前 言
水力学研究所自1958年建所以来已经历了50个寒暑春秋,回顾半个世纪的风雨岁月,我们经历了创建、发展、撤销、恢复、重建、和继承、创新的曲折过程,这里有奋斗,有建树,有褒嘉,也有挫折,有中兴,有期望,始终矢志不移地为缔造水工水力学研究的一流团队,提升我国水利水电科研水平,满腔热忱地付出了不懈的努力,做出了应有的贡献,迎来了今日的发展!
50年来,水力学研究所虽然经历了几代人的更替,但我所历届领导班子,在院的领导下,带领全体职工,本着“发扬传统,继往开来,与时俱进,再创辉煌”的方针,以“求真务实的”精神,“三老、四严”的作风,贯彻了“科研面向生产”、“任务带动学科”和“模型试验,理论分析与原型观测三结合”的技术路线,实施着“出成果、出人才” 宏伟目标。
随着国家水利水电建设的发展,水力学研究所明确了在国家水电建设中的自我定位与社会责任感,建设了一个涵盖水工水力学主要学科,有严谨的作风,严肃的态度,严格的管理和严密组织的科研团队。成为一支在应用基础研究、服务工程建设、重视原型观测、开展数值模拟和研发测试仪器等全方位各具显明特色的研究所。
* 水力学所自建所以来,就以泄水建筑物消能防冲作为主攻课题之一,其内容包含了:高坝泄洪消能、防冲、防蚀理论研究,模型试验的相似性分析,名类新型消能工的创新设计等等。例如:坝身挑流鼻坎布置,高低坎对撞消能、挑流水垫塘的水动力作用计算;岸边扭曲挑坎、宽尾墩、窄缝式消能工等。这方面研究成果得到了国内水利水电工程建设者的广泛认可与采用。
* 水力学所是国内率先、全面开展髙速水流研究的单位之一。围绕髙坝泄洪开展的‘高速水流问题研究’,包含了泄水建筑物水流空化与建筑物空蚀破坏(气蚀)、水流掺气与雾化、水流压力脉动与流激振动等新型课题,当年简称‘二气二动’。通过多年攻关研究,各专题都取得了卓有成效的业绩。
* 水力学所大量的科研工作,是直接为水利水电工程建设服务的模型试验。据不完全统计,全所结合工程项目进行的模型试验任务有数百项(能有具体统计数字更好)之多,足迹遍布全国。研究内容除上述泄洪消能、‘二气二动’之外,还有:髙水头泄洪隧洞的余幅和掺气减蚀设施,泄水闸门及轻型结构物的流激振动分析,导流洞改建旋流泄洪洞的水力设计,孔板泄洪洞消能与防蚀防震研究,髙坝泄洪底流消能布置,大型工程的施工导流,抽水蓄能电站的引水建筑物布置,水力驱动式升船机的水力系统研究等等。
* 上世纪60~70年代,水力学所还进行了波浪与潮汐研究,开展了水库风生波、滑坡涌浪、坝(岸)坡防浪与波浪发电等方面的课题,直接为水库和海岸工程安全运行服务。
* 20世纪中后期,随着火电、核电事业的发展,有关冷却水的研究任务也不断扩大,水力学所针对火/核电厂的温排水问题开展了温差异重流的应用与研究。在大量进行电厂冷却池和冷却塔系统模型试验和原体观测的同时,相应开展了模型相似性的应用基础研究。并随着任务的扩宽,冷却水课题组于1979年分离出去,单独成立了新的冷却水研究所。 2001年,院内机构调整,有关冷却水研究又回归到水力学研究所中来。
* 20世纪后期,水力学所与时俱进,及时地开展了环境水力学方面的课题研究,如:水动力学不恒定流,溃坝洪水计算,调水工程的水力控制理论,冰工程及冰情预报,灾害水力学和城市河流(景观)等专题研究,并取得了创新性的成果。这些课题的开展为2001年我院建立水环境研究所和防洪减灾研究所进行了前期准备,输送了科研骨干。
* 鉴于目前有些特定的水力现象(如:空化、雾化…)在模型试验中还不能完全预演,存在着模型缩尺差异,影响着工程设计和安全运行。鉴于此,水力学(水工)所科研工作的另一个突出特点是,十分重视并大力开展了过水建筑物水力学原型观测与调研。据不完全统计,半个世纪以来,水力学(水工)所先后对××58项工程进行了较大规模的综合性或专题性的原型观测。原型观测所涉及的水工建筑物有:溢流重力坝、溢流拱坝、岸边溢洪道、泄水陡槽、泄洪隧洞、厂房顶溢流,调压井、尾水洞……。还有一些特殊形式的水工结构物:掺气减蚀设施,宽尾墩,宽尾墩加台阶式消能工,宽尾墩加戽池消能工,孔板泄洪洞、竖井旋流泄洪洞等。所包含的观测内容有:泄水建筑物的过流能力,流速、压强、风速、通气量、掺气雾化、消能冲刷、空蚀破坏、空化监听、结构振动、不衬砌隧洞的糙率、掺气减蚀设施的防蚀效果等等。同时,还进行了大量的波浪观测,如:洋河、鹤地、密云等水库波浪、钱塘江涌潮、石油钻井平台承受的波压力等。近期,又配合三峡永久船闸的调试验收;二滩高拱坝泄洪和北方河流的冰情等进行了大规模的专项原体试验。通过大量原型观测资料的集累,水力学所相应开展了模型相似性与可靠度的分析研究。
