1、水电工程施工技术工程研究中心建设项目可行性研究报告全 称：水电工程施工技术工程研究中心 所属行业领域：水利、电力 依 托 高 校：XX大学 中 心 负 责 人： 电 话： 传 真： 联 系 人： 电 话： 传 真： 详 细 地 址： 邮 政 编 码： 填 报 日 期： 目 录一、项目摘要（l）二、项目背景与必要性（6）三、XX大学现有基础条件 （20）四、主要目标与任务 （35）五、中心组建总体设计与布局结构 （39）六、近期拟实施的高新技术产业化项目名称及其可行性分析 （43）七、依托单位意见（组织、条件、保障等） （61）八、省教育厅意见 （63）九、附件1 投资保证书（64） 附件2 公2、司章程（65） 附件3 有市场前景的重要科技成果简介（77） 附件4 XX大学简介（80） 附件5 XX大学重点学科、重点实验室简介（83） 附件6 XX大学文件（88） 水电工程施工技术工程研究中心建设项目可行性研究报告一、项目摘要XX地区位于长江中上游和我国中西部的结合部，XX市位于XX的出口，它是我国乃至世界最大的水电基地，交通发达、运输便利。XX大学便坐落在湖北XX市，在XX水利枢纽和XX水利枢纽工程近旁，它是经 批准于2000年6月由原武汉水利电力大学XX校区与原湖北XX学院组建而成。新组建的XX大学是一所以水电为主要特色的综合性大学，有水工结构工程、水电站仿真、岩土工程研究中心等一3、批省部级重点学科和重点实验室，学科优势明显，综合实力强，在国内外享有一定的声誉。XX大学的所在地湖北省XX市，是世界上最大的水电基地，XX市经济的主要特色是水电，建设世界最大的水电城是XX市的奋斗目标。在学校的近旁有世界著名的最大水电工程XX工程，国内外各种先进的施工机械和施工技术在工程中使用，我国最大的水电施工企业中国XX水利水电集团公司就毗邻我校，曾引进、吸收和开发了一大批新的施工技术。学校充分利用行业及地域优势，抓住XX、清江流域开发的大好时机，积极为国家重点工程和地方经济建设服务。近几年完成和目前承担的国家重点攻关课题、国家自然科学基金课题、XX工程建设重大课题、霍英东基金项目等数十项4、，逐渐形成了具有自身特色的研究方向，在高坝筑坝与施工技术、监测新技术及安全监控技术、新型建筑材料、爆破新技术、计算机仿真与控制技术、水电工程施工过程计算机多媒体三维动态模拟等方面具有较大优势。 水利水电工程施工是一项复杂的系统工程问题，涉及的因素比较多，从施工技术，施工机械到施工组织管理是十分复杂的。就施工技术而言，不同类型的水电工程有不同的施工方法及技术。随着现代高新技术的不断发展，新材料的不断涌现，大容量高速计算机的出现，使施工方法不断革新，施工技术日新月异。可以说，现代的水电工程建设行业是一个知识密集、技术密集、资金密集型的产业。引进、吸收、应用新技术，开发新产品，对水利水电工程行业及相5、关行业来说，是一项具有十分广阔前景的高新技术产业。 目前，我国水电工程施工技术，引进和应用技术方面比较多，开发利用、创建自己品牌的产品则很少。研究和开发现有的施工技术，形成产品，推向市场，对推动我国水利水电工程建设，改革水电工程施工技术市场有重要的理论和实际意义。 水电工程施工技术研究中心的建设项目，就是在我校多年科学研究成果的基础上，将成果转化为产品，通过市场推广到水电工程施工企业，加速水电工程施工技术的改革，将成果转化为生产力，为国民经济建设服务。 本中心目前的主要任务是，将我校已完成的国家自然科学基金项目，国家“八五”重大科技攻关项目，霍英东基金项目，国家电力公司重大项目的研究成果在水电6、工程施工领域形成三个优势研究与开发方向，结合三峡工程、清江水布地工程的具体实践，在中国长江XX工程开发总公司，中国XX水利水电集团公司，湖北清江水电开发有限责任公司的支持下进行开发和中试，形成产品，推向市场。三个有特色和优势的研究与开发子项目介绍如下： l、工程爆破爆炸能量转化的精密控制成套技术的研究与开发 主要研究水利水电工程及其它工程爆破中爆炸能量转化的精密成套技术，开发系列高效爆破炮眼堵塞材料，改进施工工艺，提高爆破炮眼的堵塞质量和技术，避免爆炸气体产生直接由炮眼口外泄，大幅度提高工程爆破过程中爆炸能量的利用率。提高破碎岩体的效果，明显地提高工程爆破的经济效益和安全性，同时减少爆破的有害7、效应。该技术具有如下优点：材料来源可靠，工艺简单；使用方便，安全可靠；适用范围宽，易推广；耐久性能好，易存放；总投资少，收效快，利润高。 该研究方向在中国长江XX工程开发总公司等单位的资助下，进行 了大量研究工作，研究出了一批有价值的科研成果，有一项成果曾获第二届国际“爱因斯坦”新发明、新技术（产品）博览会“国际金奖”，并已申请专利。该技术及产品一般可节省炸药2030，减少炮孔1520，效益十分明显。该研究与开发方向将对这种堵塞技术及产品进行进一步的研究和开发，包括不同种类新材料的开发，使之性能、特征产品质量更安全、可靠、经济、实用，形成系列产品和成套技术，增强市场竞争能力，并在建筑行业各市场8、中推广应用。 2、分布式光纤传感监测技术及光纤传感器系列研究与开发 该方向主要从事分布式光纤传感技术及光纤传感器系列研究与开 发，分布式光纤传感技术是传感技术发展中的尖端领域和研究开发热点， 属高新技术。它主要是研究光纤传感技术在大坝、道桥、机场、港口、电厂施工及运行期间安全监测中的应用，并研制成分布式光纤传感器系列，形成高新技术产品在工程中应用。光纤传感技术与传统的传感技术相比，具有明显优点，可实现远距离 测量与监控，范围广，信息量大，成本低，精度高，在具有强电磁干扰、易燃易爆或强腐蚀的严酷条件下，分布式光纤传感器具有无可比拟的优点。本方向主要从事如下方面的研究与开发： 各类光纤传感器和埋设9、工艺及定位技术； 各类光纤传感器及细部构造、连接与检测技术； 光纤与结构材料的高分子粘接材料研究； 各类光纤传感器及其阵列传感信号处理； 各类光纤传感器及其适用性、耐久性和稳定性问题研究。 该方向在国家自然科学基金项目，国家电力公司重大项目的资助下，已研究和开发了一批有价值的科研成果，在附近一些工程中应用，效果好，进一步的研究和开发可形成产品，具有十分广阔的应用前景和市场。3、水电工程施工多媒体计算机仿真系统研究和开发 该研究方向主要从事三维计算机图形图像技术和可视化技术在水电工程施工过程中的应用。它以工程所处的地形、水文、相关工程为基础数据库系统，以三维动画图形方式显示整个施工区域的地形地质10、条件，同时建立了友好的人机界面和相关工程施工过程的计算机图形显示系统，选择优化的施工方案，对施工过程的动态显示技术进行研究。主要方向有如下几个： 水电工程施工导截流计算机仿真动态模拟； 水电工程混凝土浇筑施工计算机仿真动态模拟； 水电工程土石坝填筑施工计算机仿真动态模拟； 水电工程上石方开挖计算机仿真动态模拟。 在XX工程专项科研项目、霍英东基金项目、国家电力公司重大项目资助下，上述研究已开发形成了若干套动态仿真系统，有些正在工程中应用，如施工截流计算机仿真动态模拟和混凝土浇筑施工计算机仿真动态模拟在XX工程中应用，受到了用户的高度称赞。进一步研究可开发形成产品，在水电工程及相关工程施工中应用11、，也具有广阔的开发应用前景和市场。 此外，积极拓展新的研究开发方向，近期将发展的几个方向如下： 水电工程施工中大型现代化机械的精密检测及其仪器仪表研究与开发； 电力生产全过程的计算机仿真技术及系统研究与开发； 水电工程岩土加固系统的工艺、方法及材料的研究与开发； 系列胶粘剂技术及产品开发研究。 本中心的目标将是依托世界最大的水电工程XX工程，及长江。清江流域梯级开发，水电工程最密集、且以水电为经济增长点的城市XX市，结合我校水电学科优势，以及学校的综合实力，建成我国乃至世界水电施工技术研究与开发基地。加速我国水电施工产品的开发与利用，促进水电工程施工技术的产业化发展。上述产品也可应用于相关行业12、，如交通、铁道、机场、建筑等。二、项目背景与必要性水电工程施工技术是一个系统工程问题，涉及的内容很多。作为本工程研究中心建设项目，拟解决的关键技术问题和当前拟实施的产业化项目主要有以下三个子项目。子项目1工程爆破爆炸能量转化的精密控制成套技术的开发与研究工程爆破，是工农业生产、国防建设及人民生活中不可或缺的一个极为重要的特殊行业。无论是公路铁路建设、水利水电建设等涉及国民经济发展的重大基本建设，还是采矿等重要基础工业，也无论是国防、人防等关系到国家和人民安全的基本建设，还是城市、房屋建设等关系人民生活的基本建设，都离不开它。冒前，爆破已广泛地用于岩矿的破碎、土壤的压实、建筑物的拆除等许多方面。13、不仅如此，爆破的工程量也是十分巨大的。70年代，美国的工业炸药耗量就高达12亿公斤，而且此后还有所增加；近年来，我国工业炸药的耗量也达此水平。这些炸药，绝大部分都用于岩矿的爆破。有些岩矿爆破工程一次用炸药量就多达万吨以上，爆破方量达千万立方米，单项工程如XX工程的总用药量达百万吨，爆破方量多达几亿立方十。因此，精密控制爆炸能量的转化，有效地提高爆炸能量的利用率，一直是工程爆破的一项艰巨任务，也是工程爆破界为之努力奋斗的目标。不过，过去人们仅仅只是把它作为节能降耗、提高经济效益的一个重要手段，而今天，随着全人类环境保护意识的普遍提高，精密控制爆炸能量的转化已成为人类保护环境、减少爆害、提高爆破安14、全性的一大新需要。工程爆破，至少有100多年的历史。100多年来，尽管世界各国的科学技术人员对爆破进行了广泛而深入的研究，并取得了许多重要的研究成果。但由于传统观念的束缚，迄今为止在爆炸能量转化的精密控制方面所取得的成效仍然非常有限，以致于目前土岩爆破过程中仍然只有1113的爆炸能量转化成岩矿破碎的有用功，其余近90的能量都以光能、声能、热能和震动能等不同形式白白浪费。