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

黃雪霜 王 輝

水是生命之源，生產(chǎn)之要，生態(tài)之基。治國必先興水，興水才能強國，水利是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)性支撐和重要推動力量。對中國水利水電科學(xué)研究院材料研究所副所長，北京中水科海利工程技術(shù)有限公司副總經(jīng)理、正高級工程師夏世法來說，他踐行國家高質(zhì)量發(fā)展理念的抓手就是面向水利水電工程建設(shè)和運行中的技術(shù)難題發(fā)起挑戰(zhàn)，為國家水利水電事業(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評估及修補加固、水工瀝青混凝土面板等領(lǐng)域深入探索，夏世法帶領(lǐng)團隊收獲了諸多創(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水工瀝青混凝土防滲面板在-45℃的低溫開裂問題；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)部碳纖維補強加固等技術(shù)的研發(fā)及推廣應(yīng)用，多項技術(shù)在上百個水利水電工程中成功應(yīng)用。

練內(nèi)功、強本領(lǐng)——闖入溫控仿真領(lǐng)域打下堅實基礎(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設(shè)計研究院工作。從事3年設(shè)計工作后，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)時的科研項目跟工程監(jiān)測和溫控有關(guān)，在課題研究過程中，夏世法對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)計算程序。畢業(yè)時，其他同學(xué)寫的都是監(jiān)測領(lǐng)域相關(guān)論文，而他則寫了一篇監(jiān)測與溫控相結(jié)合的論文，為后期在相關(guān)領(lǐng)域突破創(chuàng)新打下了堅實基礎(chǔ)。

2004年碩士畢業(yè)后，夏世法來到中國水科院材料研究所工作，2006年開始負責(zé)一個重要課題——國家西部大開發(fā)重點項目“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-50℃，在如此嚴酷條件下建造碾壓混凝土壩，國內(nèi)沒有先例，溫控防裂成為大壩成功與否的關(guān)鍵問題之一。

就此，夏世法帶領(lǐng)團隊利用自編計算程序，研究各種溫控方案。在長達8個月的時間里，他與團隊加班加點調(diào)整溫控設(shè)計方案，直到最終實現(xiàn)溫控方案的優(yōu)化。

夏世法

2007年4月，夏世法帶領(lǐng)團隊正式進駐項目工地，在現(xiàn)場實時跟蹤、即時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、仿真計算、參數(shù)反演分析等理論和技術(shù)與工程實踐緊密結(jié)合起來。在大壩4年施工期中，他帶領(lǐng)團隊扎根茫茫戈壁，夏天冒著高溫，冬天頂著嚴寒，全程跟蹤原材料控制、拌和站拌料、現(xiàn)場施工澆筑、溫控措施實施，得到大量的第一手監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過埋首攻關(guān)，他們實現(xiàn)了大壩溫控防裂技術(shù)從原來單純的室內(nèi)溫控設(shè)計向現(xiàn)場跟蹤反饋的轉(zhuǎn)變，校準有限元仿真計算模型，完成了30多個專題的研究；通過自編軟件預(yù)測的大壩溫度和應(yīng)力關(guān)鍵數(shù)據(jù)也與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)基本一致，研究成果做到了“反饋設(shè)計，指導(dǎo)施工”。整個壩建完后裂縫很少，且未出現(xiàn)危害性裂縫。這座壩高121.5m、長達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，積累了豐富的實踐經(jīng)驗，并榮獲第一屆中國科協(xié)期刊優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文獎、新疆科技進步獎一等獎。

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

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

在電站上水庫建設(shè)過程中，瀝青混凝土面板技術(shù)曾一度是困住工程實施的主要技術(shù)難題。上水庫初設(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11級，自然條件惡劣。經(jīng)過反復(fù)比選，瀝青混凝土面板被認為更適合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c。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，這道在當(dāng)時還無人解開過的工程技術(shù)難題隨之?dāng)[在了技術(shù)團隊面前。

遇難題更要敢于挑戰(zhàn)。時任三峽集團總工程師、中國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，夏世法所在的中國水科院材料所團隊臨危受命開展極端嚴寒條件下瀝青面板低溫抗裂技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，通過新型改性瀝青材料研發(fā)、原材料遴選、配合比優(yōu)化等，歷時一年半，室內(nèi)試驗取得了初步成功。但從室內(nèi)試驗成功到工程建成，還有很長的路要走，必須在施工過程中通過嚴格控制原材料、拌料精度和施工工藝才有可能達到建成世界一流瀝青面板工程的要求。面對這一領(lǐng)域從未有過的考驗，夏世法帶領(lǐng)團隊迎難而上，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。但困難并沒有想象中那么容易解決，由于受嚴酷氣候條件的影響，前期現(xiàn)場攤鋪試驗失敗，不能滿足設(shè)計指標要求，夏世法和團隊及時總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)，針對白天發(fā)現(xiàn)的問題，晚上抓緊深入研討分析，一點一點剖析原因，提出改進措施。歷經(jīng)兩個多月的現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)，通過不斷改進設(shè)備，完善技術(shù)、工藝細節(jié)等，現(xiàn)場攤鋪試驗取得成功。

9月中旬以后呼蓄上水庫寒潮頻繁，有時甚至大雪紛飛，氣溫驟降對攤鋪施工影響很大。為保證施工質(zhì)量，夏世法又帶領(lǐng)團隊研發(fā)了全自動跟碾技術(shù)、低溫時段質(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)量的前提下延長了可施工時段，為保證瀝青混凝土面板施工進度提供了重要技術(shù)支撐。

最終，呼蓄上水庫瀝青面板工程順利完工，成為我國高寒地區(qū)第一座瀝青混凝土面板堆石壩。電站運行后上水庫瀝青混凝土板“滴水不漏”，填補了國內(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盆防滲技術(shù)的空白，榮獲水力發(fā)電科學(xué)技術(shù)獎特等獎。

錘匠心、望長遠——推動更多科研創(chuàng)新成果應(yīng)用實踐

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、瀝青混凝土等多個團隊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，他指導(dǎo)團隊開展多項加固防護技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用，為多個工程安全運行奠定基礎(chǔ)。“作為團隊的帶頭人，我目前的首要任務(wù)是把團隊帶好，想方設(shè)法把年輕人的能力提升上來，把團隊的研究成果和工程實踐結(jié)合起來，更好為行業(yè)服務(wù)。”夏世法的目標很清晰：一方面，希望把中國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)揮每個成員的長處，讓團隊實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

近年來，我國水電開發(fā)在關(guān)鍵節(jié)點上已實現(xiàn)了智能化建設(shè)管理與智慧化運營，大壩智能建設(shè)已經(jīng)取得突破性進展，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”目標促動下，抽蓄電站的發(fā)展正如火如荼。新時代的水利人，正奮力在祖國的山川河流、廣袤大地上書寫論文，以務(wù)實的科研精神、點滴的努力付出，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)展保駕護航。