*水力学所十分重视水力学现象的理论诠释和数值模拟方法研究。早在20世纪60年代初期,就曾进行了溢流坝面紊动边界层计算,预示了实际溢流面上的水流掺气发生点;70年代后期,又对坝面水流开展了数值模拟方法研究,当时的研究手段尚处在自偏程序的初级阶段,工作十分烦琐、辛劳,最后终于取得了难能可贵的创新性进展;90年代,结合调水工程设计,又开展了明渠不恒定流及电站、泵站水力瞬变与调节的数值计算,并在万家寨引黄入晋输水工程中得到了应用与验证;21世纪初,又有我所研究生借助于FLUENT专业流体分析软件,完成了泄洪洞髙速水流三维数值模拟的课题,探讨了水气两相流的数值模拟方法;近来,围绕挑流泄洪雾化的研究任务,在占有大量原型观测资料的基础上,采用神经网络技术,进行了雾化范围的数值模拟与预测 ,并取得初步进展。
* 水力学所深深懂得,测试技术和仪器研发是进行水工水力学研究的基础条件,所以,从建所伊始,就设有仪器组(室)。他们从上世纪60年代粘贴电阻应变片自制压力传感器开始,研发了电容式波高仪与电阻式掺气浓度仪,自行设计并推出数据采集和分析系统,创造性地设计了原型观测用的多功能仪器预埋底座,取得了公认的社会效益和经济效益。
回顾50年沧桑厚重的发展史,我们深知,面对新时纪的机遇与挑战,要建立一支具有创新意识、竞争意识、时效意识、环保意识、人文意识和可持续意识,在应用基础研究方面有所建树,为工程建设服务方面有所贡献,在市场适应能力方面有所改进的一流科研团队,我所目前条件还有许多不足,与国际知名的一流水工水力学研究所相比,还任重而道远!
目前,水力学研究所正在遵循“以人为本”和“科学发展观”的准则,心系袓国、放眼世界、继承传统、迎接挑战、跨越前进、引领未来,为缔造和完善这支一流的水力学研究所而继续奋斗!
水力学所所史概要
1. 水力学研究所历史沿革
1.1. 水力学研究所前身
水力学研究所是由水利部水利科学研究院水工所、电力部水电科学研究院水工室、中国科学院水工研究室水力学组三部分人员于1958年合并组成的。三单位合并前的简况如下。
1.1.1 水利部水利科学研究院水工所
1953年苏联专家拉普勒夫到南京水利实验处作报告,建议水利部应建立全国性的水利科学研究单位。当时正遇1954年天津大水,淹没了天津水工试验所,水利部决定将天津水工试验所全部迁京,成立新的试验机构,编制为300人。因当时天津水工试验所技术干部较少,决定由南京水利实验处(南实处)调一半技术人员来北京,1956年7月共同成立水利部水利科学研究院。
1954年,南实处李葆鉴、金泰来、王俊勇等同志来京负责筹建工作。1956年1月,南实处和天津水工试验所的人员陆续调京,此外,还从其它单位调进了部分人员,接收了当年大学毕业生和留学归来的学者,于1956年7月正式成立了‘水利部水利科学研究院’,下设‘水工研究所’。
水利科学研究院水工所全体人员合影(1957年)
水工所初期职工约40人,他们是:原天津所:赵世俊 、周芳田、 王鸿钧 、黄文发、 王允启 、王华莘;原南验处:陈椿庭 、李葆鉴、 金泰来、 陈惠泉、 张庚绪 、王俊勇、姚心照、 叶 松、 宋秀贞、 夏毓常、 章福仪 、倪新荣 、赵本畏、沈德昌、 袁连仲、 刘金富、 严正芳;当年归国学者:许协庆、 王立言、吴培豪;当年大学毕业生:许秀云 、周 胜 、徐恒谐、 刘宗勤、 张蔚吾 、林鸿杰、孙致中 、朱惠娟 、游国棣;由其他单位调来:李桂芬、 王钟兰、 严 振、 王慧敏、 陈秀兰、支道枢、陈競南等。
水利科学研究院水工所当时建制:所长陈椿庭,支部书记陈惠泉,下设三个专业组:第 1组有11人,组长 张庚绪;2组8人,组长 陈惠泉;3组7人,组长 周芳田; 秘书组4人,组长 严 振; 技工组8人,组长 沈德昌。
