复杂地质环境下输调水工程的灾害预警与快速抢险

Since China's water conveyance and diversion projects have characteristics of large amount and scale, long conveyance distance, geological complexity and harsh service condition, it is a key problem to realize accurate prediction and rapid rescue of water transfer projects under complicated geographic environments in China's current water conservancy and hydropower industry.. This project aims to carry out a series of innovative researches on key issues in disaster mechanism and characteristics of water transfer projects under complex geological environments, rapid diagnosis methods of structural disease, theories of disaster warning and risk assessment, and new materials and methods of rapid rescue, which will make current structure disaster warning ahead of the formation of "rock damage - structural disaster" chain and build multi - scale model of structural hazards under complex geological environments; a set of rapid and practical diagnostic methods for detection of engineering disease will be developed, multivariate parametric joint characterization models for engineering structure corrosion cracking process and methods for leakage location with acoustic emission signals will be built; a set of disaster warning system and risk assessment theory will be built and will significantly advance the warning time; new material for structural rapid rescue and new technology for rapid rescue on site will be developed, new theory for diagnose of collaborative effect between rescue materials and extant structures will be built, and the ultimate realization of rapid scientific diagnosis, accurate warning and forecasting, timely risk control and rapid rescue of water conveyance and diversion projects under complex geological environments will be achieved.

我国输调水工程数量多、规模大、距离长，地质条件复杂、服役环境恶劣，实现复杂地质环境下输调水工程灾害准确预警与快速抢险，是目前我国水利水电界亟待解决的关键问题。. 本项目拟围绕复杂地质环境下输调水工程的致灾机理及灾害特点、结构病害快速诊断方法、灾害预警与风险评估理论、工程快速抢险新材料与方法中的关键问题开展一系列创新研究，将使得目前工程结构灾害预警提前到“岩土破坏—结构灾变”的灾害链形成之前，创立复杂地质环境下结构灾害时效力学多尺度模型；研发一套工程病害快速实用的诊断方法，创立多元参量联合表征工程结构腐蚀裂化过程模型与声发射信号定位渗漏的方法；创建一套预警时间明显提前的灾害预警体系与风险评估理论；研发结构快速抢险新材料以及现场快速抢险新工艺，并建立抢险材料与既有结构协同工作效果诊断新理论，最终实现复杂地质环境下输调水工程灾害的科学快速诊断、准确预警预报、适时风险控制、工程快速抢险。

由于输调水工程数量多、规模大、距离长，且面临地质条件复杂、服役环境恶劣等特点，因此，实现复杂地质环境下输调水工程灾害准确预警与快速抢险，是水利水电工程领域亟待解决的关键问题。项目组围绕复杂地质环境下输调水工程的致灾机理及灾害特点、结构病害快速诊断方法、灾害预警与风险评估理论、工程快速抢险新材料与方法中的关键问题，揭示了复杂地质条件下“岩土破坏-结构灾变”的“灾害链”力学机制与灾害链形成特点，建立了“岩土-混凝土结构破坏”分析理论和方法，形成了一套结构大变形、渗漏、劣化等一系列病害快速诊断方法和评价理论；揭示了复杂地质环境下混凝土结构性能演变规律，提出了输调水管道腐蚀劣化过程多元参量联合表征方法，建立了输调水工程结构的风险评估理论，揭示了输水管道病害在内部受力与外部激励下的产生机理，形成了一套输调水工程结构灾害预警机制；研发了一套高地应力和高外水压条件下输调水工程快速抢险材料设计方法，形成了复杂地质环境下输调水工程灾害预警与快速抢险成套技术，建立了输调水工程结构快速抢险材料优化理论与现场快速抢险方法，研发了快速抢险材料与既有结构协同作用评估方法。结合本项目的开展，培养教育部长江学者特聘教授、国家万人计划领军人才、国家万人计划青年拔尖人才、水利部领军人才、水利部青年拔尖人才等国家和省部级人才10余人次，培养博士后和博士20余名、硕士30余名。基于项目研究成果，出版学术专著7部，发表学术论文190篇，其中SCI/EI检索117篇，授权国家专利54项、软件著作权14项，部分成果编入《钢筋缠绕预应力钢筒混凝土管》等标准。研究成果为实现复杂地质环境下输调水工程灾害的科学快速诊断、准确预警预报、适时风险控制、工程快速抢险提供了理论和技术支撑，相关成果荣获省部级科技奖励7项。