“十一五”国家科技支撑计划重点项目申请指南.doc

“十一五”国家科技支撑计划重点项目“特大型梯级水利水电工程安全及高效运行若干关键技术研究”课 题 申 请 指 南中国长江三峡工程开发总公司二八年二月第一章 申请须知一、 项目总体目标本项目总体目标为：坚持以国务院组织制定的“国家中长期科学和技术发展中长期规划纲要（20062020年）”中强调的“把发展能源、水资源和环境保护技术放在优先位置，下决心解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题”和公共安全领域“重大生产事故预警与救援优先主题”为指导，全面提升我国特大型梯级水利水电工程安全及高效运行的科技水平，完善我国特大型梯级水利水电工程安全和运行调度体系，确立我国在大型水利水电安全和梯级枢纽调度安全领域的国际领先地位。通过本项目的实施，提出和建立复杂地质条件下高陡边坡、超大地下洞室群稳定分析评价标准、加固和监测技术，截流标准及截流困难度标准，重力坝深层抗滑稳定设计原则和安全判据标准，混凝土高坝施工及安全运行控制标准，高水头大流量消能新技术及高坝泄洪建筑物实时安全监测、诊断和预警系统，特大型水电工程施工过程事故控制及应急救援体系，三峡及上游梯级枢纽群联合调度的体系，三峡水库的防洪、发电和航运、生态等综合效益的联合调度方案，完善我国特大型梯级水利水电工程安全和运行调度体系。二、 项目课题设置本项目设置9个课题。采用公开发布申请指南，择优选择承担单位的型式。课题1复杂条件下水利水电工程高陡边坡、超大洞室群安全及监测关键技术课题2 深厚覆盖层条件导截流及围堰安全控制技术课题3 高坝深层抗滑稳定性评估技术课题4高水头大流量泄流建筑物安全技术研究课题5复杂条件下混凝土高坝施工安全与高拱坝结构安全及运行可靠关键技术研究课题6水利水电工程施工重大事故控制及应急救援关键技术课题7 水利水电工程安全生产和应急决策信息技术系统研发课题8 三峡及长江上游特大型梯级枢纽群联合调度技术课题9三峡葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成及示范三、 项目实施期限本项目实施期限为3年，实施年限为2008年6月至2011年6月。四、 申请资格(一) 申报单位的条件和要求凡在中华人民共和国境内注册，具有较强科研能力和条件、运行管理规范、具有独立法人资格的内资或内资控股企业、事业单位、科研院所、高等院校等，均可单独或联合申报，不接受个人申请。1. 课题承担单位须在水利水电工程领域，具有较高的学术研究水平和大量相关工程研究成果，有较齐全的相关学科方向，有较强的科研开发实力和完善的研究条件。积极鼓励科研教学单位和企业以“产学研联盟”的方式联合申报课题。每个课题的联合申请原则上少于5个法人单位参加。课题9联合申请原则上少于7个法人单位参加。2. 申报单位应对某一课题整体研究内容进行申报。联合申请各方须签订共同申请协议，明确规定各自所承担的工作和责任。申报单位必须提供课题实施的管理模式，并出具保证课题实施完成的承诺函，经所在省、自治区、直辖市、计划单列市科技厅（科委、科技局），兵团科技局或所属部门科技（科教）司审定后，进行申报。按国家科技支撑计划专项经费管理办法的有关规定，申报单位经费须专款专用，设立单独账簿，独立核算，并保证配套资金及时到位，保障课题研究工作的顺利实施。(二) 申请课题负责人的条件和要求1. 课题申请人的条件按照“国家科技计划项目承担人员管理的暂行办法”国科发计字2002123号文件执行。课题申请人应具有高级技术职称，课题结束时年龄应不超过57周岁（至2008年6月1日），具有较高的学术水平、无不良科研行为，对国内外有关最新科技动态有较全面的了解。课题负责人用于本课题研究时间不少于本人工作时间的60%，在国内工作时间不少于9个月。2. 课题申请人均不得参与两项以上本项目课题的申报，且只能主持申报一项本项目课题。课题申报单位（包括联合申报中的任意一方）和主要申报人，对同一个课题不得进行重复或交叉申报。课题负责人同期只能主持一项国家主要科技计划（包括863计划、973计划、支撑计划等）课题，作为主要参加人员同期参与承担的国家主要科技计划课题数（含负责主持的课题数）不得超过两项。3. 已承担国家科技支撑项目但未按期完成任务、未经验收、项目执行不好、学风不良的课题负责人不得作为课题负责人申请本项目的课题。五、 申请文件的编制与递交1. 申请文件一律用A4纸，仿宋体四号字打印并装订成册，同时附上电子版，要求语言精炼，数据真实、可靠。超出课题申报指南范围的课题申报将不予受理。2. 课题预算申报书须单独装订，与相关申报材料一并提交。编制要求按照国家科技计划项目概算和课题预算编报指南，具体情况见科技部网站。3. 课题申报书及有关资料应有法定代表人（或委托授权人）签字并加盖公章，全部申请文件须包装完好，封皮上写明申请课题、申请单位名称、地址、邮政编码、电话、联系人。4. 