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【緬懷曹楚生院士】一生追著江河走 ——追記中國現代壩工設計先行者、天津大學教授曹楚生院士
□ 記者 靳瑩
攝影 王建澤
11月19日9時，91歲的中國現代壩工設計的先行者，著名水利工程學傢，中國工程院院士，天津大學曹楚生教授因病醫治無效，在北京逝世。81歲的中國長江三峽工程開發總公司原副總經理袁國林一大早趕來送別故人，“我曾說，我們做水利工程的人，一生追著江河走，酸甜苦辣不回頭。曹總是我們的楷模和典范。”從淮河、到黃河、再到長江，曹楚生踏遍青山綠水，把一片赤誠留給祖國和後人。
一生治水築業惠民
曹楚生1948年畢業於上海交通大學土木系，並留校當瞭助教。1951年，時任華東軍政委員會水利部副部長錢正英到上海交大，動員有志青年響應毛主席“一定要把淮河修好”的偉大號召，投身治淮事業。新中國的召喚點燃瞭這位年輕大學助教的心，他帶領學生們一道走出大學校門，投入到火熱的治淮工地——佛子嶺。這個偶然的機會，讓他與水利結下瞭不解之緣，一生都和祖國的水利水電建設事業“澆築”在一起。
他開創瞭中國水利工程史上多個“第一”：在上世紀50年代參與設計的佛子嶺連拱壩、磨子潭雙支墩大頭壩和響洪甸重力拱壩，三種壩型各具特色，為當時國內首創；60年代任設計總工程師主持設計的黃河鹽鍋峽水電站是黃河幹流上第一座發電的水電站；70年代主持設計的白龍江碧口大壩，是我國建成的第一座大型碾壓式土石壩，並經受住瞭2008年汶川大地震的考驗；潘傢口水利樞紐工程是天津市引灤入津的源頭工程，為曹楚生院士於80年代主持設計，是我國第一座大型混合式蓄能電站，一期工程曾為國傢節約投資5000多萬元，並獲國傢優秀設計金獎。更為重要的是，他設計的這許多大壩作為我國著名的水利工程，迄今運行良好。作為全國首批“中國工程設計大師”，他當之無愧。
佛子嶺是曹楚生參與設計的第一座大壩。剛剛走下學校講臺，又要“改行”進行大壩設計，曹楚生奮進不息，頑強拼搏。當時，佛子嶺水庫工程指揮部剛剛成立，在我國著名水利專傢汪胡楨的領導和支持下，組織瞭壩工設計組進行佛子嶺連拱壩的設計。那時，世界上連拱壩剛出世不久，國內並沒有建過這種水壩。敢為人先的曹楚生和他的青年夥伴們勇敢地挑起瞭這副重擔。國內沒有連拱壩的任何資料，他們就翻閱和研究僅有的外文資料。在設計中遇到難題，他們一方面向書本學習，一方面向其他工程技術人員和工人師傅請教或共同切磋。為瞭彌補知識的不足，工程技術人員還現場組織學習班，每晚在空著的工程指揮部會議室裡上課，稱為“佛子嶺大學”。大傢既是學生也是教師，除瞭請汪胡楨、張光鬥、谷德振等專傢講課外，不少年輕人也擔任講課。汪胡禎曾撰文回憶：“其中曹楚生講的內容最起作用，使大傢知道連拱壩與垛中的應力是怎樣計算出來的，他還為大傢學過的材料力學和結構力學作瞭系統復習。”以曹楚生為首的青年工程技術人員費瞭很長時間做理論分析與計算，才把各種荷載的結構力學計算得一清二楚，證明這些應力能力結構材料的強度所勝任。由於有瞭這些證明，技術室才敢發出施工圖紙，工務處才敢發號施令在壩體裡澆築混凝土。
1954年4月，佛子嶺水庫終於竣工建成，成為中國第一座鋼筋混凝土高壩，連外國專傢都豎起大拇指，盛贊中國工程師瞭不起。由於在佛子嶺工程中的突出貢獻，曹楚生被授予一等功臣的稱號，後來又被選為全國農業水利先進生產（工作）者和全國先進生產（工作）者。1956年，他在治淮委員會光榮地加入瞭中國共產黨。
