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水文水资源学家刘昌明:读懂水的语言,守望生命之源



水是生命之源,生产之要,生态之基,我国虽然淡水总量相对较多,但人均水资源贫乏。从总量上看,我国水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,名列世界第四位,但人均水资源量只有2300立方米,仅为世界平均水平的1/4。有这样一位智者,他将自己的毕生奉献给了祖国的水文事业,如今耄耋之年的他仍然活跃在科研的主战场,不断地聆听解读水的声音。他就是我国著名的水文学家,成因水文学的倡导与开拓者,中国科学院院士——刘昌明。






2011年12月2日摄于中科院地理所办公室




读万卷书,行万里路





1934年5月10日,刘昌明出生于湖南长沙。少年时的刘昌明天资聪颖,在完成课业之余喜欢读书,中学时尤其喜欢读武侠小说,受书中人物的影响,幻想着自己以后能成为“游山玩水,走江湖”的大侠。虽然他没有武功,但在后来的人生路上却实现了“走江湖”的梦想,足迹遍布祖国的山水江湖之间。




因第一个5年计划人才的需要,刘昌明比同龄人早毕业,被西北大学地理系录取。




1956年大学毕业后,成绩位列班级第一的刘昌明被分配至中国科学院地理研究所工作。在选择研究方向时,他毅然选择了水文水资源。




回忆当初的选择,刘昌明说:“考虑中国的国情,中国是水资源很缺乏的国家之一,我就选择了我们国家最需要的这个专业;只有有水的地方,土地才可以利用,人类才可以生活,所以我选择水资源这个专业。”






刘昌明在留学时代




工作后的刘昌明一直保持着博览群书的习惯,特别是水文学方面的内容,他一定要了解最新的学术成果,如果实在找不到,他也会把自己的推测和猜想写下来以待确认。他曾在1960年发表的一篇题为《怎样学习水文地理》的文章中提到了应开展“缺乏资料地区”水文研究。2003年,国际水文科学协会(IAHS)启动无测站流域的水文预测计划。初出茅庐的刘昌明已初具对学科发展方向的远见卓识。



1958年,年仅24岁的刘昌明被组织派往北京大学讲授水文课程,凭借着深厚严谨的学术功底和生动灵活的表达方式,他的课获得了听课人员的一致好评。




二十世纪六、七十年代,他扎根大西北6年,对当地的径流以及降水进行深度研究和调查,提出了小流域暴雨洪峰-桥涵流量计算公式。




此研究成果广泛应用在我国铁路桥涵的防洪设计中,为我国兰州-乌鲁木齐铁路、天山-库尔勒铁路、西宁-格尔木-拉萨青藏铁路等多条西北铁路干线的建设节省了大量财力和物力。






1995年刘昌明(左三)、傅抱璞(左二)等专家在南四湖参加学术研讨会,图后100平米蒸发池




在实践中拓宽水资源概念




在不断的科研过程中,刘昌明一方面愈发深刻地认识到水资源的重要性;另一方面也愈发地担忧我国水资源匮乏、生态退化等现实问题。随着经济建设的不断深入,我国对水资源的需求量也不断增加,水安全问题突出,如何解决“水”危机,成为了他经常思考的问题。




他的目光投向了“水”危机最严重的华北地区。以河北省为例,河北的人均水资源拥有量仅为全国的1/7,但当地在农业生产中却仍然采用大水漫灌的方式,不仅浪费了水资源,还容易导致土地盐碱化。




刘昌明首先决定进行“节流”研究。他带领团队在中科院栾城农业生态系统试验站建立了蒸渗仪等实验设施。通过计算灌溉量和农作物产量之间的关系,他们得出了作物耗水结构的规律,在每亩节水100立方米的基础上,增产100元的作物,实现了节水和增产的双管齐下,并在华北地区河北平原推广节水农业模式的示范,取得了非常显著的经济和社会效益。