相关附件材料包括：（1）申请函；（2）申请单位人资格审查文件；（3）申请单位承诺函；（4）申请单位资信证明；（5）申请单位自筹资金保证书；（6）联合申请合作协议；（7）申请单位营业执照或法人代码证；（8）近两年度资产负债表与损益表及现金流量表；（9）成果查新证明（必须由国家或部省级权威部门出具）（10）申请材料一览表。5. 申请文件一式20份，正本1份，副本19份，光盘二份，在每份申请书上要注明正本和副本，正、副本分别封装并在封面上注明。一旦正本和副本不符，则以正本为准。6. 申报工作自本指南公布之日起开始，申报单位必须根据课题申请指南要求参与申报活动。申请指南从科技部网站（）上直接下载。7. 寄送申请文件的截止日期：2008年3月19日17：00时整。只接收在申请截止日期前由申请人或委托代理人面交或邮寄的申请文件。邮寄时间以当地邮局签收日为准。项目组织单位对申请文件在邮寄过程中出现的遗失或损坏不负责任。寄送地点：湖北省宜昌市西坝建设路1号，中国长江三峡工程开发总公司科技与环境保护部（邮编443002）联系人：尹庭伟 朱红兵电 话：07176762468，6767450六、 课题评审经形式审查，不符合上述规定的申请书视为无效申请，不参与专家评审。遵循“公开、公正、公平”的原则，我们将组织专家对申请课题进行评审，择优立项。七、 课题管理1. 科技部社会发展司将会同有关部门、单位组成项目联合办公室。2. 按照国家科技支撑计划管理暂行办法，经专家评审、择优选定课题承担单位，与项目组织部门签订“十一五”国家科技支撑计划课题任务书，国拨经费将根据每个课题进展情况按年度分批拨付到承担单位。3. 课题执行期间，项目办公室将组织专家对课题进展情况进行阶段性考核，对未按合同执行，达不到阶段考核目标，配套和自筹资金不到位的课题，项目联合办公室有权终止合同。4. 课题完成后，由项目办公室对课题进行评估和验收。第二章 课题研究目标与内容课题1 复杂条件下水利水电工程高陡边坡、超大洞室群安全及监测关键技术1、研究目标针对西部特大型梯级水利水电工程中高陡边坡及超大地下洞室群施工安全关键技术问题，通过开展复杂地质和高应力条件下工程岩体特性的试验与评价方法、高陡边坡岩体失稳机制与稳定性分析方法、超大洞室群稳定性分析方法与评价标准、岩体开挖工程爆破技术与安全控制标准、岩体开挖加固综合方法与锚固安全控制标准以及高陡边坡、超大洞室群安全监测技术与预警方法等内容的系统研究，解决复杂地质条件下高陡边坡、超大地下洞室群开挖施工过程中与安全相关的主要关键技术问题，开发并实现具有自主创新的重要关键技术，提出适用于复杂地质和高应力条件下的岩体工程特性试验与数值模拟方法以及岩体开挖安全预警方法，建立复杂地质条件和高地应力区高陡边坡开挖卸荷岩体利用标准、适用于复杂地质条件下的岩体开挖爆破及岩体锚固安全控制标准等安全标准体系，并在实际工程中得到应用。2、研究内容（1）复杂地质条件下岩体工程特性及评价方法研究高应力条件岩体变形、强度及流变特性试验方法与技术及安全监测高新技术；复杂条件下工程岩体渗流特性测试及分析技术；复杂条件地应力精细测试的可视化技术及应力场的信息集成反演；复杂地质条件和高地应力区高陡边坡开挖卸荷岩体分区方法及利用标准；复杂地质和高地应力条件超大地下洞室群围岩工程特性评价方法。（2）复杂条件高陡边坡岩体失稳机制与稳定性分析方法研究地震动力过程对高陡边坡岩体影响规律及分析方法；强降雨和泄洪雨雾对复杂地质高陡边坡岩体渗流影响规律及分析方法；高应力条件高陡边坡开挖卸荷损伤演化规律与分析方法；复杂条件高陡边坡岩体多载荷耦合机制与变形破坏机理；复杂地质岩体高陡边坡稳定性分析与评价方法。（3）复杂地质超大洞室群稳定性分析方法与评价标准研究超大地下洞室群施工全过程大规模动态精细仿真技术及分析方法；复杂地质结构三维多尺度建模及围岩块体快速识别技术与方法；复杂地质条件下围岩大变形及破坏过程数值模拟方法；地下洞室群围岩渗透特性及渗流控制技术；地下洞室群施工开挖、支护快速反馈分析及动态优化技术；地下洞室群稳定分析评价标准。（4）复杂地质岩体开挖工程爆破技术与安全控制标准研究研究复杂地质和高地应力条件下的岩体爆破特性；高精度时差控制岩体开挖爆破起爆技术，实现复杂地质开挖工程中环保型精确毫秒级起爆系统；高陡边坡开挖爆破方法与安全控制标准；地下洞室群爆破方法与爆破安全控制标准。（5）复杂地质条件岩体开挖工程加固综合方法与锚固安全控制标准研究复杂地质条件高陡边坡岩体加固综合方法和成套工艺；大型地下洞室群围岩锚固机理、支护方法与工艺；智能型全程防锈分散压缩型预应力锚索新型岩体锚固工艺与方法；机械化抗滑桩施工工艺；复杂地质高陡边坡岩体锚固安全控制标准。（6）高陡边坡、超大洞室群安全监测技术与预警方法研究复杂条件高陡边坡深部岩体大变形实时监测技术与方法：高陡边坡及地下洞室岩体变形非接触快速监测技术及分析方法；复杂地质条件地下洞室施工地质灾害快速超前探测技术与解译方法；高陡边坡、地下洞室岩体锚固安全检测、监测技术与评价方法；高陡边坡及洞室群岩体开挖工程监测、反馈及预警方法；监测资料整编和监控管理系统研究与开发。