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鑄就輝煌的第一生産力——水利科技工作綜述
  2011-07-05 17:40  

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  ●我國已經擁有世界頂尖的200米級特高碾壓混凝土重力壩築壩、200米級特高混凝土面板堆石壩及300米級特高拱壩等技術,壩工建設水平在數量規模、技術難度和技術創新等方面都已進入世界最前列。
  ●除修建高壩大庫外,大型灌區建設、多沙河流整治、農田旱澇鹽鹼綜合治理和小水電開發等諸多領域已接近或達到世界先進水平。
  ●防汛抗旱減災、大江大河綜合治理、水資源開發和保護、農村水利、水利工程建設等重點領域取得了一批重大科技成果。
  ●“十五”以來,水利系統共完成國家和部級科技項目600余項,其中33項達到國際領先水平,165項達到國際先進水平。獲得國家級科技獎勵50余項,省部級科技獎勵560余項。

  50年前,萬里黃河第一壩——三門峽大壩建設正處在施工的重要階段:要在1年內完成大壩100萬立方米混凝土的澆築量。這對當時一年澆築10萬立方米混凝土的普遍進度而言,好像天方夜譚。時任工程澆築混凝土作業隊隊長的高連業清楚記得當時的情景:“一天睡4個小時,天天如此,當時感覺不困、不餓,就這樣堅持了1年。”1959年,高連業和他的同事們全年完成103.8萬立方米混凝土澆築量,創下了那個時代混凝土澆築的國內紀錄。

  隨著歷史前進的車輪,記錄不斷被刷新。43年後,同樣的施工要求,同樣的施工規模,按照2002年的三峽工程混凝土澆築速度,只需要兩個多月。從三班倒的一年到普普通通的兩個月,凸顯出何等巨大的飛躍:我國水利工程建設的科研、設計、施工、裝備已經達到了國際領先水平!

  新中國成立60年來,在黨和政府的堅定領導和政策指引下,科技事業迎來了一個又一個春天;在水利事業的蓬勃發展和治水人高瞻遠矚的宏偉氣魄下,水利科技從起步逐漸走向自主創新、一領風騷;幾代水利科技工作者的報國熱情和忘我勞動,推動著水利科技事業欣欣向榮、蓬勃發展。

  高壩大庫修建、大型灌區建設、多沙河流整治、農田旱澇鹽鹼綜合治理和小水電開發等諸多領域已接近或達到世界先進水平,防汛抗旱減災、大江大河綜合治理、水資源開發和保護、農村水利、水利工程建設等重點領域取得了一批重大科技成果,我國水利科技實力和知識儲備産生了質的飛躍,成就了水利科技史上一個又一個奇跡!

  科技發展強力推動水利建設

  一個國家的現代化,關鍵是科學技術的現代化。新中國成立後,黨和國家採取的一系列重大科技戰略決策,為水利科技的發展創造了接踵而來的機遇和有利條件。從1956年“向科學技術進軍”到1978年“科學的春天”,再到1995年“科教興國”戰略以及新世紀“自主創新”發展戰略核心的提出,使得水利科技事業猶如魚兒遊入大海、猶如花兒沐浴春風,水利科技的不斷跨越成為我國科技發展歷程中備受矚目、引以為豪的光輝篇章。

  科技的進步源自發展的需求。回首60年的發展歷程,水利科技的發展與水利建設的需求緊緊相連。新中國成立後水利事業的蓬勃開展,為水利科技的發展提供了前所未有的寬廣舞臺。治淮、黃河梯級開發、泥沙治理等等,成為水利科研攻關的核心領域。特別是黨的十一屆三中全會以來,水利“基礎設施”地位和水資源“基礎性的經濟資源”“戰略性的自然資源”“生態與環境的控制性要素”地位的確立,向水利科技提出了越來越高的新要求,同時也為水利科技提供了重要的發展機遇。

  60年來,我國的水利科研從學科專業的初步構建,發展到科研系統在結構組成和專業配置上的日臻成熟;水利科技成果從成熟的閘壩技術,擴展到節水灌溉、泥沙研究、防洪減災等諸多領域;水利科技從為工程建設服務,拓展到為水利建設提供全面技術支撐,為國家繁榮、經濟發展、社會進步和人民安康提供重要支撐。我國水利科技為水利邁向現代化提供了強大的第一生産力。

