成就速览:
●我国已经拥有世界顶尖的200米级特高碾压混凝土重力坝筑坝、200米级特高混凝土面板堆石坝及300米级特高拱坝等技术,坝工建设水平在数量规模、技术难度和技术创新等方面都已进入世界最前列。
●除修建高坝大库外,大型灌区建设、多沙河流整治、农田旱涝盐碱综合治理和小水电开发等诸多领域已接近或达到世界先进水平。
●防汛抗旱减灾、大江大河综合治理、水资源开发和保护、农村水利、水利工程建设等重点领域取得了一批重大科技成果。
●“十五”以来,水利系统共完成国家和部级科技项目600余项,其中33项达到国际领先水平,165项达到国际先进水平。获得国家级科技奖励50余项,省部级科技奖励560余项。
50年前,万里黄河第一坝——三门峡大坝建设正处在施工的重要阶段:要在1年内完成大坝100万立方米混凝土的浇筑量。这对当时一年浇筑10万立方米混凝土的普遍进度而言,好像天方夜谭。时任工程浇筑混凝土作业队队长的高连业清楚记得当时的情景:“一天睡4个小时,天天如此,当时感觉不困、不饿,就这样坚持了1年。”1959年,高连业和他的同事们全年完成103.8万立方米混凝土浇筑量,创下了那个时代混凝土浇筑的国内纪录。
随着历史前进的车轮,记录不断被刷新。43年后,同样的施工要求,同样的施工规模,按照2002年的三峡工程混凝土浇筑速度,只需要两个多月。从三班倒的一年到普普通通的两个月,凸显出何等巨大的飞跃:我国水利工程建设的科研、设计、施工、装备已经达到了国际领先水平!
新中国成立60年来,在党和政府的坚定领导和政策指引下,科技事业迎来了一个又一个春天;在水利事业的蓬勃发展和治水人高瞻远瞩的宏伟气魄下,水利科技从起步逐渐走向自主创新、一领风骚;几代水利科技工作者的报国热情和忘我劳动,推动着水利科技事业欣欣向荣、蓬勃发展。
高坝大库修建、大型灌区建设、多沙河流整治、农田旱涝盐碱综合治理和小水电开发等诸多领域已接近或达到世界先进水平,防汛抗旱减灾、大江大河综合治理、水资源开发和保护、农村水利、水利工程建设等重点领域取得了一批重大科技成果,我国水利科技实力和知识储备产生了质的飞跃,成就了水利科技史上一个又一个奇迹!
科技发展强力推动水利建设
一个国家的现代化,关键是科学技术的现代化。新中国成立后,党和国家采取的一系列重大科技战略决策,为水利科技的发展创造了接踵而来的机遇和有利条件。从1956年“向科学技术进军”到1978年“科学的春天”,再到1995年“科教兴国”战略以及新世纪“自主创新”发展战略核心的提出,使得水利科技事业犹如鱼儿游入大海、犹如花儿沐浴春风,水利科技的不断跨越成为我国科技发展历程中备受瞩目、引以为豪的光辉篇章。
科技的进步源自发展的需求。回首60年的发展历程,水利科技的发展与水利建设的需求紧紧相连。新中国成立后水利事业的蓬勃开展,为水利科技的发展提供了前所未有的宽广舞台。治淮、黄河梯级开发、泥沙治理等等,成为水利科研攻关的核心领域。特别是党的十一届三中全会以来,水利“基础设施”地位和水资源“基础性的经济资源”“战略性的自然资源”“生态与环境的控制性要素”地位的确立,向水利科技提出了越来越高的新要求,同时也为水利科技提供了重要的发展机遇。
60年来,我国的水利科研从学科专业的初步构建,发展到科研系统在结构组成和专业配置上的日臻成熟;水利科技成果从成熟的闸坝技术,扩展到节水灌溉、泥沙研究、防洪减灾等诸多领域;水利科技从为工程建设服务,拓展到为水利建设提供全面技术支撑,为国家繁荣、经济发展、社会进步和人民安康提供重要支撑。我国水利科技为水利迈向现代化提供了强大的第一生产力。