水工所的工作主要是工程委托试验和应用基础研究两方面。当时的工程试验有:赵王河节制闸、赵王河船闸、麒麟阁工程、射阳闸、张渡河闸、柘溪大头坝溢洪道等模型试验,及大伙房水库取水口原型观测。基本研究方面有:管道出口压坡线研究、管道明满流过渡的实验研究、取水喇叭口体型研究、坝面脉动压力相似率研究等。
1958年初,水利部水利科学研究院水工研究所与中国科学院水工研究室水力学组合并。
水科院水工所与中科院水工室水力学组合并后畄影(1958年)
1.1.2 中国科学院水工研究室
该研究室成立于1955年,隶属于中国科学院技术科学部,由清华大学张光斗教授任主任,并于1955年8月从清华大学、华东水院、武汉水院和天津大学选拔来10名当年应届大学毕业生十人开始筹备。筹建初期挂靠在清华大学水利系,借用该校新水利馆二间办公室。
1956年,留美学者钱 宁、林秉南、肖天铎、杨秀英、冯启德、朱可善等先后归来,充实了中科院水工室的业务领导;接着,留苏学者丁联臻、张有实、黄俊、朱忠德等也相继来到;同时,又从1956年的应届大学毕业生中,选拔了20余人,1957年再次选拔了10余名应届大学毕业生,壮大了水工研究室的队伍。他们当中,1958年合并到水工(水力学)研究所来的有:林秉南、肖天铎、杨秀英、时启燧、姜 凯、张继骞,龚振瀛、陈鑫荪、应松亭、陈燕茹、陶芳轩、谢省宗、黄荣彬、牟平恕、吴寿荣等。
1955~1956年间,国务院制订了“12年科学技术运景发展规划”,按该规划要求,当时拟订的中科院水工室的专业方向是:开展水利基础性研究,初期设置了三个专业组:泥沙组,水力学组和水工结构组。其中水力学组由林秉南任组长,后来,全组人员先与水利科学研究院水工所(北院)合併,再与水电科学研究院水工室(南院)合并。
1955~1957的两年多时间里,中科院水工室开展了以下几项工作:
(1)筹建实验室。开始设计泥沙试验厅、高速水流活动陡槽…等。
(2)开展业务培训。研究室内部先后开设的课程有:“泥沙工程学”、“理论水动力学”和“工程数学”。另外,派出年轻的技术人员参加有关单位举办的学习班,如:力学班、电测仪器班、水工实验班。
(3)选送留苏人员。他们是:王书华、眭朴如、邬惠欣。
(4)招收了第一批研究生。他们是:周志德、赵振国、张有天。
(5)为开展专题研究作准备,水力学组主持编译了《高速水流论文译丛》,《波达波夫文集》等,并于1958年,分别由科学出版社、水利出版社出版。
原中科院水工室部分人员合影 (1957)
1.1.3 水电科学研究院水工室
1953年夏,原燃料工业部水力发电建设总局设计处任命郭可铨工程师负责选址筹建试验所。1955年夏,在北京东郊定福庄建成试验基地,并正式挂牌为‘科学试验所’。试验所下设的水工室分三个组:水力学组、水利枢纽组和管道厂房组。1956年,电力工业部成立,该试验所划归电力部,扩建成‘水电科学研究院’,扩建后原水工室又增设了泥沙组。
水电科学研究院水工室有职工70多人,室主任:任玉明、赵政声、武 淇;水力学组组长:陈炳新、许玉林;水利枢纽组组长:陈纯志、 田庆年、庞昌俊(后); 管道厂房组组长:朱培林;泥沙组组长:王涌泉、陆茂竹。
建室初期任务有四:
(1)培训干部:提倡边干边学,从干中学。派人到清华大学水利系和天津大学水利系参加水工模型试验;送年轻技术人员去原南京水利实验处参加水工试验学习班;组织人员参加苏联专家切托乌尼可夫讲授‘水力学专门教程’和清华李丕济教授讲‘水工模型试验技术’等。
(2)筹建水工试验厅、露天试验场:1953年开始筹建东郊(定福庄)500m2水工试验厅,并于1955年竣工投入应用;1956年筹建西郊(木樨地)水工试验厅和露天试验场,于1958年竣工投入使用。
(3)水工模型试验:初期项目有:丰满溢流坝下游消能防冲模型试验,古田水电站进水工口取水防砂和尾水渠防淤动床模型试验,古田水电站木笼围堰过水模型试验,上犹江水电站泄洪洞模型试验……。1955年东郊定福庄水工试验厅建成以后,在500米2的试验厅布置了上犹江施工导流、枢纽整体、溢洪道断面,黄檀口枢纽整体,新安江整体,狮子滩调压井和狮子滩叉管等6个模型。露天试验场有:上犹江筏道模型、以礼河水槽子水库动床模型。水库顶室内布置了以礼河茅家村隧道模型、以礼河六郎洞吸管模型。另外还与其他单位合作进行了新安江断面、整体、施工导流模型试验,桓仁溢流坝水工模型试验等。两年间总计共进行了29项工程水工模型试验。
