我的科研生涯

編者按：本文完成于2001年3月15日。作者對自己從事治黃37年，特別是從事治黃科研工作27年來的經(jīng)歷進行了回顧，總結(jié)了27年來的科研工作，列舉了遇到的困難，并提出下步設(shè)想。

科研之前

1945年7月28日，我出生于陜西省。1964年2月，經(jīng)考試我被黃委設(shè)計院黃河測量三隊錄取，從此開始了我37年的治黃生涯。

從1964年2月到1970年8月的6年多時間里，我在黃河測量三隊從事航測野外作業(yè)。那是我終身難以忘懷、艱苦而又令人向往的6年。在工作中，我抓緊一切時間學(xué)習(xí)，虛心向老同志請教。不到兩年，我已基本上能獨當(dāng)一面進行測繪工作。每年春天我們奔向黃土高原，在崇山峻嶺中進行航測野外作業(yè)。野外測繪的汗水與深夜燈下繪圖的勞累，都被取得成果時的喜悅給洗去了，留下的是完成任務(wù)時的歡樂和幸福。我深深地愛上了航測野外作業(yè)，如果不是受推薦到清華大學(xué)上學(xué)，我肯定會把自己的一生奉獻給黃河測繪事業(yè)的。

1970年8月，經(jīng)組織推薦我進入清華大學(xué)水利系水電站動力設(shè)備（水動）專業(yè)學(xué)習(xí)。這次學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變了我的人生航向。

選擇科研

我于1974年4月從清華大學(xué)水利系畢業(yè)，被分配到黃委水利科學(xué)研究所（現(xiàn)黃河水利科學(xué)研究院，以下簡稱黃科院）——從此，開始了我27年的治黃科研生涯。

我之所以選擇治黃科研工作，是因為在校時我學(xué)習(xí)的是水動專業(yè)，這一專業(yè)使我有機會了解我國水力發(fā)電的狀況及其存在的主要問題。其中黃河上水電站的磨蝕問題給我留下了較深的印象——可能因為我來自汝河，所以在校學(xué)習(xí)期間特別關(guān)注黃河的水力發(fā)電問題。1969年，黃委專門將研究黃河水輪機的抗磨蝕問題列入治黃的重大趕超計劃。成立于1970年、當(dāng)時由黃委水利科學(xué)研究所代管的抗磨小組，此時正在籌建水輪機模型試驗臺，而我在畢業(yè)設(shè)計時，恰恰搞的是清華大學(xué)水輪機模型能量臺的設(shè)計（現(xiàn)清華大學(xué)水利系的水輪機能量臺，就是我1974年畢業(yè)時設(shè)計的）。專業(yè)、志向與需要使我選擇了治黃科研。

確定課題

從1974年到1980年的6年時間里，我先后參加了兩項較大工作。

一是黃河水輪機抗磨蝕材料選材及研制的現(xiàn)場試驗。在巴家咀、青銅峽與天橋等水電站，我們對10多種非金屬材料，采用涂抹、等離子噴涂與壓力噴涂等方法進行了卓有成效的試驗研究。經(jīng)過不斷完善，最終研制成功了環(huán)氧金剛砂、MC尼龍涂料等一批抗磨蝕性能優(yōu)良的非金屬涂料。該項成果獲得了國家發(fā)明三等獎。

二是受水利部委托，我參加了黃科院組織的全國水輪機抗泥沙磨損經(jīng)驗交流會的籌備工作，時間是1975年至1977年。這項工作對我科研方向的抉擇有著決定性影響。在此期間，我北到鴨綠江上的云峰水電站，南到西雙版納思茅的信房水電站，西到新疆南疆的喀什水電站及黃河干流上的已建水電站進行了大量水輪機磨蝕狀況的調(diào)查研究。正是在這次調(diào)查研究中，我看到了水輪機磨蝕在我國存在的普遍性。1989年，我整理了本次調(diào)研資料，編寫了《我國水輪機的磨蝕現(xiàn)狀》，并在第五屆全國金屬耐磨材料學(xué)術(shù)年會上進行了交流。

全國水輪機抗泥沙磨損經(jīng)驗交流會于1977年9月在鄭州河南飯店如期舉行。參加本次大會的人員達200余人，涉及我國29個?。ㄊ?、自治區(qū)），水機界及相關(guān)專業(yè)的著名學(xué)者幾乎全部參加了這次會議。

