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1 高拱坝坝与地基整体稳定模型试验技术应用及推广 - 摘要

拱坝模型试验是根据一定的相似原理，对拱坝与地基整体稳定问题进行缩尺研究的一种试验方法。高拱坝模型试验有许多关键技术难题，至今未得到完全满意的解决，如在模型材料相似模拟方面、模型量测技术方面及试验成果分析方面。项目组研发、整合了模型试验技术，得到了坝肩、坝基及边坡等复杂地质稳定分析方法，并将模型试验技术应用于胶凝砂砾石坝模型试验中，同时凝练了模型实验技术与方法，建立了水工模型实验平台，开发并测试了移动防洪组合堤及其重力阻水段、橡胶面板堆石坝、活塞消能式调压室等新型水工建筑物的结构特点及运行情况。 1、技术内容：（1）模型试验方法研究。项目组进行了高拱坝坝与地基整体稳定模型试验中模型材料及模拟技术、模型量测技术、试验成果分析方法等关键技术研究，为模型试验在坝肩稳定、高边坡稳定等方面的应用提供了理论与技术支撑。（所属学科：水利工程（57025））（2）将模型试验技术与方法应用于胶凝砂砾石坝剖面形式及结构特点研究。项目组将物理模型试验制备技术与方法应用到胶凝砂砾石坝工程中，确定了胶凝砂砾石坝体的最优剖面形式，得到了坝体在水荷载作用下的应力分布情况以及在坝体自重影响下的应力分布情况，为胶凝砂砾石坝的应用与推广提供了理论依据。（所属学科：水利工程（57025）。）（3）整合模型试验技术，开发模型试验平台。在高拱坝模型试验研究的基础上，开发了水工结构模型试验平台，测试了移动防洪组合堤及其重力阻水段、橡胶面板堆石坝、活塞消能式调压室等新型水工建筑物的结构特点及运行情况。（所属学科：水利工程（57025））。 2、示范应用情况：该项目研究工作与工程实际需要紧密结合。研究成果提出的模型实验制备方法及典型块体滑移分析方法，其应用不仅对在建高拱坝坝肩稳定分析有重要实用价值，而且对已建大坝的正常运行、病险分析、除险加固也有重要的指导意义。该研究成果已成功应用于河南省第一建筑工程集团有限责任公司和河南河海水利规划设计有限公司在道路、桥梁、水利等工程设计、建设、管理中，以及湖南惟楚科教实训室设备有限公司在模型实验制作方法及水工结构模型试验教学平台中，产生了良好的社会效益。 3、成果产出：课题组基于高拱坝坝与地基整体稳定模型试验技术方法，获得授权国家发明专利4项，发表论文5篇，其中SCI/EI收录3篇，SSCI收录1篇，出版科学出版社专著2部。
1900110637 河南 TV642.4 应用技术土木工程建筑