(4)工程勘测调研:配合北京水电勘测设计研究院的任务,参加了黄河刘家峡水电站坝址地形、地质和泥沙情况查勘;黄坛口水电站工程运行情况调研;上犹江水电站溢流坝泄流情况观测;古田水电站尾水渠冲淤情况的调研与处理等。
原水电科学研究院部分人员在东郊(1955)
1.2 建所初期到文革前夕(1958-1969)
1958年6月,能源部与水利部合并成立了水利电力部,1958年5月31日,水利部的水利科学研究院、能源部的水电科学研究院、与中国科学院的水工研究室三单位随后合并,正式成立了‘中国科学院 水利电力部 水利水电科学研究院’。1958年6月2日,水工研究所召开第一次全所大会。建所初期,由陈椿庭、林秉南和郭可铨三位专家负责筹建。
1958年9月,水工研究所正式成立,由陈椿庭任所长,林秉南任副所长,党支部书记任玉明。下设6个业务组,一个办公室和一个技工组。其中:
第一组组长郭可铨、李葆鑑,主要业务范围是水利枢纽水力学,水工整体模型试验;
第二组组长肖天铎、金泰来,研究闸门水力学及振动问题;
第三组组长林秉南、武淇,以研究高速水流掺气问题为主;
第四组组长许协庆、陈惠泉,研究高速水流空化空蚀与冷却水问题;
第五组组长周芳田、严振,研究方向是管道水力学;
第六组组长蔡仁熙、赵世俊,研究脉动压力与与原型观测技术。
当时,全国正处在“大跃进”的年代,全所职工除了响应国家号召,积极参加各种社会活动以外,还以“敬业求真”的科学精神,对我国水利水电工程建设中存在的的水力学问题,进行了卓有成效的工作。特别是高速水流问题研究,在建成‘三大件——陡糟、水洞、减压箱’之后,研究工作也取得了较大进展。同时,还提出“水工试验遍地花”的设想,开办了水工模型试验培训班,为全国各地培养了大批的水工试验人员,协助地方单位建立.了水工实验室。
从1959年后,随着业务范围的不断扩大,各组的研究方向曾有所调整,例如:第一组于1962年增加了波浪与潮汐的研究;第二组的掺气水流研究改在第三组;第四组于1959年增加了火电厂冷却水的研究课题;第五组则主要研究脉动、流激振动和闸门水力学问题。这一阶段,水工所业务发展比较迅速,曾提出“人无我有,人有我精”的口号!其特色科目如:泄水建筑物的泄洪消能,高速水流的‘二气二动’,闸门水力学、泄洪洞水力学、明渠不恒定流、潮汐波浪、电厂冷却水、仪器研制、原型观测技术的研究等,全面铺开,使水工所的科研水平处于全国领先地位。
这期间政治运动接连不断,使科研业务时断时续。 1966年“文化大革命”开始后,科研业务基本停顿,只保留了一些急需和必要的试验研究工作,例如,大型火电厂冷却水研究,我国第一座海上采油平台的防浪原型试验(1966下半年),官厅水库非常溢洪道的试验研究,柘溪溢流坝的原型观测及个别军工项目等等。
1969年11月水工所随着水科院的撤销而解散。
水工所成立以后部分人员在水工一厅前合影(1959年)
1.3 “文革”期间,水工所解散(1969-1978)
1969年11月水科院解散,将原有的1000多名技术干部分别下放到刘家峡石泉水电站、三门峡水电站、渔子溪水电站和山西忻县等地。少数留在北京的人员划归工厂和水利调度研究所。水科院被解散期间,原水工所被下放的同志,主要是参加劳动锻炼,但继承了水工所的优良传统,仍念念不忘科研工作,他们本着为祖国水利建设负责的精神,分别为刘家峡、石泉、安康、三门峡、八盘峡、冯家山、渔子溪、龚嘴、钱塘江等多项工程的水力学问题进行了考查与试验研究,其中有的科研成果还得到了1978年全国科技大会的奖励。
1.3.1 留北京部分人员的概况
水工所留京人员,划归工厂和水利调度研究所。1972年后成立水利电力部科学试验所,设水利室;室里有大组编制,下分水工、冷却水等小组。水工小组组长倪浩清,成员有董兴林、刘长庚、黄种为、邵瑛瑛、覃修典、肖天铎、许协庆、哈焕文、徐国藩等。冷却水小组组长由陈惠泉兼,成员有许玉林、岳钧堂、陈燕茹、陈俊伟、赵振国、李平衡等。他们克服种种困难继续开展了许多科研试验。