因此而造成人力、物力、财力和时间的严重浪费，并因此而产生过量的有毒气体，空气遭受污染。不仅如此，有时还会造成过度的震动，产生过量的飞石，使围岩遭到严重的破坏和扰动，增加滑坡、塌方的危险和围岩、边坡处理的工程量，甚至使周围建筑物和15、设施遭受破坏，造成人员伤亡，设备受损。因此，发展炸药能量转化过程的精密控制技术，提高炸药能量的利用率，降低爆破的有害效应，已成为新世纪工程爆破的发展战略。我国著名的老科学家钱学森先生、中国工程爆破协会理事长郭声琨先生和协会秘书长汪旭光院士都强调，要深入研究，大力创新，通过精心设计、精心施工，保证装药堵塞质量、合理分段和起爆顺序等尽量提高炸药能量的利用率，尽可能地降低爆炸能量转化过程中的损失。迄今为止，国内外岩矿爆破用的炮眼，仍然是采用土、砂、小石、钻孔屑、纸、草或流体等堵塞。实践早已证明，这些材料所形成的炮孔堵塞体，既不具较高的强度，也不能与炮孔壁挤紧。在极高的爆炸气体压力作用下，它们不是被整16、体推出炮孔，就是被剪破，因而失去对爆炸气体的封闭作用，使爆炸气体直接由炮眼口冲出而形成“冲天炮”，引起卸压，造成爆炸能量的严重损失，使爆炸气体的压力难以上升到较高的值，爆炸气体对被爆岩矿的作用难以维持较长的时间，更不能将作用在堵塞体里端面上的爆炸气体压力传递到被爆岩矿上使之成为有效的破坏力。因此，爆炸能量的利用率非常低，仅为1113左右。虽然有人进行过炮眼堵塞质量的研究，但有关研究主要集中在要不要堵塞，或堵塞质量对爆破的效果到底有多大影响等方面，至于炮眼堵塞所用的材料，则一直没有新的突破，始终停留在传统堵塞材料上。之所以会出现上述局面，主要有以下三方面的原因：（1）传统观念的束缚。人们总认为，17、土、砂、石、钻孔屑以及水等都是天然材料，而装炸药的瓦棱纸箱和塑料袋等则是废弃物，这些材料就在身边，随手可以拈来，用来堵塞炮眼，不用增加额外的开支。如果采用其它材料堵孔，则须花钱购买，这将增加爆破成本。（2）采用土、砂、石、钻孔屑、纸、草和流体等堵塞炮眼，操作十分方便，特别是用于堵塞正向炮眼，只要填入炮眼，并用炮棍捣紧即可，无须其它任何操作，也无须运输和保管。（3）明知用上述材料堵塞炮眼难以保证堵塞质量，但找不到更合适的堵塞材料，因而不得不将就使用。上述三大原因中，前二者是最重要的。它们挡住了人们的视线，使人们安于现状，不思进取，结果致使炮眼的堵塞质量一直没有明显的提高。子项目2分布式光纤传感监18、测技术及光纤传感器系列研究与开发大坝等水工建筑物以及桥梁、高层建筑、高陡边坡的安全监测，目前正面临技术更新换代的新形势。传统的监测方法是以电阻式应变计等电测仪器为代表进行点式监测。实践证明它存在若干缺陷：（1）对测点物性有影响；（2）耐久性差；（3）易受强磁场于扰；（4）信息量受局限，（5）不易形成自动监测系统。因此，研究水利水电工程安全监测的高新技术显得非常必要。同时，要真正使大坝安全监测自动化技术向实时在线监控、远程自动化网络方向迈进，新的传感技术是成败的关键。在各国竞相开发的安全监测高新技术中，光纤传感技术处于中心地位，是研究开发的热点。与传统的传感器相比，它具有如下的优点：（1）集传感19、与传输于一体，可实现远距离测量和监控；（2）一次测定就可获得整个光纤区域的一维分布图；（3）能在一条长达数千米的传感器光纤环路上获得几十、几百条信息，单位信息成本大大降低；（4）测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度；（5）抗强电磁干扰；（6）易于实现自动监测与预警功能监测系统。因此，它具有广泛的应用前景。我们通过近几年的研究和现场实验，在分布式光纤的埋设工艺、大坝裂缝监测、高陡边坡和滑坡深部变形及传感器的研制方面取得了一定的进展。以XX工程临时船闸为背景，在国内首次进行斜交分布式光纤裂缝传感高新技术的现场实验研究，所探索出的大体积混凝土光纤埋设工艺和细部构造基本可行。混凝土面板堆石坝的原型监测20、是目前亟待解决的重大难题之一，因面板与压实堆石坝的变形模量相差悬殊，二者不协调易使面板和上水系统受到损伤，进而导致漏水，给大坝安全造成威胁。对此我们将自己研制的传感器埋入大坝周边缝和板间缝；利用所研制的专用粘接剂，将光纤传感网络胶接在混凝土面板表面；以监测其随机裂缝产生和发展，并取得了一定经验和成果。为适应周边缝的监测，我们正与国防科工委所属的238厂合作，研制开发新的大量程（100mm以上）传感器，可望近期生产出样品。我们的目标是将上述产品通过再次实验后，力争用到清江水布垭水电工程（世界上最高的破面板堆石坝，坝高237米）中去，为进一步的推广应用创造条件。为了监测高陡边坡及滑坡体的深度变形，21、我们还研制了一种螺旋式胶棒光纤传感器。分别埋设在清江隔河岩厂房高边坡和库区军家田滑坡，目前正在测试之中。上述研究，不仅取得了国家自然科学基金（5987002）的资助还列入了国家电力总公司的重大科研项目。同时，还取得了湖北省清江水电开发有限责任公司，XX水利水电工程集团公司，湖北省兴山天星水电集团，XX市长途电信传输局等单位的大力支持和帮助。长江XX水电工程，清江高坝洲水电工程，古洞口水电工程，清江隔河岩水电工程都是我们研究开发的依托工程。重庆大溪河水电开发公司鱼跳水电工程将作为我们新一轮的现场试验基地。随着光电技术的发展，生产光纤的成本将大幅度降低，光纤测试仪器（OTDR）及光纤溶接机也相继降22、价，专用传感器和粘接剂若将来批量生产，成本也不高。总之，光纤传感技术作为大坝安全监测新技术将大大低于常规监测的费用。当前存在的主要问题是：（1）光纤通讯所用的光纤和测量仪器还不完全适用于土木工程，需做一定的改进。目前，我们正与信息产业部电子第46研究所取得联系，拟采用他们生产的特种光纤。（2）光纤本身细小脆弱，埋设工艺是关键，需在不同工程做大量实验。（3）要将此种新技术转化成生产力，首先要纳入水电工程的设计，这需得到设计单位和业主的认可。清江水电开发有限责任公司对我们的研究非常关注，还有协议将成果用于水布垭水电工程。（4）目前国内外传感器产品很多，但真正能用于土木工程，尤其是用于征面板堆石坝监23、测的传感器很少，主要靠自己研制专用传感器，包括设计、加工、埋设、测试都有一定难度。本方向研究和开发水工建筑物智能化损伤识别技术光纤传感监测系统的理论和技术，攻克主要监测项冒（裂缝、变形、应变力、温度等）的关键技术，开发出新一代安全监测的新仪器、新方法和新产品。美国开始光纤传感器的研究最早（大约是1977年），投资最大，仅1983年就投资1214亿美元，主要集中在光纤传感器系统（FOSS）；现代数字光纤控制系统（ADOSS）；光纤陀螺（FOG）；核辐射监控（NRM）；飞机发动机监控（AEM）等计划。英国政府特别是贸易工业部（DTT）十分重视光纤传感技术，最早在1982年以该部为首成立了英国光纤传24、感器合作协会（OSCA）。德国的光纤陀螺研究规模和水平仅次于美国而居世界第二位。法国、瑞士、意大利等国也开展了光纤传感器的研究工作。日本制定了1979年1986年“光应用计划控制系统”的七年规划，投资70亿美元。Chen和Nawy在高强度混凝土（8498MPa）预制预应力方形柱结构的弯曲特性评价试验中，将光纤维传感器埋置试件中，直接定量地测定了变形数据，并进行了有关对比试验，试验结果显示，试件内部埋置光纤传感器与应变仪，以及外部安装光纤传感器与千分表测定的数据对比，均具有高度的相关性。同时，他们还提出了光纤传感器作为测定钢材平均变形值，以及确认混凝土裂缝宽度的检测方法，与传统的应变仪表相比，具25、有显著的优越性。我国光纤传感器的第一次全国会议是在1983年，到目前为止，虽有长足进展，但离发达国家的研究水平仍存在不小的差距。在结构损伤监测和损伤评估方面，柏林结构养护及现代化研究机构（IEMB）将棵光纤粘接在构件上，在联邦材料研究中心（BAM）试验厅内对郊外铁路钢桥进行监测，测得横向大梁裂缝由0.01mm的开展过程，加拿大多伦多大学提出基于光纤折断原理的损伤定位系统，当材料中某一区域损伤时，通过这一区域的光线输出功率为零，由此可判断损伤位置，该方法利用器件太多，不适于大范围测量。美国佛罗里达技术学院提出了神经网络损伤评估法，不仅可定位，还可以确定损伤程度。它可处理大范围的传感信号，构造出材26、料的应变分布与传感器的有限输出信号之间的关系。Fuhr教授在某五层大厦中，使用多波型和单波型光纤传感器组成传感网络，进行了振动、风压、风向，以及结构安全状态等物理量的测定，并成功地使光纤传感器利用电话回路进行远距离操作。在裂缝检测方面，Rossi和LeMaou等使用埋入式多模光纤（100m直径，在几个截面处把保护层去掉）探测混凝土中的裂缝。当裂缝穿过没有保护层的光纤任一截面时，就会观察到该点光衰加大。该传感技术已在一交通隧道中试用。福田武人在混凝土表面贴附光纤，以混凝土表面开裂产生裂缝时光纤将被切断作为检测依据，根据其试验结果，成功地检测裂缝的出现和发展，为实施结构安全监控提供了可能性。Mas27、ri等、Abdunur将环绕式光纤传感器与已知几何及力学特性的复合材料梁牢固地粘贴于桥上沿，通过光纤传感器可测得荷载作用下梁的曲率变化，从而知道桥的曲率变化及挠曲裂缝的情况，其原理也是裂缝增长引起环绕式光纤中光衰减的增长。Mendez等、Wanser和Voss利用多模光纤OTDR技术检测裂缝和滑移。试验中将光纤与裂缝布置成一角度，即所谓“方位角式光纤传感器”，检测到小于0.1mm的裂缝，分辨率为10m，且在150的应变和6mm裂缝的动态范围下，传感器仍能正常工作。但是所有这些光纤裂缝传感器都有一个共同的缺点即必须事先确定裂缝的位置和方向。