6年水輪機抗磨試驗研究與實踐，使我對自己今后的科研方向逐漸明確。治黃需要、專業(yè)所學(xué)及個人能力，決定了我的最終選擇，在有生之年完成三個課題的研究：

一是水輪機抗磨蝕材料抗磨蝕（磨損、空蝕、磨損和空蝕聯(lián)合作用）性能的系統(tǒng)研究；二是水輪機現(xiàn)場與室內(nèi)磨蝕的模擬關(guān)系研究；三是黃河干流水輪機的磨蝕與防護。這些研究填補了黃委在水機磨蝕方面缺乏系統(tǒng)、完整資料的空白。

孤獨探索

科研本身就是一項艱苦、枯燥的工作。我擬定的研究課題，更決定了我的工作將是一個漫長、枯燥且艱苦的研究過程。單位有一種流傳頗廣的說法，說我是“單干戶”。對此，我歷來未加“辟謠”。實際情況是，在20世紀80年代，單位曾先后給我分配過兩個同志共同工作，遺憾的是他們都以自己“不是搞科研的料”而離開。我成了一個孤獨的探索者，且隨著時間的推移，研究的深入，愈加孤獨。

感謝黃科院領(lǐng)導(dǎo)對我的研究給予了極大支持，使我能按照自己擬定的目標一步步實施下去。1980年至1981年，我獨自設(shè)計，聯(lián)系加工并購置試驗設(shè)備，親自動手安裝調(diào)試，建立了氣蝕實驗室。《M、N-CA轉(zhuǎn)盤氣蝕儀結(jié)構(gòu)與性能的試驗研究》與完整的實驗室等成果見證了這段工作。1981年年底，我開始了水輪機抗磨蝕材料抗磨蝕性能的試驗研究。研究順序：材料的抗空蝕性能——抗磨損性能——抗磨蝕性能。研究方法：借助于材料研制部門水輪機抗磨蝕材料的研制、水輪機選型設(shè)計，加入自備材料進行試驗研究。

自1982年以來，我先后參加過的較重大的試驗研究項目有：葛洲壩水輪機中環(huán)用材抗空蝕性能的試驗研究（國家六五科技攻關(guān)項目），葛洲壩水輪機葉片（解剖）材料抗空蝕性能的試驗研究（國家七五科技攻關(guān)項目），小浪底水輪機選材試驗研究，大三峽水輪機選材試驗研究，天橋水電站水輪機抗磨蝕防護措施的試驗研究，三門峽水輪機汛期渾水發(fā)電試驗研究（國家八五科技攻關(guān)項目），水輪機抗磨蝕新材料抗磨蝕性能的試驗研究等。

與此同時，我開展了水輪機現(xiàn)場與室內(nèi)磨蝕的模擬關(guān)系研究。從基礎(chǔ)開始，先后進行了黃河不同含沙量與材料磨蝕失效關(guān)系的試驗研究，黃河泥沙不同粒徑級配與材料磨蝕失效關(guān)系的試驗研究，材料在不同流速時的磨蝕失效特性的試驗研究等。同時，在擁有大批試驗資料的基礎(chǔ)上，我還進行了材料物理機械性能與磨蝕關(guān)系的試驗研究，不同熱處理工藝對材料抗磨蝕性能影響的試驗研究等。其中，黃河泥沙磨蝕特性的基礎(chǔ)研究在黃委是僅有的。

黃河干流水輪機磨蝕與防護的試驗研究貫穿于我從事水機磨蝕研究的全過程，也是我進行黃河水機磨蝕研究的最終目的。我利用每一次到水電站現(xiàn)場考察、試驗與開會的機會，直接從現(xiàn)場采集有關(guān)電站水輪機磨蝕與防護方面的資料（包括難得的現(xiàn)場照片）。同時也陸續(xù)進行了階段性的匯總分析，先后撰寫了關(guān)于黃河泥沙的磨蝕特性、黃河水輪機的磨蝕等綜合性論文，并多次在全國性相關(guān)學(xué)術(shù)會議上進行了交流。