2 重复用组装式桩坝工程关键技术与应用 - 摘要

该项目属于水利工程施工领域，为技术开发类。黄河为“地上悬河”，畸形河势时常出现，直接威胁工程和滩区村庄安全。为遏制这种短期性的不良河势，传统工程投资大、易出险、拆除不彻底，长期存在浪费或影响排洪的弊端。为解决此焦点、难点开展了该项目研究——修建一种组装式桩坝，在完成一处河道畸形河势调整之后，再移除至另一处组装修建和进行治理河道（不留遗患）。该项目2007年和2012年获得水利部公益性行业科研专项项目持续立项资助，并于2015年7月23日整体验收通过。该项目在各级部门的大力支持下，项目组开展了桩坝前后冲刷理论、无损插拔桩、快速定位及大型重载机械水上作业等多学科交叉研究，取得了系统的创新成果。 1、提出了一种利用修建组装式导流桩坝治理多沙河流的方法。发明了一种多沙河流（水库）的减淤方法和调整河势重复用组装式桩坝结构，提出了一种无损插拔桩修建和移除组装式桩坝方法、研制了细长钢筋混凝土预制空心管桩连接装置。通过利用高压水射流破坏地层形成井孔，利用大型起吊机械使管桩利用自重下沉无损伤插桩、泥浆自动回笼护壁稳桩；利用拔桩器射流成孔减少桩土摩阻力，实现管桩无损伤移除。解决了多沙河流河势河段治理工程拆除不彻底技术难题。 2、研发了组装式桩坝修建和移除成套专用及配套施工装备。研发了由管桩、销柱和盖梁组成的组装式桩坝修建和移除专用施工装备：无损插桩、射流拔桩器、快速准确插桩定位、水上作业承载平台、大型重载起吊机械吊装自动化、特殊地层克障（黏土、石头、枯枝败叶等）等多个关键设备，形成成套施工专用装备。与传统技术相比，保证了桩的结构和强度不受损伤，实现循环使用。 3、探索了组装式桩坝前后冲刷机理及导流效果。利用模型试验和示范工程原型观测，以及相关理论分析和计算，揭示了组装式透水桩坝冲刷坑形成机理，总结提出了针对性公式计算了桩坝导流效果，为重复用组装式桩坝设计提供了技术支撑。 4、形成了在陆地和水上安全修建和移除组装式桩坝成套技术。研制了水上拼装式施工平台，开发了快速插桩和精准定位技术，参与起草了行业标准1部、地方标准1部。实现了大型起吊机械软土地基和水上的安全施工。项目成功攻克了组装式桩坝无损伤且快速修建和移除技术难题，已应用于郑州花园口示范性工程和开封欧坦抢险工程、相关技术已被山东安澜工程建设有限公司等多个单位成功应用与水利水电工程施工中。近三年近新增利润完成工程投资2亿元，为同类水利工程和土木建筑桩基工程建设提供了关键技术支撑，取得了显著的经济、社会和环境效益。2011年11月水利部国际合作与科技司组织了对该项目部分研究成果进行了鉴定，以韩其为、王光谦院士等为代表的鉴定专家一致认为“研究成果总体达到国际领先水平”。项目成果获发明专利7项，参与起草行业标准1部、地方标准1部、实用新型专利12项；出版专著3部，SCI和EI收录论文10篇，另中文核心论文27篇，推动了本学科的发展。
1900110632 河南 TV649 应用技术土木工程建筑

