发挥聪明才智

2011-04-19

  我在2004年被评为“水利青年科技英才”。我所取得的科技成果主要有两项:“高混凝土面板砂砾石坝关键技术研究”和“灰渣筑坝关键技术研究”,分别获2003年度(排名第一)和1996年度(排名第六)国家科技进步二等奖。

  1993年,青海省沟后水库混凝土面板砂砾石坝垮坝后,国内外对混凝土面板砂砾石坝的安全性产生了疑虑,而新疆维吾尔自治区乌鲁瓦提和青海黑泉水库最适合建混凝土面板砂砾石坝,且这两座混凝土面板砂砾石坝的坝高在国内排为第一和第二,在国际上也名列前茅。为确保这两座大坝的安全,水利部建管司和国科司组织南京水利科学研究院和这两座水库的业主及设计施工单位,专门针对高混凝土面板砂砾石坝建设的关键技术进行专题研究。经过3年多的努力,提出了复杂气候条件下构筑高混凝土面板砂砾石坝的成套技术,并应用于上述工程,取得了显著的经济效益和社会效益。目前这两座水库已经历过多次高水位的考验,安全无恙。


  在这个项目的研究过程中,我作为项目负责人除了室内试验和计算分析工作外,还经常深入工地现场。新疆乌鲁瓦提水库地处南疆和田,从乌鲁木齐出发去工地,需穿越“死亡之海”——塔克拉玛干沙漠,且工地现场风沙非常大,常使人睁不开眼。早上醒来,办公桌上的书经常覆盖着一层细沙,鼻孔和嘴里也是沙子。青海黑泉水库海拔近3000米,对于我这样长期生活在低海拔地区的人来说,已有明显的高原反应。工作条件艰苦是可想而知的,但苦中有乐。


  我认为,水利工程建设的高峰期总要过去,如何对我国众多的水利工程实施科学有效的管理不仅是水利部门领导,也是我们水利科技工作者需重点关注的问题。


  我们所完成或正在进行的研究项目,都是本研究领域内国内外的热门课题,所取得的成果达到了国际先进水平,有的甚至处于国际领先水平。这主要是我们这一代人遇到了我国建设大量重大水利工程这一千载难逢的好机遇,为我们水利科技工作者提供了发挥聪明才智的良好平台。


  (作者单位:南京水利科学研究院)

 

 

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  高混凝土面板砂砾石坝关键技术


  高混凝土面板砂砾石坝关键技术研究项目密切结合新疆维吾尔自治区乌鲁瓦提和青海黑泉水库两座百米级高混凝土面板砂砾石坝的建设,围绕砂砾石坝坝料工程性质、混凝土面板砂砾石坝面板周边缝新型止水结构型式、高混凝土面板砂砾石坝渗流控制与排渗结构、寒冷地区面板坝面板防裂技术、高混凝土面板砂砾石坝工程性状、高混凝土面板砂砾石坝施工技术、寒冷地区高混凝土面板砂砾石坝原型观测技术、电测水管式沉降计和引张线水平位移计研制8个子项目开展了深入系统的研究工作。

  
  砂砾石坝坝料工程性质研究根据天然砂砾石料具有级配间断性、级配离散性和施工易分离性的特点,结合乌鲁瓦提和黑泉两座高混凝土面板砂砾石坝的建设,就砂砾石料的物理力学性质,特别是砂砾石料的渗透和渗透稳定性开展了全面的试验研究和理论分析。


  项目创新点  在国内外首次成功研制了大型高压固结—渗透仪,提出了一套完整的实验操作程序和安全评价方法,实现了原级配砂砾石料在高水头作用条件下的渗透和渗透稳定性试验。同时对依托工程垫层料及其层间渗流特性等开展了大量试验研究,揭示了砂砾石料的渗流和渗流破坏特性,为工程设计提供了重要的科学依据;面板周边缝新型止水结构研究,考虑到砂砾石料的渗透稳定性较差,研制了一种更可靠的周边缝止水结构——双金属止水结构。该止水结构具有良好的强度、韧性和对大变形的适应能力,且施工方便,并成功地应用于青海黑泉水库大坝;砂砾石坝渗流控制与排渗结构研究,结合新疆乌鲁瓦提和青海黑泉水库两个依托工程,研究了垫层料的级配、垫层的结构和坝内排水体结构型式,并应用于工程设计;寒冷地区面板防裂技术研究,结合依托工程,对混凝土原材料优选、混凝土配合比优化和改性、混凝土养护工艺、混凝土面板施工工艺和质量控制等方面开展了大量的试验研究和分析工作,依托工程实践显示,本项研究成果有效地降低了面板开裂;高混凝土面板砂砾石坝工程性状研究,采用土工离心模型试验以及有限元数值方法,重点研究了两座依托工程的应力变形特性和稳定特性;高混凝土面板砂砾石坝施工技术研究,结合依托工程的建设,从工程实践中探索出一套寒冷、干旱、多风沙地区构筑高混凝土面板砂砾石坝的施工技术和经验,包括大坝各区铺料碾压次序,垫层料斜坡碾压与防护作业周期,砂砾石料未加水碾压,大坝冬季施工质量控制以及利用原级配料干密度、相对密度和砂石含量三因素相关图来控制大坝填筑质量等;寒冷地区高混凝土面板砂砾石坝原型观测,开展了依托工程原型观测设计,重点分析研究了乌鲁瓦提和黑泉两座砂砾石坝的原型观测成果,揭示了依托工程工作特性;电测水管式沉降计和引张线水平位移计研制,为了全面实现面板堆石坝安全监测自动化,适应大坝工程管理现代化需要,研究开发了DCJ-1型电测水管式沉降计和DSP-1型电测引张线水平位移计,并成功应用于工程实践。


  运用  随着我国水力资源的持续开发和西部大开发战略的推进,砂砾石面板坝正处于发展阶段。到目前为止,已经建成的100米级高面板砂砾石坝就有乌鲁瓦提、黑泉、古洞口和珊溪4座,在建和将要兴建的还有吉林台、察汉乌苏等一批高砂砾石面板堆石坝,本项研究成果的提出将促进理论研究成果在工程建设中起更大的指导作用,大大地提高我国高砂砾石面板坝的设计和施工水平,具有广阔的应用前景和社会经济效益。

  2002年5月水利部国科司组织专家对上述课题进行了鉴定,其评价是“研究成果总体达到国际先进水平”,其中有3项子题达到国际领先水平。2003年7月本课题的研究成果获国家科技进步二等奖。

作者: 陈生水

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