1.3.2 下放到水电十一工程局(三门峡)的人员概况
水科院下放到三门峡第十一工程局的人员约七十余人,后来,随着该局勘测设计研究院的成立,大部分人员先后调入该局设计院的科研所。在缺少仪器设备和图书资料的条件下,凭着科研人员的高度责任感和坚强的意志,克服了生活和工作环境等种种困难,积极创造条件,开展了许多研究工作,为解决三门峡工程改建中设计、施工和运行遇到技术难题提供了技术方案支持。水科院下放的同志们,把已建成的三门峡工程现场作为研究对象,进行了大量的原型观测,包括大坝底孔打开后的泄洪能力和坝下游的消能防冲效果,两条泄洪洞闸门启闭时的通风量、闸门启闭力和下游的冲刷等,特别是对泄水建筑物各部位的泥沙磨损情况进行了大量的调查研究,提出了不同建筑物和不同材质防止泥沙磨损的‘限制流速’的建议。此外,还参加了1978年多个单位协作进行的冯家山水库泄洪洞通气减蚀原型试验。
原水工所下放至水电十一工程局(三门峡)的人员有:陈炳新 朱 咸 刘长山 罗惠远 丁贤文 祖文娟 张梅琳 潘德嘉 张武功 郭桂兰 赵有鑫 夏毓常 吴淑林 尚其静 阮莺山 袁世增等。
1.3.3下放到水电第四工程局(刘家峡,石泉)的人员概况
1969年底,水科院下放到刘家峡第四工程局的人员约百余人,初期都在参加班组劳动。1970年,部分水科院下放干部被抽调去支援石泉建设,当时去石泉的原水工所下放人员有:李桂芬、龚振瀛、陈纯志、陈瑾、李忠义、王优强等人。留在四局的原水科院下放人员,在1973年,第四工程局成立局设计院后,大部归并到四局设计院。
下放到石泉的同志们,结合当地条件,建立了露天水工试验场,自己动手研制仪器,因陋就简地开始了石泉工程导流、截流、整体、断面等各项模型试验研究,并进行现场观测及时地支持了石泉截流工程的进行,曾被工程局评为先进单位。后期,这部分同志转到了安康电站,结合其低水头、深尾水、大流量的特点,在国内首次采用了消力戽消能工新技术,获得了1978年全国科技大会奖励。
留在四局的水科院下放人员中原水工所人员有:赵世俊、黄荣彬、谢省宗、时启燧、陶孝铨、牟平恕、俞维强、欧阳兰薰、严振、朱荣林、程丽英、章福仪等。他们在划归四局设计院后,利用工地一个废弃的旧食堂改建成水工实验室,对刘家峡泄洪洞改建和黑山峡工程泄洪布置开展了试验研究。同时,利用天时、地利条件,对刘家峡右岸泄洪洞和左岸泄水道进行了多次原型观测,就泄水道闸门振动、泄洪洞空蚀破环和泄洪雾化等问题进行了现场实测与分析,是国内较早进行掺气减蚀试验的单位之一。章福仪等还到黄河八盘峡水电站施工现场筹建水工试验室,并进行八盘峡水电站枢纽水工模型试验。
1.3.4下放到水电十二工程局(新安江)及水电第七工程局(渔子溪)的人员概况
周胜等同志于1971年5月下放到水电部12局,与原上海勘测设计院的一部分设计勘测人员组成十二局勘测设计研究队,一道从事潮汐电站的勘测设计研究工作,内容如:潮汐电站的水能规划,水库泥沙淤积计算及海湾水文测量等,为浙江温岭江厦潮汐电站的合理设计提供了必要的基础资料。江厦潮流电站现已经建成,是我国第一座自行设计制造的正规潮汐电站。1970年初赵永明、丁 仪、钱璘等人下放到水电第七工程局(四川 渔 子溪水电工地),后被抽调出来从事工程设计的试验工作。先后完成了“不衬砌,隧洞的集石坑”系统试验,提出了最佳的集石坑设计方案为工程所秉纳。此外还进行过 渔子溪一级水电站闸首枢纽的水力学试验,以及映秀湾水电站枢纽的水力学试验。
1.4 水工所的恢复与重建
1.4.1 恢复与重建阶段(1978~1985)
1978年,‘全国科技大会’以后,当年9月,水利水电科学研究院正式恢复,水工所也同时予以恢复重建。由于多年动乱,水工所的试验厅被占,设备被毁,人员流失,恢复重建工作十分艰难,持续了很长的一段时间。
