陕西省科学技术进步奖公示内容

陕西省科学技术进步奖公示内容项目名称水利工程库坝系统渗流控制关键技术及工程应用提名者及提名意见提名者：中国水利水电第三工程局有限公司提名意见：提名该项目为陕西省科学技术进步奖一等奖。水利水电工程是我国重要的基础设施和民生工程，进一步加强水利水电工程建设是实现国家“十四五”规划和“双碳”战略的关键措施。加快重点引调水和调蓄工程建设，是实现“立足省内、南调汉水、北引黄河、纵横成网”水利发展规划的必要条件之一。在水利水电发展进程中，新建工程地质条件复杂性陡增，已建工程运维过程中除险加固需求凸显，土-岩-人工材料渗透特性复杂、防渗体快速精准设计与施工困难、渗漏后的判定与修复体系性差，对水利水电工程高质量发展形成了严峻挑战和困扰。本项目依托陕西汉江、黄河、金沙江、大渡河等梯级规划大中型水利水电工程，在渗流场模拟与仿真、防渗施工体系建立、特殊地层防渗体渗漏判定-修复等方面取得了重大创新、填补了多项技术空白。建立了渗流分析与防渗控制仿真平台，智能优化防渗体设计并形成特殊地层控制性灌浆施工技术体系；发明了新材料、新技术与新工艺，形成防渗体渗漏判定-修复准则，多次高效率、高质量完成了三峡、筱溪等多个重要水利水电工程防渗施工及渗流修复。项目成果能高效高质量解决水利水电工程防渗系统在设计、施工、运维管理等全生命周期出现的问题，具有显著的经济社会效益。项目成果在验收及成果评价过程中，专家组认为系列成果均达到了国际先进水平，具有很好的示范作用和推广价值，尤其是对西部水电开发工程的建设有重大的指导意义，也为我国水利水电工程高质量持续发展实施奠定了坚实基础。项目简介陕西省是我国水利大省，世界第一座修建在悬托型河谷上以防洪减淤为主要任务的特高拱坝（东庄水库）、超长深埋世界第一的隧洞（引汉济渭工程）、国内第一高粘土心墙（黑河水库）、西北地区第一座开工的抽水蓄能工程（镇安抽水蓄能电站）均坐落在陕西省并发挥重要的社会经济效益。水利工程作为国民经济和社会发展的重要基础设施，在防洪安全、清洁能源开发、水资源调配等方面承担着不可替代的历史使命。由水库和大坝组成的库坝系统是水利工程的核心建筑物，库坝系统的安全性是保证水利工程正常运行的重要基础。然而水工建筑物与其他工程构筑物最大区别在于“水”与“建筑物”之间的相互作用。长期以来，渗漏问题是库坝系统建设、运行、管理中面临的重大难题，由渗透破坏引起的工程安全问题占比超过50%。尤其是在高水头作用下，非线性渗流机理不明晰、防渗形式单一滞后、特殊地基防渗施工难、渗漏修复效果不理想等痛点问题，制约着库坝系统的技术进步和健康运行。本项目以国家和陕西省水利发展需求为导向，依托国家优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金面上项目、陕西省重点科技创新团队、企业委托项目等，发挥西安理工大学水利工程渗流与防渗研究方向（起源于20世纪90年代）的优势，组建集科研、设计、施工为一体的研究团队，历经二十年，围绕水利水电工程渗流分析理论、防渗设计形式、防渗施工方法、渗漏修复技术等内容，通过产学研用协同攻关，破解了水利水电工程建设运行中的渗漏难题，相关研究成果被编入国家行业标准。项目主要创新成果包括：（1）渗流分析理论：揭示了孔隙介质细颗粒流失及裂隙介质隙宽变化规律，建立了孔隙/裂隙介质渗透系数非线性渗流模型，创新了库坝系统非线性渗流理论，为库坝系统渗流分析及防渗方案设计奠定了理论基础。（2）防渗设计方法：首创了“土工膜+挤压边墙”坝体防渗和“防渗墙+帷幕灌浆”坝基防渗新形式，构建了三维渗流场“范围定量-智能反演-精准建模”成套模拟技术及防渗体互馈优化设计平台，使土工膜面板堆石坝的高度由70m提升至150m，开辟了深厚覆盖层垂直防渗新思路。