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軍人教授方振東首次揭示淡水長期貯存的水質(zhì)變化規(guī)律

2014-04-20 18:12:33 admin 567
來源:《科技日報》記者 張強 李榮惠 / 時間:2011-9-13 12:43:13
  據(jù)搜狐資訊2011年9月12日訊 科學(xué)家、老師、副院長,集三種角色于一身的解放軍后勤工程學(xué)院副院長方振東教授實在是太忙了,即便是在寒暑假里也不例外。作為我國*早研究軍事環(huán)境安全的開拓者,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)外聲名鵲起的當屬“珊瑚島礁淡水資源的開發(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。這項研究成果堪稱水資源研究的皇冠,為我國駐守在珊瑚島礁的軍民提供了生命之源,也正是他的這項研究,使后勤工程學(xué)院2004年獲得了首個國家科技進步一等獎!又一項零的突破。
  1988年,26歲的方振東以優(yōu)異成績考入清華大學(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,“隨著改革開放的深入發(fā)展,國家的工業(yè)化進程越來越快,環(huán)境污染問題也越來越嚴重,我十分看好這個專業(yè)的應(yīng)用前景,以及它以后在部隊的發(fā)展?!?BR>  事后證明,方振東走對了這一步。然而,從一名水暖通專業(yè)工程師轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的行家,這不是一件容易的事情。
  “我沒有專業(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|如同又回到本科時代,全身心投入到學(xué)習(xí)當中。在當上清華的研究生會學(xué)術(shù)部部長后,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。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《造紙廠的廢水污染治理》,為了這個研究課題,他跑去了黃河源頭、長江兩岸,目睹了內(nèi)蒙、山東、河南、安徽、四川的大大小小十幾個造紙廠。方振東心急如焚:當沙塵暴越來越頻繁地光顧,當森林凋敝物種毀滅,當江河湖泊患上“白血病”,當未來的水將與血液等價時,人類如何生存和生活?我們現(xiàn)在必須立即行動起來,拯救滄桑的家園!
  由于成績優(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,方振東開始對水科學(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。他們認真考察了澳大利亞珊瑚礁的開發(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’詢問水資源專家們:‘為什么不開發(fā)利用珊瑚礁里的淡水體呢?’話音剛落,哄堂大笑,專家們不無嘲諷地說:‘珊瑚礁都是珊瑚蟲的骨骼堆積而成,既無泥土也無砂石,與海水連通,何來淡水?你們中國人的思維真像Great Wall(萬里長城)一樣,令人不可思議?!狈秸駯|饒有興味地回憶道。后來,他們又先后去美國、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)新的知識產(chǎn)權(quán),才能在水資源研究領(lǐng)域?qū)懴轮袊说拿帧!狈秸駯|對我們說。
  他舉了一個例子:位于太平洋上的馬爾代夫島,人們也曾通過打井得到淡水,實際上就來自于淡水透鏡體,但是這種淡水資源必須科學(xué)開采,否則會引起海水倒灌,破壞透鏡體。馬爾代夫島部分地區(qū)出現(xiàn)荒漠化現(xiàn)象就因過渡取用淡水資源造成的?!耙虼耍覀円欢ㄒ沂具@個重要的自然現(xiàn)象,科學(xué)解釋它是怎么形成的,它存在的機理是什么,它存在的模型是什么,它的儲量條件是什么?!?BR>  他們大膽地以珊瑚島礁作為天然實驗室,在島上布置了很多探測頭和儀器,觀測海島內(nèi)部的水質(zhì)、水位變化曲線,終于揭示了淡水透鏡體的形成發(fā)育機理和存在條件,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)確定淡水透鏡體開采工藝,制定可持續(xù)開發(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行了長時間的抽水試驗。他們在島嶼的不同部位開鑿了30多個探測孔或水井,利用各種大小不同的潛水泵進行抽水試驗,每隔20分鐘測量一次水位降升、含鹽量變化等參數(shù),每次試驗持續(xù)24小時不間斷。這些試驗,揭示了淡水透鏡體的動力學(xué)過程,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?!斑@是我們當時遇到的*大的理論難題?!狈秸駯|告訴我們,剛開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,先后進行了上千次數(shù)學(xué)運算,但是都很不理想,理論計算值和現(xiàn)場實測值誤差較大,難以準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,要建立一個精確的數(shù)學(xué)模型難度太大了?!?999年春天,他們運用滲流理論、質(zhì)量守恒和達西定律反復(fù)運算,*終建立了一個全新的淡水透鏡體數(shù)學(xué)模型,準確模擬了淡水透鏡體的存在狀態(tài)和空間分布,理論計算值和實測值吻合很好,誤差在3~5%之內(nèi)。
  3年多嘔心瀝血的計算和試驗,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,開辟了我國水資源研究的新領(lǐng)域。
  “我們能根據(jù)島礁的大小計算出淡水儲存量,而且能知道怎么取用才不會破壞它,這個意義特別重大。假如說我國的艦船,原來是從湛江補水,現(xiàn)在我們在島礁發(fā)現(xiàn)有淡水了,就可以把補水基地外推,相當于我國的戰(zhàn)略控制圈擴大了。此外,我們還能知道一個島礁可以駐扎多少軍民、駐扎多長時間而水源沒有任何問題。”方振東說。
  課題研究中,有一個非常重要的技術(shù)難題就是淡水保鮮貯存問題。自1995年初開始,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,進行水質(zhì)保鮮貯存試驗,每隔72小時檢測一次水質(zhì)參數(shù),繪制水質(zhì)變化曲線。實驗持續(xù)了4年時間,他們終于首次揭示了淡水長期貯存的水質(zhì)變化規(guī)律,創(chuàng)建了飲用水長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)科研團隊在這10年漫漫科研征途中,共開鑿了120個探采結(jié)合孔,試驗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)地揭示了一個自然現(xiàn)象,創(chuàng)建了兩種新的理論體系,開發(fā)了兩項創(chuàng)新工程,研制了4類新型軍用裝備,提出了6套工藝流程。2004年,這項世界首創(chuàng)的科研成果獲得了國家科技進步一等獎。   膜分離設(shè)備
  ■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、專業(yè)技術(shù)五級教授。獲得國家科技進步一等獎1項,“十五”全軍后勤重大成果獎1項,軍隊科技進步一等獎1項,軍隊科技進步二等獎3項;研制的便攜式凈水裝置和海水淡化裝置已定型列裝,獲國家實用新型專利6項,發(fā)明專利2項;入選國家百千萬人才工程;享受國務(wù)院政府特殊津貼;榮獲“軍隊杰出專業(yè)技術(shù)人才獎”、總后科技銀星等榮譽稱號,榮立二等功1次。
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