投身科技創(chuàng)新，為水利水電工程建設(shè)及運(yùn)行保駕護(hù)航
——記中國(guó)水利水電科學(xué)研究院材料研究所副所長(zhǎng)夏世法

黃雪霜 王 輝

水是生命之源，生產(chǎn)之要，生態(tài)之基。治國(guó)必先興水，興水才能強(qiáng)國(guó)，水利是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)性支撐和重要推動(dòng)力量。對(duì)中國(guó)水利水電科學(xué)研究院材料研究所副所長(zhǎng)，北京中水科海利工程技術(shù)有限公司副總經(jīng)理、正高級(jí)工程師夏世法來(lái)說(shuō)，他踐行國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展理念的抓手就是面向水利水電工程建設(shè)和運(yùn)行中的技術(shù)難題發(fā)起挑戰(zhàn)，為國(guó)家水利水電事業(yè)發(fā)展提供科技支撐。

這些年，在高寒地區(qū)混凝土壩的溫控防裂、水工混凝土建筑物檢測(cè)評(píng)估及修補(bǔ)加固、水工瀝青混凝土面板等領(lǐng)域深入探索，夏世法帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)收獲了諸多創(chuàng)新成果，包括提出成熟的溫控防裂技術(shù)體系，解決了高寒地區(qū)大壩混凝土開裂的難題；解決了抽蓄電站蓄水庫(kù)水工瀝青混凝土防滲面板在-45℃的低溫開裂問(wèn)題；開展涂覆型柔性止水蓋板結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）斷絲內(nèi)部碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固等技術(shù)的研發(fā)及推廣應(yīng)用，多項(xiàng)技術(shù)在上百個(gè)水利水電工程中成功應(yīng)用。

練內(nèi)功、強(qiáng)本領(lǐng)——闖入溫控仿真領(lǐng)域打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

1998年，夏世法從河海大學(xué)農(nóng)田水利專業(yè)本科畢業(yè)后，被分到原水利部天津水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院工作。從事3年設(shè)計(jì)工作后，他回到河海大學(xué)水利水電學(xué)院攻讀水工結(jié)構(gòu)碩士研究生，并深度參與導(dǎo)師有關(guān)三峽的課題。當(dāng)時(shí)的科研項(xiàng)目跟工程監(jiān)測(cè)和溫控有關(guān)，在課題研究過(guò)程中，夏世法對(duì)水工混凝土溫控防裂產(chǎn)生了濃厚的興趣，并編寫了溫控相關(guān)計(jì)算程序。畢業(yè)時(shí)，其他同學(xué)寫的都是監(jiān)測(cè)領(lǐng)域相關(guān)論文，而他則寫了一篇監(jiān)測(cè)與溫控相結(jié)合的論文，為后期在相關(guān)領(lǐng)域突破創(chuàng)新打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2004年碩士畢業(yè)后，夏世法來(lái)到中國(guó)水科院材料研究所工作，2006年開始負(fù)責(zé)一個(gè)重要課題——國(guó)家西部大開發(fā)重點(diǎn)項(xiàng)目“KLSK碾壓混凝土重力壩的溫控防裂研究”。大壩位于新疆阿勒泰山區(qū)，氣候條件惡劣，壩址區(qū)夏季最高氣溫40℃以上，冬季最低氣溫可達(dá)-50℃，在如此嚴(yán)酷條件下建造碾壓混凝土壩，國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例，溫控防裂成為大壩成功與否的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

就此，夏世法帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用自編計(jì)算程序，研究各種溫控方案。在長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的時(shí)間里，他與團(tuán)隊(duì)加班加點(diǎn)調(diào)整溫控設(shè)計(jì)方案，直到最終實(shí)現(xiàn)溫控方案的優(yōu)化。