3 基于下游河道响应的小浪底水库水沙电生耦合调度技术 - 摘要

小浪底水库的运行为黄河下游的防洪减淤发挥巨大作用的同时，也兼具供水、发电、生态等功能。随着黄河下游河道发生的深刻变化及国家对区域经济社会发展提出的更高要求，小浪底水库调度也面临新的问题与挑战。20年来下游河道的持续冲刷造成了河道河床组成粗化，河道冲刷效率与水资源利用效率降低；汛前大流量清水下泄造成发电弃水影响发电效益；水库下泄径流趋向均一化，鱼类产卵育幼期缺乏明确的洪水脉冲信号，下泄泥沙含量减少，河道及河口物种生产繁殖缺少足够的营养物质补给与栖息地发育。因此，如何实时考虑大坝发电效益提升、下游河道形态优化、生态环境改善的需求，动态调整水库下泄流量含沙量过程，发挥多沙河流水库水沙电生（供水、排沙、发电、生态）耦合调度的潜力，是亟待研究的重要课题。黄河水利科学研究院、清华大学、中国水利水电科学研究院等3家单位历时7年联合攻关，突出实地调研、理论研究、数值模拟等多手段融合，实时考虑大坝发电效益，下游河道河床形态调整、生态环境需求等边界条件变化对水库调度提出的反馈要求，提出了小浪底水库水沙电生耦合调度关键技术，取得了如下三方面主要成果：（1）揭示了变化水沙条件下小浪底水库—黄河下游河道系统洪水演进与冲淤演变规律，提出了有利于下游河道演变与水库排沙的调度指标：基于历史含沙洪水资料分析，揭示了进入小浪底水库—黄河下游河道系统的水沙关系变化特征；鉴于含沙洪水在黄河下游的冲淤特性，建立了漫滩洪水滩地淤积量与水力因子间的定量关系，提出了洪水分类标准及各类洪水条件下有利于河道形态改善的水库调度指标体系；识别了小浪底库区持续淤积趋势与周期性冲淤调整过程并存规律，建立了水库排沙比与综合壅水指标的定量关系，提出了为改善出库水沙搭配关系的水库优化调度指标体系。（2）构建了基于统一时间尺度的多沙河流水库排沙—河床演变—水库调度耦合计算模型，提出了典型年条件下小浪底水库水沙电生多目标优化调度方案：研发了能够模拟异重流演进与高含沙洪水剧烈冲淤过程的多沙河流水库水沙动力学模型；基于冲积河流线性理论构建了黄河下游日时间尺度的河床演变模型，成功模拟了下游典型断面平滩特征值长时段的变化过程；考虑包含下游河道及河口生态需求在内的多维约束，集成水库排沙、大坝发电、河道河床演变等计算模块，构建了多沙河流水库多目标耦合计算模型；提出了典型年条件下小浪底水库水沙电生多目标优化调度方案。（3）提出了水库下游河道生态系统效益能值评价指标体系与方法，定量评价了小浪底水库修建以来对黄河下游河道系统产生的生态环境影响：以河流健康为目标，从可动性、组织性、弹性三个维度构建多沙水库调度的生态环境效益评价指标体系与评价模型；系统定量评价了小浪底水库修建以来对黄河下游河道系统产生的生态环境影响，结果表明黄河下游河道系统处于结构不稳定与弹性较低状态。成果直接及推广应用于小浪底水库、三门峡水库、万家寨水库等黄河干流水库的汛期排沙调度实践，社会经济与生态环境效益巨大。相关理论成果被武汉大学、河海大学、郑州大学、华北水利水电大学等应用于研究生教学，有力推动了学科发展。发表论文66篇（SCI/EI检索32篇），授权国家发明专利7项，形成了一支在水库水沙调控方向有强大竞争力的专业研究团队。
1900110479 河南 TV697.11 应用技术水资源管理