（3）防渗施工技术：研发了强漏失覆盖层高喷灌浆施工技术和高渗透岩层丙烯酸盐高压脉动劈裂灌浆技术，与普通水泥浆液相比，单位耗浆量减少50%，将强漏失覆盖层双排灌浆深度由30m提高至48m，破解了特殊地层灌浆施工难的问题。（4）渗漏修复措施：提出了渗漏电阻率-磁共振耦合全息成像诊断方法，创新了混凝土裂缝和岩土体渗漏分类修复技术，实现了基岩5700m3/h的大流量封堵，使库坝系统渗漏修复技术走向系统化和标准化。项目成果在水利水电工程领域发表学术论文300余篇，其中SCI/EI检索126篇，出版专著8部，授权发明专利12项、软件著作权4项，工法19项；培养博士后5人，博士生20人，硕士生140人。主编了《水电水利工程控制性灌浆施工规范》（DL/T5728-2016）《土工膜面板堆石坝技术规范》T/CEC5034-2021等4部标准，参编了4部标准。项目提出的水利工程库坝系统渗流控制关键技术已成功在石头河水库、黑河水库、南沟门水库、汉江流域梯级电站等陕西省重点工程，新疆下坂地水库、河南省小浪底水库、青海省公伯峡水库等国内代表性工程，以及几内亚凯乐塔水电站、老挝南欧江水电站、菲律宾瓦瓦供水项目工程等国际合作工程中得到广泛应用。其中，陕西80%以上的高土石坝、汉江流域90%以上的规模性水利水电工程都直接或间接应用了本项目成果。部分应用企业开具证明显示，近年来经济效益16.865亿元，产生了显著的社会效益和良好环境效益。客观评价1.科技查新国家一级科技查新咨询单位陕西省科学技术情报研究院对项目的国内外查新报名表明“未见明确述及水流对裂隙壁面切向拖曳力计算公式报道；未见明确述及因细颗粒流失导致的线性-非线性流态相互交替的渗流模型；未见明确述及兼具局部和全局收敛性能非均质渗流场计算参数降阶智能反演算法；未见明确述及大规模排水孔幕“以线代孔”、“以面代孔”的显示简化降维模拟方法；未明确提及实现双排帷幕灌浆在强漏失覆盖层中可达48m深；未明确提及专用胶成分及配比”。由此可见，本成果在国内外同行业领域创新突出。2.行业知名专家学术性评价意见（1）天津大学钟登华院士团队于2005年在《岩土力学》发表论文“裂隙岩体渗流场分析及其三维有限元程序设计”中采用了项目组构建的“三维岩体主导裂隙网络渗流基本方程”和“裂隙岩体渗透系数张量公式”。（2）河海大学吴中如院士团队于2004年在《水利水电技术》发表论文“碾压混凝土坝变形一级监控指标的拟定方法”中采用了项目组“采用渗流量等效原理推求的碾压混凝土坝层面等效隙宽公式”。（3）山东大学李术才院士团队分别于2009年在《岩土力学》发表论文中引用了项目组研究成果“当岩体内裂隙发育程度较低，渗流流速较小时，岩体内渗透静水压力p将起主导作用”；2014年在《中南大学学报（自然科学版）》发表论文中评价项目组“从理论上分析了渗流场与稳定温度场相互影响、相互作用的机理”。（4）中国水利水电科学研究院王浩院士于2013年2月26日评价“裂隙渗流对裂隙壁作用的切向拖曳力理论……为定量考虑渗透动水压力奠定了理论基础，成功地解决了水力坡度较大时（不一定是水位差引起的）易发生渗透破坏的机理”。3.行业验收鉴定意见（1）2008年3月20日，中国水利水电建设集团公司对《复杂地层深孔高喷灌浆施工技术研究与应用》组织鉴定，委员会评价“实现了48m大孤石粉细砂强透水砂卵石层的高喷灌浆”“课题成果整体达到了国内先进水平”。（2）2010年4月18日，中国水利水电建设股份有限公司对《KGM絮凝剂的研发及在水泥高喷灌浆工程中的应用》组织鉴定，委员会评价“掺加KGM絮凝剂浆液与普通水泥浆液相比，在保证工程质量的情况下，实测单位耗浆量节省50%以上，可节约直接费用约30%”、“研究成果总体达到国际先进水平”。（3）2015年5月31日，中国电力建设集团有限公司对《岩溶地区混合浆液防渗处理施工技术研究与应用》组织鉴定，委员会评价“成果应用于黔中水利枢纽工程坝基、坝肩防渗处理，防渗效果良好，保证了工程质量，形成了施工工法，经济效益明显”“成果达到了国际先进水平”。