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中国工程院院士曹楚生:我的自传

2023-05-10 14:56:27

曹楚生,著名水利工程学家,长期在第一线从事具体的设计工作,在各种大坝的设计方面,做出了显著的成绩。1989年被选为中国工程设计大师,1999年当选为中国工程院院士。。


今天是我寿诞,学校为我召开庆祝会。1948年我毕业于上海交通大学土木系结构组并留校当助教。1951年开学不久,,,投身治淮事业。当时水利系和土木系四年级的同学都纷纷自愿报名参加。作为老师的我也毛遂自荐,率领同学们一道投身伟大的水利事业中。光阴似箭,一晃已六十七年,我参与负责设计和建设的淮河、西北和华北等诸多大坝型式各异,迄今均运行良好,并成为著名工程,为我国大坝结构型式的创建发展作出成绩。下面我讲述我的经历以共勉之。

一、学好基础和专业知识,提高综合素质

我国已进入一个空前繁荣的新时期,国民经济和工农业等急剧增长,近遇国际金融风暴,其增长速率放缓仅1%-2%左右。我国经济面临诸多挑战,奋力前进仍可维持在7%-8%,要培养能适应当前新形势下的工程科技人才,并使之具有一定的或较强的工作技能和各种必要的综合素质,包括思想道德、文化科学、业务、心理等。在工作中多有作为、多有创新,成为创新型科技人才。此外过去培养人才有诸多缺陷应予关注:

1、过去一般常注重在单一学科中培养人才:知识结构单一、知识面窄,语文外语差等弊端。此外理工对文商,而文商对理工,也都要有一定的了解。要培养宽基础、复合型人才,要综合众多学科包括边缘学科和交叉学科,这些对提高人才的综合素质,和今后处事、创新能力有利。

2、当今电子计算技术发展很快,不少人认为只要通过合适的计算机辅助设计(CAD)或通过数学模型仿真计算,繁琐的计算、设计、制图就迎刃而解了。当事者必须对其计算理论、计算方法以及规程规范等概念清晰,通过简易近似计算或工程类比等予以核实。这说明虽然有了日益先进深奥的电子计算技术,粗浅的和基本的计算原理和方法仍应牢记心中,并能灵活应用。


二、工作中学习,学习中工作

记得我刚到佛子岭时,初次离开学校讲台,突然改行搞大坝设计,都得从头学起。我和我的同事们都不得不在工作中学习,学习中工作。除主要依靠自学外,当时工程建设指挥部还为我们举行了业务学习班,除汪胡桢等老工程师讲授外,还要求技术人员互教互学,有时还请外来指导工作的专家如张光斗教授和地质专家谷德政等讲课。工作中学习确实收效很大。当时汪胡老在介绍“佛子岭大学”时写道:“建国初期的青年知识分子有特别旺盛的求知欲和工作上的闯劲,他们不懂就学,学懂了就干起来,他们边工作、边学习和边交流的方法,培养出了许多知识比较全面的技术人员。”在工作中随时会遇到问题,我们就找资料、查书本,同事们共同研讨。经过一段时间的实践,大家都有此感受,即抓住出现的问题学习。有目的地学习,往往收效很快,有立竿见影的感觉。

在我经手的几个大坝的设计中,最常遇到的、最难解决的和最重要的都是与坝基地质有关的坝和坝基的稳定问题,开挖高边坡稳定问题以及地下洞室稳定及应力等问题。记得1961年建成的盐锅峡大坝建造在向下游倾斜的砂岩上,其中夹有页岩夹层,大家对大坝稳定非常担心。我们从国内外文献找不到这种情况下大坝的稳定计算方法。当时国外岩石力学刚在萌芽阶段,我们从块体理论思考,在反复计算研究的基础上,提出了坝体连同部分基岩沿页岩层面下滑并在坝趾底部沿反倾向方向逸出的刚体极限平衡抗滑稳定的计算方法。此后,此计算方法逐渐传开,已被许多工程所采用。

解放初我们努力学习前苏联,从前苏联书籍杂志中学。我和我的同事们,在工地日夜忙碌,但仍自学速成俄文,不出三个月就能独立翻译了。记得当时我可以摘译当时前苏联出版的罗查诺夫著的《支墩坝》,可以阅读俄文杂志。俄文本的全苏国家标准我们在佛子岭已应用。前苏联的少筋混凝土已在连拱坝的配筋计算中应用。许多同志还发奋学习英文,因为当时大量参考书都是英文本。看到介绍意大利、西欧的轻型混凝土坝和薄拱坝,继佛子岭、梅山连拱坝之后,设计和建造了磨子潭双支墩大头坝,这种坝型就是参考杂志上登载的意大利某坝设计的。