4 河南省水库型饮用水水源地水质风险评估及保障体系 - 摘要

该项目属水环境领域先进技术应用研究。水库与人类的生产、生活息息相关，针对河南省水库流域存在的水土流失、盲目施肥、网箱养殖等突出问题，提出应用水土保持、植被缓冲区、人工湿地、前置库等先进技术进行综合治理，通过生态补偿、水资源管理的“三条红线”、排污许可制度等政策措施规范人类的行为，并以河湖长制、环境司法体制等法律手段予以保障的措施体系；根据研究分析和实地查勘，进一步提出测土配方施肥、生态水产养殖、水质遥感监测等技术，创建水库水生态预警系统以保障水库生态安全。该项目研发了1套测流系统、5套水污染与水质检测/监测设施、4项计算机软件，并获得相应的专利和软件著作权；制定了4项水土保持技术标准，发表学术论文18篇(核心17篇，SCI1篇)，相关成果获得河南省2017年度水利科技进步一等奖。项目验收委员会验收意见：“该项目全面完成计划，取得优异成果，社会、经济、环境效益显著，推广应用前景广阔”。该项目的创新性成果主要有： 1.根据小浪底水库2011-2015年的TM影像与水质监测数据，借助数据挖掘技术，分别筛选出与Chl-a、TN等参数关系密切的波段组合集合，采用拟合回归、神经网络建立水库水质遥感反演模型，为河南省开展水库水质遥感监测提供了依据，该项研究已获得计算机软件著作权； 2.以故县、白龟山水库为例，评估其基因毒物质和躯体毒物质的个人健康危害风险；从多种视角评估了彰武、小浪底、宿鸭湖水库的水环境质量；运用信息熵理论和密切值法对陆浑、宿鸭湖水库的营养状况进行了评估；基于DPSIR和云模型对彰武和宿鸭湖水库水环境安全进行评估，为系统研究河南省水库水环境状况开辟了新思路； 3.通过TM影像，提取2000-2015年不同时期水库流域林地、草地、建设用地、耕地、水域五类用地，结合水库水质监测数据，分析流域用地格局变化对水质的影响，并研究了水库流域用地格局变化与相应时期人口、GDP、工业总产值的关系，剖析引起其变化的社会经济驱动因素，该项研究获得计算机软件著作权； 4.基于流域土地利用、社会经济、环境生态等资料，结合38座水库水质监测数据，通过数据挖掘技术筛选出影响水库水质的7个主要因素，借助CART决策树方法分析并确定了各个因素对水库水质的影响程度，该研究已获得计算机软件著作权； 5.以丹江口库区常见的5种不同用地类型的土壤，通过人工模拟降雨试验，研究其在6种雨强下的养分流失规律，再分别以铁瓦河和桃庄河小流域5类常见的不同种植用地，监测并分析其汛期养分流失特征，为库区土地种植结构的合理规划提供依据，也填补了水库水源区在农田养分流失研究领域的空白； 6.以对水库流域水质有重大影响的因素为指标，通过“压力-状态-响应”模型和信息熵理论，评估全省大型水库生态安全状况，实现了对不同区域多座水库生态安全状况的比较，为其水环境管理决策提供参考，拓展了“压力-状态-响应”模型的应用范围，已获得计算机软件著作权。研究成果在渑池县、淅川县、商城县等地进行了推广应用：渑池县大力推进生态清洁小流域建设、治理水土流失，积极发展生态农业和旅游业，年支柱产业产值超10亿元、旅游收益超25亿元；淅川县大力发展人工湿地，因水质净化、环境美化，带动了旅游业发展，年综合收入超10亿元；商城县完成人工造林1万5千余亩、森林抚育8万亩、新增标准化茶园3500亩，累计推广测土配方施肥技术310万亩，亩均节肥2.2kg、增产24.8kg，累计经济效益16368万元，既确保了鲇鱼山水库水质，还实现了农业增产、农民增收。
1900110264 河南 TV697.3 应用技术水资源管理

5 面向下游河湖生境改善的水库多目标联合调度理论方法与应用研究 - 摘要

项目所属科学技术领域：水利工程中的生态水领域，该项目属于水利水电工程运行与调度领域。水库在给人类带来巨大经济的同时，也对大坝重要水生生物生境、通江湖泊生态健康等产生诸多负面影响。如何采取有效措施对生态环境进行有效补偿是急待解决的重要课题。该项目在国家自然科学基金等资助下，揭示和阐明了水库运行对下游河道重要水生生物栖息地及通江湖泊水动力的影响机理，明确了维护下游河湖生态健康的水文水动力阈值，进而提出面向下游河湖生境改善的水库多目标联合调度理论方法，主要研究内容如下： (1)阐明了水库运行对下游水生物的胁迫机理和过程，揭示水库运行关键参数与下游水生物产卵栖息地产卵适合度的相互关系，提出基于水库多目标优化调度改善下游水生物产卵繁殖生境的修复理论与方法。通过历史资料调查和统计分析明确重要水生生物繁殖栖息对产卵栖息地水环境因子需求，构建河道水环境对重要水生物产卵栖息适合度评价模型；通过三维水动力数值模拟技术与河流内流量增量法(IFIM)相结合揭示了水库运行对下游重要水生物产卵栖息地水环境的影响机理和胁迫过程，构建水库调度运行关键参数与下游水生物产卵栖息适合度关系模型，构建改善下游重要水生物产卵栖息生境的水库多目标优化调度模型，进而提出改善下游水生物产卵繁殖生境的水库多目标调度理论及方法。 (2)揭示了水库运行对下游通江湖泊水情的影响格局及其作用机制，基于水情动态模拟分析技术与水库优化调度模型开展了面向通江湖泊生态需水的三峡水库多目标优化调控研究，提出了江湖两利的水库联合优化调度技术。采用统计分析与机理分析的手段，系统研究了重大水利工程运行对通江湖泊水情的影响机理；提出了基于支持向量回归技术的通江湖泊指示性站点水位快速预报技术；建立了一二维耦合的长江中游江湖一体化水动力数学模型，实现了长江干支流、湖泊内水动力时空精确模拟；以发电量大最大和最小生态需水满足率最大为目标构建了三峡水库多目标优化调度模型，开展了多情景水库多目标优化调度分析，提出了改善通江湖泊生态环境的水库多目标联合调度方案。项目组成员发表该项目相关论文40余篇，成果受到国内相关同行的关注与引用文献评价，相关成果为大型水库优化调度提供了重要参考，产生了显著的生态效益和经济效益。项目组成员发表该项目相关论文40余篇，成果受到国内相关同行的关注与引用文献评价，相关成果为大型水库优化调度提供了重要参考，产生了显著的生态效益和经济效益。
1900060419 广西 TV697.11 应用技术水资源管理

