录71篇，EI收录22篇。成果得到国内外同行的广泛关注和赞赏，WebScience核心集引用1050次。项目成果经教育部组织专家鉴定，认为总体达到国际领先水平。成果已成功应用于锦屏一

1级、琼中、卡拉等高水头水电工程坝基岩体和洞室围岩渗透张量测试、动态反馈分析与渗流控制优化设计，产生直接和综合经济效益1.22亿元，显著推动了水利水电行业科技进步。4、主要完成单位及创新推广贡献武汉大学，第一完成单位，负责项目的选题，学术思想的凝练，研究内容和技术路线的制定，研究工作的计|划安排、组织协调、进度控制，研究成果的汇总、提炼，以及理论和方法体系的集成等。对创新点一、二、三做出贡献，主要内容包括：1、建立了考虑岩体结构与岩块损伤、结构面剪胀的岩体渗透张量演化模型，揭示了岩体渗透特性演化的宏细观机制、多尺度效应和各向异性特征；2、提出了基于高压压水试验的岩体非线性渗流参数解析模型和参数取值方法，发展了等效连续介质/裂隙网络渗流的Signorini型抛物变分不等式分析方法，建立了岩体渗流场的多目标、全过程动态反演分析方法，实现了大型水电工程饱和/非饱和、稳定/非稳定、线性/非线性渗流在统一框架下的高效模拟与动态反演；3、提出了基于高压压水试验各级压力下最大透水率的防|渗设计准则，建立了基于水文地质条件、渗控结构精细模拟和动态反馈的防渗排水优化设计方法，形成了水电工程设计、施工、初期蓄水和长期运行全过程的渗控系统布局与优化、渗流异常反馈与治理、渗流安全评价与调控技术体系。河海大学，第二完成单位，对创新点一做出贡献，主要内容包括：1、研发了基于水流振荡波理论的岩体渗透张量单孔快速测试技术和设备，提出了倾斜地层和单裂隙渗透特性的振荡测试理论和方法，首次解决了岩体渗透张量单孔现场快速测试的技术难题；2、推动了岩体渗透特性单孔快速测试技术在高水头水电工程中的应用，取得了显著的经济和社会效益。中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，第三完成单位，对创新点三做出贡|献，主要内容包括：1、提出了基于高压压水试验各级压力下最大透水率的防渗设计准则，为优化防渗帷幕设计、降低防渗安全风险提供了有力的支撑；2、推动了本项目成果在卡拉、丹巴、白鹤滩等大型水电工程中的应用，为工程设计、施工和运行管理提供了科学依据和技术支撑，取得了显著的经济和社会效益。中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，第四完成单位，对创新点二做出贡献，主要内容包括：1、建立了岩体渗流场的多目标、全过程动态反演分析方法，解决了复杂条件下大规模渗流反问题的求解难题；2、推动了本项目成果在锦屏一级、牙根二级、孟底沟、叶巴滩等大型水电工程中的应用，为工程设计、施工和运行管理提供了科学依据和技术支撑|，取得了显著的经济和社会效益。武汉理工大学，第五完成单位，对创新点二做出贡献，主要内容包括：1、提出了基于高压压水试验的岩体非线性渗流参数解析模型，为高水头条件下裂隙岩体非线性渗流参数的合理取值提供了有效的方法和手段；2、推动了本项目成果在采矿工程防渗排水设计中的应用。5、推广应用情况（发明、进步、推广）研究成果在锦屏一级、长河坝、琼中、卡拉等多个大型水电工程防渗排水设计与优化、渗

2流异常反馈与治理、长期性能评价与控制中得到成功应用，解决了锦屏一级水电站左岸1595m高程排水廊道涌水发生后水库能否如期蓄水以及长河坝砾石土心墙堆石坝基坑施工期涌水发生后大坝能否如期填筑等一系列重大工程技术|难题，产生了显著的经济效益与社会效益。部分工程应用产生直接和综合经济效益1.22亿元。目前，成果还在白鹤滩、牙根二级、孟底沟、叶巴滩等高水头水电工程中进一步推广应用。主要工程应用情况经济效益应用项目名称应用技术应用起止时间应用单位联系人/电话（万）