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文伏波院士:丹江口水利枢纽工程的诸多创新是屈从于时代的产物不值得提倡

发布时间:2024/04/01       来源:新闻资讯

  原标题:文伏波院士:丹江口水利枢纽工程的诸多创新是屈从于时代的产物,不值得提倡

  【图文由“中国科学家”(ID:Chinses_Scientises)公众号原创,转发请申请授权。】

  近日,长江五号洪峰正在通过重庆,为缓解流域内防汛压力,水利枢纽工程发挥了及其重要的作用,今天我们介绍的科学家就是我国水利工程专家,中国工程院院士文伏波。

  文伏波,1925年生人,湖南省益阳市桃江县人,就职于长江水利委员会,水利工程专家,教授级高级工程师,中国工程院院士。

  其名“伏波”与东汉开国元勋、军事家马援的封号“伏波将军”相同,“波”有“水波”之意,他恰好又是从事水利工作,因此,周恩来总理在1972年召开的一次葛洲坝质量上的问题会议上亲切地称他为“伏波将军”,并给他介绍了马援的故事,这让第一次见到周恩来总理而感到紧张万分的文伏波倍感亲切。

  文伏波出生在一个贫寒的农民家庭,仰仗父母的勤劳、大哥和二哥的辍学、文氏祠堂公产的资助,得以接受良好的基础教育。

  1940年,初中毕业的文伏波考取了湖南省长郡联立中学(今之长沙四大名校之一的长郡中学),该校校长兼地理老师鲁立刚先生对他影响颇深。

  文伏波说:“中学地理老师鲁立刚先生,系竺可桢先生高足,讲述《气象概论》,谈到三峡,眉飞色舞。受其影响,使我与水利结下不解之缘。”

  1943年高中毕业时,文伏波报考了南京国立中央大学工学院水利工程系和湖南大学的水利工程系,先后收到这两所大学的录取通知书,由于仰慕南京国立中央大学的名气而选择了中央大学就读。

  1949年9月,文伏波到扬子江水利委员会下游工程局实习,终于实现夙愿,成为“水利人”。

  实习期间,他亲眼目睹了长江洪灾哀鸿遍野的惨状,“深感作为一名水利工作者肩上的重任”,“搞水利工程……一定要有质量重于泰山的意识”。自此,文伏波开始执着地追求水利工程的质量,直至穷其一生。

  2001年,76岁的文伏波在总结他的水利人生时说:“我深切感到,从事工程的技术负责人,一定要遵循周恩来总理的教导,以‘战战兢兢,如临深渊,如履薄冰’的态度谨慎待之。”

  实习期间,文伏波还养成了记工作笔记的习惯,并坚持终生。至今,他留下了有关会议、工作、学习等各方面的手书笔记百余本,几乎涵盖了他一生从事水利工作的所有内容。

  1949年,长江中下游洪水,已成为悬河的荆江两岸干堤出现大量险情,解荆江防洪之危,已刻不容缓,中央批准了兴建荆江分洪工程,欲借此为长江流域治理赢得时间。

  1950年5月,文伏波从长江水利委员会干部培训班负责人岗位调到规划处设计科做技术员,参与了荆江分洪工程的设计,这是他正式涉足水利工程设计之始。

  荆江分洪工程北闸即荆江分洪工程进水闸,是我国首次在平原地区软弱地基上兴建大规模的分洪闸。由于国内没有现成经验可寻,设计人员只能参考外国的有关联的资料,一边做模型,一边进行试验。

  在科长曹乐安的带领和苏联专家的指导下,文伏波等设计人员经过反复探索试验,采用了一种新的软弱地基处理方法——在冲积层的沙土基础上,修建钢筋混凝土闸底板,以消除地基的不均匀沉降对水利工程的破坏作用。实践证明,软弱地基上不打桩基,也可以建成大规模的分洪闸。这种设计理念和设计方法,是水利工程设计原理上的一个重大突破,当时的苏联都没能做到。