而且光纤需要特殊加工，工艺复杂，不利于工程应用。刘浩吾、28、杨朝辉等基于裂缝传感的光学和力学原理，通过多夹角、多种光纤、多种材料的模型试验，表明外交光纤裂缝传感器不仅具有裂缝连续分布式检测和定位功能，而且还可检测滑移。本研究在XX工地进行大体积检裂缝的分布式斜光交纤传感技术的现场试验，也取得了初步成果。看来，网络式斜交光纤传感系统很有可能取得光纤裂缝传感方面突破性的进展。在弯曲、挠度和位移检测方面，Wolff和Miesseler把多模光纤埋入桥面板与桥墩之间的弹性轴承装备内来测量混凝土桥的荷载作用情况，由光纤微弯损失引起的光损耗来确定载荷值的大小。使用光纤应变规也可确定挠度。只要将同样长度的两根光纤分别放置在构件上、下两个表面，当梁发生弯曲时，一根光纤29、将纵向伸展，另一根光纤将被压缩，两根光纤中不同应变引起光路长度差，这个长度导致输出光束的干涉，从干涉条纹的移动就可计算构件的挠度。武汉工业大学光导纤维研究与开发中心，较早得到国家自然科学基金资助，研制了碳纤维位移传感器，可测量最大位移 2cm，最小测量范围 50m，灵敏度 1m，位移值由输出电压表示，可重复性强，在XX工程碾压混凝土现场试验中曾参与试验。在应力、应变检测方面，也较深入。目前干涉型、光栅型和强度型三种传感方式，美国联合技术研究中心研制了双芯光纤应变器，由两根匹配、互相靠近的单模光芯组成，当相干光注入其中一根上时，会激励出不同速率的对称、反对称模。这两种模沿光纤的长度显示出同期光扰30、，导致光从一根芯到另一根芯的耦合。美国佛蒙大学1992年将分布式光纤应力应变传感器安装在咸努期基河水电站坝内，以监测未来五十年内水坝的安全性，该传感器可实时报告大坝遭受洪水和巨大震动后的情况。Nanni等在水泥柱内部埋入双折射光纤，利用两个偏振分量之间的干涉检测柱体内部的应变。Escoder等在混凝土梁的三点弯曲试验中，将单模光纤传感器贴于梁表面和埋入梁内，使用干涉技术测量其应变，所得结果显示，在不改变正常浇筑情况下，将光纤埋入混凝土构件的可行性。Habel和Hofmann使用F-P型光纤传感器，在混凝土桥梁和墙体中测试动力和静力应变分别达到了0.02（德）和 0.l（美）的高精度。Hendr31、iek等将单模光纤埋入混凝土和土壤的飞行跑道上，检测其应力分布。Alavie等将Bragg光栅传感器埋入混凝土桥中，经受了实际工程考验，表明其稳定性和耐久性比传统技术优越得多。 DeVrues在预应力混凝土的钢丝上，贴附光纤进行了应变量的分析。重庆大学“国家教委光电技术及系统开发实验室”于1995年获准国家自然科学基金资助，应变传感机理选用布拉格光栅（FBG）。布拉格光栅是国际上光纤传感技术的前沿热点。它属于相位型，借助光栅中心波长的漂移，感知环境参量（应变、温度等），灵敏度高，抗干扰能力强，传感结构简单，易于实现准分布检测。清华大学电子工程系近年也开展了混凝土应变光纤传感技术的研究，重点在梳32、状光栅型传感器，用于混凝土表面应变测试试验，已取得较好效果。在温度检测方面，Measures等在加拿大Calgary一座两跨碳纤维钢筋混凝土预应力桥梁上，埋设了五套4通道B光栅光纤传感系统。在桥梁建造过程中和使用期内检测其内部温度和应变。意大利学者Gusmeroli 等报道了他们将FP光纤干涉传感器埋入一个5m长的混凝土梁中检测 其热膨胀。日本的福喜多辉和岩城英明将光纤传感器应用于大体积混凝 土的温度管理，通过与热电偶测试结果结比，确认光纤传感器与热电偶对 于大体积混凝土连续的温度分布测定结果非常一致。成都电子料技大学 光纤国家实验室与黄河龙羊峡、刘家峡水电厂等合作，成功地开发了大型 水、火发33、电机的温度、光纤传感器等多项传感技术。光纤的精巧、纤细与工程现场作业的粗放性之间反差很大，因此光纤 的埋设工艺一直是实用上必须解决的一个重要技术环节。到目前为止， 在文献中仅有小部分用光纤埋入混凝土中的试验情况，尤其是现场埋设 情况。美国多伦多大学航天研究所总结埋设光纤的三条原则。本研究方 向得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、XX工程开发总公司施 工科研项目资助，同四川大学合作进行了XX工程大体积破裂缝监测的 分布式斜交光纤传感技术现场试验，同时独立进行了古洞口检面板堆石 坝面板裂缝监测的分布式斜交光纤传感技术现场试验研究和沙牌RCC 拱坝随机裂缝监测的光纤传感技术试验研究，都取得了重34、要进展。本研究方向主要是根据XX附近各依托工程的条件，进行光纤传感 器实际应用的现场试验，进一步检验各类光纤传感器的工程适应性、工程 寿命和稳定性。国内其他研究单位和高校在光纤传感领域做了大量的研究工作，但成果基本以理论和实验室成果为主，实际应用侧重于军事、航空等方面，在大坝安全监测光纤传感技术的实际应用上，XX大学走在前 列，进行了许多艰苦的现场试验工作，这些成果在去年十月99国际大坝 安全监测大会、99土木基础设施健康监测国际研讨会上都得到了许多专 家的肯定和关注。子项目3水电工程施工过程多媒体仿真系统研究与开发本项目的研究是应用最新的计算机技术可视化技术及三维计算机图形图象技术来辅助工程35、管理、工程规划、设计和科学决策，它是计算 机科学的重要分支，同时也是跨学科跨专业新技术发展的重要领域之一， 目前，已成为MCAE（Multimedia Computer Aided Engineering）领域的重要发展方向。计算机对数据的可视化处理历史悠久，几乎与世界上第一台数字计算机同步诞生。可视化技术和三维计算机图形图象技术均属当今的前沿科学，是计算机领域最活跃、发展最快速的两大分支。可视化技术的发展是多学科、多领域协作发展的结果，可视化技术能够将大量的数据有机地组织起来，并将其转变成人的视觉可以感受的计算机图像，形象而生动地充分展示数据所表达的内容及它们之间的相互联系与相互制约的关系，36、从而可以利用计算机来实现对现实世界中的事物进行模拟分析，帮助人们把握及控制复杂的全局，更好地认识与掌握实现规律。但是，由于其技术上的复杂性难以描述、数据量庞大等，又使其发展受到种种限制。自进入九十年代以来，随着计算机技术的突飞猛进，三维计算机图形图象技术以及可视化技术终于取得了突破性进展，可视化技术逐步发展为一门新兴学科并转化为一种产业。近年来，一场以多媒体技术为代表，集声音、图象、文字为一体的新一代计算机浪潮大有席卷全球之势，并广泛应用于医学、生物、地质、地理、气象、环境、航天。军事。教育、工业、工程技术等领域，它在各个领域的广泛运用，一方面要求对计算机技术本身不断发展，形成适合于工程使用与37、工程实践应用的多维信息处理机，另一方面又要求能反映工程设计、施工、管理等典型环节的各项人类活动及其客观规律，增强表征信息的能力与信息模型的和学性，其应用与推广必将带来人们思维方式和观念的变革，为人类改造生存环境、提高生存质量提供了强有力的帮助。在军事和航天领域，三维计算机图形图象技术和可视化技术应用较早。在军事上，可以将卫星或航拍照片转换成三维地貌，分析敌方的军事基地、研究军事部署等；在航天领域的应用，如美国曾利用卫星发回照片；将火星表面的地形恢复，为研究火星提供了极大的帮助；在工程领域的应用，则是近几年才开始，但是业已取得喜人的成绩。特别值得一提的是三维计算机图形图象技术及可视化技术在香港新38、机场工程中的应用。香港新机场是一项世界著名的特大型工程，在工程设计和管理中，大量引进三维计算机图形技术，取得了明显的成绩和效益，其工程验收、结算最具特色。机场工程是挖山填海工程，工程量巨大、施工场面开阔、施工强度高，而且有大量的水下工程，工程的验收结算如果采用传统的测量方法是不可想象的。因此机场管理局引进了美国Intergraph的图形扫描仪，利用航拍照片和声纳方法进行陆地和水下测量，通过计算机恢复成水上和水下地貌，这样即可看到工程的进展，也可快速计算出工程量，简化了结算过程，大大节约了人力、物力、财力和时间，而且精确度高，管理简单，扯皮少。从工程建设到投入营运的全过程进行完整的系统管理，充分39、体现了现代大型工程管理的水平。在英一法海峡隧道工程以及其它大型工程建设项目中，三维计算机图形技术也得到了广泛的应用。相比之下，我国是近几年才开展这方面的研究工作。浙江大学、清华大学、中科院计算所CAD开放实验室、北京大学、北京应用物理计算数学研究所。国防科工委二十九基地、国防科技大学等单位正在进行可视化技术开发及应用方面的研究，并将其应用于流体力学、空气动力学、石油地震数据处理、气象、建筑设计等各个领域。国内在三维计算机图形图象技术及可视化技术的工程应用研究则只是在建筑界用的较多，建筑师们用三维计算机图形技术制作模型，用可视化技术进行渲染设计效果，使得其设计成果赏心悦目，增强了设计者与客户的沟40、通，大大提高了设计效率。在我国公路桥梁建设领域，也将计算机图形、图象学理论与多媒体技术相结合辅助公路选线与桥梁选型工作。而在水利水电工程建设中，起步较晚，但起点较高。在我国，中国长江XX工程开发总公司、天津大学等单位在国家“八五”期间曾分别对XX工程永久船闸施工和混凝土坝浇筑仿真进行了初步研究工作，近年来，中国长江XX工程开发总公司会同北京大学、XX大学、河海大学、国家电力公司成都勘测设计研究院等单位针对XX工程的施工进行了探索性研究，取得了可喜的成绩。在长江XX工程大江截流和二期围堰工程中我们曾对施工仿真及施工过程的动态仿真模拟进行了卓有成效的研究工作，初步显示了现代大型工程建设管理的水平，41、其施工过程的动态仿真模拟是代表现代国际上先进水平的“香港新机场”及“英一法海底隧道”工程中所没有的功能，需要我们利用已有的技术基础进行探索研究，发展中国的大型工程建设管理系统。