6 环境友好型碾压混凝土高薄拱坝设计与筑坝关键技术 - 摘要

该项目属于水利水电工程技术领域。鄂西北、鄂西南山区水能资源丰富，生态环境良好，但基础设施较为薄弱，经济发展总体相对落后。上世纪末，该地区规划了一批水库大坝项目，但受当时技术经济和自然条件限制，开发进展缓慢。碾压混凝土拱坝是上世纪八十年代末期发展起来的水利水电工程新坝型，具有工艺简单、建设周期短、筑坝材料省、坝基坝肩开挖少等优点，但存在大量碾压施工薄弱层面影响高坝结构安全、施工进度控制与坝体温控防裂措施存在干扰、深山峡谷地区施工道路布置和混凝土运输困难等技术难题。将这种坝型应用于鄂西北、鄂西南狭窄河谷地区修建高坝，具有占地小开挖少、对周边环境影响小的优势，但已有工程技术和实践经验不能满足建设要求，需在设计理论和工程技术等方面寻求突破。项目依托湖北十堰房县三里坪水利水电枢纽工程和恩施云龙河三级水电站中坝高分别为141m和129m的两座碾压混凝土拱坝，围绕工程技术难题，将环境友好、绿色发展的理念融入大坝结构设计与建设之中，开展十余年的技术攻关，形成以下创新成果： (1)建立了碾压混凝土高薄拱坝“强拱弱梁”设计理论、体形优化设计方法和控制标准，攻克了含大量水平薄弱层面的碾压混凝土高薄拱坝整体安全控制的技术难题，成功建成了当时世界最高的碾压混凝土拱坝(三里坪)和世界最薄的百米级碾压混凝土拱坝(云龙河)。 (2)提出了“下诱上横”碾压混凝土拱坝组合式分缝新技术及相应分界高程确定方法，即在施工早期下部坝体利用低连通率的诱导缝基本成拱以挡水度汛，在后期上部坝体利用全连通的横缝以释放温度应力，解决了坝体早期挡水度汛与温控防裂难协调的技术难题； (3)研发了“设置横向排水引渗、加大竖向排水间距”的坝体立体网格排水系统，既保证了大坝整体排水性能，又破解了坝体排水管埋设与快速填筑施工相互干扰的难题； (4)研制碾压混凝土缓降输送拌合装置及成套技术，解决了狭窄河谷运输道路布置难、碾压混凝土大落差入仓骨料易分离的技术难题。研究成果已成功应用于工程建设，产生了显著的经济、社会和环境效益。三里坪和云龙河两座电站均已建成蓄水，运行状态良好，有力促进了鄂西北、鄂西南的脱贫攻坚。研究成果推动了碾压混凝土高薄拱坝筑坝技术的进步，已推广应用于罗坡坝水电站、云口水电站等。项目创新技术充分发挥了碾压混凝土拱坝的绿色经济的优势，节省了坝体混凝土量，避免了大面积山体开挖，减少了对周边环境的影响，降低了各种坝内构造设施对大规模机械化施工的干扰，缩短了建设周期，减少施工期污染物排放，推动了水资源利用开发与生态环境保护协调发展。依托项目研究获得专利授权6项，其中发明专利4项；出版专著1部，获软件著作权1项，发表论文80篇，其中SCI论文7篇；成果纳入4部行业规范。成果经专家评价为“整体达到国际先进水平，在碾压混凝土高薄拱坝设计理论与分缝技术方面达到国际领先水平”，具有广泛的推广应用前景。
1900060417 湖北 TV642.4 应用技术土木工程建筑

