軍人教授方振東首次揭示淡水長(zhǎng)期貯存的水質(zhì)變化規(guī)律
2014-04-20 18:12:33
admin
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據(jù)搜狐資訊2011年9月12日訊 科學(xué)家、老師、副院長(zhǎng)，集三種角色于一身的解放軍后勤工程學(xué)院副院長(zhǎng)方振東教授實(shí)在是太忙了，即便是在寒暑假里也不例外。作為我國(guó)*早研究軍事環(huán)境安全的開(kāi)拓者，他在給水排水、環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科以及作戰(zhàn)環(huán)境學(xué)等領(lǐng)域進(jìn)行了許多卓有成效的研究探索。
其中，*讓他在軍內(nèi)外聲名鵲起的當(dāng)屬“珊瑚島礁淡水資源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”研究了。在他和同事們的不懈努力下，小小的島礁也能打出取之不盡用之不竭的淡水。這項(xiàng)研究成果堪稱(chēng)水資源研究的皇冠，為我國(guó)駐守在珊瑚島礁的軍民提供了生命之源，也正是他的這項(xiàng)研究，使后勤工程學(xué)院2004年獲得了首個(gè)國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)！又一項(xiàng)零的突破。
1988年，26歲的方振東以?xún)?yōu)異成績(jī)考入清華大學(xué)，攻讀環(huán)境科學(xué)與工程碩士學(xué)位。
方振東有自己的一套理論，“隨著改革開(kāi)放的深入發(fā)展，國(guó)家的工業(yè)化進(jìn)程越來(lái)越快，環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，我十分看好這個(gè)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景，以及它以后在部隊(duì)的發(fā)展。”
事后證明，方振東走對(duì)了這一步。然而，從一名水暖通專(zhuān)業(yè)工程師轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的行家，這不是一件容易的事情。
“我沒(méi)有專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，還比同學(xué)大兩三歲，知道學(xué)習(xí)的重要性，所以在學(xué)業(yè)上下了很多苦工夫?！狈秸駯|如同又回到本科時(shí)代，全身心投入到學(xué)習(xí)當(dāng)中。在當(dāng)上清華的研究生會(huì)學(xué)術(shù)部部長(zhǎng)后，他經(jīng)常組織與環(huán)保有關(guān)的各種學(xué)術(shù)和宣傳活動(dòng)。每年的“地球日”，他們都走街串巷地宣傳環(huán)保。他的碩士論文是《造紙廠(chǎng)的廢水污染治理》，為了這個(gè)研究課題，他跑去了黃河源頭、長(zhǎng)江兩岸，目睹了內(nèi)蒙、山東、河南、安徽、四川的大大小小十幾個(gè)造紙廠(chǎng)。方振東心急如焚：當(dāng)沙塵暴越來(lái)越頻繁地光顧,當(dāng)森林凋敝物種毀滅，當(dāng)江河湖泊患上“白血病”，當(dāng)未來(lái)的水將與血液等價(jià)時(shí)，人類(lèi)如何生存和生活？我們現(xiàn)在必須立即行動(dòng)起來(lái)，拯救滄桑的家園！
由于成績(jī)優(yōu)異，1990年底，方振東被保送攻讀清華博士研究生，成為著名環(huán)境工程學(xué)家王占生教授的學(xué)生。跟著王老師，他參加了很多“七五”“八五”攻關(guān)課題，錘煉了科研能力。幾年后，他的博士論文又選擇了水《關(guān)于微污染水源水的處理》。
正是在水木清華的日日夜夜里，方振東開(kāi)始對(duì)水科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
為學(xué)習(xí)借鑒世界上先進(jìn)的水資源利用技術(shù)，1997年底，方振東前往澳大利亞考察。他們認(rèn)真考察了澳大利亞珊瑚礁的開(kāi)發(fā)利用及供水情況，發(fā)現(xiàn)這些珊瑚礁上一般都不住人，少數(shù)開(kāi)發(fā)旅游的島礁都是從大陸供應(yīng)淡水。
“在悉尼市水務(wù)署，我‘天真地’詢(xún)問(wèn)水資源專(zhuān)家們：‘為什么不開(kāi)發(fā)利用珊瑚礁里的淡水體呢？’話(huà)音剛落，哄堂大笑，專(zhuān)家們不無(wú)嘲諷地說(shuō)：‘珊瑚礁都是珊瑚蟲(chóng)的骨骼堆積而成，既無(wú)泥土也無(wú)砂石，與海水連通，何來(lái)淡水？你們中國(guó)人的思維真像Great Wall（萬(wàn)里長(zhǎng)城）一樣，令人不可思議。’”方振東饒有興味地回憶道。后來(lái)，他們又先后去美國(guó)、歐洲考察，得到的結(jié)論都差不多。
“科研創(chuàng)新就是要敢為天下先，只有獲得自主創(chuàng)新的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，才能在水資源研究領(lǐng)域?qū)懴轮袊?guó)人的名字?！狈秸駯|對(duì)我們說(shuō)。
他舉了一個(gè)例子：位于太平洋上的馬爾代夫島，人們也曾通過(guò)打井得到淡水，實(shí)際上就來(lái)自于淡水透鏡體，但是這種淡水資源必須科學(xué)開(kāi)采，否則會(huì)引起海水倒灌，破壞透鏡體。馬爾代夫島部分地區(qū)出現(xiàn)荒漠化現(xiàn)象就因過(guò)渡取用淡水資源造成的?！耙虼耍覀円欢ㄒ沂具@個(gè)重要的自然現(xiàn)象，科學(xué)解釋它是怎么形成的，它存在的機(jī)理是什么，它存在的模型是什么，它的儲(chǔ)量條件是什么?！?BR> 他們大膽地以珊瑚島礁作為天然實(shí)驗(yàn)室，在島上布置了很多探測(cè)頭和儀器，觀測(cè)海島內(nèi)部的水質(zhì)、水位變化曲線(xiàn)，終于揭示了淡水透鏡體的形成發(fā)育機(jī)理和存在條件，得出了凡直徑大于270米的珊瑚島礁均有可能形成淡水透鏡體的結(jié)論。