從佛子嶺水壩開始，曹楚生在結構力學計算方面的傑出才能就充分顯示出來。通過多年的工程實踐，他逐步解決瞭多項高壩建設難題，提出瞭“剛體極限平衡的計算方法”，解決瞭壩和壩基的防滑穩定問題；利用動力學基本原理與逐次校正相結合，解決瞭連拱壩地震應力問題；采用具有抗滲和抗凍性能的全斷面“零坍落度”混凝土技術，提高瞭混凝土抗性和降低瞭成本等。這些創新方法不僅被實踐所驗證，也被許多工程采用並不斷發展。在上世紀隻有手搖計算器的時代，這些創新方法大大提高瞭大壩建設的成效、質量和安全性。
質量是生命線
曹楚生在水利行業以嚴格要求、一絲不茍而著稱。在工程的具體設計過程中，一個小小的數字，一個不太明顯的連線，都會給整個工程帶來無法估量的影響。他常說，水利工程投資巨大，關系到人民生命財產安全，在工程設計中出現哪怕是微小的問題，都可能極大影響大壩建設的質量和投資的規模。
他不但在設計上精益求精，而且在施工中也嚴把質量關。有時施工單位為瞭省時省力，沒有按設計要求施工，他發現後，每一次都是當仁不讓，據理力爭，有時甚至與施工單位爭得面紅耳赤，直到施工單位重新按設計要求施工才善罷甘休。許多施工單位對曹楚生這股“倔勁”是又敬又怕，但多年後的事實證明，他當年的堅持是對的。
上世紀60年代在白龍江碧口工地時，正值“文革”期間，施工不太正常，質量往往達不到要求。曹楚生帶領工程技術人員懷著對祖國、對人民、對子孫後代負責的精神，把個人的毀譽得失置之度外，把電站建設看成自己的事業和生命，堅持真理，對於一些不合理或錯誤決定，對於一些不符合質量要求的施工問題，頂住壓力，據理力爭。
原天津大學水利系、管理系教授何伯森曾回憶說，在碧口水電站修建期間，有一次下大雨時恰逢粘土心墻的回填。當時工地條件達不到要求粘土被淋瞭，這樣粘土的含水率升高，再用於回填就不符合回填粘土的標準瞭。曹楚生要求趕快停工，不能回填，應該等雨停瞭以後，把基坑裡的水掏出來，並且把表層被雨淋過的和基坑內被雨泡過的粘土挖掉以後才能回填。當時的負責人不同意，說，“往裡填就行瞭，還挖出來幹什麼？”曹楚生卻堅持要挖，並且還要掏水，被回答“那你掏去”。曹楚生立刻回到設計組，號召所有工程設計人員停工，帶上工具上壩掏水。正是曹楚生的堅持，才保證瞭工程的質量。何伯森評價曹楚生：“知識分子要有知識分子的良心，在關鍵問題上，尤其是技術問題上要堅持原則，不能隨聲附和，不能向權勢低頭，曹楚生就很好的做到瞭這一點。”
先期到達碧口工地的設計人員曾規劃瞭一個1:50的碧口水電站整體水工模型露天試驗場，曹楚生常常到試驗場去，與設計、科研人員反復研究碧口水電站的每個建築物的位置、相互關系，以及從圖紙到模型，再由模型成果到圖紙等方面；對泄水建築物的體型、結構進行反復計算、校核。那時曹楚生口袋裡總是裝著一把10cm長的小計算尺，一邊聽匯報、一邊計算，一絲不茍。曹楚生既管設計、又管科研，工作十分繁忙，加之生活條件艱苦，身體不是太好，患上瞭偏頭疼病。為瞭不影響工作，他經常在集貿市場上買些中藥，自己調理身體，四十多歲的人已兩鬢斑白。
這座耗費瞭曹楚生大量心血的碧口水電站位於甘肅省文縣碧口鎮上遊3公裡處，是白龍江幹流首建的大型水電站樞紐。2008年5月12日汶川地震發生後，曹楚生日夜關靜電機保養註震情的發展和大壩安危。9月23日，他再次踏上碧口這塊熟悉的土地。此時的曹楚生已是82歲高齡，但仍不顧路途顛簸，登上親自設計的碧口大壩。這座歷經半個世紀的中國第一座大型碾壓式土石壩比曹楚生想象中的還要好，經過地震的考驗，基本上沒有什麼問題。碧口水電廠在地震後，僅44個小時後向當地的重災區送上瞭電，於58小時後向四川電網送上瞭電，為救災提供瞭強大的電能，水電工程在抗震救災中發揮瞭重要作用。