  汉江在湖北省钟祥市出峡谷后,河道骤然展宽,然而,愈接近汉口的入江口,汉江河床愈显狭窄,致使行洪不畅,下游两岸堤防极易溃口成灾。为改善汉江河床行洪的不利局面,长江水利委员会决定在汉江下游建立一个分洪区。文伏波不仅参与了分洪工程的实地踏勘与选址工作,还参与了杜家台分洪工程的初步设计、技术设计、现场设计和施工。最后,他总结了设计和施工经验,复查了杜家台分洪工程。其中,杜家台分洪工程的进洪闸软地基处理方法,在听取了苏联专家的建议后,采取了预压处本理,取得成功。

  由于在荆江分洪工程和杜家台分洪工程中的历炼,包括文伏波在内的长江水利委员会设计科的设计人员的业务水平得以大幅度提升,并逐渐走向成熟。文伏波从设计科副科长升为为科长,再从科长成长为水工建筑物室副主任、专业设计室副主任、施工设计室副处长,其设计业务水平和设计领导能力,皆得以全方位提升。

  1956-1958年,在曹乐安的领导下,文伏波等设计人员参与,共同编成了《平原地区水闸设计参考手册》(1958年,水利电力出版社)。该手册将荆江分洪工程和杜家台分洪工程的设计经验上升为行业理论,在相当长一段时期内,该手册都是平原地区建闸的重要参考资料。

  荆江分洪工程和杜家台分洪工程,只是缓兵之计,为综合治理江、汉赢得时间而已。为此,中央决定在长江最大支流汉江上修建一座大型水利枢纽工程作为综合治理开发汉江的关键工程,这是汉江治理史上从平原建闸向高坝大库建设的首次实践,是当时中国最大、世界一流的水电站,其建设成果,对长江流域综合规划和三峡工程建设,乃至全国的高坝大库建设,都具有十分重要的意义。

  由于受到全国工业的影响,1958年9月1日,处于初步设计阶段的丹江口水利枢纽工程提前开工。时任长江水利委员会施工设计室副主任的文伏波进驻丹江口工地现场,此后12年间(截至1969年底),他负责丹江口水利枢纽工程的现场设计、技术指导工作,并监督实施工程单位严格按照设计图纸做施工,以确保工程质量。

  由于工程仓促上马,准备不够充分,缺乏机械化设备,施工方召集了10万民工,准备用人海战术进行大兵团作战,这就从另一方面代表着,文伏波等现场设计人员,不仅需要修改大多数施工详图,而且还要需调整施工方式,其工作量之巨、工作强度之大、工作难度之高,不言而喻。

  在丹江口施工初期做地基处理时,文伏波谨记长江流域规划办公室主任林一山的叮嘱,一切以工程质量为准。这让坚持大干快上、追求施工进度的湖北革委会主任张体学无可奈何,以至于张体学埋怨文伏波说:“你能吃苦,也非常勤劳,就是什么都听林一山的。”

  得益于文伏波的坚持,丹江口大坝工程质量虽然后来出现了问题,但地基处理却十分到位。

  尽管林一山竭尽全力坚持工程质量,但由于受形势的影响下,施工方一味强调施工速度而忽视实施工程质量;开工的次年即1959年,国家进入“三年困难时期”,生活物资和水泥、钢筋等基本施工物资都极度匮乏;1960年夏,苏联撤走指导专家。这一些因素都直接影响到工程质量,以至于1962年3月至1964年12月中旬停工近3年。

  停工期间,文伏波主持处理丹江口大坝质量事故,即找寻质量事故的原因,做丹江口大坝补强设计,做好机械化施工的准备工作。1964年12月中旬,一切准备就绪,丹江口水利枢纽工程复工,进入有计划、重质量、按客观规律施工的新阶段,并于1973年10月建成。

  在丹江口现场设计过程中,文伏波率领现场设计人员,根据当时需要,一同研究出多个技术创新。

  摸索出在大流量河流上施工导流的独特方法,即第一期围堰和第二期围堰共同使用同一个纵向混凝土围堰方案,并被后来的葛洲坝水利枢纽工程和三峡水利枢纽工程采用;

  施工单位在开挖地基时,尽量将较好的石头存下来,以备将来作为混凝土教主的骨料使用,既能节约投资并加速工期,又能避免应力过于集中,这一成功经验被三峡水利枢纽工程采用后,迅速在全国范围内推广使用;