水工所恢复了,下放到刘家峡、石泉、三门峡、渔子溪、新安江等工程局的原水科院水工所的部分同志相继抽调回北京。水工所恢复重建初期,院领导临时指定陈椿庭、陈惠泉、李桂芬、陈炳新、王建章等负责筹建,并一度定名为‘水工冷却水研究所’。1979年,陈椿庭调任副院长,冷却水专业独立成立了‘冷却水研究所’,由陈惠泉任所长,傅之光任党支部书记,设置5个业务组。水工所更名为水工水力学所,后又更名为水力学所,由林秉南任所长,李桂芬、陈炳新任副所长、王建章任党支部书记。重建初期,设6个业务组。
水力学所恢复后,积极恢复旧试验室和筹建新试验室,新减压箱和大型水洞,并于1983年底基本建成‘水工新试验厅’。1984年初,所办公室从临时平房迁入新楼。
至1984年底,水力学所恢复重建工作己初见成效:当年全所职工人数己达97人,业务组已发展为10个(另有秘书组、技工组、实验室),全所年度完成科研成果48项。同年,新水工试验厅(2500m2)建成,露天试验场(12000m2)亦已恹复,加上原有旧试验厅(1700m2),其实验室规模已接近文革前的水平。
1985年初,拟订的专业方向有:
*水利水电枢纽布置及消能防冲。
*高速水流掺气减蚀、防冲技术研究。
*髙速水流空化与空蚀机理研究伙。
*水灾害与水环境问题研究。
*水流脉动与建筑物振动问题研究。
*管道及工业水力学问题研究。
*潮汐、波浪水力学问题研究。
*原型观测及水工仪器研制。
科研工作基本上走入正轨。
水力学所恢复重建后1984年元旦合影
1.4.2 改革调整阶段(1985~2001)
1985年度全所职工人数发展为106人,全年提出各类科研成果66项,标明水力学所已完成重建进入改革调整期。
水力学所1985年元旦合影
为了推动科技事业的迅速发展,1984年中央发表了“关于科技工作改革”的指示,随着院内的体制改革进程,1984~1985年间,水工所作为试点单位,开始实行了‘所长负责制’、‘有偿合同制’、‘承包责任制’、‘对外开放,对内搞活’等一系列改革试点方案。所内科研人员按完成合同情况、成果质量、及其社会和经济效益评定奖金。
20世纪80年代,国家开始了经济建设的第六个五年计划,三峡工程建设也开始启动,我所有多人参加了三峡工程的可行性论证全过程。1984年起,水工所开始承担国家攻关项目,在“七五”到“八五”计划期间,分担了国家重点科技攻关项目——‘三峡工程重大科学技术研究’(75-16项)和‘三峡工程和长江治理开发科学技术研究’(85-16项)的有关专题,曾是85-16-03-03“三峡工程施工导流与通航问题研究”专题负责人。先后在我所露天试验场和大兴实验基地建制了两个三峡工程整体水工模型(1︰125),对三峡枢纽的泄洪布置和施工期导流方案进行了系统的模型试验研究。。
20世纪80年代,国家科委开始设置了国家自然科学基金的资助。我所于1982年申请到了第一项国家自然科学基金课题的资助,其题目是:“高速水流消能和防止气蚀新技术的研究”,(批准编号为(82)科基金技准字335号)。从1982~1986年的时间里,上述基金项目完成了多篇研究报告与论文,其成果首次获得了国家科技进步二等奖。此后于1987年又申请到了“收缩式新型消能工特性的研究”,和1990年的“高水头泄水建筑物专家系统”等项目。这些自然科学基金项目研究,反映出水力学研究在理论和实践方面都向前推进了一步。
1.4.3. 充实与发展阶段(2001~2008)
1994年9月,水科院经上级批准更名为‘中国水利水电科学研究院’。
1995~2000年期间,随着国际水科学研究的进展,也为了适应国内水利水电工程的兴起,水力学研究所的专业范围也不断的扩大。除了原来的水工建筑物水力学与河渠水力学方面的内容之外,又逐步增加了环境水力学和灾害水力学方面的研究内容。例如,首先提出建立防洪区风险图的建议,为各流域的防洪管理提供了有力的依据;又如,进行了于桥水库的富营养化,太湖水质的污染防治等的研究任务;再如,结合引黄济青、引黄入晋等工程的需求,开展了调水工程水力控制理论与冰水力学的调查与研究。
进入21世纪,水力学所的发展有两大特点,一是,在院整体科研机构改革工作的大环境下,水力学所的专业设置与机构体制发生了比较大的变化;二是,在国家经济建设的大好形势下,全所在科研能力、科研成果、人才培养等各方面都取得了比较大的进步。