3、考核指标（1）开发高应力水平岩体力学特性试验方法及地应力测试定位可视化技术；开发出高陡边坡岩体失稳机制分析方法、大规模精细仿真数值模拟技术与精确毫秒级岩体开挖爆破起爆技术；并在1-2个工程中实现工程化应用。（2）开发新型岩体加固技术，建立智能型全程防锈分散压缩型预应力锚索系列（100t300t）和机械化抗滑桩施工工艺，并在1-2个工程中实现工程化应用。（3）形成一套高陡边坡、超大洞室群安全监测技术，并在1-2个工程中得到应用。（4）形成2-3个适用于复杂地质高陡边坡、超大洞室群施工和安全的标准，包括适用于复杂地质条件下的岩体开挖爆破安全控制标准，超大地下洞室群稳定分析评价标准，复杂地质条件高陡边坡开挖岩体卸荷分区方法及利用标准，提出复杂地质高陡边坡岩体锚固安全控制标准等。4、经费预算本课题国拨经费拟安排750万元，承担单位自筹经费与国拨经费比例不低于1:1。课题2 深厚覆盖层条件导截流及围堰安全控制技术1、研究目标水利水电工程施工导截流及围堰，是施工过程水流控制的重要环节。在项目实施过程中研究：洪水流量标准与工程设计规模的科学合理性；要求配合准确的水文预报，协调工程的设计规模和难度与施工风险之间的矛盾；研究减轻截流难度的机理及措施，突破“截流险工不计效益”的模式，实现科学化截流；有针对性地提出河床深厚覆盖层的工程特性测试技术与评价方法，掌握堰体抛填材料的密度变化规律及工程特性测试与评价方法；合理地确定深厚覆盖层上围堰渗流控制体系，对围堰施工中使用的新技术与新材料做出合理的评价；施工过程水流控制系统风险的研究，以最经济的投资和最小的风险获得最大工程效益。2、研究内容（1）大型水利水电工程导截流标准研究研究大型水利水电工程导流建筑物设计洪水标准的选择；导流泄水建筑物与导流挡水建筑物的设计洪水标准；施工期不同导流阶段挡水建筑物的设计洪水标准以及截流流量标准等问题。（2）减轻截流难度的关键技术研究截流过程水流能量耗散与抛投料流失关系及截流困难度指标研究；截流抛投料河床抗滑止动技术措施试验研究；宽级配群体抛投石渣混合料稳定性试验研究；双戗截流落差分配有效控制技术研究；截流期短期水文预报技术与截流时机决策研究。（3）深厚覆盖层及堰体材料的工程特性试验技术研究河床深厚覆盖层天然密度、级配及工程力学特性的原位测试技术研究；堰体抛填施工物理模拟技术及密度的确定方法研究；粗粒料力学特性与渗透特性的尺寸效应研究。（4）围堰防渗体系及结构安全研究深厚覆盖层上围堰渗流控制体系研究；防渗体与堰体和地基相互作用模拟技术研究；围堰结构安全监控方法及综合评价研究；围堰施工中新技术新材料应用研究。（5）施工导截流及围堰系统安全风险研究基于多重不确定性因素及决策者风险态度的导流系统综合风险多目标决策研究；研究截流各种风险的估计方法、估计误差及决策准则和决策方法，建立截流风险决策模型及决策指标体系；将水利水电工程施工的导流、截流及围堰工程作为一整体，研究系统安全风险，建立风险决策模型。3、考核指标（1）在减轻截流难度的技术措施方面，申请23项发明专利。（2）提出行业标准、规程修改建议2项，报主管部门批准。（3）将研究成果应用到乌东德、白鹤滩等工程（60m级深覆盖层、100m级围堰）的施工导截流实践中。（4）提出导截流及围堰系统安全风险的决策模型。（5）提出解决影响粗粒料工程特性尺寸效应的技术方案。（6）提出河床深厚覆盖层与抛填堰体材料的工程特性测试技术及评价方法。（7）提供深厚覆盖层上围堰合理的渗控措施及布置形式；完善反映围堰结构安全的物理及数值模拟技术。（8）提出反映围堰结构安全的监控方法及适用于围堰防渗的新材料应用条件与技术对策。4、经费预算本课题国拨经费拟安排600万元，承担单位自筹经费与国拨经费比例不低于1:1。课题3 高坝深层抗滑稳定性评估技术1、研究目标以向家坝、白鹤滩等工程为依托，研究实际工程中的深层抗滑稳定分析方法，并着力提高成果的工程实用性，方便地进行多方案的比较，为解决水电工程中由于复杂营运环境和缺陷地质体带来的结构深层抗滑性问题分析以及高重力坝的优化设计等提供先进的理论方法和现代手段。2、研究内容（1）高坝深层抗滑稳定设计原则和安全度多元判据研究对世界各国坝工设计规范中有关大坝抗滑稳定分析方法和安全判据进行系统总结；并就国内外高坝工程的深层抗滑稳定性分析中有关参数取值和安全判据进行对比分析；在此基础上，根据坝基岩体损伤软化、扩容和软弱结构面的塑性破坏性质，研究高坝坝基失稳的判别标准；以力学强度理论和结构稳定性理论为依据，提出坝基深层抗滑稳定失稳判别准则。（2）坝基岩体结构面网络模拟技术与高坝深层滑移模式搜索方法研究在坝基岩体工程地质条件勘探、分析和强度参数试验研究的基础上，完善坝基岩体和结构面的分类体系；按照坝基岩体分级，研究混凝土和基础岩体的统计多尺度分析和计算方法；发展岩体结构面三维网络模拟技术；进行计算机模拟获得考虑了颗粒体份比的混凝土和基础岩体分类特征的宏观力学参数；研究基于危险应力场和岩体构造特征的坝基滑移路径搜索方法和技术；研究高坝深层滑移模式的全局最优化搜索技术。