  对大坝地基施工中发现的大型破碎带交汇区,采用钢筋混凝土楔形梁的办法进行地基处理等。

  然而,所有这些技术创新,不仅未能让文伏波引以为傲,相反,在2008年丹江口水利枢纽工程施工50周年总结经验教训之际,文伏波说:“丹江口工程的诸多创新,是屈从于时代的产物,多少有些冒险、激进,不值得提倡。如果可能,我宁可老老实实地按照既定的机械化实施工程的方案,把工程平平安安地做下来。”

  丹江口水利枢纽建成后,充分的发挥了防洪、发电、灌溉、航运和水产养殖“五利俱全”的综合效益。2003年12月30日,南水北调中线工程开工后,丹江口水利枢纽工程中线工作为中线工程的水源工程,需要加高大坝,78岁的文伏波和长江水利委员会的其他老专家一道,多次去施工现场调查研究并进行技术指导。

  丹江口水利枢纽工程是文伏波也是长江水利委员会设计的第一座高坝,为长江水利委员会培养了一支理论联系实际的强大设计队伍,标志着文伏波设计团队即长江水利委员会的设计业务水平已臻于成熟,为日后葛洲坝水利枢纽工程的设计和施工奠定了扎实的基础。

  鉴于上述种种原因,文伏波曾多次强调,现场设计丹江口水利枢纽工程是他一生中最难忘事的工作。可他并未提及,之初的1966年夏,他正服役于丹江口施工现场时,母亲被批斗致死,岳母被赶回乡下,夫人刘慕真经常被拉去街道批斗,子女被下放到农村;也未提及,由于他常年奔波在外,次女文丹常常把自己的邻居、爸爸的同事余庆洪伯伯当做自己的爸爸;更未提及,他在丹江口工地被打倒,被降格为绘图员,甚至被“贬”到厨房做饭,1969年底被押解回汉口,等待处理,全家被迫从上滑坡的专家楼搬到罗家庄的集体宿舍……

  葛洲坝水利枢纽工程,作为长江三峡水利枢纽工程的反调节水库,原本应该与三峡工程同时修建,或在三峡工程建成之后再兴建。然而,由于黄河三门峡水利枢纽工程的失败,以及当年水利技术和经济条件的局限,兴建三峡水利枢纽工程的条件尚不成熟。鉴于鄂西、豫西、湘西、川东“三线”生产区严重缺电,为支援“三线”建设,武汉市经常拉闸停电,电能资源的紧缺给“三线”建设和武汉市工业生产尤其是钢铁生产产生了严重影响。为此,中央决定,先修建葛洲坝水利枢纽工程,以解决电能资源严重紧缺问题。

  1970年12月25日,中央批复同意兴建长江葛洲坝水利枢纽工程,然而,早在12月批文尚未下达之前,湖北省“革委会”主任张体学已召集1.1万人在葛洲坝工地开工了,当时还只有规划设计图纸,尚无正式施工的设计图纸, 地质勘测也未能完成,因此,葛洲坝水利枢纽工程是在边勘测、边设计、边施工的“三边”情况下匆匆上马的。

  开工之初,重大技术问题频出,10万实施工程人员等待设计图纸,施工方被迫请回“牛鬼蛇神”——长江水利委员会的地址勘察、水利工程设计等专家。被押解回武汉等待处理的文伏波就是在这种情况下临危受命,于1970年3月被张体学请到葛洲坝工地作现场设计负责人。

  文伏波在葛洲坝施工现场一干就是13年(1970年3月-1982年12月),其间经历了1972年12月-1974年10月将近2年的停工期,以解决混凝土大坝浇筑的质量事故问题, 改正了以前由施工方领导设计方、军政人员领导技术人员的错误做法,成立由林一山负责的由9个委员组成的葛洲坝工程技术委员会,专门负责所有的科研和技术问题,并实行严格的工作责任制,直接对中央负责。然而,林一山是北京大学历史系毕业,技术方面基本仰仗文伏波。