4.重要科技奖励（1）《新疆塔里木河流域近期综合治理下坂地水利枢纽工程勘测》获全国优秀水利水电工程勘测设计奖银质奖。（2）《新疆下板地水库坝基防渗专题研究》获2006年全国优秀咨询成果一等奖。（3）《KGM絮凝剂的研发及在水泥高喷灌浆工程中的应用》荣获2011年中国施工企业管理协会二等奖。（4）《二代丙烯酸盐在特殊地质条件下帷幕灌浆技术研究》荣获2011年中国水电建设股份有限公司二等奖。应用情况本项目属于技术研发和应用，围绕水利水电工程渗流分析理论、防渗设计方法、防渗施工技术、渗漏修复工艺等内容展开研究。利用研究成果，解决了非线性渗流机理不明晰、防渗形式单一滞后、特殊地基防渗施工难、渗漏修复效果不理想等方面等难题，保证了工程安全、顺利建设，降低了工程风险，提高了施工效率，突破了现有技术瓶颈。研究成果提出的水利工程库坝系统渗流控制关键技术已成功在石头河水库、黑河水库、南沟门水库等陕西省重点工程，新疆下坂地水库、河南省小浪底水库、青海省公伯峡水库等国内代表性工程，以及几内亚凯乐塔水电站、老挝南欧江水电站、菲律宾瓦瓦供水项目工程等国际合作工程中得到广泛应用，具有大力推广和应用的价值。本项目产生的经济效益主要体现在：采用包括非线性渗流分析理论、成套三维渗流场模拟技术、坝体坝基联合防渗设计方法的库坝系统防渗体互馈优化设计平台，可节省设计周期和人员成本投入；优化防渗体体型，节省防渗体材料用量及费用；提高防渗效果及工程效益。利用特殊地基灌浆新材料及新技术，可节省浆液材料用量，有效降低施工成本，提高灌浆施工效率。通过渗漏检测方法和修复工艺，可有效识别定位渗漏通道，防渗渗漏问题的进一步加剧，并且能够系统修复各类渗漏问题，使工程迅速投入正常运行，显著降低由渗漏引起的工程效益损失。成果在国内外220余项水利项目中得到了推广应用。主要知识产权和标准规范等目录（限10条，所列专利证书颁发日期、标准规范发布日期、论文发表日期应在2022年12月31日之前。）序号知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人1标准水电水利工程控制性灌浆施工规范中国DL/T5728-20162016年01月07日国家能源局中国水利水电第三工程局有限公司、中国水利水电第十三工程局有限公司、中国水电基础局有限公司。王鹏禹、肖恩尚、曹琳、孙亮、廖勇、温建明、王琪、马超群、杨晓红、路丙辉、刘桃红、闫周文、洪敏浩、王永、王林勇、唐玉书2发明专利一种水电站地下厂房排水孔幕的模拟方法中国ZL201810581669.22019年08月23日3502735西安理工大学许增光、曹成、柴军瑞、温立峰、钱武文、覃源3发明专利水泥高压喷射灌浆用絮凝剂及其制备方法和应用中国ZL201010204951.22012年10月03日1051664中国水利水电第三工程局有限公司谢凯军、赵建明、屈高见4标准水电水利工程施工安全监测技术规范中国DL/T5308-20132013年11月28日国家能源局中国水利水电第三工程局有限公司，中国葛洲坝集团股份有限公司，中国水电建设集团十五工程局有限公司王鹏禹、李磊、姬脉兴、谢凯军、陈光荣、邢昊、白美刚、李永齐、刘渭东、李晓光、南大伟、董栋、岳鹏、马建勋、周虹、龙志强、郭屹东、王永、彭成军、姚红兵5发明专利一种地面磁共振法与高密度电法联合探测堤坝渗漏的方法中国ZL201910119487.82019年02月18日4203838水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院李宏恩、王芳、李铮、徐海峰、周宁、何勇军、余茜、李阳明艳6标准土工膜面板堆石坝技术规范中国T/CEC5034-20212021年04月23日中国