为坝基深层抗滑稳定分析提供依据。（3）高坝深层抗滑稳定分析方法研究发展和完善高坝深层抗滑稳定理论分析方法，包括刚体极限平衡法的敏感性分析研究，如条块划分方式、条块间传递力方向假定、滑移面向上游延伸方式，以及有关参数取值的差异等对计算成果影响的敏感性分析；高坝深层抗滑稳定三维极限平衡法研究；高坝深层抗滑稳定的二维、三维极限分析方法研究；刚体极限平衡法与刚塑性极限分析法的对比分析研究，提出适合设计规范抗滑稳定要求的理论分析方法。（4）复杂地质基础上高坝深层抗滑稳定数值模拟分析关键问题研究主要包括结构面的计算机模拟方法研究；不同尺度下的复杂地质构造三维建模方法研究；坝基岩体抗滑稳定安全判据的分析研究；屈服准则、本构关系和安全判据对于深层抗滑稳定分析结果的影响研究；弹塑性与弹脆塑性对比分析研究；坝基抗滑安全系数的确定方法研究；高坝失稳过程的连续与非连续、定性与定量相结合的集成分析方法研究；从而给出一系列与设计原则配套的研究成果。（5）高坝整体稳定性的实时监控与预警关键技术研究包括高坝稳定性宏观效应现代监控理论与技术研究；高坝整体稳定性在线动态诊断理论与技术研究；高坝整体稳定性预警模型、预警指标、预警准则研究；高坝失稳风险识别和评估理论与方法研究；开发一套高坝深层抗滑稳定分析和预警软件系统，为工程设计、施工、管理单位提供辅助决策支持。（6）高坝深层抗滑稳定综合分析与安全保障技术研究综合应用上述有关高坝深层抗滑稳定的理论分析方法、数值模拟技术、模型试验手段，结合大坝原位监测成果，对诸如三峡、向家坝、白鹤滩等特大型梯级水利水电工程中深层抗滑稳定进行深入分析。与此同时，研究增加高坝深层抗滑稳定性的安全保障技术，包括减小或消除坝基沿软弱带发生滑动或剪力破坏危险性的分析研究；提高坝基软弱带的抗变形能力，减小坝基的不均匀变形和应力集中的措施研究；增加坝基防渗能力，减少坝基渗漏及扬压力的工程措施研究；在保证坝基安全条件下，减少坝基处理工程量的优化分析研究。（7）地震作用下高坝深层动力抗滑稳定分析与抗震措施研究主要内容为地震作用下高坝深层地震动输入机制以及地震动参数选择研究。不同尺度下的复杂地质构造三维动力分析建模方法、网格尺度研究；坝基岩体动力摩擦系数敏感度分析；动力抗滑稳定安全判据的分析研究；高坝深层抗滑稳定抗震措施研究。 3、考核指标（1）提出高坝深层抗滑稳定设计原则和安全判据，并应用于2个工程。（2）开发较成熟的岩体结构面三维网络模拟技术，在此基础上开发重力坝可能深层滑移模式的搜索技术。（3）开发基于极限平衡和极限分析理论的重力坝深层抗滑三维分析方法；建立重力坝深层抗滑应力应变分析中的失稳标准；提出极限平衡三维分析方法与应力应变分析方法的安全判据。（4）提出解决高重力坝深层抗滑稳定问题的加固工程措施与相应的施工技术。（5）开发高重力坝整体稳定性的多因素实时监控技术和方法。（6）提出高坝地震作用下深层抗滑稳定分析方法及抗震措施。4、经费预算本课题国拨经费拟安排500万元，承担单位自筹经费与国拨经费比例不低于1:1。课题4 高水头大流量泄流建筑物安全技术研究1、研究目标针对我国特大型水利水电工程水头高、流量大、河谷狭窄等特点，通过对消能防冲、掺气减蚀、泄洪雾化、高流速条件的新型抗冲耐磨材料、泄流结构灾变及其诊断和预警等系列性关键问题的深入研究和技术创新，形成具有自主知识产权的创新技术成果体系，提高我国高水头大流量水利水电工程泄流建筑物的安全性，并应用于溪洛渡、向家坝等水电站。2、研究内容（1）高水头大流量泄流建筑物消能防冲安全技术研究研究高水头大流量新型底流消能技术；导流洞改建泄洪洞内流消能新技术；挑跌流水垫塘底板稳定及控制指标和设计准则；泄水建筑物下游深厚覆盖层冲刷模拟技术和计算方法；闸门结构流激振动及防治技术；泄水建筑物泄洪安全（包括初期发电期）的评价指标体系及综合风险分析方法。（2）高水头大流量泄洪洞掺气减蚀新技术研究研究溢流反弧段掺气浓度衰减规律和掺气保护长度预测方法；侧墙贴角式掺气减蚀设施的掺气效果和计算方法；小底坡条件下掺气减蚀设施空腔回水壅堵条件和消除措施；底部非连续性新型掺气坎技术；突扩跌坎掺气设施体型布置和设计方法。（3）泄洪雾化影响预测方法及防护措施研究研究不同泄洪消能方式下的雾化影响因素；泄洪雾化数学模拟方法；泄洪雾化物理模型试验技术（包括模拟方法、缩尺影响和测量技术等）；泄洪雾化引起的山体渗流及岸坡稳定分析技术和泄洪雾化灾害防护措施。（4）新型抗冲耐磨材料研究研究具有高强、耐磨蚀、低热、低收缩、抗塑性收缩能力强的新型高性能抗冲磨混凝土；第3代高性能化学外加剂与矿物外加剂（多组分有机配伍）配制技术、多种纤维配伍限裂技术、新型纳米抗冲磨材料及其机理；不同水力条件下抗磨蚀材料的损伤数学模型；材料磨蚀进程评估与反演及其设计使用寿命预测。