天大教授曹楚生院士：人生追著江河走

天大教授曹楚生院士：人生追著江河走

文 | 通訊員 靳瑩

他設(shè)計的許多大壩，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(shè)計大師”，他當之無愧。從淮河，到黃河，再到長江，中國現(xiàn)代壩工設(shè)計的先行者、著名水利工程學(xué)家、中國工程院院士、天津大學(xué)教授曹楚生踏遍青山綠水，把一片赤誠留給了祖國和人民。2017年11月19日，91歲的曹楚生教授因病醫(yī)治無效，在北京逝世。

一生治水筑業(yè)惠民

一個偶然的機會，曹楚生與水利結(jié)下了一生之緣。1948年，曹楚生畢業(yè)于上海交通大學(xué)土木系，并留校當了助教。1951年，時任華東軍政委員會水利部副部長的錢正英到上海交大，動員有志青年響應(yīng)毛主席“一定要把淮河修好”的偉大號召，投身治淮事業(yè)。新中國的召喚點燃了這位年輕的大學(xué)助教的心，他帶領(lǐng)學(xué)生走出大學(xué)校門，前往火熱的治淮工地——佛子嶺。從此，他的一生都與祖國的水利水電建設(shè)事業(yè)“澆筑”在了一起。

他開創(chuàng)了中國水利工程史上多個“第一”：上世紀50年代參與設(shè)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(nèi)首創(chuàng)；60年代任設(shè)計總工程師主持設(shè)計的黃河鹽鍋峽水電站是黃河干流上第一座發(fā)電的水電站；70年代主持設(shè)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，并經(jīng)受住了2008年汶川大地震的考驗；潘家口水利樞紐工程是天津市引灤入津的源頭工程，為曹楚生院士于80年代主持設(shè)計，是我國第一座大型混合式蓄能電站，一期工程曾為國家節(jié)約投資5000多萬元，并獲國家優(yōu)秀設(shè)計金獎。

佛子嶺是曹楚生參與設(shè)計的第一座大壩。那時，世界上連拱壩剛問世不久，國內(nèi)并沒有建過這種水壩。敢為人先的曹楚生和他的青年伙伴們勇敢地挑起了這副重擔(dān)。在設(shè)計中遇到難題，他們一方面向書本學(xué)習(xí)，一方面向其他工程技術(shù)人員和工人師傅請教。為了彌補知識的不足，工程技術(shù)人員現(xiàn)場組織學(xué)習(xí)班，每晚在工程指揮部會議室上課，被人們稱為“佛子嶺大學(xué)”。大家既是學(xué)生也是教師，除了請汪胡楨、張光斗、谷德振等專家講課外，不少年輕人也擔(dān)任授課。以曹楚生為首的青年工程技術(shù)人員用了很長時間做理論分析與計算，才把各種荷載的結(jié)構(gòu)力學(xué)計算得一清二楚。由于有了這些求證，技術(shù)室才敢發(fā)出施工圖紙，工務(wù)處才敢發(fā)號施令在壩體里澆筑混凝土。

1954年4月，佛子嶺水庫竣工建成，成為中國第一座鋼筋混凝土高壩，外國專家也豎起大拇指，盛贊中國工程師了不起。由于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，后來又被選為全國農(nóng)業(yè)水利先進生產(chǎn)（工作）者和全國先進生產(chǎn)（工作）者。1956年，他在治淮委員會光榮地加入了中國共產(chǎn)黨。

從佛子嶺水壩開始，曹楚生在結(jié)構(gòu)力學(xué)計算方面的杰出才能充分顯示出來。通過多年的工程實踐，他逐步解決了多項高壩建設(shè)難題，提出了“剛體極限平衡的計算方法”，解決了壩和壩基的防滑穩(wěn)定問題；利用動力學(xué)基本原理與逐次校正相結(jié)合，解決了連拱壩地震應(yīng)力問題；采用具有抗?jié)B和抗凍性能的全斷面“零坍落度”混凝土技術(shù)，提高了混凝土抗性和降低了成本等。這些創(chuàng)新方法不僅被實踐所驗證，也被許多工程采用并不斷發(fā)展。在上世紀只有手搖計算器的時代，這些創(chuàng)新方法大大提高了大壩建設(shè)的成效、質(zhì)量和安全性。

良師益友立德樹人

>>曹楚生院士（右）在水利工程現(xiàn)場

從1987年起，曹楚生長期擔(dān)任天津大學(xué)兼職教授，還主持了天津大學(xué)水利系培養(yǎng)的第一位外國碩士留學(xué)生的論文答辯。1999年，曹楚生成為了天津大學(xué)建工學(xué)院水利系教授。從在上海交通大學(xué)做助教到重返天津大學(xué)校園任教授，他與教師這份職業(yè)有著不解之緣。