60年来,我国水利科技的辉煌成果不断推动着水利发展与改革的进程。
在防汛抗旱减灾方面,洪水管理战略以及中国水旱灾害研究等应用基础研究取得重大进展,预测预报预警技术、信息采集技术、指挥调度技术、防洪抢险技术等先进科学技术得到广泛采用,显著提高了防灾减灾能力和水平。
在大江大河综合治理方面,针对不同江河的突出问题,加强科学实验,积极推广使用新技术、新材料、新工艺;黄河调水调沙、小北干流放淤等重大科学试验和研究,加快了解决黄河水沙失衡问题的步伐;长江中下游干流堤防建设广泛采用了堤防防渗加固、隐患探测的新技术,实现了工程建设质的飞跃;河流生态修复技术方法的研究与推广使得受损水体的修复出现新途径。
在水资源节约和保护方面,“天然—人工”二元水循环模式、水资源合理配置理论与方法、水功能区划与水资源保护理论、分区域生态用水标准、黄河流域水资源演变规律研究等应用基础研究取得重大进展;水资源承载能力评价方法的研究和应用,水权水市场理论的确立和实践,新型节水技术及设备的开发和推广,推动了节水型社会建设。
在农村水利方面,通过改造传统灌溉技术和设备,优化灌区水资源配置,推广应用农村水电新技术、新产品,引进推广找水、劣质水处理等饮水安全成套技术和设备,加快了农村水利的现代化进程。
在水利工程建设方面,三峡、小浪底、南水北调等一大批重大水利水电工程的建设表明我国已具备建设世界一流水利工程的能力和水平。采用全断面岩石掘进机、大型渠道混凝土摊铺机、超大型预冷强制式混凝土拌和楼等先进技术和装备,极大地提升了水利工程施工的现代化水平。
在水利信息化建设方面,计算机通信网络技术得到广泛应用,实现了水文气象基础数据的自动化全天候实时获取、传输、存储和处理,水文基础数据库建设加快,水利信息公众服务能力明显增强。以信息化技术为基础的流域水资源实时监控系统的推广和应用,实现了流域水资源的统一调度。国家防汛抗旱指挥系统工程、水利电子政务工程、水资源调度与管理系统等一大批应用范围广、发挥作用大、具有代表性的水利业务应用系统相继投入运行,极大地丰富了水利业务工作的技术手段,有力地提升了水利建设和管理的现代化水平。
60年的锤炼和锻造,水利行业科技水平和能力显著提升,体制改革和基础平台建设初见成效,水利科技投入显著增加,水利科技人才队伍不断壮大,科技交流合作日益活跃,水利科技彰显了巨大的推动力量。通过开展原始创新、集成创新、消化吸收再创新,重大、优秀的科研成果不断涌现。据统计,“十五”以来,水利系统共完成国家和部级科技项目600余项,其中33项达到国际领先水平,165项达到国际先进水平。获得国家级科技奖励50余项,省部级科技奖励560余项。我国水利科技总体水平与国际先进水平的差距正在不断缩小,中国水利因为有着强大的科技支撑正在现代化的快车道上疾速飞驰。
重大科技突破成就重大标志性工程
60年的科学实践,中国水利科学实力有了巨大的增长,水利科学研究在不同领域、不同层面实现了一个又一个领军时代的突破。葛洲坝、三峡、小浪底,这一连串的世纪之作中浓缩着水利科技诸多领域的最高成就。
长江出三峡峡谷后,水流由东急转向南,江面由390米突然扩宽到2200米。由于泥沙沉积,在河面上形成葛洲坝、西坝两岛,把长江分为大江、二江和三江。横跨在这两江、两坝之上的,就是动工于1970年、号称“长江第一坝”的葛洲坝水利枢纽工程。其二、三江工程及水电机组安装曾一举获得迄今为止唯一的一次国家科技进步特等奖。其成功的通航、消能、截流技术代表了当时中国水利水电建设科学技术新的水平,并且经受了时代的考验。站在这座坝前,美国能源协调委员会一位主任工程师不由惊叹:中国人有能力建成任何一座他们自己认为需要建设的大坝。这座国人独立自主完成的大坝,为三峡枢纽工程建设作了技术上的准备。