（5）泄流结构流激振动及灾变过程监测系统研究研究和开发泄流结构安全的水动力和结构动力耦合监测系统，包括泄流结构安全监测仪器（如光纤区域性同步空化空蚀、冲蚀监测等）；优选传感器、信号采集与传输和数据库管理系统，以便对水动力要素（如压力、噪声）和结构动力要素（如振动、波动、应力）及结构损伤情况实施动态监控。（6）基于泄流激励的结构模态参数识别方法和泄流结构的损伤诊断和分级预警方法研究研究泄流结构的模态参数识别算法以及提高识别精度的相关技术；各类泄流结构空蚀、冲蚀等不同破坏形式和阶段的敏感特征量；泄流结构损伤的水动力和结构动力耦合诊断方法；“多损伤、强干扰、强耦合”条件下背景噪声剔除、仪器故障信号识别和损伤敏感特征提取方法；泄流结构安全综合评价及分级预警的理论方法；实时动力耦合监测和诊断的软硬件系统集成技术。3、考核指标 （1）通过水垫塘和坝身泄水孔口优化，使挑跌流水垫塘冲击压力指标得到有效控制，通过对水垫塘冲击压力水头控制指标的深入研究，提出满足底板稳定要求的条件，确保水垫塘的安全，并在白鹤滩工程中得到应用。（2）通过跌坎底流消能技术进一步发展传统的底流消能工，使消力池临底流速及脉动压强等水力学指标、流态及消能率满足工程要求，并在向家坝工程中得到应用。（3）泄洪洞掺气减蚀技术能够满足50m/s流速量级泄洪洞的要求，可同时保护底部和侧墙，给出具体的掺气设施布置型式、位置，并在溪洛渡等工程中得到应用。（4）所建的泄洪雾化数学模型能够在白鹤滩等工程中得到应用，为泄洪雾化的预测及边坡分级防护提供理论依据。（5）开发适应满足50m/s流速量级的新型抗冲耐磨材料成套技术。（6）建立高水头泄洪建筑物实时安全监测、诊断和预警系统。（7）申报国家发明专利35项，成果在溪洛渡、向家坝、白鹤滩和乌东德等水电站中得到应用。4、经费预算本课题国拨经费拟安排650万元，承担单位自筹经费与国拨经费比例不低于1:1。课题5 复杂条件下混凝土高坝施工安全与高拱坝结构安全及运行可靠关键技术研究1、研究目标针对混凝土高坝施工过程中所存在的安全关键技术问题，研究复杂约束条件下混凝土高坝安全快速施工动态实时控制技术与方法，建立网络环境下的安全施工动态实时控制系统，制定混凝土高坝施工安全控制标准，提出高坝安全快速施工的措施和建议，为混凝土高坝施工进度动态实时控制和安全快速施工提供科学可靠的决策依据，达到施工安全、快速、经济之目的。依托溪洛渡、白鹤滩、乌东德等工程，研究特高拱坝从施工期到运行期裂缝产生的动力和助推机理，找出控制性的影响因素，通过施工期和运行期全过程仿真分析，研究大体积混凝土裂缝产生的原因及裂缝出现后对后期受力的影响，提出防裂抗裂措施，提出改善坝踵受力状态及坝踵开裂后防止坝体受力状态恶化的措施，建立能够反映特高拱坝力学行为的“数字拱坝模型”，建立特高拱坝结构真实安全度评价方法和安全评价标准，开发高坝施工期与运行期的安全数字监控系统，为混凝土高坝安全运行提供有力的技术支撑。2、研究内容（1）复杂约束条件下混凝土高坝安全快速施工过程动态仿真与优化技术研究针对混凝土高坝施工过程的随机性、不确定性和经验性强等特征，综合考虑水文气象、地形地质、温控、防洪度汛、结构形式、施工工艺和机械设备等众多因素的影响，研究复杂约束条件下混凝土高坝施工特征分析方法与分解协调全局优化方法；建立混凝土高坝施工系统的模拟机制；研究混凝土高坝快速施工全过程仿真建模和动态仿真技术；研究混凝土高坝施工多目标多方案仿真与优化分析方法；确定合理的复杂约束条件下混凝土高坝施工的浇筑规则和控制准则。（2）特大型施工机械运行安全、诊断与优化技术研究研究特大型施工机械结构非线性分析方法；特大型混凝土施工机械三维动态可视化仿真技术；混凝土施工机械连续化施工过程控制方法；建立施工系统的机械及液压传动系统交互式分析与校核计算软件平台；特大型施工机械的最优运行方式研究。（3）混凝土高坝快速施工动态实时控制技术和施工安全控制标准的研究针对混凝土高坝施工进度动态实时预测分析与控制问题、机械设备的优化配置问题、不同浇筑规则对大坝上升速度的影响问题等，研究混凝土高坝施工进度的动态实时控制分析技术；建立基于施工仿真的混凝土高坝施工方案实时控制机制；研究基于三维地质模型的复杂地质条件下高坝坝基处理分析技术；研究混凝土高坝施工控制与安全控制的耦合协调技术；研制开发网络环境下的混凝土高坝交互式施工动态实时控制系统；制定混凝土高坝施工安全控制标准；研究提出混凝土高坝安全快速施工措施和建议。（4）特高拱坝的防裂抗裂研究针对现代建设条件下大体积混凝土的裂缝问题，开展从材料本身的抗裂性能到施工过程仿真和控制措施的研究。研究大体积混凝土开裂准则；研究大体积混凝土抗裂指标的尺寸效应和长期持荷条件下强度的发展规律；研究大体积混凝土的温湿耦合效应特性，进行施工期大体积混凝土三维抗裂仿真分析，揭示大体积混凝土裂缝产生的内在规律和主导因素，提出防裂抗裂措施。（5）特高拱坝“数字模型”研究进行已有资料的整理和回归分析，建立初步预测模型；通过温度、渗流、坝体和地基变位、应力及构造缝变形等资料，对仿真模型的荷载、物理力学参数进行反馈分析，并利用功能强大的人机交互和集成数字平台，建立基于反馈分析和仿真分析的能够反映特高拱坝真实工作形态的“数字拱坝模型”；利用“数字拱坝模型”对特高拱坝的力学行为进行预测。