夏世法

2007年4月，夏世法帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正式進(jìn)駐項(xiàng)目工地，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)跟蹤、即時(shí)解決與大壩混凝土溫控有關(guān)的技術(shù)難題。他創(chuàng)新性地將混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)、仿真計(jì)算、參數(shù)反演分析等理論和技術(shù)與工程實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)。在大壩4年施工期中，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)扎根茫茫戈壁，夏天冒著高溫，冬天頂著嚴(yán)寒，全程跟蹤原材料控制、拌和站拌料、現(xiàn)場(chǎng)施工澆筑、溫控措施實(shí)施，得到大量的第一手監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)埋首攻關(guān)，他們實(shí)現(xiàn)了大壩溫控防裂技術(shù)從原來(lái)單純的室內(nèi)溫控設(shè)計(jì)向現(xiàn)場(chǎng)跟蹤反饋的轉(zhuǎn)變，校準(zhǔn)有限元仿真計(jì)算模型，完成了30多個(gè)專題的研究；通過(guò)自編軟件預(yù)測(cè)的大壩溫度和應(yīng)力關(guān)鍵數(shù)據(jù)也與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本一致，研究成果做到了“反饋設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工”。整個(gè)壩建完后裂縫很少，且未出現(xiàn)危害性裂縫。這座壩高121.5m、長(zhǎng)達(dá)1.5k m的大壩蓄水后的整體滲漏量最大只有6.8L/s，工程取得了圓滿成功。此后，他們陸續(xù)完成南水北調(diào)中線工程洺河渡槽、李陽(yáng)河倒虹吸、新疆BEJSK和SETH施工期溫控防裂研究等工作，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并榮獲第一屆中國(guó)科協(xié)期刊優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文獎(jiǎng)、新疆科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

戰(zhàn)高寒、攻難關(guān)——成就抽蓄電站蓄水庫(kù)瀝青混凝土工程佳話

得益于理論和實(shí)踐結(jié)合錘煉出的真本領(lǐng)，夏世法和團(tuán)隊(duì)參與到了更多大型水電項(xiàng)目的建設(shè)中，內(nèi)蒙古呼和浩特抽水蓄能電站項(xiàng)目就是其中之一。這座電站是國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)2006年核準(zhǔn)建設(shè)的一等大I型水電工程項(xiàng)目，是中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司建設(shè)的第一座抽蓄電站，也是蒙西電網(wǎng)目前運(yùn)營(yíng)的唯一一座抽水蓄能電站。

在電站上水庫(kù)建設(shè)過(guò)程中，瀝青混凝土面板技術(shù)曾一度是困住工程實(shí)施的主要技術(shù)難題。上水庫(kù)初設(shè)采用鋼筋混凝土面板的傳統(tǒng)防滲形式，但由于上庫(kù)位于海拔2000m的大青山頂，極端最低氣溫為-41.8℃，最大風(fēng)力達(dá)11級(jí)，自然條件惡劣。經(jīng)過(guò)反復(fù)比選，瀝青混凝土面板被認(rèn)為更適合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)。但改用瀝青混凝土面板后，如何防止其在-45℃以下開裂成了最大的考驗(yàn)，這道在當(dāng)時(shí)還無(wú)人解開過(guò)的工程技術(shù)難題隨之?dāng)[在了技術(shù)團(tuán)隊(duì)面前。

遇難題更要敢于挑戰(zhàn)。時(shí)任三峽集團(tuán)總工程師、中國(guó)工程院院士張超然提出：要深入研究瀝青面板低溫抗裂等關(guān)鍵技術(shù)，建成世界一流的抽蓄電站工程。為此，三峽呼蓄公司設(shè)立科研專題，夏世法所在的中國(guó)水科院材料所團(tuán)隊(duì)臨危受命開展極端嚴(yán)寒條件下瀝青面板低溫抗裂技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，通過(guò)新型改性瀝青材料研發(fā)、原材料遴選、配合比優(yōu)化等，歷時(shí)一年半，室內(nèi)試驗(yàn)取得了初步成功。但從室內(nèi)試驗(yàn)成功到工程建成，還有很長(zhǎng)的路要走，必須在施工過(guò)程中通過(guò)嚴(yán)格控制原材料、拌料精度和施工工藝才有可能達(dá)到建成世界一流瀝青面板工程的要求。面對(duì)這一領(lǐng)域從未有過(guò)的考驗(yàn)，夏世法帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)迎難而上，創(chuàng)新研發(fā)出高精度拌料控制技術(shù)、拌和站節(jié)能環(huán)保技術(shù)、低溫條件下（外界氣溫在-10℃～3℃）拌料技術(shù)等，大大提高了瀝青混合料的拌制質(zhì)量和效率。但困難并沒(méi)有想象中那么容易解決，由于受嚴(yán)酷氣候條件的影響，前期現(xiàn)場(chǎng)攤鋪試驗(yàn)失敗，不能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，夏世法和團(tuán)隊(duì)及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，針對(duì)白天發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，晚上抓緊深入研討分析，一點(diǎn)一點(diǎn)剖析原因，提出改進(jìn)措施。歷經(jīng)兩個(gè)多月的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)攻關(guān)，通過(guò)不斷改進(jìn)設(shè)備，完善技術(shù)、工藝細(xì)節(jié)等，現(xiàn)場(chǎng)攤鋪試驗(yàn)取得成功。