本项目的研究无疑会在这一方面有所探索、有所发展。水利水电工程施工领域的研究人员对可视化技术方面的专业知识知之甚少，而可视化专家又缺乏水利水电工程施工领域的知识，只有二者很好地合作，可视化技术的作用才能真正地发挥出来。大中型水利水电枢纽工程的施工受水文、气象、地形、地质和十文地质等诸因素的综合影响，事先往往很难全部预料；与此同时，大中型水利水电枢纽工程的建设需要耗费大量的资金、材料、劳动力，并需要使用各种类型的机械设备。水42、利十电枢纽工程施工组织与施工管理的失误不仅大幅度地增加整个工程的建设投资费用，而且会影响整个水工建筑物的寿命和效益，更严重的甚至还会造成建筑物的失事，给国民经济带来不可弥补的损失。如何根据水利水电工程施工组织与施工管理的特点，不断收集影响水利水电枢纽工程建设进程的各种基本信息，并及时地根据施工过程中各种因素的变化来调整施工方案，有效的组织水利水电枢纽工程的整个施工过程，达到最好的经济效益和社会效益，是整个水利水电枢纽工程施工组织和施工管理的关键所在a应用现代科学技术的最新成就来实施对水利水电工程施工过程的控制是确保施工质量与施工进度的有力手段。建立在三维实体模型建模基础之上的水利水电工程施工过43、程仿真模拟技术是融现代图形图象学理论、计算机技术与十利水电工程施工技术于一体的高新技术，对其在施工组织与管理中应用进行深入地研究，实现不同专业门类的“知识集成”与“技术集成”，对于提高我国的水利水电枢纽工程的施工质量与施工水平是大有裨益的。计算机技术的飞速发展为水利水电枢纽工程施工组织与施工管理的科学化提供了强有力工具。从系统分析的观念看，大型水利水电工程施工是一个随时间变化的动态过程，亦是一个复杂的巨系统，该系统的运行 进程决定于系统内部各施工环节和作业流程的持续时间及其间相互关系 的制约以及系统外部环境条件的限制。对于这样一个复杂的系统，不可 能找到一个解析的数学模型来描述这种系统的行为规44、律，只能用系统仿 真方法来进行分析。水利水电工程项目有以下特点；（1）工程项目的固定性无论是建筑物或构筑物，一旦成型后就固定不动，建筑物与基础、构筑物与其它相联系的构筑物结合在一起构成一个不能移动的整体。（2）工程项目的单件性水利水电工程施工只能是一个一个的工程项目，每个工程项目都具有多项个性。（3）工程项目利用分解的总体性水利水电工程是有若干个单项工程和单位工程或许多分部分项工程组成的具有一定功能的有机的整体，是一个完整的系统，这个系统又可按起其组成部分分解为若干个子系统，各个子系统是在满足工程项目总体功能的基础上协调地发挥各自的功能。（4）工程项目的大型性 由于水利水电工程功能的要求和承受45、相当大的荷载，所以建筑物的体型都很大。 水利水电枢纽工程的实际施工过程是复杂而多变的，如何根据实际施工过程中可能遇到的各种具体情况以及可以搜集到的各方面信息，预测下一阶段有可能发生的各种情况，进行施工方案的优选，及时修改具体的施工方案，是确保水利水电工程各阶段施工顺利进行的根本保证。本项目研究的进行正是基于这种思想，利用可视化技术，将工程各项 目的具体施工情况提前在计算机上形象、逼真地显现。提前实现工程各项目施工进程的预演，从中发现各个既定施工方案的不足，进行修改完善，优化施工方案。它必将为我国水利水电工程建设的科学化管理及科学决策带来新的思路和提供有力的技术支持。三、XX大学现有基础条件1、46、XX大学本领域工程技术设计与开发、技术成果转化与产业化业绩、在国内同行中的技术水平与优势XX大学科技研究以水电为特色，在水电工程施工技术研究与开发方面取得了相当多的成果，一批技术成果应用于工程实践，形成了生产力。（1）岩土力学稳定性研究及治理方向近年来进行了一系列课题的研究，主要有：高边坡形成过程模拟及其岩体稳定性研究，陡高边坡岩体非线性力学分析方法研究，陡高边坡及岩体地下开挖数值模拟研究，岩石蠕变断裂试验研究，陡高边坡地质背景演变与地质工程态势特征研究，缓倾角节理岩体动力特性研究，地下厂房工程岩体质量分级及围岩应力分析，若干重大滑坡稳定性计算分析，重力坝抗滑稳定性研究，水库安全监测资料综合分47、析及重要滑坡预测模型，自然边坡滑坡防治方案研究。上述研究成果已用于众多工程，主要有：XX工程永久船闸、水布垭马崖陡高边坡、清江水布垭地下厂房、龙滩水电站、靖江隔河岩水电厂、尼泊尔和西水电站、长江链子崖危岩体防治工程、屈原镇边坡治理、州屏山滑坡治理等。其中“XX工程永久船闸陡高边坡关键技术研究”经电力工业部鉴定具国内先进水平，部分国际领先。“XX工程永久船闸岩石边坡卸荷岩体力学研究”99年获建设部科技进步二等奖。作为“长江链子崖危岩体防治工程研究”主要完成单位，被国家科委等八部委联合通令表彰为“先进科研集体”。（2）混凝土面板堆石坝裂缝机理及检测技术研究方向该方向近期取得的主要研究成果有：混凝土48、面板堆石坝面板开裂机理及防裂措施，堆石体填筑质量的快速检测方法，混凝土面板堆石坝裂缝监测的光纤传感技术研究，地质CT技术应用研究，工程数值摄影测量技术研究，水工建筑物安全监测资料综合分析与反馈，水工建筑物病险机理与评价改造等。上述研究成果由，裂缝监测的光纤传感技术研究已成功应用于XX工程临时船闸混凝土裂缝监测，古洞口面板堆石坝裂缝监测，并已有协议将应用于世界最高的面板坝清江水布现工程。由于该成果的良好应用前景，“大坝裂缝和温度监测的分布式光纤传感技术研究与应用”获国家电力公司重大研究项目资助。水工建筑物监测资料综合分析及滑坡变形分析QJHP3.0软件用于清江库区基坪、杨家槽等多处滑坡位移监测，49、取得了较大经济效益，获99年湖北省科技进步三等奖。在成果的转化实施过程中，研发了分布式光纤传感器、系列胶粘剂等高新技术产品。（3）以水电工程施工新材料、技术装备和新方法研究方向爆破炮孔堵塞材料和方法研究，获第二届国际爱因斯坦新发明、新技术（产品）博览会金奖，发明专利正在受理中。研究成果已在XX工程爆破开挖中得到应用。水泥基锚杆锚固剂，已批量生产，在XX专用公路仙人溪2洞和永久船闸高边坡及地下排水道等工程使用万余十，表明性能优良。隧洞施工与检修设备，验收评审认为填补国内空白，已获实用新型专利，并已用于清江隔河岩水电站引水隧洞检修。自升式混凝土模板轻便提升架，获实用新型专利。大倾角压带式输送机已转50、让生产厂家。 （4）现代化施工管理技术研究方向 该方向近期取得的主要研究成果有：水利水电工程施工过程多媒体仿真系统，水电工程施工管理技术的开发及应用系统，施工进度控制性计划研究等。 上述研究成果中，施工过程多媒体仿真系统已用于高碾压混凝土拱坝施工过程仿真分析，溪落渡双曲拱坝施工过程模拟与结构性态仿真分析，XX工程大江截流及二期围堰施工模拟，取得良好效果。受中国水利水电工程总公司委托开发完成的水电施工行业安全管理信息系统软件，已推广到全国水利水电工程施工单位应用。XX工程施工期进度控制性计划研究，推荐了“二期工程相对提前一年”的计划安排，该方案较原方案的发电工期可提前一年，施工期累计多发电40051、余亿度，直接经济效益100亿元以上，经国家科委鉴定达到国际先进水平。水利水电施工网络计划软件包，在水电系统有近十家单位使用。受中国水利水电工程总公司委托开发的“水电工程施工管理技术的开发及应用系统”，将于2000年12月完成，该系统适用于水电建设行业工程项目管理和安全管理，以及建设单位和行业主管部门的工程项目管理。2、项目领导班子及技术队伍21 项目领导班子 项目的承担单位是XX大学水电工程施工技术工程研究中心，该中心已于2000年9月正式成立（详见附件6XX大学文件，XX大科字20004号文），按 教技司2000141号文件精神，近期将改造成有限责任公司，已与中国长江XX工程开发总公司、中国52、XX集团等达成合作意向。 该中心设主任一名，副主任三名（详见附件6XX大学文件，XX大科字20005号文），名单如下：中心的二级机构设置如下办 公 室市场营销研究开发生产制造财 务人 事中 心 各二级机构设负责人正、副职各一名。 2.2 项目的技术队伍 项目的技术队伍共工人，其中教授11名，副教授7名，具有博士学位的11名，省部专家或学术带头人（骨干D 名，是一支老中青相结合的技术队伍，其名单如下： 2.3 主要技术带头人介绍 2.4 综合评价该项目的领导班子具有较高的学历和职称，具有较高的业务水平，从事过许多水电工程施工技术的研究开发和实际运用工作。理论基础扎实，实际经验丰富，学术造诣高，同53、时，承担过不同岗位的技术管理和组织管理工作。参加过现代股份制企业的工作，具有对水电施工技术市场了解，市场意识强，经营管理水平高的特点。项目组成员中具有博士学位的占50以上，40岁以下的占70以上，高级职称的占80以上，获省部级专家或学术带头人的占40以上，是一支实力强，基础理论扎实、干劲足、老中青结构合理的技术骨干队伍。项目组成员中有学校领导，有关学院的院长，有从事过许多技术管理工作的教授、专家，对水电施工技术产品市场有较深的研究、有些研究人员有良好的市场工作经验，对产品的开发、生产、经营有充分的组织管理能力。3、已有中试及生产基地条件（包括厂房、设备等）XX大学拥有水工试验大厅（4200）、54、岩土工程实验中心（270）、材料及结构实验室（120）、边坡工程研究室（150）、计算机应用技术研究室（120）、施工技术研究室（120）等试验和研究场地。拥有光时域反射仪、动力触探仪、三轴测试仪、非饱和土测试仪、图形处理器、扫描仪、绘图仪、工作站、稳定电源等模型试验所需的仪器设备和软件开发条件。水工试验大厅拥有可靠的水系统以确保试验用水要求。各实验室均具有可靠的供电系统，可满足试验、研究的需要。此外，股东中国XX集团公司拥有许多在建水电工程项目，可以为 试验提供良好的条件。