（6）特高拱坝结构安全度评价依托溪洛渡特高拱坝，研究在全过程仿真的基础上研究大坝与基础体系的真实受力状态，研究基于坝体的非线性失稳过程和沿基础结构面破坏过程的失效模式，研究大坝的超载能力与安全度，研究大坝长期运行条件下安全度随时间的变化及大坝结构的长期安全性。研究基于拱坝整体安全度的拱坝整体加固分析方法和准则；研究坝趾锚固对抑止坝踵开裂和提高拱坝整体安全度的补偿作用；研究大坝的超载能力与安全度；研究大坝长期运行条件下安全度的变化及大坝结构的长期安全性。（7）数字监控方法研究与系统开发开发大坝安全全过程数字监控系统，配合施工期到运行期的仪器监控系统，对大坝进行数字监控。施工期，随时根据仪器观测结果进行反分析，根据当时大坝实际状态及预定的施工计划和运行计划，预报运行期的应力场及安全系数，如发现问题可及时采取对策，避免出现事故；在运行期，充分反映施工过程中各项因素的影响、仪器观测资料及“数字拱坝模型”，对大坝做出比较符合实际的安全评估。3 、考核指标（1）提出混凝土高坝安全快速施工过程动态仿真与优化技术体系，制定混凝土高坝施工安全控制标准。（2）建立全面的混凝土坝特大型施工机械设备安全生产现代化管理的方法体系与集成解决方案。（3）建立一套具有完整自主知识产权的混凝土高坝安全快速施工动态实时控制系统，辅助施工决策支持，达到保障安全、降低成本、提高工程施工效率的目的。（4）提出特高拱坝（坝高200m以上）防裂和抗裂的指标体系和措施。（5）建立能够反映特高拱坝力学行为的“数字拱坝模型”。（6）提出特高拱坝（坝高200m以上）结构安全度新型评价方法和评价标准，成果应用到金沙江12座特高拱坝中。（7）开发高坝施工期与运行期安全的数字监控系统，并应用于金沙江某高坝的施工期与运行期的仿真与安全监控。（8）申请发明专利5项以上，修改标准建议3项以上。4、经费预算本课题国拨经费拟安排800万元，承担单位自筹经费与国拨经费比例不低于1:1。课题6 水利水电工程施工重大事故控制及应急救援关键技术1、研究目标提出重大水利水电工程建设施工重大事故危险源辨识、分级技术与方法，实现对建设施工中事故危险源准确的识别和定位；开发建设施工重大事故危险源管理信息系统，建立施工过程重大事故危险源监测预警指标体系及预警模型；建立重大工程事故的仿真理论和技术；研制特大型水利水电施工场地安全规划的标准；开发应急能力评估、事故应急保障和事故模拟仿真的系统平台，为特大型水利水电工程施工事故的风险辨识、评价、预警及应急救援提供先进的技术和标准，实现特大型水利水电工程施工重大事故风险辨识、评价、预警及应急救援处置的快速化、高效化和规范化。2、研究内容（1）水利水电工程施工重大事故辨识及评价技术研究研究重大水利水电工程建设施工过程中重大事故危险的风险辨别、分级技术与方法，包括研究风险辨识、风险量化等技术；事故危险源的因素辨识理论以及分级排序技术与方法；研究重大水利水电工程施工过程中灾变监测、检测信息融合和空间信息提取的理论与方法，提出水利水电工程灾变的识别技术；研究通过先进的数值分析方法与水利水电工程原型监测成果分析相结合，不断校正与改进工程仿真分析成果的方法，从而实现对事故危险源的识别和定位。（2）水利水电工程施工场地的安全规划技术研究研究潜在滑坡体等复杂地质条件下大型施工设备的布置形式及安全规划方法；研究高山峡谷等较小施工场所条件下，大型施工设备高空交叉中避免相互干扰的规划方法；研究施工作业人员生活区和工作区风险评价指标、风险区域划分原则以及安全规划模式。（3）水利水电工程施工重大事故危险源监测预警技术研究研究深埋长大隧洞、超大地下洞室群、高陡边坡、挡水围堰及其它高危作业场所等重大事故危险源危险性监测技术；研发建设施工重大事故危险源管理信息系统；研究施工过程重大事故危险源监测预警指标体系、工程事故预警自适应模型、多指标综合预警模型、时变预警模型，预警阈值及等级划分标准；研究工程安全监测和预警多源数据集成融合技术；应用GIS（Geographical Information System）、ES（Embedded System）等技术研发工程安全监测和预警系统，研究系统中多类型信息集成技术及可视化技术。（4）水利水电工程施工重大事故仿真及风险决策技术研究研究水利水电工程施工重大事故的仿真理论和技术，挖掘重大事故隐患的理论和方法；研究水利水电工程施工重大事故的风险损失评估、风险对策、风险决策等技术。（5）水利水电工程施工现场应急保障关键技术研究研究水利水电工程施工过程重特大型起吊设备的安全管理方法及安全状况评价方法；研究雨季施工中从业人员的安全管理方法；研究特大型水利水电工程施工场所从业人员的风险分布及安全管理模式；研究特大型水利水电工程施工场所标准化安全管理流程和安全生产信息流通模式；针对水利水电工程边施工边运行特点，开展特大型水电工程区域内工程建设与电力生产的安全生产管理模式研究，建立施工与运行相耦合的风险和事故隐患的评价体系。