7 大型真三轴试验技术研发与粗粒土本构模型及工程应用 - 摘要

项目所属科学技术领域：水利工程。中国高土石坝数量居世界之首，保证高坝大库建设与长期运行安全是国家经济和公共安全保障的重大需求。长期以来，坝工理论仍落后于工程实践，其关键技术难题在于对筑坝材料粗粒土力学特性的正确认知。因此，迫切需要研发科学合理的粗粒土力学特性试验新技术与本构模型，深入研究高土石坝应力变形规律及破坏机理。项目团队历时二十余年，在国家科技支撑、国家自然科学基金和工程科研等项目支持下，解决了能真实模拟复杂应力状态并测试土的力学性能的试验设备难题，提出了能反映粗粒土非线性、剪胀性的本构模型。成果应用于多个高土石坝工程实践，解决了工程建设中的相关技术难题。创新成果如下： (1)突破了土工试验微摩擦加载技术难题。提出了将土工试验中土体与加载板之间的接触由整体接触变为分散式接触、滑动摩擦变为滚动摩擦的减摩方法；发明了土工常规三轴试验单向微摩擦荷载传力板和真三轴试验双向微摩擦荷载传力板。有效解决了消除土工力学试验中刚性加载板与土体间因错动产生不可测量的摩擦力关键技术难题，实现了采用刚性加载板对试验土体(试样)的精准加载。 (2)研发了大型高精度真三轴试验设备与力学试验技术。发明了大尺寸、高压力、微摩擦土工真三轴刚柔复合加载系统及按设定应力路径自动加载的测控系统，攻克了大变形条件下三维无干扰的独立智能加载、变形过程中试样形心空间位置不变及三维轴向均匀加载等关键技术难题。研制了大型高压微摩擦土工真三轴仪，填补了国内外在大型土工真三轴试验技术领域的空白。 (3)提出了实用性本构模型与土石坝变形分析方法。揭示了粗粒土真实三维应力条件下的强度与变形的变化规律；构建了能反映粗粒土非线性、剪胀性的K-K-G本构模型，并提出了相应的高土石坝数值模拟方法。研究成果在国内外核心期刊发表论文160篇，其中SCI/EI检索80篇，获国家专利16项，其中发明专利10项，获计算机软件著作权4项；主要成果被4部国家及行业标准采纳，3项技术列入“水利部水利先进实用技术重点推广指导目录”。研究成果已在水布垭、两河口、卡洛特等国内外30多个高土石坝工程中推广应用，累积产生直接经济效益超过3.5亿元，取得显著的经济社会效益，推动了土力学与高土石坝的理论与技术的发展。
1900060414 湖北 TV641.1 应用技术土木工程建筑