1993年10月刘昌明(左前)陪同黄秉维先生(中)在中科院栾城生态农业试验站考察




刘昌明知道单靠节流并不能从根本上解决问题,于是他的研究又转向了开源。在刘昌明看来,任何种类的水只要善于利用,找到水的规律就都可以成为一种资源。比如多种非常规水源,雨水、洪水、再生水等等。在大多数人眼里洪水与猛兽并列,被视为灾难,而在刘昌明眼中,洪水如果利用得好,就是一条具有生态意义的水源。




早在1970年代末,刘昌明就开始关注南水北调的问题。他从环境保护的角度开展了长期科研,至今历时40年。他组织参与了一系列有关南水北调的大项目、与联合国专家的合作研究,长期参与国务院与水利部主持的专家咨询调研以及工程项目的评审讨论。截至目前已在国内外期刊发表630篇学术文章,为南水北调工程的实施做出了重要贡献。




他还提出了“向蒸发过程夺取水资源”的观点,将雨水作为一种重要水源,提出了“雨水资源化”这一理念,并指明“利用高新技术开拓雨水利用的硬件系统是雨水研究的重要方向”。这一观点丰富了世界的“水资源观”,受到了国际领域的极大重视,在应用方面还扩展到海绵城市科技的运用。




在不断发现与进取




新世纪以来,随着我国经济的不断发展,水资源问题也愈发严重。水污染、地下水超采和随之造成的地面沉降和湿地消失,使得中国面临严重的“水危机”,保护现有的水资源迫在眉睫。




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2014年刘昌明(中)在保定易县水土保持站给学生讲述降雨的测量方法




“每一条河水都是有生命的”,如果得不到足够的“休息”,河流也会“生病”。2009年接受媒体采访时刘昌明这样谈道。为了“治病”,他提出了“健康河流”的评价理念和方法,受到了国内乃至国际的广泛重视和应用。他与黄河水利委员会刘晓燕总工2008年合作发表的河流健康论文成为年度下载最多的文章。




刘昌明认为只有全社会树立节水意识,尊重自然,科学用水,才能从根源上解决我国缺水问题。基于过去在华北地区节水农业的成功经验,他明白水并非越多越好,每个生态系统中都有一个合适的需水量,根据这个需水量供水可以大幅度降低对水资源的消耗,助力可持续发展。为此,他创新地提出了用水需求管理这一概念。




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2018年7月27日刘昌明(前排左二)在张北农田灌溉试验站考察




2018年,他统筹了雄安新区水城共融建设战略咨询研究项目,带着同行对白洋淀地区进行考察,整理出超过10万字的咨询材料,为雄安地区建设提供了重要参考。他倾毕生精力守护祖国的水资源,不畏年高,仍然活跃在科研的第一线,奔波于国内外各大有关水资源的论坛,忙碌于需要进行水资源开发与保护的地域,不断地为祖国水资源战略提供决策咨询。




“不用扬鞭自奋蹄”,正是刘昌明院士科研精神的最好写照。




注:刘昌明(1934.5-),水文水资源学家中国科学院院士。刘昌明院士是澳门新葡双聘院士,率先在全国高校中设立水科学研究院,并任首任院长。澳门新葡第一个“973项目”首席科学家。




作者简介:

刘苏峡,中国科学院地理科学与资源研究所研究员,中国科学院大学岗位教授,博士生导师。河海大学水文学学士、河海大学水文学硕士、中国科学院地理研究所水文学博士。中国科学院大学《水土保持学原理》、《Hydrology》课程授课教师。

参考文献:

1.《刘昌明小组口述访谈资料》,老科学家学术成长资料采集工程

2.《刘昌明院士资料长编》,老科学家学术成长资料采集工程

3.《水文学家刘昌明院士的早期学习和科研经历回眸》,中国科学报( 刘苏峡, 刘树勇, 吴永保, 梁季阳)

4.《为水之昌明》,刘昌明院士学术成长资料采集工程课题研究报告(课题主持人:吴永保,报告主执笔人:刘苏峡)

5.《刘昌明:守望生命之源》中国科技奖励

6.《刘昌明:倡导培养全社会节水意识 从根源缓解缺水》中国经济网

7. 本文图片来源于老科学家学术成长资料采集工程 






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