电力企业联合会中国水电建设集团十五工程局有限公司，中国电建集团海外投资有限公司、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、陕西秦海检测科技有限公司、中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司、北京东方雨虹防水技术股份有限公司、中国水利水电第五工程局有限公司、中国电建市政建设集团有限公司何小雄、张国来、王星照、李宏伟、姚栓喜、汤轩林、李宜田、宁宇、章天长、齐宏文、郭联合、白存忠、杨关锋、陈晓静、梁艳萍、王大强、李晨、王星亮、岳浩翔、陆希7发明专利一种内序列多相材料拓扑优化方法中国ZL201610980122.02020年02月18日3695504西安理工大学曹靖、柴军瑞、杨毅、蔡坤、许增光、覃源、贾颖颖8工法混凝土面板堆石坝挤压式边墙固坡施工工法中国YJGF080-2006（一级）2008年3月31日中华人民共和国住房和城乡建设厅中国水利水电第十五工程局、中国葛洲坝集团股份有限公司、中国水利水电第五工程局苗树英、王星照、孙志峰、王亚文、张安平、廖光荣9论文Radialfluidflowregimeinasinglefractureunderhighhydraulicpressure中国JournalofHydrology2019年09月12日JournalofHydrology西安理工大学西京学院曹成、许增光、柴军瑞、李雅琦10工法阻水化学灌浆施工工法中国ZGDJG3月26日中国电力建设集团有限公司中国水利水电第三工程局有限公司屈高见、王健、田科宏、冯利利、林培娟注意：上述知识产权无争议且为本项目独有，未曾在往年国家科学技术奖励项目、往年其他省部级（政府）科学技术奖励项目和本年度其他陕西省科学技术奖提名项目中作为支撑材料出现。用于提名陕西省科学技术奖的情况，已征得未列入项目主要完成人和主要完成单位的权利人（专利指发明人）的同意，知情同意证明材料均存档备查。主要完成人情况排名姓名技术职称行政职务工作单位完成单位对本项目的贡献1许增光教授西安理工大学研究生院副院长西安理工大学西安理工大学总负责，整体技术方案2李东锋正高级工程师总工程师中国水利水电第三工程局有限公司中国水利水电第三工程局有限公司地下防渗体施工技术3李宜田正高级工程师工程科技部主任、技术中心副主任中国水电建设集团十五工程局有限公司中国水电建设集团十五工程局有限公司地上防渗体施工技术4曹成博士后/西安理工大学西安理工大学渗流分析方法优化及平台构建5魏克武正高级工程师院长陕西省水利电力勘测设计研究院陕西省水利电力勘测设计研究院防渗体设计及结构优化6王康柱正高级工程师/中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司防渗体设计及结构优化7柴军瑞教授/西安理工大学西安理工大学渗流分析理论完善及应用8李宏恩正高级工程师/水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院渗漏通道识别和定位9王鹏禹正高级工程师咨询专家中国水利水电第三工程局有限公司中国水利水电第三工程局有限公司注浆材料优化及应用10齐宏文正高级工程师工程科技部副主任技术中心副主任中国水电建设集团十五工程局有限公司中国水电建设集团十五工程局有限公司地上防渗体施工技术11屈高见正高级工程师勘测设计研究院副院长中国水利水电第三工程局有限公司中国水利水电第三工程局有限公司注浆材料优化及应用12苗树英正高级工程师原副总工程师中国水电建设集团十五工程局有限公司中国水电建设集团十五工程局有限公司地上防渗体施工技术13赵玮正高级工程师副总工程师陕西省水利电力勘测设计研究院陕西省水利电力勘测设计研究院防渗体设计及结构优化14方涛正高级工程师技术中心副主任中国水利水电第三工程局有限公司中国水利水电第三工程局有限公司地下防渗体施工技术，渗流分析方法15马伟丽博士/西安理工大学西安理工大学防渗优化及平台构建主要完成单位及创新推广贡献排名完成单位创新推广贡献1西安理工大学西安理工大学作为本项目第一完成单位，组织制定了项目总体研究计划和实施方案，是项目的主要推动者和协调者，以国家自然科学基金优秀青年项目、国家自然科学基金面上项目、陕西省自然科学基金重点项目等计划为基础，为该项目的提供了大力支撑。