三、务实求是、精益求精

我深深体会到每一个工程的成功都要经过众人的老实踏实地工作,要经过周密仔细的考虑,一次又一次的计算、分析、试验和研究,百折不挠,最终才能取得成功。当时在连拱坝的设计中,尤其是在地震时动力分析方面,无现成方法可资遵循。我们经大量的计算和查询文献资料后,从一个质点在振动时受到的力等于该质点质量、频率的平方和振幅的乘积的动力学的基本原理通过逐次校正法解决了连拱坝地震应力计算问题,后来的实践和研究证明我们的结论是正确的。

近曾被邀前去现场考察历史罕见的四川汶川大地震,我发现沿路重灾区几乎所有的房屋,路桥都被损或震塌,幸大坝损坏程度较轻,水库一般都无大问题,如我参与过的紫坪铺水库运行正常,。我发现碧口水电厂职工的宿舍都受损很严重,已不能住人,但邻近的大坝和厂房还基本能正常运行。我发现大坝产生的裂缝、错台、变形、变位都较严重,有的达10-20公分量级,但令人高兴的是碧口大坝稳定、抗渗均正常,说明这种碾压式土石大坝具有优良的抗震性能。

除了进行工程设计外,我还常以水电、、计委等工作组论证组专家组成员、技术委员等身份,以认真负责务实求是的精神对当时一些重点工程如三门峡、刘家峡、龚咀、三峡、响家坝、龙滩等重力坝,如二滩、白山、隔河岩、小湾、乌江渡、李家峡、溪落渡、景屏一级等拱坝,以及小浪底等地下工程和边坡围岩支护葛洲坝闸底板稳定等等的咨询。我还以国际咨询公司专家组长的身份对李家峡、隔河岩、紫平铺、小湾等工程进行评估。以上对一些重大工程的决策发挥了显著作用。


四、大胆探索,勇于创新

我个人体会是我们要珍惜每一个机会,在每一个工程的设计上都要大胆探索,在前人基础上一定要有所创新,有所前进。我们在设计构思上要大胆,要有创新,但在具体结构计算和细部设计中要一丝不苟,做到稳妥可靠。

50年代我们按照佛子岭当时的条件,经过坝型比较选用钢筋混凝土连拱坝。接着又修建了磨子潭双支墩大头坝和响洪甸重力拱。

60年代建成的盐锅峡系黄河上首座发电的水电站。大坝宽缝腔内水引至集水井,实际上起到了抽排效果,对大坝稳定有利。首次提出坝体连同部分坝基沿软弱夹层抗滑稳定的计算方法。

70年代建成的碧口大坝是我国第一次将石碴和砂卵石等用振动碾和大型设施碾压而成的坝。

80年代迄今建成的潘家口和引滦入津工程最引人关注,为我国第一座大型混合式抽水蓄能电站和跨流域引水工程。当时天津市因海潮咸水入侵,并与海河污水相混,虽相继建挡潮闸、二道闸等等措施无效,当跨流域引水工程建成,市民饮水圆满解决。潘家口下池闸左岸重力坝和石漫滩坝采用具有抗渗和抗冻性能的全断面零坍落度碾压混凝土坝。玄庙观碾压砼薄拱坝在上述全断面碾压混凝土的基础上又有发展,已从零坍落度混凝土优化创新提出了微坍落度混凝土,填补了砼和碾压砼之间的空白,改善了砼的稠度可通过振捣或振动碾碾压密实,对提高抗裂性能以及节约水泥和投资有利。

潘家口工程经过在工地的四年紧张地设计和施工,在汪胡老指导并督促下我们及时编写并刊印出近十厚册设计报告和设计施工总结,这为我们及时总结打下了基础。我通过工程实践,对各种结构和混凝土坝应力分析、地震应力分析、岩体稳定、水资源开发利用和抽水蓄能建设等进行总结并撰写了一些论文著作,这对我提高技术水平、更好地工作帮助很大。

五、结语

当前核能风能太阳能等可再生新能源正在兴起,其新旧交替只能循序渐进。我回忆60多年来工作历程,从繁华上海到治淮工地,从西北到华北以至全国,许多大坝枢纽和山山水水都有我的足迹。我深感凡以前的总结、心得、论文未存放在案头,或存放在电脑中,到要用的时候就记不住或找不到了。我在阐写这个讲稿时就多次查阅或摘抄以前我写的文稿,感到十分不便。为此我感到对电脑使用应早作准备及早开始。

天津市发展很快,近我有幸多次参观了南疆港开发新区中心,看到一些重大工业、海港和城市建设已初具规模。一个即将建成的新区景观绚丽多彩图像凸现在眼前,其高楼林立错落有序与天津原市区相比有过之无不及。天津市为国际性滨海大城市,众多大型企业和港口工程和交通、能源将先后建成,将成为北方经济中心。我衷心希望能进一步在求真、求新、求精、勇于探索创新中做出成绩。


今日小编
张玫 林锐劼


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