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
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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，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。
■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。