  60年來,我國水利科技的輝煌成果不斷推動著水利發展與改革的進程。

  在防汛抗旱減災方面,洪水管理戰略以及中國水旱災害研究等應用基礎研究取得重大進展,預測預報預警技術、信息採集技術、指揮調度技術、防洪搶險技術等先進科學技術得到廣泛採用,顯著提高了防災減災能力和水平。

  在大江大河綜合治理方面,針對不同江河的突出問題,加強科學實驗,積極推廣使用新技術、新材料、新工藝;黃河調水調沙、小北幹流放淤等重大科學試驗和研究,加快了解決黃河水沙失衡問題的步伐;長江中下游幹流堤防建設廣泛採用了堤防防滲加固、隱患探測的新技術,實現了工程建設質的飛躍;河流生態修復技術方法的研究與推廣使得受損水體的修復出現新途徑。

  在水資源節約和保護方面,“天然—人工”二元水循環模式、水資源合理配置理論與方法、水功能區劃與水資源保護理論、分區域生態用水標準、黃河流域水資源演變規律研究等應用基礎研究取得重大進展;水資源承載能力評價方法的研究和應用,水權水市場理論的確立和實踐,新型節水技術及設備的開發和推廣,推動了節水型社會建設。

  在農村水利方面,通過改造傳統灌溉技術和設備,優化灌區水資源配置,推廣應用農村水電新技術、新産品,引進推廣找水、劣質水處理等飲水安全成套技術和設備,加快了農村水利的現代化進程。

  在水利工程建設方面,三峽、小浪底、南水北調等一大批重大水利水電工程的建設表明我國已具備建設世界一流水利工程的能力和水平。採用全斷面岩石掘進機、大型渠道混凝土攤鋪機、超大型預冷強制式混凝土拌和樓等先進技術和裝備,極大地提升了水利工程施工的現代化水平。

  在水利信息化建設方面,計算機通信網絡技術得到廣泛應用,實現了水文氣象基礎數據的自動化全天候實時獲取、傳輸、存儲和處理,水文基礎數據庫建設加快,水利信息公眾服務能力明顯增強。以信息化技術為基礎的流域水資源實時監控系統的推廣和應用,實現了流域水資源的統一調度。國家防汛抗旱指揮系統工程、水利電子政務工程、水資源調度與管理系統等一大批應用範圍廣、發揮作用大、具有代表性的水利業務應用系統相繼投入運行,極大地豐富了水利業務工作的技術手段,有力地提升了水利建設和管理的現代化水平。

  60年的錘煉和鍛造,水利行業科技水平和能力顯著提升,體制改革和基礎平臺建設初見成效,水利科技投入顯著增加,水利科技人才隊伍不斷壯大,科技交流合作日益活躍,水利科技彰顯了巨大的推動力量。通過開展原始創新、集成創新、消化吸收再創新,重大、優秀的科研成果不斷涌現。據統計,“十五”以來,水利系統共完成國家和部級科技項目600余項,其中33項達到國際領先水平,165項達到國際先進水平。獲得國家級科技獎勵50余項,省部級科技獎勵560余項。我國水利科技總體水平與國際先進水平的差距正在不斷縮小,中國水利因為有著強大的科技支撐正在現代化的快車道上疾速飛馳。

  重大科技突破成就重大標誌性工程

  60年的科學實踐,中國水利科學實力有了巨大的增長,水利科學研究在不同領域、不同層面實現了一個又一個領軍時代的突破。葛洲壩、三峽、小浪底,這一連串的世紀之作中濃縮著水利科技諸多領域的最高成就。

  長江出三峽峽谷後,水流由東急轉向南,江面由390米突然擴寬到2200米。由於泥沙沉積,在河面上形成葛洲壩、西壩兩島,把長江分為大江、二江和三江。橫跨在這兩江、兩壩之上的,就是動工於1970年、號稱“長江第一壩”的葛洲壩水利樞紐工程。其二、三江工程及水電機組安裝曾一舉獲得迄今為止唯一的一次國家科技進步特等獎。其成功的通航、消能、截流技術代表了當時中國水利水電建設科學技術新的水平,並且經受了時代的考驗。站在這座壩前,美國能源協調委員會一位主任工程師不由驚嘆:中國人有能力建成任何一座他們自己認為需要建設的大壩。這座國人獨立自主完成的大壩,為三峽樞紐工程建設作了技術上的準備。