股东中国长江XX工程开发总公司和湖北清江水 电开发有限责任公司作为水电工程的业主单位，也可以为有关试验提供 条件。四、主55、要目标与任务1、工程技术研究与开发方向水电工程施工技术工程研究中心建设项目的研究与开发方向主要有如下三个：(1)工程爆破爆炸能量转化的精密控制成套技术研究与开发。该方向主要从事水利水电工程及其它工程爆破中爆炸能量转化的精密成套技术研究，开发系列高效爆破炮眼堵塞材料，提高爆破炮眼的堵塞质量和技术，避免爆炸气体产生直接由炮眼口外泄，使工程爆破过程中爆炸能量的利用率得到大幅度提高。该研究方向主要研究若干种系列新型堵塞炮眼材料，有效地消除了爆炸气体产生直接由爆眼口冲出而引起爆炸能量严重损失，增强了爆炸气体压力，增加对岩土的作用力，提高破碎岩体的效果。可明显地提高工程爆破的经济效益和安全性，同时减少爆破56、的有害效应。该技术具有如下优点：材料来源可靠，工艺简单；使用方便，安全可靠；适用范围宽，易推广；耐久性能好，好存放；总投资少，收效快，利润高。该研究方向在中国长江XX工程开发总公司等单位的资助下，进行了大量研究工作，研究出了一批有价值的科研成果，有一项成果曾获第二届国际“爱因斯坦”新发明、新技术（产品）博览会“国际金奖”并已申请专利。该技术及产品一般可节省炸药2030，减少炮孔1520，效益十分明显。该研究与开发方向将对这种堵塞技术及产品进行进一步的研究和开发包括不同种类新材料的开发，使之性能、特征、产品质量更安全、可靠、经济、实用；形成系列产品和成套技术，增强市场竞争能力。并在建筑行业各市场57、中推广应用。（2）分布式光纤传感器技术研究与开发该方向主要从事分布式光纤传感技术研究与开发，主要是研究光纤传感技术在大坝、道桥、机场、港口、电厂施工及运行期间安全监测中的应用，并研制成分布式光纤传感器系列，形成高新技术产品在工程中应用。光纤传感技术与传统的传感技术相比，具有明显优点，可实现远距离测量与监控，范围广，信息量大，成本低，精度高，并在具有强电磁干扰、易燃易爆或强腐蚀的严酷条件下，分布式光纤传感器具有无可比拟的优点。本方向主要从事如下方面的研究与开发：各类光纤传感器和埋设工艺及定位技术；各类光纤传感器及细部构造、连接与检测技术；光纤与结构材料的高分子粘接材料研究；各类光纤传感器及其阵列58、传感信号处理；各类光纤传感器及其适用性、耐久性和稳定性的问题研究。该方向在国家自然科学基金项目，国家电力公司重大项目的资助下，已研究和开发了一批有价值的科研成果，并在附近一些工程中应用，效果好，进一步的研究和开发可形成产品，具有十分广阔的应用前景和市场。（3）水电工程施工多媒体仿真系统研究和开发该研究方向主要从事三维计算机图形图像技术和可视化技术在水电工程施工过程中的应用。它以工程所处的地形、水文、相关工程为基础数据库系统，以三维动画图形显示方式显示整个施工区域的地形地质条件，同时建立了友好的人机界面和相关工程施工过程的计算机图形显示系统，选择优化的施工方案，对施工过程的动态显示技术进行研究。59、主要方向有如下几个：水电工程施工导截流计算机仿真动态模拟；水电工程混凝土浇筑施工计算机仿真动态模拟；水电工程土石坝填筑施工计算机仿真动态模拟；水电工程土石方开挖计算机仿真动态模拟。在XX工程专项科研项目，霍英东基金项目，国家电力公司重大项目资助下，上述研究已开发形成了若干套动态仿真系统，有些正在工程中应用，如施工截流计算机仿真动态模拟和混凝土浇筑施工计算机仿真动态模拟在XX工程中应用，受到了用户的高度称赞。进一步研究可开发形成产品，在水电工程及相关工程施工中应用，也具有广阔的开发应用前景和市场。2、近中期目标水电工程施工技术工程研究中心建设项目的建设目标是集研究开发、技术推广产品销售、人才培训60、为一体的综合性水电高新技术生产和开发基地。其任务是对具有一定技术基础条件，开发应用市场前景好的水电工程施工高新技术成果进行系统的研究、开发、集成，使其形成产品，加速科技成果的产业化。目前研究新型水电工程施工技术，总结和提高现有的水电工程施工技术，引进和吸收先进的国外成果，使其形成产品，在我国水电工程中应用。同时建立我国水电工程施工技术一些领域的诊断及性能测试系统，并且促进国内外技术交流和合作，为我国土木水电行业服务。2.1近期目标该中心的近期目标是以上述3个研究与开发方向为主线，以市场为导向，利用已获国家发明专利和已成熟的高新技术为主导，开发新产品，推向市场。具体讲，近期开发推广有如下几个技术61、及产品。炮孔精密系列堵塞材料及成套技术；分布式传感器系列及其相关技术与工艺；水电工程施工多媒体仿真系统系列。2.2 中期目标在上述几个产品的开发和应用基础上，再增加如下4个方向：水电工程施工中大型现代化机械的精密检测及其仪器仪表研究与开发；电力生产全过程的计算机仿真技术及系统研究与开发；水电工程岩土加固系统的工艺、方法及材料的研究与开发；系列胶粘剂技术及产品开发研究。该中心为国家在水电工程施工及相关行业施工技术方面进行决策、咨询、推广、开发、研究，引导我国水电工程施工技术产业的发展方向，成为我国水电工程施工技术研究开发与成果转化的基地。同时，针对我国水电施工行业的需要，研究成型新工艺、新技术、62、新设备，并在技术集成化的基础上，向市场提供新产品。在中心管理方面，我们在工作中不断完善各类管理制度和工作程序，使各项管理更加规范化和科学化，以便中心从有限责任公司的企业逐步完成股份制改造。过渡到股份制企业，走“技术+资本”的发展模式，在注重经营规模增长的同时，强化公司内部管理机制。我们相信，在国家、省、市、学校等有关部门的大力支持下，在中心高层的领导下，通过全体员工的共同努力，发挥高新技术的优势，我们一定能在科研开发和科研成果产业化、中心建设等方面取得更大的成绩，创造更好的社会效益和经济效益，以此迎接2001年国家 的验收。五、中心组建总体设计与结构布局1、中心机构注册性质、组成及其职能任务中63、心注册性质为“有限责任公司”，在近期内改组为“股份制公司”，其组成及职能任务如下：中 心 组 成 及 职 能工作机构工 作 职 责董事会董事会成员由股东派员参加。本中心实行董事会领导下的总经理负责制，对工程中心的发展方向、重大技术问题进行咨询。总经理工程研究中心决策核心，负责制定企业的经营目标、规划及战略措施。办公室主要负责工程研究中心的日常办公事务，协调对外关系。财务部负责工程研究中心的财务、会计及成本核算。市场营销主要负责科研成果的市场推广、客户关系、信息搜集，并及时反馈市场信息。研究开发部负责科研成果的中试、工业化试验及技术服务、成套技术的研制开发、相关行业的整体工艺研制开发。2、工程技64、十与设计、市场营销、技术人员配备及其规模研究开发部主要负责新技术、新产品的开发和试验，其主要研究人员以XX大学的专业技术人员、外聘专家等为主，根据研究工作的需要，其它股东单位推荐相应的专业人员参加研究工作。其规模初步确定为30人。市场营销部负责新技术转让，新产品推广应用等工作。主要人员根据中心需要由各股东推荐，必要时可以公开招聘。其规模初步确定为20人。生产制造部主要负责新产品生产，技术人员由股东推荐或公开招聘，生产人员可全部公开招聘，技术人员的规模初步确定为10人。生产人员的规模根据生产需要确定。3、中试与工业性试验基地设计规模、功能、地点与环境及其装备中试与工业性试验基地分为中心室内试验基65、地和施工现场试验基地二部分。中心室内试验基地建在XX大学校园内，在校园内建研究中心小区主要建筑物包括研究中心办公大楼和试验大厅，总建筑面积约5000。试验基地的能源和水系统列入学校总体基建项目，因此，具有很高的可靠性。试验基地可利用XX大学现有的部分设备，必要时再购置新设备。中心室内试验基地主要完成小型试验或模型试验。现场试验基地可根据股东承建水电工程项目的情况确定，可以建在清江水布垭等工地，其规模可根据施工现场的条件和试验项目的要求确定，但必须确保能达到试验目的。现场试验基地一般建在水电工程的在建工地，因此，可以确保水、电等必备条件。现场试验的主要功能是验证研究成果的适用性和先进性，为研究成66、果的推广和产业化奠定基础。4、管理组织形式与运行机制、自我发展能力（包括股东、董事会、经理班子配备及其介绍等）水电工程施工技术研究中心是具有法人资格的有限责任公司，实行董事会领导下的总经理（主任）负责制。股东为XX大学、中国XX集团公司、中国长江XX工程开发总公司及湖北清江水电开发有限责任公司。董事会由13人组成，XX大学推荐6人，中国XX集团公司、中国长江XX工程开发总公司及湖北清江水电开发有限责任公司各推荐2人，员工推荐1人。中心设总经理1人，副总经理2人，总经理和副总经理由董事会任命。中心股东由高校、水电工程建设单位和施工单位组成，因此，中心的新技术和新产品的推广具有得天独厚的条件。另外67、，溪落渡等众多大型水电工程即将兴建、西部大开发等为水电工程施工技术的推广应用提供了广阔的前景。综上所述，水电工程施工技术研究中心具有较强的自我发展能力。5、依托高校配套条件、资产转移等依托高校XX大学是由原武汉水利电力大学XX校区与湖北XX学院合并组建的一所省属综合性大学。学校教学仪器设备总值6831万元，图书馆藏书121万册。学校建有与中国教育和科研计算机网、国际互联网连通的校园网和岩土工程、水电站仿真等部级重点实验室，水工结构学科为省级重点学科。研究中心的主要研究技术人员长期从事水电工程的设计、施工以及施工技术的研究、施工新产品的开发等工作，为水电工程施工技术工程研究中心进一步开展工作奠定68、了良好的基础。XX大学拥有水工试验大厅（4200）。岩土工程实验中心（270）、材料及结构实验室（120）、边坡工程研究室（150）、计算机应用技术研究室（120）、施工技术研究室（120）等试验和研究场地。