（6）水利水电工程施工重大事故应急救援关键技术研究提出特大型水利水电工程施工过程中应急预案的可行性、有效性评价技术与方法，编制特大型水利水电工程施工应急预案导则；研究应急救援的组织机构与安全生产责任制的监督管理模式，提出特大型水利水电工程施工过程中应急预案培训和演习策略、重大事故应急预案启动模式、事故现场处置模型；研究特大型水利水电工程应急能力评估技术，建立特大型水利水电工程施工的安全生产应急管理体系和应急能力评估体系。3、考核指标 （1）提出安全生产行业标准2项，报标准主管部门审批。（2）在重大事故危险源监测预警方面，申请2项发明专利。（3）提出重大水电工程施工重大事故危险源辨识、分级技术与方法。（4）提出水利水电工程施工场地安全规划的指标体系和指标。（5）建立重大水利水电工程施工过程重大事故危险源监测预警指标体系和事故预警模型。（6）提出建设施工过程中重大事故的风险评价、危险监测、危机预警方法。（7）开发建设施工重大事故危险源管理信息系统。（8）建立特大型水利水电工程施工的安全应急保障体系和应急能力评估体系。（9）提出特大型水利水电工程施工重大事故应急救援的组织机构与安全生产责任制的监督管理模式。4、经费预算本课题国拨经费拟安排800万元，承担单位自筹经费与国拨经费比例不低于1:1。课题7 水利水电工程安全生产和应急决策信息技术系统研发1、研究目标为了预防风险、避免事故、发展生产、发展经济，解决大型水电工程建设施工和机组运行中所遇到的安全问题，提高施工期和运行期安全生产和应急管理效率和科学性，利用信息化管理手段，强化安全生产管理，实现“双零质量零隐患，安全零故障”管理目标。建立统一的、一体化的安全生产和应急管理信息系统和应急平台，满足特大型梯级水利水电工程可能发生的突发公共事件应急决策及资源调度的需要，为重大危险源动态监控和风险评估、突发公共事件应急处置等提供技术支撑。信息系统的建设将提高水电行业的应急管理水平，可作为国家示范工程，在行业中逐步推广、普及。2、研究内容（1）安全生产管理信息系统的研发与应用在施工过程、边施工边运行以及运行期安全生产管理基础理论技术研究的基础上，研究、设计和开发工程建设、电力生产、枢纽运行业务的安全管理信息系统，业务领域涉及安全事故、危险源登记建档、安全检查、安全培训、安全文件、安全会议、安全生产工作考核管理、安全性评价、设备管理、劳保用品管理等功能模块；研究与已有的工程建设和电力生产管理信息系统及相关数据的集成。（2）应急管理信息系统的研发与应用研究重大危险源动态监测和风险评估技术，完善重大危险源监控系统，并进行系统集成；研究应急资源管理业务模型，建立应急资源管理信息系统；研究应急预案数字化管理技术，开发应急预案管理系统；接警/处警系统的技术集成、研发和应用；研究特大型梯级水利水电工程突发公共事件应急决策支持技术，开发应急决策指挥系统；研究与水调自动化系统、工程安全监测系统、地质灾害监测系统、地震监测系统、生态与环境监测系统等相关业务系统的集成方案，并进行；研究应急指挥平台应急指挥场所、基础支撑系统的建设。3、考核指标（1）开发并应用覆盖大型水利水电开发企业的工程建设、电力生产、枢纽运行及专业化经营业务的安全生产管理信息系统，主要功能包括安全事故、危险源管理、安全检查、安全培训、安全文件、安全会议、安全生产考核管理、安全性评价、设备管理、劳保用品管理等。（2）实现安全生产管理信息系统与已有的工程建设和电力生产管理信息系统及相关数据的集成。（3）构建并应用统一的应急指挥平台，主要功能包括应急资源管理信息系统、数字化预案管理系统、应急仿真演练系统、接警处警系统和包含应急资源存储、调度、分配等的应急决策支持系统。（4）申请发明专利和软件著作权23项。4、经费预算本课题国拨经费拟安排700万元，承担单位自筹经费不低于2000万元。课题8 三峡及长江上游特大型梯级枢纽群联合调度技术1、研究目标针对三峡及长江上游特大型流域梯级枢纽，研究综合考虑防洪、发电、航运以及生态等因素的安全运行方式，为实现长江流域水资源可持续利用，利用流域内水文补偿、库容补偿和电力补偿等方式，提高系统可靠性及综合利用效益，充分发挥梯级枢纽工程的综合效益提供技术支撑和管理工具。2、研究内容（1）三峡及上游大流域二元水循环模拟技术研究从关注气候变化和人类影响的角度出发，以“天然人工”二元驱动理论为指导，研究三峡及其上游大流域“大气坡面地下河道”自然循环及“取水输水用水排水”人工侧支循环过程。研究基于数字流域技术的三峡区间以及金沙江流域二元水循环模拟平台，对水循环陆面全过程进行系统模拟，揭示“自然人工”二元驱动下的水资源演化规律。（2）变化条件下流域水文预报关键技术研究研究流域不同预见期长短嵌套的水文预报系统；根据实时作业预报中自动预报和人机交互预报的作业流程，研究大流域多节点耦合实时校正系统。针对长江上游流域气象水文特征，研究基于物理概念和统计方法的大流域实用型中长期预报模型。