2001年前后,水科院进行科研结构调整和整合,原水力学所的防洪减灾研究室整体进入防洪减灾所,与院内其它相关专业组建成防洪减灾研究所;原水力学所的水环境研究室整体进入水环境研究所,与院内其它相关专业组建成水环境研究所;原冷却水所的环境评价研究室整体进入水环境所;原来的冷却塔和冷却水研究室归并到水力学研究所。水力学研究所的工作重点有两方面:一是研究水利水电工程中的工程水力学问题,一是研究热/核电站的冷却水问题。研究室设置有:
枢纽水力学研究室,
高速水流及流激振动研究室,
水力控制研究室(2001年成立),
冷却水研究室,
冷却塔研究室,
测试仪器研究室,
城市河流研究室(2005年成立)
经过几年的改革、调整、发展,当今的水力学所已成为一个为水利、水电、火/核电工程设计、建设和运行管理提供水力学专业技术服务的综合研究所。人员结构得到了很大的改善,高学历的年轻科技人员比例在逐年增加,并实现了所有人员的岗位聘任制。研究手段也在不断创新,除了常规的物理模型试验之外,更加重视原型观测和数值(仿真)分析。
冷却水研究所的建立与发展
1958年‘大跃进’,国家计划建设上百万千瓦级的大型火电厂,促成了水科院水工所开始研究火电厂的冷却水问题。‘文革’期间,新电厂建设未停,有关冷却水的试验研究得以维持不辍。回顾50年的专业历程,冷却水方面的课题建设与发展可分为5个阶段。
1.5.1. 创业发展时段(1958-1965年)
1958年 “大跃进”,国家计划要上百万千瓦级的大型火电厂,冷却水问题应运而生,促成了水科院水工所开始这个领域的研究。有关研究工作从东北电力设计院清河电厂设计中,有关冷却水的争议开始。按照当时惯用的苏联平面流理论,排、取水口必须拉开距离,要求开凿大量隧洞、渠道,工程浩大。岳钧堂提出异议,认为水库水深较大,排放的热水会上浮水面,取水口设在水下深处,即使平面上离排水口很近,也无热水短路之虞,这样可以大幅度降低工程投资。
与此同时,水工所陈惠泉等,已开始研究温差水体模型试验的相似条件和试验方法,并在进行浅水型的红山电厂冷却池试验,模型中明显可见冷却池中温差分层现象。并据之在1959年春修成国内外第一个直接用温差水体作为试验介质并计及水面散热效应的水库型水力-热力模型试验——清河冷却水模型试验。证实了岳钧堂所建议工程方案的合理性。
1959年夏,水工所冷却水专题组对太原电厂冷却池进行了原体观测和相应的水力-热力模型实验;在整体流态上,获得了良好的模拟相似性。以此为契机,电力规划设计总院作了决定,要求凡利用水面冷却的新建电厂都须经过水科院的模型试验。由于当时,进行电厂冷却水工程布置研究者只此一家,委托任务连续不断。例如,东北的清河、红山,辽宁、北兰、齐齐哈尔、松辽等电厂;华北的天津一厂、军粮城、杨柳青等电厂;上海的杨树浦电厂;杭州—艮山门、闸口等电厂;华中合肥、平顶山电厂等。初期研究的受纳水域主要是水库或水池,未考虑感潮水域中的不稳定流效应;试验设备中也无潮汐模拟系统。
1961年,冷却水专题组选定了沧县电厂冷却池作为对象,进行了详尽的三维水温场的昼夜连续观测和相应模型试验。除再次肯定了整体分层流态相似外,还发现惯用水面散热系数值得商榷,成为以后大规模研究水面蒸发问题的重要推动因素。
在创业发展阶段,我所一方面完成大量的工程委托试验,一方面借助专用水糟开始了温差异重流的系统试验研究。同时根据温差异重流理念,提出了取水口直接设在排水口下面的“重叠式”新型工程布置,并于1965年成功实施于天津军粮城电厂。
1.5.2.文革影响时段(1966-1969年)
“文革”早期,科研工作大都受到冲击,但由于电力建设在整体上没有中断,有关冷却水的委托科研项目,得以继续,例如,北京地区的东郊电厂、石景山电厂、高井电厂、珠窝电厂等,另外,外地任务有分宜、淮南、信阳、江北、忠防电厂等。有些外地任务则只能去电厂现场进行,如淮南电厂、分宜电厂,艮山门电厂冷却水项目等。其中,艮山门电厂利用杭州护城河水冷却,炎夏时效率低。1965年专题组为该电厂设计了跨河的挡热工程。于1968年在现场进行了模型试验和原体观测,成为冷却水研究历史上一个值得铭记的好例子。
1.5.3. 恢复发展时段(1970-1978年)