三峡工程,这个动工于上世纪90年代、代表当今世界水利建筑最高技术水平的创新工程,拥有100多项“世界之最”。其举不胜举的经典范例和施工奇迹常常让人回味无穷:两次截断长江,流量、落差、流速三项关键水力学指标,均高于世界上单项水力学指标,其综合困难程度在世界截流史上罕见;大坝混凝土快速施工技术是大坝混凝土浇筑的一场工艺革命。采用成套先进的混凝土快速施工新技术,选定以塔带机为主,辅以高架门机、塔机和缆机的综合施工方案,创造了混凝土年浇筑量连续3年超过400万立方米的世界纪录;在大体积混凝土温控防裂这个世界水电工程的老大难问题上取得了突破性进展,首创了混凝土骨料二次风冷技术,在第三阶段的工程施工中,右岸大坝没有出现一条裂缝,创造了世界水电工程界的奇迹——自1993年开工以来,三峡工程每年都有新技术、新工艺、新专利等创新成果诞生。据不完全统计,在三峡工程科技成果中,获国家科技进步奖18项,获省部级科技进步奖200多项,申请专利700多项,并建立了100多项高于国颁和部颁标准的工程质量和技术标准。
与长江对望的黄河,同时期也拉开了一项世纪工程的建设帷幕——经过半个世纪的酝酿,黄河小浪底枢纽工程1991年前期工程开工。这座黄河干流三门峡以下唯一能取得较大库容的控制性工程,坝址控制黄河流域面积的92.3%、天然径流量的91.2%和近100%的泥沙,处于承上启下、控制黄河水沙的关键部位,也是以“防洪(包括防凌)、减淤为主,兼顾灌溉、供水和发电,蓄清排浑,综合利用,除害兴利”为开发目标的治黄关键性工程。工程建成后,可使黄河下游防洪标准由60年一遇提高到1000年一遇,并基本解除黄河下游凌汛威胁。重要的治黄战略地位增加了工程设计的分量,而复杂的自然条件更给工程设计增加了不少难度。然而在冲破险阻的同时,更是催生了一大批水电施工史上的奇迹:在70多米深覆盖层上建造154米高、总体积达5000多万立方米的堆石坝,国内尚无先例,其深80多米的大坝防渗墙更为中国之最;设计中创造性地布置的10个泄水建筑物泄水消能的消力塘是世界最大的综合消力塘;首先从国外引进并在排沙洞上采用了后张预应力混凝土衬砌技术;首次在国内采用了GIN灌浆新技术;自行设计建立了我国水利水电系统第一个水库遥测地震地网;工程高水头偏心铰弧门设计、高112米的进水塔群动力稳定性研究、以喷锚支护作为永久支护的大跨度地下厂房设计等均被公认为国内领先。
没有几十年治黄经验的积累,拿不出小浪底工程这样高水平的设计。没有几十年闸坝技术的积淀、几代水利科研工作者前赴后继挑战难题,就没有三峡工程诸多的世界第一。纵观新中国水利科技发展的60年,就是迎接挑战、不断超越发展的60年。
从新安江、龙羊峡到小浪底、三峡,从长江、黄河大堤的修建到临淮岗、向家坝、南水北调等工程的建设,这一座座宏伟的水利丰碑是我国水利建设伟大成就的标志,更是无以计数的科技创新与科技突破的结晶。
科技创新为水利发展插上腾飞的翅膀
60年的发展历程,是中国水利科技从学习、引进走向自主创新的历程。实践证明,提高自主创新能力、建设创新型国家是提高综合国力的关键。推动科技进步、坚持创新驱动已成为新时期我国水利事业发展的客观要求,成为推动水利现代化的必由之路。