拥有光时域反射仪、动力触探仪、三轴测试仪、非饱和土测试仪、图形处理器、扫描仪、绘图仪、工作站、稳定电源等模型试验所需的仪器设备和软件开发条件。水工试验大厅拥有可靠的水系统以确保试验用水要求。各实验室均具有可靠的供电系统，可满足试验、研究的需要。综上所述，XX大学拥有较为完备的实验场地和仪器设备，具备良好的水电、燃料、环境等条件，可以确保研究中心顺利开展工作。根据研究中心的职能，将XX大学与69、施工技术和产品开发有关的设备等以股份方式转移到水电工程施工技术研究中心。6、设备选型、添置方式及其概算设备选型及概算详见各子项目经费概算表。此处只列各子项的小计：工程爆破爆炸能量转化的精密控制成套技术 小计：520万元分布式光纤传感监测技术及光纤传感器系列技术 小计：500万元水电工程施工多媒体仿真系统 小计：180万元合计： 1200万元7、建设资金筹措落实情况中心预计近期总投资为1200万元， 投入120万元，XX大学以现金形式投入1080万元。后期中国XX集团公司、中国长江XX工程开发总公司、湖北清江水电开发有限责任公司分别以技术形式投入100万元。XX大学的投入经费分三年完成，200170、年投40，2002年投30，2003年投30。中国XX集团公司、中国长江XX工程开发总公司。湖北清江水电开发有限责任公司的投入经费视中心研究项目开展情况，分期投入。XX大学的投资保证书详见附件1。六、近期拟实施的高新技术产业化项目名称及其可行性分析子项目1工程爆破爆炸能量转化的精密控制成套技术的开发与研究1、市场及产业关联度分析推广应用爆炸能量的精密控制技术，具有十分广阔的前景。如上所述，工程爆破的应用范围是十分广泛的，其工程量也是非常巨大的。仅我国，每年工业炸药的耗量就多达12亿多公斤。如果计及世界范围内炸药的耗量，其数额是非常惊人的。但按能量的转化率计算，这些炸药中至少有近一半被浪费。因此71、，推广应用此项新技术，其市场遍及全球，而且稳定可靠。开发此项目，除了生产炮眼堵塞料和炮孔塞，提高炮眼的堵塞质量外，还可带动以下几方面的工作：（1）炮孔堵塞新技术的出现，完全避免了爆炸气体产物直接由炮眼口冲出而造成爆炸能量损失的可能性，使炮孔中的爆炸气体压力明显提高，因而，该项新技术的推广应用，必将引起爆破技术的革命，使过去许多想做而无法做到的事得以实现。专利技术“隧道无槽爆破法”亦即“稀炮孔齐发直接崩落爆破法”的诞生就是其中一个最好的例子。（2）因该项技术的应用而引起的技术革命必将推动爆破施工机械的发展，例如，该项技十的应用将使爆破炮眼的直径减小，使地下爆破中所采用的炮眼深度增加，同时，炮孔堵72、塞料的填筑也需要新的机械设备进行操作等，这些都不可避免地要推动爆破施工机械的改进和发展。（3）采用该项技术后，因所需的炮孔数和炸药量都明显减少，因而爆破的孔网参数、装药和起爆方法等都将与传统的爆破有很大的区别。这必然引起爆破设计计算方法的改变，甚至可能会引起爆破理论的更新或发展。因此，采用该项新技术后，将有大量的研究人员投入到新的爆破设计计算方法乃至新的爆破理论的研究中去，现有的为数众多的爆破从业人员也将重新进行学习、接受新的培训。（4）采用该项技术后，由于炮孔中的爆炸气体压力峰值大为提高，炸药的爆炸反应明显加速，因而，爆破对炸药爆速的要求将明显降低。这必将推动炸药向安全、廉价、低爆速的方向发73、展。这样，爆速更低、安全性更好、价格更廉的炸药的研究和生产将成为新的热点。（5）人们在该项技术的应用过程中尝到甜头后，必将对炮孔堵塞技术产生兴趣，这样，他们将对他孔堵塞技术提出新的要求。因此，炮孔堵塞的方法特别是用于炮孔堵塞的材料将不断得到发展。而新的炮孔堵塞材料有待人们去研究，它将吸引一部分人投身其中，炮孔堵塞材料的生产也将因此而得到发展。以上某些方面的发展，必将解决一部分人的就业问题。炮孔堵塞材料的生产和炮孔塞的制作就是如此。作为我中心来说，该项技术的推广应用，将带动以下的产业：组建爆破施工队，参与爆破工程的承包施工。组建爆破服务队，专门为爆破施工单位进行炮孔堵塞操作。组织力量从事爆破设计74、爆破咨询、爆破施工监理、爆破工程的概预算和爆破人员的培训。从事炮孔堵塞新材料的原材料生产与加工。新型炸药的研制和生产以及新型起爆器材的研制与生产。2、该项技术的特点本中心近期拟实施的新技术产业项目“工程爆破爆炸能量转化的精 密控制成套技术”，打破传统思维的束缚，从提高爆破饱眼的堵塞质量、避免爆炸气体产物直接由炮眼口外泄入手，使工程爆破过程中爆炸能量的利用中得到有效提高。该项技术采用具有快硬、高强、微膨胀等特性的新材料或直接用炮孔塞堵塞炮眼，有效地消除了爆炸气体产物直接由炮眼口冲出而造成爆炸能量严重损失的可能性，使炮眼中的爆炸气体压力峰值大为提高，从而能促进炸药的爆炸反应，使炸药所蕴含的能量更75、彻底地释放出来，同时增加爆炸气体对被爆岩矿的作用力，并延长该力的作用时间，使炸药的能量大部分都转化成岩矿的破碎功。因此，应用该项新技术能减少爆破所需的炮眼数，降低炸药的耗用量，并因此而减少爆破过程中有毒气体的生成量，降低爆破震动，减少飞石数量、缩短飞石距离，明显地提高工程爆破的经济效益和安全性，同时减少爆破的有害效应。经过多 次现场试验证明，采用该法堵塞炮眼，一般能减少炮眼1520，节省炸药2030，而所需的堵塞材料费和操作费都很低。该项技术不仅具有明显的社会经济效益，而且还具有以下一些突出的优越性：（1）快硬高强微膨胀堵塞料的原材料来源可靠，生产配制工艺简单，所需设备少而廉，生产周期短。炮孔76、塞则可用木材、混凝土等多种原材料制作，其生产工艺和所需设备也较简单；（2）使用非常方便。其中，快硬高强微膨胀堵塞料使用时只需与水混合、填入炮眼捣紧即可，其整个过程都可用机械完成。炮孔塞则只需填入地孔并击打、使之与炮眼壁挤紧而卡在炮眼中即可。（3）适用范围广，无论是地面爆破炮孔还是地下爆破炮孔；也无论是正向炮孔还是水平炮孔和反向炮孔，都能使用。（4）堵塞料的存放时间较长，一般可达半年之久。（5）总投资较少，收效快，利润率高。由于该项技术已进行过多次现场试验，取得了许多重要的一手材料，同时已完全掌握原材料采购、炮孔堵塞料的生产配制工艺，因而，一旦立项，很快就可投产。而产品一投放市场，就可获得经济效77、益。另外，由于该项技术所产生的社会经济效益显著，因而，其利润也高。根据现场试验情况，开发该项技术的毛利润率可达100左右。3、发展规划该项技术的开发将分以下几个不同的阶段进行（1）先期阶段，主要进行炮孔堵塞料和炮孔塞的生产。方法是购进所需的原材料进行配制加工和制作，或直接参与现场堵塞操作。其中，现场操作将采用机械进行，即利用机械在现场连续完成炮孔堵塞料的混合、运输和填筑等工序。（2）在初步形成市场、取得一定效益的情况下，将实现原料的生产、成品的加工制作以及现场施工操作等一条龙；（3）在建立起社会信誉、树立起产品形象后，开始扩大规模和工作内容，如组建爆破工程施工队，爆破服务公司、爆破设计所、爆破78、咨询公司以及爆破培训中心等机构，全面开展爆破技术及其相关的服务工作。（4）形成优势力量、并积累起一定资金后，进一步扩大规模和工作内容，如进行新的爆破理论、新的爆破设计计算方法、新的炮孔堵塞材料以及新的炸药等多方面的研究与开发，争取取得一些高质量的爆破技术和爆破理论研究成果，使本中心成为中国、乃至世界知名的爆破权威机构。（5）你在发展技术与进行理论研究的同时，也开展硕士和博士研究生的培养工作，争取培养出一批高质量的爆破科研和施工技术人才。4、工艺路线及所需设备（1）先期的炮孔堵塞料的生产主要是购入原材料进行加工。其所需的设备主要有粉磨机、混合拌和机、制袋机、灌装机和包装机等。这些设备全部都用国产79、机械。炮孔塞的制作则主要是电锯、电钻、车床等木工用机械或混凝土搅拌机、混凝土震动台等机械。炮孔堵塞料的现场施工机械则主要采用混凝土泵、或混凝土喷射机、或砂浆注浆机。（2）中期进行爆破工程承包施工则需添置大型钻孔设备及配套的空气压缩机、大型装载设备和相应的运输机械等，如进口的英格苏兰、古河等钻孔机械、反铲、重型载重汽车等。至于炮孔堵塞料所需原材料的生产，则需中小型回转慢烧窑、物料粉磨机等，并添置部分测试用的仪器设备。5、项目实施建设内容、所需经费及规模（1）该项目实施建设的主要内容及所需经费（万圆）：申请外国专利 10新建厂房 50购置设备 50进行生产性试验 85购买原材料 35产品保险 1780、0筹集流动资金 100其它 20合计： 520（2）生产规模初期：年生产炮孔堵塞料500吨，生产炮孔塞10万个中、后期：年生产炮孔堵塞料5万吨，生产炮孔塞50万个6、经济效益分析（1）项目风险推广应用该项新技术的风险主要在国内。国外由于经济观念比国内强得多，环保意识和安全意识也都比国内高得多，因而，在国外推广应用的风险较小。国内的风险主要集中在于传统观念的束缚方面。但只要作好以下几方面的工作，就可基本消除其风险：走“先外后内”的道路，先在国外推广应用，然后再建立国内市场，这样可通过先例消除人们的顾虑。在国内树立样板工程，以样板工程为实例，通过技术鉴定和组织现场参观等方式，大力宣传应用该项技术的81、优越性，以激起应用该项技术的欲望。采取灵活的方式与爆破施工企业合作，主动承担风险，通过实践消除用户的疑虑。由于应用该项技术能减少因爆炸而产生的有毒气体，有利于环境保护，因此，只要加强与环保部门的联系，就可通过环保部门扩大宣传，并争取借助环境保护法在国内强制实施该项技术。采用该项技术可以降低爆震，减少滑坡、塌方和飞石，避免爆破现场及其附近建筑物、设施、设备的破坏和人员的伤亡，有利于提高爆破的安全性。因此，只要加强与安全监督管理部门如国家安全局民爆处的联系，争取这些机关部门的支持，也可通过他们强制实施。