2004年考入天津大學(xué)建筑工程學(xué)院水利水電工程專業(yè)的張叢林，是曹楚生的“粉絲”?！澳菚r我經(jīng)常去第四教學(xué)樓上自習(xí)，一樓就有曹楚生院士的照片及相關(guān)事跡介紹。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?！苯?jīng)過努力，張叢林如愿跟隨曹楚生攻讀碩士和博士研究生。他至今還清晰地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，穿著一雙普通的旅游鞋，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(fēng)互補發(fā)電系統(tǒng)的容量優(yōu)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。在擬定研究課題之后，曹楚生為張叢林提供了各種幫助，比如關(guān)于該研究方向的諸多書籍，還盡可能帶領(lǐng)張叢林去風(fēng)電場進行實地考察，就具體問題和其他院士專家進行交流，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(qū)和直轄市考察工程，如三峽水利樞紐、南水北調(diào)工程、拉西瓦水電站、江蘇龍源海上風(fēng)電場、新疆達坂城風(fēng)電場、內(nèi)蒙古四子王旗風(fēng)電場和太陽能電廠等。張叢林發(fā)現(xiàn)，曹楚生不僅衣著簡樸，手機、行李箱多年未更換?！霸陲嬍成?，曹老師也從不挑剔，吃著舒服、可口也就可以了，而且從不浪費食物?！?/p>

曹楚生認為，水利水電事業(yè)是關(guān)系國家經(jīng)濟發(fā)展和民生安全的千秋大業(yè)。除了研究生，他還帶領(lǐng)天津大學(xué)水利系師生把一切工作放到黨和國家工作大局中去謀劃，服務(wù)科研工作，聚焦國家重大需求，積極承擔(dān)國家重大工程研究課題及關(guān)鍵技術(shù)研究課題，在推動科研工作不斷跨越式發(fā)展的同時，能夠找準定位、體現(xiàn)價值、有所作為。

爭取水利工程一級學(xué)科博士點，獲批“水利工程仿真與安全國家重點實驗室”，培養(yǎng)出多名德才兼?zhèn)涞慕艹鲋星嗄耆瞬?，積極參與國家重大工程研究項目，探索產(chǎn)學(xué)研新模式……追隨曹院士工作多年，“長江學(xué)者”、天大教授練繼建目睹了天津大學(xué)水利系在曹楚生的帶領(lǐng)下一步步走向輝煌，“曹院士鼓勵青年教師要創(chuàng)新，也教誨年輕學(xué)子要務(wù)實，他是良師，更是益友?！?/p>

質(zhì)量是生命線

曹楚生在水利行業(yè)以嚴格要求、一絲不茍著稱。在工程的具體設(shè)計過程中，一個小小的數(shù)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(guān)系到人民生命財產(chǎn)安全，在工程設(shè)計中哪怕出現(xiàn)微小的問題，都可能影響大壩建設(shè)的質(zhì)量和投資的規(guī)模。

他不但在設(shè)計上精益求精，而且在施工中也嚴把質(zhì)量關(guān)。有時施工單位為了省時省力，沒有按設(shè)計要求施工，被他發(fā)現(xiàn)后必定據(jù)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(shè)計要求施工。許多施工單位對曹楚生這股“倔勁”又敬又怕，但多年后的事實證明，他當年的堅持是對的。

原天津大學(xué)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黏土心墻的回填。當時工地條件達不到要求黏土被淋了，這樣黏土的含水率升高，再用于回填就不符合回填黏土的標準了。曹楚生要求趕快停工，不能回填，應(yīng)該等雨停了以后，把基坑里的水掏出來，并且把表層被雨淋過的和基坑內(nèi)被雨泡過的黏土挖掉以后才能回填。當時的負責(zé)人不同意，說，“往里填就行了，還挖出來干什么？”曹楚生卻堅持要挖，并且還要掏水，被回答“那你掏去”。曹楚生立刻回到設(shè)計組，號召所有工程設(shè)計人員停工，帶上工具上壩掏水。正是曹楚生的堅持，才保證了工程的質(zhì)量。何伯森評價曹楚生：“知識分子要有知識分子的良心，在關(guān)鍵問題上要堅持原則，不能向權(quán)勢低頭，曹楚生很好地做到了這一點?！?/p>