正是這種認真負責的科學態度、嚴謹求實的工作作風，曹楚生在參加包括三門峽、劉傢峽、三峽、二灘、向傢壩、溪洛渡、葛洲壩、小灣、李傢峽、青銅峽等多項重點工程在內的評估與論證工作時，對這些工程的關鍵性技術問題決策發揮瞭重要的作用。
青山綠水傢國夢
十九大報告中提出，建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計。堅定走生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路，建設美麗中國，為人民創造良好生產生活環境，為全球生態安全作出貢獻。經歷瞭新中國成立以來我國水能資源開發的整個過程的曹楚生一直堅持並為之奮鬥終生的是：建設生態友好型水利水電工程，在保護中開發，在發展中保護。
曹楚生於上世紀80年代主持設計的潘傢口水利樞紐工程就是我國第一座大型混合式蓄能電站。所謂抽水蓄能電站，是指利用電網中負荷低時的電力，由下水池抽水到上水池，待電網高峰負荷時，放水回下水池發電。“水資源和水能資源雖然可再生，但都是很寶貴的，”曹楚生認為。水利水電抽水蓄能運行可將電網負荷低時的多餘電能，轉變為電網高峰時期的高價值電能，還適於調頻、調相，穩定電力系統的周波和電壓，可周而復始再生利用。
以潘傢口水電站為例，內裝一臺15萬千瓦的常規機組，三臺單機9萬千瓦的可逆式蓄能機組，總裝機42萬千瓦。由上庫、下池組成的抽水蓄能電站系統，當電力系統尖峰發電時四臺機組同時發電，下泄流量最大為712立方米/秒，其水量暫存蓄在下池內；當低谷時，利用電力系統的剩餘電能使蓄能機組抽水運行，最大抽水流量為390立方米/秒，可將下池裡的水重新抽回上庫。如此周而復始，可滿足電力系統峰荷的需要，調峰、發電、供水互不影響。潘傢口水利樞紐工程融供水、防洪、常規水電、抽水蓄能於一體，是水資源的一種獨特的開發方式，至今仍在為京津冀地區的經濟發展貢獻著力量。十三陵站、張河灣、佛磨等都是曹楚生倡導並參與的抽水蓄能電電站工程。
曹楚生長期擔任中國抽水蓄能專業委員會主任。1990年他赴英國倫敦出席世界抽水蓄能國際學術會議，介紹瞭潘傢口工程，並在論文中指出抽水蓄能電站的經濟效益決不止1+1=2。他的觀點得到瞭與會專傢的廣泛贊同。令他驚營業用抽油煙機訝的是，當時國外已經把抽水蓄能機組稱為常規機組，可見這種技術已經在國外得到瞭廣泛的應用。
中國水能資源總蘊藏量達6.76億千瓦，可開發量為3.78億千瓦。然而，一些地區水資源和水能資源已出現開發殆盡現象，再修建新的工程將受到限制，影響水利水電的可持續發展。曹楚生認為，當前我國正處於新舊能源交替時期，火電、水電發展迅猛，已達高潮。由於煤炭、水能等資源短缺，不久將逐年趨緩，核能、風能、太陽能等新能源將逐漸取代前者。抽水蓄能作為水電的補充和內涵時，可發揮其儲存轉換、循環再生等特殊功能，有利於新能源與火電水電等和諧共處、按各自有利方式平穩運行。
迄今為止，我國已建和在建的抽水蓄能電站已有三十多座，而其中大部分電站的建設中，都曾有曹楚生的身影。這些屹立在祖國大地的一座座抽水蓄能電站述說著曹楚生為瞭我國水利水電可持續發展和建設美麗中國所做出的艱苦卓越的努力。
良師益友立德樹人
1987年起，曹楚生就長期擔任天津大學兼職教授，還主持瞭天津大學水利系培養的第一位外國碩士留學生的論文答辨。1999年，曹楚生成為瞭天津大學建工學院水利系教授。從在上海交通大學做助教到重返天津大學校園任教授已經時隔50餘年，他與教師這份職業始終有著不解之緣。