8 岩石基础开挖成型消能-聚能联合控制爆破技术 - 摘要

项目属于水利工程领域。岩石基础开挖成型控制和快速施工是国家大型基础设施建设中的关键技术之一。岩石爆破开挖过程中，由于爆炸冲击作用，在完成岩石爆破破碎的同时必然会对保留岩体造成爆破损伤，影响岩石基础的完整性及开挖平整度。尽管水平光面爆破等坝基保护层开挖技术成型效果好，但一次钻爆工作面受限，施工干扰大，施工进度慢，难以兼顾大规模岩石基础开挖工程的成型控制和快速施工要求。该项目通过10多年的产学研联合攻关，开展了岩石爆破中爆炸能量释放、传输和爆破作用过程控制的理论创新，发明了岩石基础开挖成型消能-聚能联合控制爆破技术，实现了在提高岩石基础的开挖成型质量、严格控制爆破影响的同时，又能保证快速、经济施工，为岩石基础的爆破成型控制和快速施工提供了全新的技术手段。项目的主要创新成果如下： 1.发明了孔底消能-聚能联合作用的岩石基础开挖成型爆破技术，建立了岩石基础开挖消能-聚能联合控制爆破设计方法，实现了水平向聚能爆破切割和垂直向消能减振，突破了大坝基础深孔台阶爆破一次成型的技术瓶颈。 2.发明了适应不同岩性和地质构造的岩石基础开挖消能-聚能联合控制爆破结构，研发了高波阻抗材料，提出了消聚能球、锥、柱及其组合结构的制备方法和工艺，解决了技术的工程适应性和大规模高强度施工难题。 3.发明了适用于岩石基础开挖消能-聚能联合控制爆破的质量控制和检测系列方法，形成了岩石基础开挖消能-聚能联合控制爆破的施工工法，实现了大规模岩石基础开挖的安全、高效和经济施工。岩石基础开挖成型消能-聚能联合控制爆破技术可以取得与传统水平预裂和光面爆破相近的坝基开挖成型效果，且由于其工作面大小不受限制，造孔速度和施工工效较传统水平光面爆破和预裂爆破提高300-400％，总体施工成本降低约30％。结合该技术的研发和推广，获授权中国发明专利共20项和国际专利1项，软件著作权3项，工法2项，成果纳入国家和行业标准；发表论文64篇(其中SCI收录26篇，EI收录24篇)。该技术已在世界在建规模最大的白鹤滩水电站、世界投资最大的炼油单体产业项目舟山千万吨绿色石化基地和湖北汉十高铁、武当山民用机场等近20项国家和湖北省重点工程项目中得到了推广应用，涉及水利水电、交通、市政及石化基础设施建设等国民经济重要领域，社会和经济效益显著，推广应用前景广阔。
1900060413 湖北 TV542 应用技术土木工程建筑

9 生态河道水流-植被-河床耦合界面特性及溶质运移机理 - 摘要

生态文明建设中，水生态文明是其重要内涵。以河湖生态功能修复为导向的有植被明渠水动力学研究，契合国家的重大战略需求。2005年《Science》列出的125个重要科学问题中唯一与力学直接相关的“能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的统一理论”，生态河道水流-植被-河床耦合界面特性研究作为这类重要科学问题的一典型对象是传统力学面临的新挑战。该项目基于水动力学、水生态学、水环境学，对该问题开展了深入研究，主要研究内容、发现点和科学价值包括： (1)在复杂水流-植被-床面界面流动特性与物理表征方面：提出了植被水流精准高效测量方法；从实验角度刻画了水流-植被界面的调整与发展过程，建立了水流-植被边界演化的现象学模型，提出了流区的划分标准；首次明确提出“植被边界”新概念，奠定了植被边界表征与模拟方法的理论框架。 (2)在植被粗糙的定量化表征方面：考虑植被变形以及降雨等气候因子的影响，建立了均匀流与非均匀流条件下植被粗糙的定量化模型；首次提出了明渠水流阻力系数的显式统一公式，显著地提高了计算精度，阻力系数平均误差由30.8％降低到3.2％。 (3)在溶质输移方面：建立了考虑河道几何因子的纵向离散系数模型。首次对纵向离散阶段两个时间尺度(达到横向均布的时间尺度和纵向分布呈正态分布的时间尺度)进行了定量分析，建立了植被明渠水流离散系数的分区模型，解决了高效求解生态河道纵向离散系数的难题。在《Water Resources Research》、《Journal of Hydrology》和《中国科学》等水利类知名期刊上发表SCI论文106篇，出版专著2部，8篇代表作(总影响因子26.064)SCI他引155次。成果中2篇博士论文获湖北省优秀博士论文，1篇论文获国际生态水力学最佳论文栗田奖。成果得到加拿大工程院DavidZhu院士等的高度评价。第一完成人槐文信教授1997年获批为国家有突出贡献中青年专家，担任SCI期刊Journal of Hydrodynamics副主编，2013年获聘武汉大学珞珈杰出学者，2014年获批国家自然科学基金重点项目。第二完成人曾玉红2016年获批国家自然科学基金优秀青年基金。
1900060040 湖北 TV133 应用技术工程和技术研究与试验发展