為了科學(xué)確定淡水透鏡體開(kāi)采工藝，制定可持續(xù)開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，方振東帶領(lǐng)課題組與海軍官兵一起在永興島上進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的抽水試驗(yàn)。他們?cè)趰u嶼的不同部位開(kāi)鑿了30多個(gè)探測(cè)孔或水井，利用各種大小不同的潛水泵進(jìn)行抽水試驗(yàn)，每隔20分鐘測(cè)量一次水位降升、含鹽量變化等參數(shù)，每次試驗(yàn)持續(xù)24小時(shí)不間斷。這些試驗(yàn)，揭示了淡水透鏡體的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，首次發(fā)現(xiàn)了“抽水倒錐”這一重要的自然現(xiàn)象，為制定淡水透鏡體可持續(xù)開(kāi)采的科學(xué)工藝提供了原始資料。
為了創(chuàng)建珊瑚島礁淡水透鏡體的理論體系，必須建立透鏡體的數(shù)學(xué)模型。“這是我們當(dāng)時(shí)遇到的*大的理論難題?！狈秸駯|告訴我們，剛開(kāi)始他們利用流體力學(xué)的有關(guān)理論創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，先后進(jìn)行了上千次數(shù)學(xué)運(yùn)算，但是都很不理想，理論計(jì)算值和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值誤差較大，難以準(zhǔn)確描述透鏡體的存在狀態(tài)、容量和穩(wěn)態(tài)條件。
“珊瑚島礁的邊界條件太復(fù)雜了，潮汐、氣象、地質(zhì)等影響因素太多了，要建立一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型難度太大了?！?999年春天，他們運(yùn)用滲流理論、質(zhì)量守恒和達(dá)西定律反復(fù)運(yùn)算，*終建立了一個(gè)全新的淡水透鏡體數(shù)學(xué)模型，準(zhǔn)確模擬了淡水透鏡體的存在狀態(tài)和空間分布，理論計(jì)算值和實(shí)測(cè)值吻合很好，誤差在3～5%之內(nèi)。
3年多嘔心瀝血的計(jì)算和試驗(yàn)，他們終于完成了數(shù)學(xué)建模，摘取了淡水透鏡體理論創(chuàng)新的皇冠，開(kāi)辟了我國(guó)水資源研究的新領(lǐng)域。
“我們能根據(jù)島礁的大小計(jì)算出淡水儲(chǔ)存量，而且能知道怎么取用才不會(huì)破壞它，這個(gè)意義特別重大。假如說(shuō)我國(guó)的艦船，原來(lái)是從湛江補(bǔ)水，現(xiàn)在我們?cè)趰u礁發(fā)現(xiàn)有淡水了，就可以把補(bǔ)水基地外推，相當(dāng)于我國(guó)的戰(zhàn)略控制圈擴(kuò)大了。此外，我們還能知道一個(gè)島礁可以駐扎多少軍民、駐扎多長(zhǎng)時(shí)間而水源沒(méi)有任何問(wèn)題?！狈秸駯|說(shuō)。
課題研究中，有一個(gè)非常重要的技術(shù)難題就是淡水保鮮貯存問(wèn)題。自1995年初開(kāi)始，課題組分別在室內(nèi)、室外、南方、北方貯存了20份不同性質(zhì)的水質(zhì)樣本，進(jìn)行水質(zhì)保鮮貯存試驗(yàn)，每隔72小時(shí)檢測(cè)一次水質(zhì)參數(shù)，繪制水質(zhì)變化曲線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)持續(xù)了4年時(shí)間，他們終于首次揭示了淡水長(zhǎng)期貯存的水質(zhì)變化規(guī)律，創(chuàng)建了飲用水長(zhǎng)期保鮮貯存的新理論，解決了西沙高溫、高鹽環(huán)境下雨水貯存6個(gè)月的飲用安全難題。除此之外，他們還研制成功了適合在島礁上使用的、一體化的淡水凈水設(shè)備，為這項(xiàng)技術(shù)的推廣鋪平了道路。
10年磨一劍。方振東帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)在這10年漫漫科研征途中，共開(kāi)鑿了120個(gè)探采結(jié)合孔，試驗(yàn)1000多次，取得各種數(shù)據(jù)25000組，經(jīng)歷了100多次失敗，*終科學(xué)地揭示了一個(gè)自然現(xiàn)象，創(chuàng)建了兩種新的理論體系，開(kāi)發(fā)了兩項(xiàng)創(chuàng)新工程，研制了4類(lèi)新型軍用裝備，提出了6套工藝流程。2004年，這項(xiàng)世界首創(chuàng)的科研成果獲得了國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
■方振東
男，1962年4月出生，清華大學(xué)博士畢業(yè)，現(xiàn)為解放軍后勤工程學(xué)院副院長(zhǎng)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)五級(jí)教授。獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，“十五”全軍后勤重大成果獎(jiǎng)1項(xiàng)，軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)；研制的便攜式凈水裝置和海水淡化裝置已定型列裝，獲國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利6項(xiàng)，發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)；入選國(guó)家百千萬(wàn)人才工程；享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼；榮獲“軍隊(duì)杰出專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才獎(jiǎng)”、總后科技銀星等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)，榮立二等功1次。