（3）特大型梯级水库泥沙淤积规律研究梯级水库泥沙问题更加复杂，考虑上游的来水来沙及水库运用方式对本库冲淤影响，以及上库运用方式和下库回水对本库泥沙冲淤和出力的影响，初步研究金沙江下游四个梯级水库至三峡水库泥沙冲淤规律，合理配置泥沙淤积，为优化梯级调度、实现水库群长期有效运行提供科学依据。（4）基于生态安全的梯级水电工程补偿技术研究基于梯级水电工程对河流生态系统演变水力调控机制研究和生态安全综合评价，定量研究改善水库水质和富营养化状况、满足重要生物生命周期所需的生态水文过程、提供重要生境恢复与重建的水力条件以及保障河口生态流量等的生态补偿目标；研究葛洲坝、三峡、向家坝、溪洛渡、白鹤滩及乌东德梯级水电工程的生态安全补偿目标、梯级水库生态补偿的技术准则和技术方案。（5）梯级枢纽联合调度综合优化技术研究从长江上游整个梯级系统的角度出发，综合考虑防洪、发电、供水、生态、泥沙等方面因素，研究整个梯级系统综合效益最大的运行方式，研究多目标群决策的梯级水库联合调度优化模型；研究梯级各电站间水力联系与电力联系、相互间的水文补偿、库容补偿、电力补偿等，研究基于补偿调节技术的联合调度方案。（6）梯级枢纽联合调度决策支持系统研究搭建基于Web和GIS的三峡及长江上游特大型梯级枢纽联合调度决策支持平台，综合利用模拟技术、预报技术和优化调度技术，指导整个梯级系统的运行管理，并适合各电站建设运行不同时期，为充分发挥工程的综合效益提供技术支撑和管理工具。3、考核指标（1）建立基于二元水循环模拟理论框架的三峡以上流域以及金沙江流域二元水循环模拟平台。（2）建立基于二元水循环模拟模型的，大流域多预见期方案嵌套的实时洪水预报模型以及中长期径流预报模型。（3）建立三峡及长江上游大型梯级水库泥沙淤积分析数学模型。（4）建立葛洲坝、三峡、向家坝、溪洛渡、白鹤滩及乌东德梯级水电工程生态补偿的技术准则。（5）建立综合考虑防洪、发电、航运、生态、泥沙等约束，考虑不同决策者间的利益，变时段序贯，多目标群决策的梯级水库联合调度优化模型，寻求系统最大综合效益下的整个梯级运行方式。（6）基于Web和GIS的三峡及长江上游特大型梯级枢纽联合调度决策支持系统，并获得软件著作登记权3项以上。4、经费预算本课题国拨经费拟安排1000万元，承担单位自筹经费与国拨经费比例不低于1:1。课题9 三峡葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成及示范1、研究目标本课题在特大型梯级枢纽群联合调度关键技术基础上进行技术集成，在三峡葛洲坝梯级水利枢纽中进行应用及示范，实现三峡葛洲坝梯级水利枢纽多目标优化调度，在确保防洪安全、兼顾航运与生态安全的前提下，提高水能资源的利用效率。（1）研究完善三峡流域以上和三峡-葛洲坝区间气象水情自动测报系统，提高测报精度和预见期；（2）研究完善三峡-葛洲坝梯级水利枢纽的联合调度方案，制定出既符合工程安全和风险控制的要求，又能够显著提高三峡水库的防洪、发电和航运、生态等综合效益的联合调度方案并实施；形成一套枢纽运行优化调度的规程。（3）在掌握洪水的时空变化规律的基础上，综合运用相关领域的前沿科技手段，研究枢纽调度各个环节的关键技术，提出安全、可行的三峡水库汛限水位动态控制方案，以充分发挥其综合效益，为高层决策提供科学依据。（4）研究改善三峡水库水质、抑制三峡库区支流“水华”和满足葛洲坝下游中华鲟与长江中下游“四大家鱼”产卵的水力学条件，结合水库运行的其他条件提出葛洲坝和三峡梯级水电站生态调度方案。2、研究内容本课题的重点是将课题8关于“特大型梯级枢纽群联合调度关键技术研究”的研究成果和内容，结合三峡葛洲坝梯级水利枢纽流域的实际情况做进一步的研究和完善。其具体研究内容包括：（1）研究完善三峡流域以上和三峡-葛洲坝区间气象水情自动测报系统，提高测报精度和预见期。引进并消化吸收国外技术，研究开发新型水情测报装置，进一步研究通讯新技术在水情测报系统中的应用。（2）三峡-葛洲坝梯级枢纽联合优化调度决策支持关键技术研究研究三峡-葛洲坝区间调度基础信息综合管理技术；研究建立基于地理信息系统及优化调度模型的调度决策支持自动化平台的关键技术。研究库区的水文气象变化过程，特别考虑三峡上游溪洛渡、向家坝施工对三峡-葛洲坝梯级在水情、泥沙方面的影响，进行三峡坝前的水情预报，为三峡枢纽调度提供依据。（3）三峡水库汛限水位动态控制关键技术示范研究综合三峡水库分期洪水研究、泥沙研究与观测以及生态调度等方面的最新成果，在保证工程及防洪安全的前提下，充分提升三峡工程的综合效益。研究三峡水库汛限水位动态控制的关键技术：研究三峡区间暴雨洪水分布规律；研究三峡水库分期设计洪水；研究汛限水位动态控制运用的可行性和具体的汛限水位变化范围；研究分析防洪调度与决策的风险因子和风险特征，研究评价汛限水位不同动态控制方案及其调度运用方式的风险。从可行性、风险和效益等方面综合比选推荐汛限水位动态控制方案及运用方式。（4）三峡-葛洲坝梯级水电开发生态调度示范研究在定量研究改善三峡水库水质、抑制三峡库区支流“水