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水 利 学 报

２０２３年 ６月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ６期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０６ － ０７１７ － １２

高海拔区特征环境驱动下混凝土坝服役性能研究进展

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姚可夫 １，２ ，田始光 １，３ ，漆一宁 １，２ ，周世华 ，黄耀英 ，苏怀智 １，２
（１．河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 ２１００９８；
２．河海大学 水利水电学院，江苏 南京 ２１００９８；３．山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 ２５００１３；
４．长江科学院 材料与结构研究所，湖北 武汉 ４３００１０；５．三峡大学 水利与环境学院，湖北 宜昌 ４４３００２）

摘要：以青藏高原为代表的高海拔地区汇聚着中国一半以上的待开发水能资源，在国家推动实现碳达峰与碳中
和目标的重大战略背景下，相关地区水利水电工程的劣化状态、运行性态、灾变模态日益受到关注。在系统梳
理高海拔地区典型环境基础上，从研究方法、影响规律、主控致因、防控措施等方面介绍了低大气压力、强太
阳辐射、低温、低湿度、大温度日较差等高海拔地区自然环 境 特 征 对 混 凝 土 坝 服 役 性 能 影 响 的 主 要 研 究 进 展。
针对现有研究在高海拔区混凝土坝工程健康诊断与灾变风险防控方面的不足，从复合特征环境工况下的大坝性
态馈控、混凝土多尺度劣化规律、材料与结构长期性能演化、工程组合系统行为分析等视角给出了进一步探讨
的命题。
关键词：高海拔地区；环境特征；混凝土；大坝；服役性能
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＵ５２８ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２１０１３
１ 研究背景

水能资源作为一种清洁可再生能源，在中国的蕴藏量和可开发量位居世界首位，在实现中国 ２０３０
年碳达峰和 ２０６０年碳中和目标、推动国家能源转型等方面扮演着重要角色。中国水能资源的空间分
布极不均匀，在待开发的水能资源中，一半以上集中在澜沧江、怒江、金沙江、黄河上游等流经的高
海拔地区 ［１ － ２］ 。目前，在高海拔地区已建成一批以混凝土坝为主要挡水建筑物型式的水利水电工程，
并有叶巴滩、松塔、班达等一批重要的混凝土高坝大库处于建设或规划之列（见表 １）。
相较中国其它地区，以青藏高原为代表的高海拔地区具有鲜明的自然环境特征 ［３］ ，其平均大气相
［５］
对湿度约为东南地区的 ５０％ ［４］ ；大气压力为东北地区的 ０．６～０．８ ；年均太阳辐射总量是华东地区的
２倍左右 ［６］ ；气温正负交替的大温度日较差天数约为华北地区的 ２倍 ［４］ ，此外还伴有频繁的大风、沙
尘、寒潮等极端天气。在这些特征环境要素影响下，服役于高海拔地区的大批水工混凝土结构出现了
不同程度的开裂、冻融损伤、异常变形等材料耐久性和结构安全性隐患与灾变问题 ［７］ ，如黄河上游的
拉西瓦混凝土拱坝，在长达 ２个多月施工间歇期里遭遇多次寒潮天气，因层面保护不够而出现开裂破
坏 ［８］ ；青藏高原地区的大古碾压混凝土重力坝，强烈太阳辐射加剧了该大坝温度场时空分布的不均匀
性，并在坝体表面产生了应力约 ０．６ＭＰａ，深度达 ０．６ｍ的拉应力区 ［９］ ；西藏那曲地区的查龙混凝土
面板砂砾石坝，全年经历的气温正负交替变化次数达 １８７次，冻结厚度约 １．０ｍ左右，加之高速水流
冲刷，大坝溢洪道混凝土底板出现大范围剥落，剥落深度 ８～１５ｃｍ ［１０］ ；澜沧江上游扎曲西藏段的果多
碾压混凝土重力坝，其坝址区太阳辐射强烈、空气稀薄干燥、温度日较差大的服役环境对大坝表面拉

收稿日期：２０２２ － １２ － ２０
基金项目：国家自然科学基金重点项目（５２２３９００９）；国家重点研发计划课题（２０１９ＹＦＣ１５１０８０１）
作者简介：姚可夫（１９９７—），博士生，主要从事混凝土坝工程安全防控研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｙａｏ＿ｋｏｖ＠ｈｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通信作者：苏怀智（１９７３—），教授，主要从事涉水工程安全防控与提能延寿研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｓｕ＿ｈｕａｉｚｈｉ＠ｈｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

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