60年来,我国的水利科学研究既为工程建设解决了关键技术难题,又为水资源可持续利用提供了宏观战略决策支撑;从单一学科研究向交叉、综合、边缘学科发展,实行联合攻关,加强了科技成果的综合和集成;在研究方法上,突破了传统的以试验研究为主的方法,采用了实验研究、计算分析和野外观测相结合的技术路线,计算机技术得到了广泛的应用;在成果转化方面,坚持了面向水利建设的方向,转化率全面提高,转化周期大为缩短,水利科技面向经济、社会全方位服务。
目前我国在水资源规划方面的理论研究及其成果,已达到了国际先进水平。“九五”国家科技攻关项目“西北地区水资源合理开发利用与生态环境保护研究”,提出了内陆河流域的水资源二元演化模式,基于此模式进行了西北地区水资源开发利用现状和生态环境质量的统一评价。在国内外首次提出了干旱区水分—生态相互作用机理和定量化的水分驱动生态演变模型,建立了干旱区生态需水量的计算方法,提出了与区域发展模式及生态环境保护准则相适应的生态环境需水量。提出了干旱区水资源承载能力计算方法和重点区不同发展阶段的水资源承载能力以及相应于此承载能力的水资源合理化配置方案。该研究成果为国家西部大开发战略的实施提供了科学的决策依据。
在暴雨洪水分析和数值模拟、将洪水仿真技术应用于滩区与蓄滞洪区等方面,我国已达到国际先进水平。例如针对黄河下游滩区与蓄滞洪区特点建立的洪水风险分析系统,已经成为黄河防汛指挥部门的实用工具。
近年,我国加大了农业高效用水技术和节水灌溉技术的应用研究和推广,许多单项节水灌溉技术已趋于成熟,接近国际先进水平,如在水稻调亏灌溉机理研究方面,提出了水稻水分生产函数及“非充分灌溉”理论,成为节水农业基础理论方面的重大突破。波涌灌溉技术和水平畦田灌溉技术的研究和应用取得重大突破,可使田间水利用率提高30%~40%,接近先进国家水平。在喷微灌关键设备的研制开发方面,成功研制出喷灌系统的外混式自吸泵,金属管道快速接头,微灌系统的旋转式微喷头、水力驱动施肥泵、地下滴灌灌水器、水动反冲洗沙过滤器等,并进入了产业化发展阶段。
近期我国加强了对水生态环境的监测和信息采集,加强了水工程的环境评价,加大了水污染防治力度,加快了水土保持建设速度。如水土保持基础理论研究、技术推广应用取得显著成效,提出了以小流域为单元,因地制宜,山水田林路综合治理的理论,建立了适用不同地区、不同地理环境、不同土壤侵蚀类型的水土流失防治方法、模式和技术措施,逐步形成了工程措施、林草植被措施和农业技术措施优化配置的技术体系。如黄河中游的淤地坝技术,西北干旱地区的雨水利用技术,长江流域的坡面水系建设技术等。在广泛调研的基础上,建立了全国土壤侵蚀本底值数据库,填补了此领域的空白,是我国水土保持监测领域的重要里程碑。
除旧立新才能生生不息,与时俱进方能持续发展。60年来,我国水利科技事业在艰难中起步,在改革中发展,在创新中突破,不断实现历史性跨越。60年来,我国水利科技创新能力显著增强,一批重大科技成就,大大提升了我国水利实力和国际威望,自主研发和成套设备技术水平明显提高,在国家重大水利工程和活动中发挥了重要作用,为水利发展、社会进步、民生改善提供了重要支撑。从大国走向强国必须创造高度发达的社会生产力,而科技是先进生产力的集中体现。现代化的进程归根结底取决于科技的进步和创新。在实现中华民族伟大复兴的历史征程上,我们需要依靠科技进步和创新,实现跨越式发展。我们必须紧紧依靠科技进步和创新,推动水利建设迈向新的辉煌跨越。
来源:中国水利报 2009年10月20日