研究成果

1984年4月，我參加了在北戴河召開的全國水輪機學(xué)術(shù)年會，在現(xiàn)場匯報了《葛洲壩電站水輪機葉片轉(zhuǎn)輪室用材抗氣蝕性能的試驗研究》一文。這是我首次參加全國性的學(xué)術(shù)會議。在這次會議上，我結(jié)識了我國水機界大多數(shù)的著名專家學(xué)者。在以后的歲月里，他們對我的研究給予了十分寶貴的支持與指導(dǎo)。

我作為項目負責(zé)人，或主要完成者，或主要參加者，或獨立完成者共有獲獎成果8項。其中國家級2項，部委級4項，優(yōu)秀論文2項，在水輪機用材抗磨蝕性能的系統(tǒng)研究方面，基本上實現(xiàn)了擬定的目標。27年來，我對我國水輪機所有的制造母材（包括正在研制中的）、水輪機抗磨蝕防護材料（堆焊材料、噴涂材料、涂刷材料，非金屬材料與金屬粉末材料等），進行了較為系統(tǒng)與完整的試驗研究。在我實驗室的試件柜中，有保存完好的1080個試驗過的各種材料的試件，100多袋的原始試驗記錄資料，以及數(shù)千張試驗研究照片底片。我可以負責(zé)任地說，像黃科院這樣系統(tǒng)、完整的試驗成果和完好存檔的原始試件、資料，其所具有的研究價值將隨著時間的推移而更顯重要。

這些試驗研究成果有待于進行系統(tǒng)的分析整理，它們不僅是國家大批試驗經(jīng)費投入的產(chǎn)物，也是我27年來“日間試驗夜調(diào)燈”的結(jié)晶。我有責(zé)任，更有義務(wù)把它整理出來，因為它是黃科院、黃委，更是我們國家的財富。

在水輪機現(xiàn)場與室內(nèi)磨蝕的模擬關(guān)系研究方面，我進行了艱苦探索。取得的成果有：建立了材料的磨蝕失效與含沙量、泥沙粒徑級配、流速、時間等參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。其中“材料的氣蝕損壞及其評定方法的探討”研究，被國內(nèi)專家譽為“有獨創(chuàng)性”，我提出的材料氣蝕損壞理論及評定方法得到了我國水機界的認可，規(guī)范了我國材料抗空蝕性能的表示方法及量綱?！安牧显诓煌魉俨煌沉繒r的磨蝕失效特性”研究深受國內(nèi)水機界同仁的關(guān)注。同時我對現(xiàn)場水輪機的磨蝕失效過程進行了大量分析研究?！拔覈啓C的磨蝕現(xiàn)狀”首次對我國水輪機的磨蝕進行了定量分析，也使用各種方法對室內(nèi)和現(xiàn)場的多種參數(shù)進行了相關(guān)分析，企圖從中建立兩者之間的函數(shù)關(guān)系。但我不能不遺憾地講，我擬定的這一研究課題，由于現(xiàn)場情況復(fù)雜多變，導(dǎo)致對現(xiàn)場參變量無序變化估計不足，且我本人的研究能力和理論水平有限，在水機界許多老前輩的勸告下，不得不放棄對其進一步研究。

在國內(nèi)，我是第一個“水輪機現(xiàn)場與室內(nèi)磨蝕的模擬關(guān)系研究”的探索者，也是第一個無奈的放棄者。盡管如此，我還是認為，進行這一研究是必要的。

黃河干流水輪機的磨蝕與防護，是我一直想進行研究的課題。黃河因其泥沙含量大而聞名于世，也因其含沙量大而給黃河水利資源的開發(fā)帶來困擾。20世紀50年代興建三門峽水利樞紐，水輪機及水工建筑物的泥沙磨損問題就是困擾設(shè)計的一大難題。為解決這一問題，蘇聯(lián)專家在蘇聯(lián)，我國專家在人民勝利渠上的何營水電站分別開展了試驗研究工作（我國水輪機的抗磨蝕研究工作就是從那時開始的——1959年）。在其后的歲月里，黃河干流上陸續(xù)興建了龍羊峽、李家峽、劉家峽、鹽鍋峽、八盤峽、大峽、青銅峽、萬家寨、天橋、三門峽、小浪底等11座大型水電站。令人難以忘懷的是，每興建一座水電站，從設(shè)計開始就要進行大量水輪機磨蝕的論證和研究工作。建成后的水電站，又都因水輪機程度不同的磨蝕問題，而被迫進行各種不同類型的抗磨蝕試驗研究。國家為此而耗費的資金是巨大的——三門峽水電站為能使渾水發(fā)電而進行的為期5年的現(xiàn)場試驗，就花費了1500多萬元的試驗經(jīng)費。當(dāng)然，所取得的成果也是顯著的。