9月中旬以后呼蓄上水庫(kù)寒潮頻繁，有時(shí)甚至大雪紛飛，氣溫驟降對(duì)攤鋪施工影響很大。為保證施工質(zhì)量，夏世法又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了全自動(dòng)跟碾技術(shù)、低溫時(shí)段質(zhì)量控制技術(shù)等，將規(guī)范規(guī)定的5℃以上的施工條件拓展到了-5℃以上，在保證施工質(zhì)量的前提下延長(zhǎng)了可施工時(shí)段，為保證瀝青混凝土面板施工進(jìn)度提供了重要技術(shù)支撐。

最終，呼蓄上水庫(kù)瀝青面板工程順利完工，成為我國(guó)高寒地區(qū)第一座瀝青混凝土面板堆石壩。電站運(yùn)行后上水庫(kù)瀝青混凝土板“滴水不漏”，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在高寒地區(qū)建設(shè)抽水蓄能電站使用瀝青混凝土全庫(kù)盆防滲技術(shù)的空白，榮獲水力發(fā)電科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。

錘匠心、望長(zhǎng)遠(yuǎn)——推動(dòng)更多科研創(chuàng)新成果應(yīng)用實(shí)踐

歷經(jīng)20余年的不懈奮斗，夏世法完成了自己在水工結(jié)構(gòu)工程研究上的一次次蛻變。如今，他更多地肩負(fù)起了技術(shù)研發(fā)帶頭人的責(zé)任，帶領(lǐng)著溫控、瀝青混凝土等多個(gè)團(tuán)隊(duì)30余名成員，致力于完成更多的基礎(chǔ)研究創(chuàng)新和工程技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí)，他指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)開展多項(xiàng)加固防護(hù)技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用，為多個(gè)工程安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。“作為團(tuán)隊(duì)的帶頭人，我目前的首要任務(wù)是把團(tuán)隊(duì)帶好，想方設(shè)法把年輕人的能力提升上來(lái)，把團(tuán)隊(duì)的研究成果和工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，更好為行業(yè)服務(wù)。”夏世法的目標(biāo)很清晰：一方面，希望把中國(guó)水科院幾代人的科研精神傳承給一批批學(xué)生；另一方面，發(fā)揮每個(gè)成員的長(zhǎng)處，讓團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

近年來(lái)，我國(guó)水電開發(fā)在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上已實(shí)現(xiàn)了智能化建設(shè)管理與智慧化運(yùn)營(yíng)，大壩智能建設(shè)已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，智能管理、智能溫控、智能灌漿等核心技術(shù)大大提升了水電工程的發(fā)展速度和安全水平。在“雙碳”目標(biāo)促動(dòng)下，抽蓄電站的發(fā)展正如火如荼。新時(shí)代的水利人，正奮力在祖國(guó)的山川河流、廣袤大地上書寫論文，以務(wù)實(shí)的科研精神、點(diǎn)滴的努力付出，不斷踐行著創(chuàng)新的精神和要義，為水利水電行業(yè)更好發(fā)展保駕護(hù)航。