长江科学院-获奖成果详情国家科学技术进步奖

获奖名称: 高坝工程泄洪消能新技术的开发与应用

获奖等级: 二等奖

获奖类别: 国家科学技术进步奖

授奖单位: 国务院

完成单位: 四川大学、中国水利水电科学研究院、中国水电顾问集团成都勘测设计研究院、河海大学、长江水利委员会长江科学院、二滩水电开发有限责任公司、中国水电顾问集团中南勘测设计研究院

获奖年度: 2009

获奖人员: 许唯临、刘之平、肖白云、吴建华、王仁坤、张东、陈五一、杨永全、杨文俊、槐文信

成果简介:项目背景情况泄洪消能是高坝工程中的关键问题之一，它直接关系到工程的安全性和经济性，有时甚至是决定工程成败的关键因素。实际工程中因泄洪消能造成破坏的实例不胜枚举，有些破坏的后果相当严重。我国高坝工程的泄洪消能指标已达到世界领先水平，许多技术难题亟待解决。项目组从1994年起，结合国家自然科学基金和国家重点科技攻关项目等，对此进行了十余年的长期研究。主要技术创新本成果将消能防冲——空蚀防治——流态控制作为一个系统，以避免空化空蚀为前提，以提高消能效果为目标，以避免不良流态为附加条件，从基础理论研究出发，密切结合工程需求，提出了一套针对不同工程特点的高坝泄洪消能新技术体系，并在我国的世界级高坝工程中推广应用。具体内容包括：（1）以流体力学理论为基础，建立了一套消能防冲——空蚀防治——流态控制的高坝泄洪消能流场梯度理论和方法体系。（2）提出了一套空化空蚀防治新技术。包括：提出了侧墙掺气减蚀技术，使传统的底部掺气发展为底部和侧墙全断面掺气，解决了侧墙空蚀防护难题；提出了掺气减蚀设施防回水技术，提高了防回水技术的普适性；提出了门槽防空化技术，革新了门槽型式；提出了旋流竖井环形掺气减蚀技术，使传统的陡坡掺气发展到垂直竖井掺气，提高了旋流竖井空蚀防护的可靠性。（3）提出了一套消能防冲新技术。包括：提出了挑流动水垫消能和异型挑流鼻坎技术，有效降低了水垫塘底板冲击荷载，为高水头、大流量、窄河谷挑流消能提供了新的技术支撑；提出了内流洞塞式消能技术，突破了以往内流消能仅靠孔板式和漩流式的局限，为内流消能（特别是导流洞改建永久泄洪洞）开辟了新途径；提出了漩流坚井长压坎——深水垫消能和整流技术以及双跌流竖井技术，解决了高水头竖井井底和出口安全问题，推动旋流竖井应用于高水头大流量泄洪消能。（4）提出了一套流态控制新技术。包括：提出了导流洞、泄洪洞、放空洞“三洞合一”平面交汇部的流态控制技术，解决了关键性的平面交汇部设计问题，为临时性导流洞的永久利用从“两洞合一”发展为“三洞合一”提供了技术保证；提出了两种中隔墩消水翅技术，有效消除了墩后的强烈水翅，避免了不良流态。本成果与国内外同类技术相比有显著提高或突破，主要表现为：在研究对象的难度方面，针对世界领先水平的高坝工程的泄洪消能难题；在系统性方面，提出了包括有压流和无压流、开敞流和封闭流等各类流动的系列技术；在创新性方面，突破了原有的技术框架并使技术指标显著提高，且有自主知识产权；在实用性方面，效果显著并解决了工程中的关键技术问题。推广应用情况本成果的主体内容分获省部级科技进步一等奖3项，二等奖2项。理论内容发表在国际水力学领城最著名刊物并被引用和好评。所提出的新技术绝大部分均已获国家发明专利授权或公开。相关内容被写入设计规范。成果应用于二滩、三峡、龙滩、溪洛渡、水布垭、瀑布沟、三板溪等28项工程，解决了工程中的关键技术问题，取得了显著的社会经济效益，应用前景广阔。