  三峽工程,這個動工於上世紀90年代、代表當今世界水利建築最高技術水平的創新工程,擁有100多項“世界之最”。其舉不勝舉的經典範例和施工奇跡常常讓人回味無窮:兩次截斷長江,流量、落差、流速三項關鍵水力學指標,均高於世界上單項水力學指標,其綜合困難程度在世界截流史上罕見;大壩混凝土快速施工技術是大壩混凝土澆築的一場工藝革命。採用成套先進的混凝土快速施工新技術,選定以塔帶機為主,輔以高架門機、塔機和纜機的綜合施工方案,創造了混凝土年澆築量連續3年超過400萬立方米的世界紀錄;在大體積混凝土溫控防裂這個世界水電工程的老大難問題上取得了突破性進展,首創了混凝土骨料二次風冷技術,在第三階段的工程施工中,右岸大壩沒有出現一條裂縫,創造了世界水電工程界的奇跡——自1993年開工以來,三峽工程每年都有新技術、新工藝、新專利等創新成果誕生。據不完全統計,在三峽工程科技成果中,獲國家科技進步獎18項,獲省部級科技進步獎200多項,申請專利700多項,並建立了100多項高於國頒和部頒標準的工程質量和技術標準。

  與長江對望的黃河,同時期也拉開了一項世紀工程的建設帷幕——經過半個世紀的醞釀,黃河小浪底樞紐工程1991年前期工程開工。這座黃河干流三門峽以下唯一能取得較大庫容的控制性工程,壩址控制黃河流域面積的92.3%、天然徑流量的91.2%和近100%的泥沙,處於承上啟下、控制黃河水沙的關鍵部位,也是以“防洪(包括防淩)、減淤為主,兼顧灌溉、供水和發電,蓄清排渾,綜合利用,除害興利”為開發目標的治黃關鍵性工程。工程建成後,可使黃河下游防洪標準由60年一遇提高到1000年一遇,並基本解除黃河下游淩汛威脅。重要的治黃戰略地位增加了工程設計的分量,而複雜的自然條件更給工程設計增加了不少難度。然而在衝破險阻的同時,更是催生了一大批水電施工史上的奇跡:在70多米深覆蓋層上建造154米高、總體積達5000多萬立方米的堆石壩,國內尚無先例,其深80多米的大壩防滲墻更為中國之最;設計中創造性地佈置的10個泄水建築物泄水消能的消力塘是世界最大的綜合消力塘;首先從國外引進並在排沙洞上採用了後張預應力混凝土襯砌技術;首次在國內採用了GIN灌漿新技術;自行設計建立了我國水利水電系統第一個水庫遙測地震地網;工程高水頭偏心鉸弧門設計、高112米的進水塔群動力穩定性研究、以噴錨支護作為永久支護的大跨度地下廠房設計等均被公認為國內領先。

  沒有幾十年治黃經驗的積累,拿不出小浪底工程這樣高水平的設計。沒有幾十年閘壩技術的積澱、幾代水利科研工作者前赴後繼挑戰難題,就沒有三峽工程諸多的世界第一。縱觀新中國水利科技發展的60年,就是迎接挑戰、不斷超越發展的60年。

  從新安江、龍羊峽到小浪底、三峽,從長江、黃河大堤的修建到臨淮崗、向家壩、南水北調等工程的建設,這一座座宏偉的水利豐碑是我國水利建設偉大成就的標誌,更是無以計數的科技創新與科技突破的結晶。

  科技創新為水利發展插上騰飛的翅膀

  60年的發展歷程,是中國水利科技從學習、引進走向自主創新的歷程。實踐證明,提高自主創新能力、建設創新型國家是提高綜合國力的關鍵。推動科技進步、堅持創新驅動已成為新時期我國水利事業發展的客觀要求,成為推動水利現代化的必由之路。