10 新型输水涂塑复合钢管及接口的研制与应用 - 摘要

一、主要技术内容：针对常用混凝土管、钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管、PCCP管等，在结构安全、环境防腐、耐久性、变形适应性及安装连接、密封控制、输水效率、节水节能等方面存在的问题和不足，从2011年开始，完成单位进行了国内外管材制造业和工程应用调研，采取科研机构+实体企业的“产学研用”模式，组织优势科研团队，开展了输水涂塑复合钢管及接口的研制和攻关，经过不断研究、设计、试验、改进、生产性试验、推广应用，形成以下创造性关键技术: 1.研发了输水涂塑复合钢管独特的承插接口和压力响应型密封结构，实现了钢管间的柔性连接，密封可靠，安装便捷，工效高，适应环境、地层变形能力强。与刚性连接相比，省去了法兰连接所需的工厂法兰焊接或焊接连接需要的现场焊接和二次防腐工序，节省了时间和费用。 2.研制了承、插口液压成型装置，实现了承口、插口直接由钢管两端扩胀成型，一端为承口，另一端为插口，同时提高了管口的刚度。最大承、插口模具达到DN3000。 3.研发了立式抛丸处理装置，实现了钢管内外管壁抛丸处理(除锈)同步进行，大幅度提高了除锈效果和工作效率。 4.改进抛丸、喷涂、固化、试压及控制系统，形成了整套生产流水线，并实施质量全过程检控，实现了钢管内外同步异质喷涂，涂层均匀致密、附着力强，提高了防腐性能。内壁阻力小，水头损失小，输送效率高，运行能耗低。二、授权专利情况：该项目获得发明专利授权8项，实用新型专利授权2项，在核心期刊发表论文1篇，参编《给水排水工程埋地承插式柔性接口钢管管道技术规程》(T/CECS 492-2017)。三、技术经济指标： 1.适宜管径DN300～DN3000，单根长度12m以内；2.接口承受内水试验压力2.5MPa，外水压力1.5MPa；常用工作压力1.0MPa以内；3.接口允许最大转折角2.5°；4.接口现场安装时间10～30min，工效较法兰连接提高5倍～20倍，较焊接连接提高10倍～50倍，节省人工、机械、材料等费用达80％；5.在相同输送条件下，新型涂塑钢管运行能耗较球墨铸铁管和混凝土管低50％以上；6.立式内外抛丸处理装置除锈效率提高一倍以上；7.涂层、密封等质量和物理力学性能满足国家、行业相关要求。四、应用推广及效益情况： 1.应用推广情况：技术成果于2015年被列入水利部第十二届国际水利先进技术推介目录，应邀参加2016年度中国水博览会，推广应用工程不断扩大。近三年，已在山东、安徽等10余项输水供水工程中得到应用，累计敷设不同直径管道175.358km，未发生渗漏、爆管情况，取得了良好的应用效果。 2.效益情况：2016～2018年，申报单位通过该技术成果累计新增销售额22400.32万元，新增利润1704.18万元，新增税收1419.62万元。应用单位采用该技术成果，在工程施工期，节省安装人工、机械、材料费用，节约工期，减少敷设占地时间；在运行期，提高输送效率，降低能耗，直接或间接降低了工程建设和管理成本，取得了显著的经济效益。应用单位多为国家企事业单位，应用工程多为重要水源工程、调引水和生态补水、供水和饮水安全、灌溉与排水等公益性、民生类工程，应用该技术成果所产生的社会效益和生态效益显著。
1900070378 山东 TV672.2 应用技术土木工程建筑

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