加强与保险公司的联系，并积极投保，使应用该项新技术者的利益得到保障，以提高他们应用该项技术的积极82、性。（2）利润简析如前所述，仅我国每年的工业炸药耗量就多达12亿公斤，如果全面推广应用该项新技术，那么，即使只减少15的炸药，每年也可节省二亿多公斤炸药。以每公斤炸药售价3圆计算，每年可减少炸药投资3亿余圆。在此情况下，即使所需的材料费及税金等各项开支占节约额的50，每年仍可得纯利润15亿国以上。如果减少炮孔15，则所得的经济效益较此更高。事实上，根据现场试验所得的结果，炸药和地孔的减少率都高于上述也而材料费所占的比重甚少。如果将该项技术推广到国外市场，必将赚回大量外汇，取得更大的效 益。子项目2分布式光纤传感器监测技术及光纤传感器系列的研究与开发1、市场及产业关联度分析工程结构物的损伤识别及83、早期诊断，是城市与工程减灾对策的最重 要内容之一。这一点在大坝等重大工程上尤为明显，这些工程既代表了 巨额投资和巨大效益，又同时蕴含着潜在的成灾风险。众所周知，垮坝洪水不仅破坏水库、水电站工程本身，尤其对下游千百万人民生命和财产造成惨重灾难。历史上垮坝的教训很多，美国Teton（提堂）土石坝（高95m） 于1976年5月5日溃决，是著名的实例，也是垮坝中的最高坝。该工程主 要失误就是未设观测系统，无法及时得到本来可防止这场灾难的信息，等祸到临头，已无法挽救。大坝安全监测的常规技术已有百年历史，以点式电测传感器为代表， 实用经验多，应用范围广，并与现行规范配套，现阶段仍是大坝安全监测 的主要设备84、。然而，常规观测仪器存在若干根本性的缺陷：对测点物性有影响：观测仪器本身有相当的体积和刚度，不够小 巧。埋设测点的物性会受影响，无法保证检测样本的代表性。耐久性较差：仪器及其传输线的损坏失效率较高，且随年代而增加，难以实现整个使用期的监测。易受强电磁场干扰：整个水电工程是一个强电磁场，常规监测仪器是电信号，易受干扰，测值误差大。信息量有局限：只能实施离散点观测，不能实现分布式检测，获取信息的能力不强，特别是大坝中的裂缝，因为大体积破开裂具有时空随机性，常致漏测，这是裂缝检测的难点所在。前苏联萨扬舒申斯克重力坝，内部仪器达2500只之多，竟未测到坝体下部在蓄水后产生的486m的大裂缝，直到该缝向85、深部扩展20余米，引起廊道漏水才发觉，这就是很有说服力的实例。因此，研究水利水电工程安全监测的高新技术显得非常必要。同时，要真正使大坝安全监测自动化技术向实时在线监控，远程自动化网络方 向迈进，新的传感技术是其成败的关键。近年来，在高科技的渗透和支持下，常规技术正在酝酿更新换代，在各国竞相发展的安全监测高新技术中，光纤传感检测技术以其独特优势而处于中心地位。随着光纤通信的迅猛发展，光纤及仪表降价，经济上也有竞争力。分布式光纤传感技术是传感技术发展中的尖端领域和研究开发热点，与传统的传感器相比，它具有以下优点；集传感与传输于一体，可实现远距离测量与监控；一次测定就可获取整个光上区域的一维分布图；86、 能在一条长达数千米的传感器光纤环路上获得几十、几百甚至几千条信息，因此单位信息成本大大降低；测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度；在具有强电磁于扰、易燃易爆或强腐蚀以及其它传感器无法接近的严酷环境下，分布式光纤传感器具有无可比拟的优点。大坝安全监测自诊断系统是利用分布式光纤传感器及其阵列和数据采集设备，全天候、不间断地监测大坝的工作状态、关键部位的温度、应变、裂缝、位移，在计算机硬件和软件系统的控制下，通过对检测和采集的数据进行分析和加工处理，自动地显示大坝运行和局部安全状态，并将检测和分析的结果自动地存入计算机作为大坝运行的历史档案。若遇非常情况；系统可自动报警。这些对大坝损伤积累和安全度87、下降的过程，保证大坝安全运行都具有重要的实际意义。我国江河众多，水能资源为全球之冠，水库、水电站工程达8万座以上，举世无双；XX、二滩、小浪底等巨型工程在建设中。这些工程的安全直接关系黄河、长江等大江大河和下游平原几亿人口、许多城市的安危和社会安定。不难预见，安全监测和损伤识别的高新技术，其应用前景将十分广阔，意义十分重要。因此，选准主攻方向不失时机地发展以光纤传感为基础的智能化损伤识别技术，对提高我国大坝安全监测水平，必将产生重要作用，并为我国的减灾防灾事业作出重大贡献。这种技术不仅适用于大坝工程，同样可用于桥梁、高速公路、机场、港口、高楼、核电厂等。2、主要技术指标温度监测的分布式光纤传感88、光缆：温度分辨率1.02.0；测值范围-2080。随机裂缝监测的分布式光纤传感器分辨率002mm，初始感知缝宽0.15mm，动态范围4mm，定位精度0.2m。板间缝、周边缝多规格、大量程光纤位移传感器：六种规格（针对水布垭面板堆石坝工程）：8mm、18mm、25mm、50mm、100mm、150mm。各种坝型的随机裂缝光纤传感网络、施工工艺及流程等。FP应变传感器：50000个数据样本，分辨率001，精度0.025，采样速率20Hz。采用中断站跨站监测，信号传送距离为600km；目前仪器信号传送距离为60km。3、发展规划此项目依托工程为XX二期工程、清江高坝洲工程和古洞口面板堆石坝工程，这些89、工程都在XX附近。XX大学在XX一期工程和古洞口面板堆石坝工程中的前期研究工作为许多专家和单位所关注，该课题的研究成果首先将为水布现在面板堆石坝工程所应用，不仅可解决常规监测仪器无法解决的问题同时将产生巨大的经济效益。（1）项目的分工与合作XX大学对该项目全面组织、具体施实；湖北清江水电开发有限责任公司在依托工程清江高坝洲工程中提供应变光纤传感现场试验所需的施工场，并配合工作；中国XX集团公司在依托工程XX二工程 中提供温度光纤传感现场试验所需的施工场地，并配合工作。（2）光纤传感技术室内大比尺模型综合实验在前期诸多单项实验的基础上，拟进行室内大比尺模型综合实验。 考虑到做一个三维在大坝的模型90、不太现实，一是经费高，二是有难度。因 此，拟设计一座二跨6米长的静定梁模型，将我们前期研究的各光纤传感器分别布置在模型相应部位，进行在线承载实验验证。多跨静定梁模型，一是制作简单、经济，能够达到实时监测温度、应变、位移、裂缝等环境物理的目的，同时为今后迅速将这一成果也推向土木工程打下良好的基础。（3）光纤传感技术现场试验本项目以现场试验为主，现场试验分别在已建工程和在建工程中进 行，根据依托工程的条件，选择不同的环境物理量进行，以验证各类光纤 传感器的工程适应性、工程寿命和稳定性。选择在建的XX二期工程进行温度监测的分布光纤传感技术现场 试验，埋入光纤传感光缆，以实现分布式温度监测的目的。选择91、已建的古洞口面板堆石坝工程进行破面板随机裂缝、板间缝和周边缝位移监测的分布式光纤传感技术现场试验；由于在面板已形成，研制一种高分子材料，将强度调制型的斜交分布式光纤传感器网络与破面板粘贴在一起，并做适当保护，以捕捉破面板随机裂缝；在板间缝和周边缝安装多路复用光纤位移传感器系统，以实时在线监测其位移变化。选择在建的高坝洲水电工程进行应变监测的分布式光纤传感技术现场试验，埋置FabryPerot应变传感器，以实时在线对在结构应变进行传感监测；采用kohonen神经为处理传感阵列输出的并行分布式传感信号。（4）大坝安全监测的自诊断系统研究直接利用阵列传感光纤出射光的光强分布特性，根据其光强分布与；光92、纤上挑动参量及（或）位置之间的对应关系，将光纤传感阵列输出的光信号经检测系统变为电信号作为神经网络的输入，通过学习，使传感光纤阵列上受力（损伤）的程度和位置与神经网络的输出模式间建立某种非线性映射关系。从而可使光纤阵列传感信号得到实时的智能处理。并实时地探测到桂结构的应力应变化的变化及各种原因造成的损伤等。（5）组织多学科的、年富力强的精悍队伍，进行光电技术光纤传感水工结构施工技术高分子材料计算机科学等跨学科的交叉综合研究，充分发挥各种人力、物力、技术条件诸方面的优势，开展高起点、高效率的工作。（6）XX大学和三个合作单位在光纤传感技术、水工建筑及其原型观测。施工技术、高分子材料、计算机应用等93、方面，进行了大量的工作，积累了丰富的实验和研究经验，对该项目的可行性是有把握的。（7）主要工作有：制造温度检测的分子式光纤传感线缆；生产深水单蕊光缆等。4、主要设备：美国泰克公司的台式光时域反射仪 2套加拿大Roctest公司的通用光纤信号调解器（8通道） 2套武汉邮电科学研究院生产的光谱分析仪 5套传感光缆、深水单蕊光缆 若干5、项目所需经费及规模设备：120万元厂房：180万元开发：100万元流动：100万元合计：500万元6、主要经济指标分析随着通信事业的发展，光纤材料以及相应的电源器件，二次仪表都会大幅度的降价；常规监测仪器失效率高，且获取点监测信息单价高；分布式光纤传感器获取点监测信94、息单价大大降低，且不易失效；多规格、大量程光纤位移传感器价格将低于常规测缝计价格30；光纤传感的分布式、抗电磁干扰等优点是常规监测仪器无法实现的，是监测技术的革命，具有重大的工程应用价值和经济效益前景。子项目3水电工程施工过程多媒体仿真系统开发与研究l、市场及产业关联度分析水电事业是国民经济的基础，在本世纪相当长的时期内水电是国家优先发展的战略重点，开发一套通用的水电工程施工过程多媒体仿真系统，具有广阔的市场前景。随着计算机技术的突飞猛进发展，高分辨率计算机设备的硬件成本的不断下降，计算机处理数据的速度成倍提高，而且，由于多媒体技术的出现，使得计算机具有处理声音、图象、文字等多种媒体信息的综合95、功能，计算机成为人们交流和传播信息的媒介。开发具有实时动画追踪功能的仿真软件系统将成为仿真技术的发展趋势，而且，基于三维图形图象技术的多媒体仿真技术将会被更多地采用。