  60年來,我國的水利科學研究既為工程建設解決了關鍵技術難題,又為水資源可持續利用提供了宏觀戰略決策支撐;從單一學科研究向交叉、綜合、邊緣學科發展,實行聯合攻關,加強了科技成果的綜合和集成;在研究方法上,突破了傳統的以試驗研究為主的方法,採用了實驗研究、計算分析和野外觀測相結合的技術路線,計算機技術得到了廣泛的應用;在成果轉化方面,堅持了面向水利建設的方向,轉化率全面提高,轉化週期大為縮短,水利科技面向經濟、社會全方位服務。

  目前我國在水資源規劃方面的理論研究及其成果,已達到了國際先進水平。“九五”國家科技攻關項目“西北地區水資源合理開發利用與生態環境保護研究”,提出了內陸河流域的水資源二元演化模式,基於此模式進行了西北地區水資源開發利用現狀和生態環境質量的統一評價。在國內外首次提出了乾旱區水分—生態相互作用機理和定量化的水分驅動生態演變模型,建立了乾旱區生態需水量的計算方法,提出了與區域發展模式及生態環境保護準則相適應的生態環境需水量。提出了乾旱區水資源承載能力計算方法和重點區不同發展階段的水資源承載能力以及相應於此承載能力的水資源合理化配置方案。該研究成果為國家西部大開發戰略的實施提供了科學的決策依據。

  在暴雨洪水分析和數值模擬、將洪水倣真技術應用於灘區與蓄滯洪區等方面,我國已達到國際先進水平。例如針對黃河下游灘區與蓄滯洪區特點建立的洪水風險分析系統,已經成為黃河防汛指揮部門的實用工具。

  近年,我國加大了農業高效用水技術和節水灌溉技術的應用研究和推廣,許多單項節水灌溉技術已趨於成熟,接近國際先進水平,如在水稻調虧灌溉機理研究方面,提出了水稻水分生産函數及“非充分灌溉”理論,成為節水農業基礎理論方面的重大突破。波涌灌溉技術和水平畦田灌溉技術的研究和應用取得重大突破,可使田間水利用率提高30%~40%,接近先進國家水平。在噴微灌關鍵設備的研製開發方面,成功研製出噴灌系統的外混式自吸泵,金屬管道快速接頭,微灌系統的旋轉式微噴頭、水力驅動施肥泵、地下滴灌灌水器、水動反沖洗沙過濾器等,並進入了産業化發展階段。

  近期我國加強了對水生態環境的監測和信息採集,加強了水工程的環境評價,加大了水污染防治力度,加快了水土保持建設速度。如水土保持基礎理論研究、技術推廣應用取得顯著成效,提出了以小流域為單元,因地制宜,山水田林路綜合治理的理論,建立了適用不同地區、不同地理環境、不同土壤侵蝕類型的水土流失防治方法、模式和技術措施,逐步形成了工程措施、林草植被措施和農業技術措施優化配置的技術體系。如黃河中游的淤地壩技術,西北乾旱地區的雨水利用技術,長江流域的坡面水系建設技術等。在廣泛調研的基礎上,建立了全國土壤侵蝕本底值數據庫,填補了此領域的空白,是我國水土保持監測領域的重要里程碑。

  除舊立新才能生生不息,與時俱進方能持續發展。60年來,我國水利科技事業在艱難中起步,在改革中發展,在創新中突破,不斷實現歷史性跨越。60年來,我國水利科技創新能力顯著增強,一批重大科技成就,大大提升了我國水利實力和國際威望,自主研發和成套設備技術水平明顯提高,在國家重大水利工程和活動中發揮了重要作用,為水利發展、社會進步、民生改善提供了重要支撐。從大國走向強國必須創造高度發達的社會生産力,而科技是先進生産力的集中體現。現代化的進程歸根結底取決於科技的進步和創新。在實現中華民族偉大復興的歷史征程上,我們需要依靠科技進步和創新,實現跨越式發展。我們必須緊緊依靠科技進步和創新,推動水利建設邁向新的輝煌跨越。

作者:李平 責編:李姍  
 
 
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