三峽大學(xué)科研人員給世界級(jí)大壩植入溫度傳感“神經(jīng)”

近日，全球在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的白鶴灘水電站首批機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電，為黨的百年華誕送上祝福，也成為向世界展現(xiàn)中國(guó)“建造強(qiáng)國(guó)”的一張名片。其中，三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院科研人員給這座世界級(jí)大壩植入了溫度傳感“神經(jīng)”，助力白鶴灘大壩的智能建設(shè)。

白鶴灘水電站攔河大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高289m，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)面臨干熱河谷等復(fù)雜施工環(huán)境，溫控防裂面臨諸多難題。為此，三峽大學(xué)周宜紅教授大壩智能建造科研團(tuán)隊(duì)以現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題為導(dǎo)向，集中資源，開(kāi)展分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)反饋研究，攻克了特高拱壩測(cè)溫光纖傳感網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布置、海量光纖測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程傳輸與存儲(chǔ)、大壩施工期混凝土溫控措施動(dòng)態(tài)反饋設(shè)計(jì)、壩體溫度場(chǎng)在線重構(gòu)、溫控大數(shù)據(jù)的挖掘與利用等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，有力支撐了白鶴灘大壩“創(chuàng)水電典范、鑄傳世精品”建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

自2017年白鶴灘大壩混凝土澆筑開(kāi)始，本團(tuán)隊(duì)在7#、11#、17#、19#和27#5個(gè)典型壩段埋設(shè)分布式光纖，進(jìn)行混凝土溫度變化過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并以此為基礎(chǔ)，開(kāi)展混凝土溫度預(yù)測(cè)預(yù)警、大壩三維溫度場(chǎng)重構(gòu)、溫控方案動(dòng)態(tài)反饋設(shè)計(jì)等研究，對(duì)大壩的施工提出指導(dǎo)性建議。

截止目前，光纖埋設(shè)總長(zhǎng)度約為8萬(wàn)米，成活率100%，形成2.5萬(wàn)個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，累計(jì)采集溫度數(shù)據(jù)超2億條，為大壩全生命周期開(kāi)展科研、動(dòng)態(tài)仿真與反饋分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在課題研究過(guò)程中，提出了光纖測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸與自動(dòng)處理新模式，實(shí)現(xiàn)了海量光纖測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程傳輸與存儲(chǔ)，提高了數(shù)據(jù)的流動(dòng)效率;提出了大壩施工期混凝土溫度預(yù)報(bào)及溫控措施反饋設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)、不同部位、不同標(biāo)號(hào)混凝土溫度動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)和預(yù)警，預(yù)報(bào)精度符合率超過(guò)95%，為施工現(xiàn)場(chǎng)大壩混凝土溫控方案和澆筑方案制定提供了有力的技術(shù)支持;研發(fā)了混凝土壩三維溫度場(chǎng)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了壩體二維、三維溫度場(chǎng)動(dòng)態(tài)展示，助力大壩溫度狀態(tài)健康實(shí)時(shí)診斷。開(kāi)展大風(fēng)、強(qiáng)太陽(yáng)輻射、寒潮等特殊環(huán)境條件與孔洞、冷卻水管周邊、橫縫等特殊結(jié)構(gòu)和部位專項(xiàng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)和反饋分析，提升了大壩混凝土施工薄弱環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控水平;提出了特高拱壩施工期海量溫控大數(shù)據(jù)分析方法，為混凝土溫控方案擬定和質(zhì)量控制提供了新的技術(shù)手段。

在上述研究成果的助力下，白鶴灘大壩實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、快速、安全施工，大壩混凝土開(kāi)澆以來(lái)沒(méi)有產(chǎn)生一條溫度裂縫，為按期蓄水發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。該系列技術(shù)為工程提供了強(qiáng)有力的技術(shù)指導(dǎo)，直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)70.2億元，也標(biāo)志著我國(guó)掌握了復(fù)雜環(huán)境下大體積混凝土溫控防裂關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)了水電建設(shè)行業(yè)的科技進(jìn)步，進(jìn)一步提升了我國(guó)高壩施工的核心競(jìng)爭(zhēng)力。