主持完成了该项目中非线性渗流模型构建、渗流分析方法研究、渗流分析平台、帷幕厚度公式的构建、动水注浆模型的建立等研究，对本项目各项创新点均做出了突出贡献。2中国水利水电第三工程局有限公司作为主要完成单位之一，主持完成了《水利工程库坝系统渗流控制关键技术及工程应用》项目中绿色絮凝剂灌浆材料研制、双排高喷灌浆技术和高压脉动劈裂灌浆技术研发、混凝土裂缝修复技术体系、岩土体大流量封堵技术的研发等内容，主编行业标注《水电水利工程施工安全监测技术规范》、《水电水利工程控制性灌浆施工规范》，完成工法多项，对本项目创新点3和创新点4做出了突出贡献。3中国水电建设集团十五工程局有限公司作为主要完成单位之一，主持完成了《水利工程库坝系统渗流控制关键技术及工程应用》中防渗体和面板挤压边墙施工技术、复合土工膜面板堆石坝等多项防渗施工技术的研究，并主编了国家电力行业标准《混凝土面板堆石坝挤压边墙技术规范》（DL/T5297-2013），完成了国家一级施工工法《面板堆石坝挤压边墙固坡施工工法》的编写和申报；主编了中电联团体标准《土工膜面板堆石坝技术规范》（T/CEC5034-2021）。研究成果在水电十五局承建的西安市黑河金盆水利枢纽、青海黄河公伯峡水电站工程、湖北龙背湾水电站工程、陕西渭南涧峪水库工程和老挝南欧江六级电站等国内外40余项水利水电工程的设计、施工中进行了推广应用。产生了大约45000万元的经济效益和巨大的社会效益。对本项目创新点3做出了突出贡献。4陕西省水利电力勘测设计研究院作为主要完成单位之一，主持完成了《水利工程库坝系统渗流控制关键技术及工程应用》中地基“防渗墙+帷幕灌浆”防渗技术的研发，并且将该首创技术应用至新疆下坂地水利枢纽工程，取得了良好的社会经济效益。同时将本项目成果推广至陕西省黑河金盆水库、南沟门水库等重工发电工程。对本项目创新点2做出了突出贡献。5中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司作为主要完成单位之一，参与完成了《水利工程库坝系统渗流控制关键技术及工程应用》中防渗体互馈优化设计平台的研制以及本项目中各类技术的推广，同时为本项目的实施提供了良好的科研环境和应用场所，同时完成了现场试验、数据收集等工作，对本项目创新点2做出了突出贡献。6水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院作为主要完成单位之一，参与完成了《水利工程库坝系统渗流控制关键技术及工程应用》项目中渗漏通道识别和定位的工作，主持完成了电阻率-磁共振耦合全息成像诊断方法等工作，并且将该项技术推广应用至多项水利工程，为渗漏问题的处理提供了先决条件，对本项目创新点4做出了突出贡献。完成人合作关系说明（合作方式包括专著合著、论文合著、共同立项、共同知识产权、共同获奖、共同参与制定标准规范、产业合作等。）完成人合作关系情况汇总表序号合作方式合作者/项目排名合作起始时间合作完成时间合作成果名称1产业合作魏克武/5、柴军瑞/72013年5月3日2014年6月1日陕西省南沟门水利枢纽工程大坝坝体和右坝肩三维有限元渗流稳定及沉陷计算专题2发明专利李东锋/2、方涛/142021年11月01日2022年05月17日一种振捣棒在薄壁高墙现浇混凝土中的竖