(1)“文革”期间,科研停顿,冷却水科研工作虽未中辍,但组织领导系统则较繁乱多变,冷却水试验场地只得见缝揷针。水工所人员下放后,专业组开始与水工所分开,保留了冷却水所的最早一批队伍。
(2) 文革阶段主要延续和发展了水库及河流方面水面冷却工程的试验研究任务。水库方面如:大庆水库、大伙房水库、新华屯水池,红雁池、916水池等。河流方面如:上海黄浦江及天津海河。
(3)1970年,接受了北京市政试验所断面0.4m*0.4m的逆流实验装置,开始了冷却塔的水力热力试验研究,最早开展的是冷却填料性能和阻力试验,提出了60º斜坡型优化填料,试用于北京高井电厂机力冷却塔上,并完成了原体对比测试。
在此期间,还对全国列车电站进行了优化研究,提高了镇江列车电站和昆山列车电站的冷却效率,节省冷却塔车的1/3-1/2。
(4)1973年,在研究逆流冷却塔的同时,开展了横流冷却塔的研究。接受部科研所设计室下设大塔组的任务,参与开发横流大型冷却塔的工作。修建了实验段长*宽*高=4.5m*3m*60cm横流实验塔。
(5)1972年冬,曾在佳木斯军工电厂现场大棚修建冷却水模型,第一次借藉当地严寒棚外气温定性观察了冷却池中的结冰过程。
(6)1974年,举办了有40多个学员参加的全国性冷却水学习班。学员除听课外,直接参与了冷却水模型的规划、设计和试验,同时还进行了现场原体观测,收效很好。
(7)1977年始,在全国范围不同特殊水域设了7个现场观测基地,开展了水面蒸发与散热系数的系统观测。同时,利用横流实验塔改成环境因素可控的实验风洞,进行室内系列实验。此项工作历时多年。
1.5.4.冷却水所时段(1978-2001年)
(1)1978年9月,水利水电科学研究院正式恢复,下设水工冷却水研究所。不久,冷却水部分独立成为冷却水所。
(2)冷却水所由陈惠泉任所长,1992年后所长由黄柱崇继任。先后担任副所长的有:许玉林、范乐年、柳新之、王萍、敖柏川。所党支部书记先后为:傅之光、任玉明、史文华、王庆忠等。
冷却水所设有五个业务组和仪器组、秘书组、技工组。组织形式多年比较稳定。全所正式职工在80年代后期已逾70人。
(3)冷却水所成立后,专业方向、研究内容、工作对象,基本上都是上时段情况的延续和发展;只是随着国家建设特别是电力建设高潮的逐步到来,进入了相对最为兴旺的时期。接受的工程委托任务遍及全国,且扩大到境外、国外。数十年中,为之试验研究过的电厂分布见“为热/核电厂建设服务”一节。
(4)冷却水所时段工作的特点是:研究对象从火电扩大到核电;研究重点从水库河流受纳水域转向河口、近海感潮水域;工程优化的着眼点,由电厂本身的安全经济运行扩大到水体超温的环境效应;在研究水面冷却的同时,水滴水膜冷却(冷却塔、喷水冷却)也在同步发展;並且积极开展了数值模拟,扩展了研究手段;实现了物模、数模、原型观测与理论分析相结合的技术路线,形成了因地置宜的冷却池、冷却塔布置体系,并着手解决冷却水工程受泥沙沉积、区域冰冻、河道感潮等的特殊问题。
(5)继1974年举办过冷却水学习班后,冷却水所又在北京和武汉有过两次全国性的冷却水专业集中讲课,推动地方科研单位,结合当地工程需要,开展热/核电厂冷却水工程建设。至上世纪90年代末,全国从事冷却水模型试验研究单位已超过12家,如:北京水科所、南京水科院、广东水科所、浙江院河口所、安徽水科所等。水科院冷却水所与他们一直保持着良好的相互支持、合作关系。
1.5.5. 合入水力学所时段(2001年—迄今)
21世纪初,根据院的整体规划,冷却水专业合入水力学所,成为水力学所的两个研究室:冷却水室和冷却塔室。冷却水所段杰辉任水力学所副所长。两个室的室主任分别为纪平和赵顺安。这时段除了体制改变,人员分流,专业人员较前减少外,冷却水专业试验研究基本如前。
2006年,冷却水所原有的试验厅被拆除,另在大兴试验基地新建冷却水专业试验厅,该试验厅将在2008年投入使用。且随着新试验厅建设将增添一流先进设施,有望进一步改进试验条件。
1983年邀请美国Eric Adams教授来所讲学时部分成员合影
1984年冷却水所部分人员合影
1985年部分当时在所成员的合影
90年代后期部分当时在所成员的合影