黃河干流上目前（2001年）已裝大中型水輪機61臺，裝機容量達780.7萬千瓦。除龍羊峽與李家峽兩個水電站外，這些水輪機無一例外地遭受著黃河泥沙的磨蝕。

早在1995年，我就在著手準備“黃河干流水輪機磨蝕與防護的試驗研究”。1998年，經(jīng)同意，該項目以水利部自然科學(xué)基金上報水利部。遺憾的是，恰恰遇到水利部機構(gòu)改革，上報的項目也就沒有了下文。在“黃河干流水輪機磨蝕與防護的試驗研究”方面，我撰寫并多次修改了立頂報告，也收集了一定數(shù)量的有關(guān)資料。如果立頂成功，則可立即投入試驗研究工作。我計劃用3至4年的時間完成這一課題。

27年來，圍繞選定的三個科研課題，我參與研制了環(huán)氧金剛砂抗磨涂料及葛洲壩水電站水輪機葉片、中環(huán)材料，對三峽、小浪底水輪機進行的抗磨蝕材料選擇試驗研究，為我國水輪機抗磨蝕材料的研制，提出了材料抗氣蝕性能的評定方法，為各單位水輪機新型抗磨蝕材料的研究提供了大量有效的參考資料，為解決黃河水輪機的磨損問題作出了重大貢獻。一些基礎(chǔ)研究成果被吸收為水輪機專業(yè)教材，有些則為研究生教材所采用。

因經(jīng)常參加全國性的學(xué)術(shù)會議，以及有關(guān)項目的鑒定、驗收、評審和評獎工作，使黃科院及我本人的工作和研究逐漸得到了水機界的認可。我在學(xué)術(shù)界擔(dān)任的職務(wù)有：中國機械工程學(xué)會磨損失效分析及預(yù)防專業(yè)委員會常務(wù)委員，中國水力發(fā)電工程學(xué)會水機磨蝕專業(yè)委員會委員，全國水機磨蝕試驗研究中心理事，河南省耐磨材料協(xié)作網(wǎng)秘書長、副理事長以及華北水利水電學(xué)院（今華北水利水電大學(xué)）兼職教授。

只為科研

1970年4月，我選擇了治黃科研；在治黃科研的實踐中，根據(jù)治黃的需要，結(jié)合我的專業(yè)，我為自己畢生的研究工作擬定了三個科研課題；27年來，在解決黃河水輪機泥沙磨蝕的試驗研究中，我孤獨地進行著艱苦、枯燥的研究探索，取得了一批國內(nèi)同仁認可的、有價值的研究成果。

人生苦短。一個人的一生要想為人類做點有益的貢獻，就要利用好人生有限的時間。當(dāng)我為自己定下畢生的研究目標時，同時也計劃了自己的時間：55歲前，當(dāng)利用一切可能的機會和時間，抓緊進行必需的試驗，盡可能多地到現(xiàn)場進行一手資料的收集，因為在這個年齡段我有這樣的精力。55歲后，我當(dāng)坐下來對試驗研究成果進行分析研究和整理。

27年的科研工作和生活，我已將自己和黃科院融為一體。單位為我的研究工作提供了理想條件，我也通過自己的努力為黃科院贏得了榮譽，為其發(fā)展作出了應(yīng)有貢獻。遵紀守法，默默耕耘，黃科院是我生活的唯一依托。如實講，在生活上我沒有過多追求。我只希望能排除一切干擾，以便能安下心來專心致志地搞好科研工作。

歲月蹉跎。我從19歲參加治黃工作，至今已度過了37個春秋。56年的風(fēng)雨在我臉上刻下了深深的、歲月風(fēng)霜磨蝕的烙印。

為了能把我的研究進行下去，分析我目前所處的實際情況，根據(jù)有關(guān)文件規(guī)定，對我來講，提前退休也許是我繼續(xù)科研工作的最佳選擇。

退休后，我將安下心來，無論是到我的實驗室，或是在家，我都將繼續(xù)完成我既定的研究任務(wù)——那是國家、黃委與黃科院的財富。

如遠航56年的飛機，我希望能平安地著陸，積極地著陸。