先期到達碧口工地的設(shè)計人員曾規(guī)劃了一個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(shè)計、科研人員反復(fù)研究碧口水電站的每個建筑物的位置、相互關(guān)系；對泄水建筑物的體型、結(jié)構(gòu)進行反復(fù)計算、校核。那時曹楚生口袋里總是裝著一把小計算尺，一邊聽匯報、一邊計算，一絲不茍。曹楚生既管設(shè)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，患上了偏頭疼病。為了不影響工作，他經(jīng)常在集貿(mào)市場上買些中藥，自己調(diào)理身體，四十多歲的人已兩鬢斑白。

這座耗費了曹楚生大量心血的碧口水電站位于甘肅省文縣碧口鎮(zhèn)上游3公里處，是白龍江干流首建的大型水電站樞紐。2008年5月12日汶川地震發(fā)生后，曹楚生日夜關(guān)注震情的發(fā)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(shè)計的碧口大壩。這座歷經(jīng)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堅固，經(jīng)過地震的考驗，基本上沒有什么問題。碧口水電廠在地震后，僅44個小時就向當?shù)刂貫?zāi)區(qū)送上了電，58小時后向四川電網(wǎng)送上了電，為救災(zāi)提供了強大的電能，水電工程在抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。

青山綠水家國夢

黨的十九大報告提出，建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計。堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，建設(shè)美麗中國，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻。建設(shè)生態(tài)友好型水利水電工程，在保護中開發(fā)在發(fā)展中保護，曹楚生一直堅持并為之奮斗。

曹楚生于上世紀80年代主持設(shè)計的潘家口水利樞紐工程，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(wǎng)中負荷低時的電力，由下水池抽水到上水池，待電網(wǎng)高峰負荷時，放水回下水池發(fā)電。曹楚生認為，水資源和水能資源雖然可再生，但都是很寶貴的。水利水電抽水蓄能運行可將電網(wǎng)負荷低時的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時期的高價值電能，還適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，可周而復(fù)始再生利用。

以潘家口水電站為例，內(nèi)裝一臺15萬千瓦的常規(guī)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(tǒng)，當電力系統(tǒng)尖峰發(fā)電時四臺機組同時發(fā)電，下泄流量最大為712立方米/秒，其水量暫存蓄在下池內(nèi)；當?shù)凸葧r，利用電力系統(tǒng)的剩余電能使蓄能機組抽水運行，最大抽水流量為390立方米/秒，可將下池里的水重新抽回上庫。如此周而復(fù)始，可滿足電力系統(tǒng)峰荷的需要，調(diào)峰、發(fā)電、供水互不影響。潘家口水利樞紐工程融供水、防洪、常規(guī)水電、抽水蓄能于一體，是水資源的一種獨特的開發(fā)方式，至今仍在為京津冀地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展貢獻著力量。十三陵站、張河灣、佛磨等都是曹楚生倡導(dǎo)并參與的抽水蓄能電電站工程。

曹楚生長期擔(dān)任中國抽水蓄能專業(yè)委員會主任。1990年他赴英國倫敦出席世界抽水蓄能國際學(xué)術(shù)會議，介紹了潘家口工程，并在論文中指出抽水蓄能電站的經(jīng)濟效益絕不止1+1=2。他的觀點得到了與會專家的廣泛贊同。令他驚訝的是，當時國外已經(jīng)把抽水蓄能機組稱為常規(guī)機組，可見這種技術(shù)已經(jīng)在國外得到了廣泛的應(yīng)用。

迄今為止，我國已建和在建的抽水蓄能電站已有30多座，而其中大部分電站的建設(shè)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，彰顯著曹楚生為了我國水利水電可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)美麗中國所做出的艱苦努力。

2015年6月2日，曹楚生迎來了自己的90歲壽辰。一大早，他從北京出發(fā)，回到了他所執(zhí)教的天津大學(xué)建工學(xué)院。他拿出仔細推敲了20天的講稿，用一個小時的時間給學(xué)生們作了一場報告。他說：“我投身中國的水利事業(yè)已經(jīng)67年了，希望以自己的水利工程創(chuàng)新經(jīng)歷與大家共勉：要在工作中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中工作；要務(wù)實求是，精益求精?！?/p>

曹楚生認為，要培養(yǎng)“創(chuàng)新型科技人才”，“并使之具有工作技能和必要的綜合素質(zhì)，包括思想道德、文化科學(xué)、業(yè)務(wù)、心理等。”此外，還要“大膽探索、勇于創(chuàng)新，在設(shè)計構(gòu)思上要大膽，但在具體結(jié)構(gòu)計算和細部設(shè)計中要一絲不茍”。

姜乃強