2004年考入天津大學建築工程學院水利水電工程專業的張叢林大一開始就是曹楚生的“粉絲”。“那時經常去第四教學樓上自習，一樓就有曹楚生院士的照片及相關事跡。每次看到這些宣傳資料，我就鼓勵自己一定要報考曹老師的研究生。”經過努力，張叢林如願跟隨曹楚生攻讀碩士和博士研究生。他至今還清晰記得第一次見到曹楚生的情形：“一身深藍色的中山裝，戴著白色邊框的眼鏡、穿著一雙普通的旅遊鞋，笑呵呵地看著我。”
張叢林攻讀博士期間研究的課題是：水—火—風互補發電系統的容量優化配置問題研究。這是一個具有顯著理論及實際意義的研究課題，具有極大的研究價值。在擬定研究課題之後，曹楚生為張叢林提供瞭各種幫助，比如關於該研究方向的諸多書籍，還盡可能帶領張叢林去風電場進行實地考察，就具體問題和其他院士專傢進行交流，拓展研究思路。
80多歲的曹楚生帶著張叢林去過16個省、自治區和直轄市考察工程，如三峽水利樞紐、南水北調工程、拉西瓦水電站、江蘇龍源海上風電場、新疆達坂城風電場、內蒙古四子王旗風電場和太陽能電廠等。張叢林發現，曹楚生除瞭衣著簡樸，手機、行李箱多年未更換。“在飲食上，曹老師也從不挑剔，吃著舒服、可口也就可以瞭，而且盡量不浪費食物。浪費可恥，曹老師經常對我說。”
曹楚生認為，水利水電事業是關系國傢經濟發展和民生安全的千秋大業。除瞭研究生們，他還帶領天津大學水利系師生把一切工作放到黨和國傢工作大局中去謀劃，把服務科研工作，聚焦國傢重大需求作為根本要求，積極承擔國傢重大工程研究課題及關鍵技術研究課題，在推動科研工作不斷跨越式發展的同時，能夠找準定位、體現價值、有所作為。
爭取水利工程一級學科博士點，獲批“水利工程仿真與安全國傢重點實驗室”，培養出多名德才兼備的傑出中青年人才，積極參與國傢重大工程研究項目，探索產學研新模式……追隨曹院士工作多年，“長江學者”、天大教授練繼建目睹瞭天津大學水利系在曹楚生的帶領下一步步走向輝煌，“曹院士鼓勵青年教師要創新，也教誨年輕學子要務實，他是良師，更是益友。”
曹楚生在《人民黃河》創刊六十周年時曾題詞：“繼續為培養造就高素質人才作出新貢獻。”他一直關心著年輕一代的成長。2015年6月2日，曹楚生迎來瞭自己的90歲壽辰。一大早，他從北京出發，回到瞭他所執教的天津大學建工學院。他拿出仔細推敲瞭20天的講稿，用一個小時的時間給學生們作瞭一場報告。他說：“我投身中國的水利事業已經67年瞭，希望以自己的水利工程創新經歷與大傢共勉：要在工作中學習，學習中工作；要務實求是，精益求精。”曹楚生認為，要培養“創新型科技人才”，“並使之具有工作技能和必要的綜合素質，包括思想道德、文化科學、業務、心理等。”此外，還要“大膽探索、勇於創新，在設計構思上要大膽，但在具體結構計算和細部設計中要一絲不茍”。
以回顧人生經歷、勉勵莘莘學子的形式過生日，曹楚生興致很高，會後，他和工作人員在聊天中說，“學校邀請我瞭，我希望在一百歲生油煙靜電機日時還來天津大學慶祝”。
如今，天津大學再也等不來這位既嚴謹又親切的“曹爺爺”，他的諄諄教誨和殷殷期望永遠鐫刻在天大人心中。天大人心懷敬意為曹楚生撰寫挽聯：“一生治水學以致用，變通江河築業惠民；全心從教嚴於律己，培修桃李創新興邦。”
參考資料 /圖片來源 戚藍 張亞等《氣壯山河禹傳人——記中國水利設計大師曹楚生院士》 曹楚生院士學術成長采集小組
（編輯 靳瑩）
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