  葛洲坝水利枢纽工程的大坝,是有史以来首次横截长江洪流的水坝,设计技术难点众多。如:水库库区、船闸上下游引航道、电站进出口的泥沙淤积问题;大流量泄水闸效能防冲问题;基岩软弱夹层的加固处理问题;大型船闸闸门的自动启闭机的设计与制造问题;大型低水头水轮机的研制与安装问题;超高电压技术的应用问题;施工导流和大江截流的设计和施工问题;混凝土高强度施工的组织和管理问题;混凝土的温控问题;大型水利枢纽工程的运行管理问题;在安全检测系统中建立危机资料处理、解积及安全评价系统问题。还牵涉到各部门利益争斗问题,如:通航与泄洪的矛盾;救鱼问题,即大坝是否设置过鱼设施问题;泥沙淤积与多发电的矛盾等。

  文伏波不负重托,提出挖出葛洲坝小岛,将二江泄水闸从9孔增加到27孔,顺利地解决了大坝的泄洪能力问题以及泄洪与航运的矛盾问题;认真执行长江水利委员会主任林一山提出的取消过鱼建筑物,改为人工放流中华鲟,在当时国家经济极其困难的情况下,节约了投资所需成本;与广大科技工作人员一道,通过反复试验,找到大江泥沙的解决途径,提出取消原设计的大江五孔冲砂闸,利用节省下来的五孔冲砂闸空间,增加了4台12.5万kw/h的机组,即增加了50万kw/h的装机容量,每年多发电量数亿kw/h,电站多年平均发电量142-157亿kw/h,不仅改善了电能资源紧缺问题,而且还解决了航运与多发电的矛盾。

  葛洲坝水电站属于低水头、大流量的迳流式水电站,在三峡工程建成前,一直是我国最大的水电站,具有发电、防洪、航运、水产养殖、旅游等综合效益。原本以激流险滩闻名的三峡江段,因为葛洲坝水库蓄水而成为“高峡平湖”,其航运条件得以彻底改善,使三峡江段也成为利于航运的“黄金水道”;在抗御1998年夏和2020年夏的洪水时,葛洲坝水库的防洪作用有目共睹。

  鉴于葛洲坝的成功,1985年,葛洲坝二、三江工程及水电机组的设计被授予国家科学技术特等奖荣誉称号。文伏波作为葛洲坝二、三江工程及水电机组设计的主要参加者,荣获“葛洲坝二、三江工程及其水电机组”特等奖证书。

  文伏波参与了1955年1月至1959年7月的第一次长江流域总体设计——《长江流域综合利用规划要点报告》的编制工作;1980年代,他主持流域编制了第二次长江流域总体设计——《长江流域综合利用规划简要报告》(简称《简要报告》,1990年7月);21世纪初的第三次长江流域总体设计的编制,文伏波有倡导之功。

  1986年,文伏波卸任长江水利委员会副主任、党组副书记职务,退居二线。然而,他仍然发挥余热,参与了三峡工程的论证和招标工作,陪同林一山当地考验查证南水北调西线工程,为南水北调工程做准备。

  他担任长江水利委员会技术委员会首届主任委员、长江水利委员会工程技术委员会顾问,率领经验比较丰富的老技术人员,经常视察三峡工程和南水北调工程工地,为其提供技术咨询服务,而且还适时地提出过合理的意见和建议。

  他著书立说,主编了《长江流域地图集》、参编了《葛洲坝工程》丛书、《长江志》丛书、《大中型水利水电工程丛书》等。

  文伏波的水利人生,虽奔波劳苦,却功勋卓著,俨然一部鲜活的新中国长江治理开发史。

  鉴于其对水利事业的巨大贡献,1994年5月,文伏波被评选为中国工程院首批院士。面对同事、同行、好友、昔日同窗等的祝贺,文伏波却说:“我赶上了治江事业的大好时机”,“只觉得我没做出很多成绩,理论水平不高,当之有愧”,“以我病老之身,如何无愧于院士称号呢?”

  更多阅读材料,请参考《治水殆与禹同功:文伏波传》,王红、王学著,上海佳通大学出版社、中国科学技术出版社.2016.

  1. 王红、王学:《治水殆与禹同工 文伏波传》,上海交通大学出版社、中国科学技术出版社,2016.5.

  2. 文老愚:《当代“伏波将军” ——记益阳籍资深院士文伏波》,益阳在线. 乔正权、李卫星:《文伏波:一生“伏波”为大江》,《水与中国》,2015.7.

  4.本文为标注明确出处的图片,皆来源于老科学家学术成长资料采集工程、中国科学家博物馆(网络版)

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