以虚拟现实技术为代表的计算机图形、图像技术的新成果、新发展将被应用于计算机仿真技术中，必将成为计算机三维实时交互动画仿真研究的发展方向。在本项目的研究基础之上进一步发展计算机多媒体辅助工程技术对计算机界与工程界都具有十分重要的作用，它是将科学技术转化为生产力的具体体现，不仅能发展具有我国特色的水电工程施工仿真模拟与决策支持系统，而且能够使我国计算机科学理论得到深化、发展、丰富与提高。2、该项技术的特点本项目的研究应用计算机图形图象96、学和多媒体技术，在计算机上实现对水利水电工程施工的三维动态仿真，用计算机模拟整个水利水电工程施工的全过程。通过计算机试验，对水利水电枢纽工程施工这样一个复杂的系统按既定的作业规程由一个系统状态推进到另一个系统状态的动态行为进行描述和分析。它是一种特殊试验手段，它以实际系统的映像系统及其相应的人工环境为依据，具有不破坏、不影响实际系统运行情况下达到安全、价廉并能在多方案中选优的特点，同时，它可以作为计算机辅助设计及辅助决策的一种手段，在设计阶段和施工方案具体实施过程中对施工方案存在的问题进行及时调整和修改，达到优化设计方案、节约工程投资、加快工程建设的目的。3、技术展望随着计算机技术的突飞猛进发97、展，高分辨率计算机设备的硬件成本的不断下降，计算机处理数据的速度成倍提高，而且，由于多媒体技术的出现，使得计算机具有处理声音、图象、文字等多种媒体信息的综合功能，计算机成为人们交流和传播信息的媒介。开发具有实时动画追踪功能的仿真软件系统将成为仿真技术的发展趋势，而且，基于三维图形图象技术的多媒体仿真技术将会被更多地采用。以虚拟现实技术为代表的计算机图形、图像技术的新成果、新发展将被应用于计算机仿真技术中，必将成为计算机三维实时交互动画仿真研究的发展方向。虚拟现实技术在水电工程施工中的应用主要表现在以下几个方面：（1）施工方案优化研究在水电工程的施工过程中，先期技术成果演示和论证技术有其广阔的应98、用前景。利用虚拟现实的先期演示和论证技术，则可以在计算机模拟系统中以“真实”的角度去观察任何新技术的预演，避免了风险，提高了成功率，同时也节省了不必要的浪费。再如大型水工建筑物的混凝土浇筑往往需要一次成型，这就需要解决混凝土的运输问题。混凝土的浇灌和输送方法，对建筑主体结构的经济性和质量有重要影响。众所周知，建筑物的高度越高，混凝土输送的距离随高度增加，如何合理地选用混凝土的输送设备，对提高施工效率，保证混凝土工程的质量及加快整个工程的进度有着重要作用。因而在选择输送方法时，应对许多因素综合地加以考虑。然而运输计划是否可行，不可能去实际演习，只能在计算机中进行仿真模拟。作为一个决策者和管理者为99、了处理其中可能出现的问题，也需沉浸到虚拟的环境中去解决。还有，大型混凝土浇注后的散热等问题都需要一个虚拟的环境会进行先期的技术演示论证，而这些就需要运用虚拟现实技术。新型的施工方案，设计者往往为自己的大胆设想而激动，但是我们不 可能实际去尝试、验证其是否正确，如何验证其可行性？先期技术演示论 证为大胆的设想提供了一个演示的舞台，而虚拟现实技术则是其实现的 重要支撑技术和手段。虚拟现实技术与计算机多媒体技术的结合为我们 提供了一个建立工程多维信息感知模型，使工程专家获得先进的认识世界与改造世界的工具，发展虚拟现实技术在这方面的应用，必将给整个建筑业带来一场革命。（2）施工过程仿真模拟以混凝土浇筑100、为例，它通常包括立模、架设钢筋、浇筑、振捣、拆模。养护等多道工序，而这些工序中涉及的因素繁多，其间关系复杂，直接影响着混凝土浇筑的进程，是复杂的大型的动态系统。模拟施工过程是为了通过仿真手段，去发现实际施工中存在的问题或可能出现的问题，这就需要对实际施工进行仿真。而目前施工过程的模拟只是从几何形体方面模拟施工的过程，即按浇筑次序由下而上，根据几何形状加以着色来实现对施工过程的模拟。现有的模拟只是对进度计划起到了一定作用，并没有对施工过程起到真正的作用。基于以上原因，需对施工过程建立合适的模型，以达到模拟仿真的效果。例如，大型水利枢纽混凝土在运输浇筑系统的模拟仿真模型，是由运输子系统和浇筑子系统101、构成，模型按进程交互的仿真策略来建立，按这种条件建立的模型能与仿真程序间保持紧密的对应关系，程序所要模仿的行为比较直观。清晰a程序流程直接与模型结构和系统状态相对应。如果在其中引入虚拟现实技术，使其实现对施工过程的仿真模拟，并且通过人机接口（头盔、立体眼镜以及数据手套等）使得决策者处于这一虚拟的环境之中，则达到了模拟与控制施工过程，发现与解决问题的目的。计算机多媒体技术、虚拟现实技术与分布式网络通讯技术的结合，能充分体现现代工程建设群体化、协同化、国际化等基本特征，在未来工程建设中具有十分广阔的应用前景。在本项目的研究基础之上进一步发展计算机多媒体辅助工程技术对，计算机界与工程界都具有十分重要102、的作用，它是将科学技术转化为生产力的具体体现，不仅能发展具有我国特色的水电工程施工仿真模拟与决策支持系统，而且能够使我国计算机科学理论得到深化、发展、丰富与提高。在发展技术与进行理论研究的同时，也开展硕士和博士研究生的培养工作，争取培养出一批高质量的科研和软件开发技术人才。3、技术路线及所需设备技术路线：首先将复杂的系统分解成子系统，然后建立子系统的输入、图形编辑、数值模拟、动画显示系统和施工进程动态查询系统，再根据各子系统之间的相互制约关系和顺序，建立整个系统友好的人机界面和输入、图形编辑、数值模拟、动画显示以及施工信息的动态查询系统。所需硬件：HP Visuasilze J5600图形工作103、站；视频捕捉卡；数码相机非线性编辑系统；Calcomp9100数字化仪；HP A4 4800及清华紫光 A4彩色扫描仪；Contex工程图纸扫描仪；ENCad NovaJet彩色喷墨绘图仪；EpsonMJ1500彩色喷墨打印机；所需软件：Unix/Linux操作平台；Windows NT/2000操作平台；Windows 98me操作平台；MicroStation FOR WIN 95；AutoCADR2000；3DMAX 3.0 for Windows NT；Adobe Photoshop 6.0；Macromedia Authorware 50；Visual Basic 6.0系统；Vis104、ual C 6.0系统；Adobe Premiere 5.0系统；GWN 5.0；4、项目实施建设内容、所需经费及规模该项目实施建设的主要内容及所需经费（万元）：购置设备 150流动资金 20其它 10合计： 180从事该项目的研究初步拟订需要15人。5、经济效益分析(1）项目风险本项目推广应用的风险较小。仅需要作好以下几方面的工作，就可基本消除其风险：目前已成功完成“XX工程施工过程多媒体仿真”项目，以该项目作为样板工程，通过技术鉴定和现场参观等方式，大力宣传应用该项技术的优越性，以激起应用该项技术的欲望。采取灵活的方式与业主合作，主动承担风险，通过实践消除用户创疑虑。（2）利润简析二十一世105、纪我国计划有30个大型水电工程上马，如果该系统应用在这些水电工程上，将带来巨大的经济效益和社会效益。从中心的资金运作的角度而言，每个水电工程进行该项研究后带来的利润初步考虑按40万元人民币计算，则为中心可创造l000多万元的经济效益。事实上，不仅仅是大型水电工程需要做施工过程多媒体仿真系统的研究，几乎所有的中小型水电工程也需要做该项研究，可见为中心创造的经济效益远高于上述值。如果将该项技术推广到国外市场，将取得更大的效益。七、依托单位意见（组织、条件、保障等）依托我校申报的 水电工程施工技术工程研究中心，是为了贯彻落实 关于贯彻落实中共中央、国务院关于加强技术创新，发展高新技术，实现产业化的决106、定的若干意见，以及教技司2000141号文精神，为加速我校高科技成果转化和高新技术产业化，加强高校技术创新体系建设而组建的。该中心的前身是我校校属的水电工程施工技术研究中心，于2000年9月成立，主要从事水利水电工程施工技术，尤其是新技术的引进、吸收、开发和利用，以形成新产品在水电系统推广应用。我校地处XX出口XX市，是一所以水电为主要特色的综合性大学，XX市将建成世界著名的水电城，学校周围有XX等许多世界著名的水电站正在建设，有世界众多的先进的施工技术正在应用，有全国最大的水电施工企业中国XX集团公司，该公司也是众多先进的施工技术的应用和开发单位，我校的水电学科是省级重点学科，拥有强大的教师107、阵容和良好的研究场所，充分利用上述有利资源，将我国水电工程施工新技术进一步开发，形成产品，推向市场，加速科技创新产业是我校应尽的责任和义务。我校为了建设好该中心，成立了以校长为主任、XX集团公司总工程师和中国长江XX开发总公司科技部主任为副主任的、众多施工方面的教授、专家组成的学术指导委员会，从业务上进行指导。该中心计划总投资1200万元，其中学校已落实自筹资金1000万元以上。该中心将改组成有限责任公司，以适应社会主义市场经济的需要。我校已建成水工实验大厅、结构材料实验大厅。岩土实验大厅、数值仿真中心、仪器仪表检测中。等一批重点实验室，拥有国内先进水平的测试仪器仪表等条件，并通过近期建设能满足该中心的需要。该中心的建设将实施高新技术产业化，推动我校科技成果转化和高新技术产业化发展，推动大学科技园以及XX市科技园的建设和发展，促进我校科技企业创办与发展，培养凝聚一批具有市场意识、经营管理思想的科技创新人才和高校高科技企业家有积极的意义。我校将在研究人员、经费、设备等各方面给予大力支持，确保该中心研究与开发工作的顺利进行。鉴于以上条件，特推荐申报“ 水电工程施工技术工程研究中心”。 XX大学（章）： 单位负责人（签字）： 二000年十一月五日