张楚汉院士团队：助力中国高坝水电站保险运行 -编号:LO007Kx

　　与此同时，张楚汉团队还邀请了几十位与抗震相干范畴的专家，负责完成了中科院“唐家山堰塞湖整治与北川地震遗迹维护”咨询项目。征询讲演上报国务院后，时任总理温家宝等国家引导进行了批示，成为相关部分在处置唐家山堰塞湖整治的主要参考根据，为汶川灾后重建供给了重要的技术支撑。

　　本项目从数值和计算机模拟仿真动身，解决的最大问题是数值方法的模拟和改进，而张楚汉团队不仅停留在模拟阶段，团队研究成果的最粗心义在于实在际应用，并在应用中继续总结和完善理论。

　　高坝建设对水能资源开发和水资源综合应用来说至关重要，高坝安全问题也是举世关注。近年来，我国的高坝建设迎来了前所未有的契机，在西部地域兴修的一批高混凝土坝不仅范围前所未有，而且坝高、库大，大多位于高地震烈度区，坝址区地质前提之庞杂、地震烈度之高世界常见，使高坝安全的关键技术面临前所未有的挑衅。然而，目前高坝安全问题海内外可鉴戒的经验极少，现有理论和工程教训已经不能完整满意不同需求，开展高坝安全性研究成为我国高坝工程建设火烧眉毛的义务。

　　项目团队主要成员、水利系系主任金峰表现，项目标大部门研讨都是历届水利系师生累积下来的。“大坝抗震平安评价工作已经发展好几十年了，这多少十年来一直地有更好、更正确、更合乎实际的措施来对大坝的安全性进行评价，咱们就是在评价办法不断完美跟改良的进程中，做了应当做的那一局部工作。”金峰说。

心怀国计民生　助力高坝事业

　　重要完成人

　　张楚汉 金峰 王进廷 徐艳杰　潘坚文 周元德 王光纶等

　　我国的第一个无限元—有限元线性耦合模型在1986年中美拱坝抗震研讨会和1988年第九届世界地震工程大会上发表，比欧美学界整整早了6年。这个模型的提出者正是张楚汉团队。现在经过20多年的不懈研究，他们已做到全面考虑高坝地震反应的各项关键因素，建立了迄今最为完全，可以模拟横缝非线性、材料损伤开裂、钢筋加固、库水可紧缩性以及无限地基辐射阻尼的高坝—地基—库水系统非线性动力损伤开裂分析模型，是该项研究领域的先行者。国际大坝协会抗震专业委员会主席马丁?威兰（Martin Wieland）曾评价说：“这些非线性方法将在世界范畴内显示其重要性。”

秉承研究传统　填补科研空白

　　张楚汉团队的研究成果对我国高坝建设和安全运行起到了关键的推动作用。据相关统计数据显示，迄今为止，项目已完成小湾、溪洛渡、白鹤滩、大岗山、拉西瓦、向家坝等20余座高坝的动静力安全性分析与评价，应用率达90%以上，节俭了大批工程投资，发生了明显的经济与社会效益。汶川地震后，又完成了强震区大坝震害调查分析，金沙江、雅砻江、大渡河等流域高坝的抗震复核，为保障灾后高坝安全建设与运行作出了贡献，取得了宏大的社会效益。

　　在不断将理论利用到事实的过程中，成员们从未结束持续科研的脚步，继承完善实践结果，得到了一系列法则性的工程论断，例如辐射阻尼减小坝体应力程度25%~40%，便可较大幅度地下降横缝开度，使坝体伤害开裂状态得到显明缓解，这一成果已正式列入最新订正的《水工建造物抗震设计标准》中。

　　项目名称

　　为了填补这些技术空白，我校水利系传授、中科院院士张楚汉率领科研团队迎难而上，悉心研究高坝抗震，多年来为我国高坝安全事业献计献力。在国家973打算、国家做作科学基金以及其他科研项目经费的支持下，团队结合我国高坝建设和水工结构学科发展需求，经由多年努力，在高坝动静力破损机理和安全评价问题的应用基础理论、分析模型和评价体制等方面取得了一系列打破性进展。2013年1月，“高坝动静力超载破损机理与安全评价方法”项目获国家科学技术先进奖二等奖。

　　项目提出了高坝—地基—库水系统非线性能源损害开裂分析模型，能够综合考虑无限地基辐射阻尼、横缝几何非线性等症结影响因素；提出了高坝动静力超载破坏的非连续全过程仿真分析模型，实现了高坝构造在动静力荷载作用下持续—断裂—非连续—破坏的全过程仿真；提出猜测新建高坝安全性态的工程类比法以及三级承载评价指标，建立了迷信性与工程适用性相结合的高坝安全评价系统；建立了模仿混凝土骨料、砂浆与界面的细观力学仿真模型，加深了对混凝土材料动力特征的意识。项目成果全面应用于我国高坝工程，解决了高坝安全评价的关键技术难题，推进了我国高坝水电站建设的发展。

