我国水能资源丰富、地震灾害频发，水工建筑物的动力灾变严重威胁水工程的建设与安全运行。河海大学安全科学与工程学科的张燎军教授团队开展了水工程流固耦合动力灾变及智能减灾关键技术的深入研究，取得了系列创新性成果。已发表相关高质量论文200余篇，授权发明专利5件，省部级科技进步奖7项。下面为两个相关案例。
一、提出了软基上大型泵站的抗震设计型式和设计分析理论
针对软基上大型泵站强震响应特点，提出了软基上大型泵站的半埋式设计方案及相应抗震设计计算理论：泵站结构间采用对顶钢板横向连接，软基采用灌注桩加预应力锚杆的地下连续墙组合加固方案，构成一个类似半埋式的半地下结构，提出结构流道-水体-组合软基的流固耦合动力仿真设计理论。大大提高了软基上大型泵站的抗震性能，解决了大型泵站软基抗震设计的关键技术问题。在南水北调东线工程抗震烈度8度的睢宁泵站工程中被设计采用。研究成果在中央电视台科教频道报道。
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图1 泵站-组合地基-水体流固耦合模型 |
| 图2 顺河向地震泵房结构横河向位移 |
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图3 中央电视台科教频道报道 |
| 图4 中央电视台科介绍泵站抗震研究 |
二、提出了水工结构振动控制和智能减振分析理论
针对水电站厂房、泵站、大坝泄洪等高速水流特点，提出基于CAD/CAE智能一体化建模技术、双向流固耦合与大规模高性能并行计算技术，求解水电机组—水流—结构的大三维全耦合瞬态动力学问题的新方法。提出了水工建筑物振动控制建议标准，提出了振源识别、改进延时传递熵方法振动传递路径识别方法及基于磁流变阻尼器的水电站厂房模糊智能减振方法。有效识别了结构振动振源以及振动能量的传递路径，并通过设置阻尼器显著减轻了典型部位振动响应。研究成果应用于向家坝厂房、新涧河泵站工程等，取得了良好的社会经济效益。
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图5 机组-水流-结构大三维全耦合瞬态动力学模型 |
| 图6 全流道流体瞬态压力脉动 |
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图7 加速度振动响应 |
| 图8 振动传递路径识别 |
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图9 模糊智能振动控制: 振动加速度减振效果 |
| 图10 泵站结构-流道-水流流固耦合模型 |
供稿人：王伟强