　　迄今，团队已发表期刊论文300余篇，其中SCI收录70余篇,经营战略；多次受邀在世界地震工程等国际学术大会做宗旨报告；出版学术专著3部，受权国家发现专利12项，撰写科研呈文百余份，培育博士50余人……

　　高坝动静力超载破损机理与安全评价方法

　　而张楚汉团队以为，研究高坝抗震时不能简略地将高坝地基“一刀切”。高坝与大地相连，当地震发生时，振动的能量传导是在坝体与大地之间进行的。另外，高拱坝还有良多横缝，在遭遇强烈地震作用时，坝体横缝可能滑移和张开，坝体混凝土可能损伤开裂，且不同时刻的状况不尽相同。因此，高坝动静力分析是非常复杂的“非线性”系统问题，为了实在客观地反应大坝的抗震撼力响应特性，必需综合考虑影响坝体动力行动的多重关键因素。

　　起源：新清华 2013-09-13 第1929期

张楚汉教学等实现的“高坝动静力超载破损机理与保险评估方式”名目获2012年度国度科技提高二等奖

　　始终以来，张楚汉每周都会在学校举办一次研究组研究会，就科研工作的进展和存在问题进行交换和探讨。“科研攻关中，我们碰到的困难多得不得了，就跟天天吃饭一样。”金峰风趣地说，“做研究确定是要做别人不做过的事，有难度才有价值。”在这样的科研精力的领导下，张楚汉团队获得了多项冲破和翻新。

实习记者潘慧

　　上世纪80年代以来，张楚汉团队联合工程建设和学科发展需要，体系地开展了高坝破损机理与安全评价方法研究。此前，国际上高拱坝地震剖析主要为线弹性模型，迄今也仅有少数学者考虑了坝体横缝非线性和无穷地基辐射阻尼效应，更没有充足斟酌资料非线性与钢筋加固办法等相关问题。

　　谁也没有料到，2008年汶川发生了地震，8级的大地震对四川境内的水利工程设施造成了重大损坏。地震产生后，张楚汉团队敏捷作出反映，屡次赶赴灾区，对震区的所有高坝都做了抗震复核。“全部汶川地震，垮了这么多屋子，却没有垮一座大坝。从汶川地震来看，我们做的研究仍是比拟契合实际情形的。”金峰说。

走遍祖国各地　科研结合实际

源远流长 助力中国高坝水电站安全运行

　　不同的高坝建设，地质状况和设计请求不一样，地震烈度也不尽雷同。我国正在新建的小湾和溪洛渡拱坝，正在设计的白鹤滩和龙盘拱坝，都是坝高近300米的超高坝，库容数十亿甚至数几百亿破方米，设计地震烈度在8~9度以上。这就凸起了实地考核考察的意思。从年逾古稀的张楚汉，到“学术新人奖”取得者王进廷，团队的主力成员简直走遍了祖国的大江南北。基于项目研究所树立的模型，团队研发了功效强盛的有限元盘算系统，进行了小湾、溪洛渡等20多座高坝的地震反响分析和破损机理研究。项目研究成果得到了普遍运用，在我国高混凝土坝的安全评价、抗灾率评价等方面取得了很大功效，为高坝的抗震设计和安全性评价提供了牢靠依据。

图为张楚汉（中）和团队成员合影。

　　项目简介

　　早在1999年，张楚汉团队在这一科研领域就曾失掉国家天然科学奖三等奖，本次获奖项目也是在之前基本长进一步深入的成果。这不仅是一个科研项目，更是清华水利人对10余年研究工作的回想和总结。

　　凡是大型水利工程，首先要考虑的一个要害因素就是安全性问题。张楚汉曾说，安全是水电站安身立命之本，研究高坝抗震的主要目的就是保障大坝的安全，这对水利建设来说至关紧要。

　　但是，团队成员们心里还有一个担心：绝大部分的抗震研究只停留在经验统计方面，由于没有发生地震灾祸，因此高坝地震行为无奈验证。

　　高坝抗震是关乎公民经济发展的大事，高坝建设能带动其余工程，拉动当地经济发展，有利于进步当地居民的生涯水平。同时高坝遇震而不倒，能禁受住地震的考验，才干保证下游城镇的安全，因而保护高坝的安全也是至关重要的。

　　这些累累硕果弥补了多项科研技巧的空缺，为我国的高坝事业作出了出色奉献。而光环的背地，恰是一代代清华水利人尽力的汗水。“实际上这是一个精益求精的工作。我们当初也还在改进，它就是一项世世代代、渐进的、连续的事业。”张楚汉表示。

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