一、国家级奖项
1986—2005年,山东省水利系统获国家级奖项12项,其中国家科技进步二等奖4项、三等奖6项,国家发明三等奖2项。这些成果大都具有国际先进水平或填补国内空白,在实际应用中取得了巨大的经济效益和社会效益。
(一)高压喷射灌浆防渗技术研究
1985年,省水利科学研究所提出高压定向喷射灌浆防渗技术研究成果报告,主要内容是:(1)高压喷射灌浆用水气同轴喷射,利用强大的射流切割掺搅地层,低压浆液跟随水气射流掺搅进入地层,在基本不“释放”地基应力条件下,经切割掺搅、升扬置换、充填挤压、位移袱裹、渗透凝结法等作用,形成新的凝结防渗体,防止渗漏和提高抗渗能力,它在可灌性和可控性方面较静压灌浆有显著的优越性。(2)根据不同工程的实际需要,可以选择旋、定、摆的喷射灌浆工艺和参数,通常中、低水头的防渗工程可以选择定喷式摆喷灌浆,板墙的轴线以折线型布置居多。应用旋喷和摆喷可使板墙与基岩连接牢固。板墙插入填筑土体的深度应满足结构和渗透稳定要求。(3)在合理的工艺控制下,能够按设计的方向和深度形成板体、浆皮和渗透凝结层,板墙有效长度一般可达0.7~2米,板墙厚度在沙砾石层中为20~50厘米,在黏性土中为4~20厘米,墙体连接可为“切割式”或“焊接式”,结合良好,具有较好的变形适应性和良好的防渗性能。(4)新研制组装设备,改三重管为并列三管,阻力减小,不串通、堵塞,提高了有效喷射能力,便于拆卸连接,改平射为双向下倾式喷射,有利于凝结体与基岩的结合;旋、定、摆装置控制方便,操作灵活,性能稳定,连续作业性强,全部设备可成套组装生产。(5)高压喷射灌浆防渗技术适用于天然的或人工填筑的松散地层,如中细砂层、砂卵石层、砂壤土层及其混杂土层。(6)高压喷射灌浆技术,施工速度快,日进度50~100平方米,单位造价较低,经济效益显著,机具设备简单,便于推广应用。
该成果于1986年获水利电力部科技进步一等奖,于1987年获国家科技进步二等奖。1988年10月,国家科学技术委员会(简称“国家科委”)成果局把“高压喷射灌浆防渗技术”列入《1989—1991年国家重点科技成果推广计划》50项项目之一。
(二)CLB型测流棒
该设备由济宁市水利局、鱼台县水利局机井队联合研制,主要研制人员为牛奔等。CLB系列测流棒是根据有关流体力学原理研制的,适用于多种断面形状的明渠过水流量的测量,可对农业灌溉用水和工业污水排放量进行监测。使用操作方式有两种,一是便携式巡回检测,管理人员可以携带测流棒对多个测控点进行定时测量,棒体向水中一插即可显示瞬时流量值或时段平均流量值,一般万亩灌区配两台测流棒即可满足巡回检测的任务。二是固定式自动测量,将仪器固定在测控点上,仪器自动连续地显示瞬时流量、总水量,绘制流量水位时间过程曲线,还具有长时间数据存储、流量自动控制、水位、流量超限报警等功能。该仪器测量流速为0.05~3米/秒,水深0.05~5米,经国家级检测单位检测,仪器综合误差值为3.1%,误差低于部颁标准。
该成果于1990年获国家发明专利,于1991年获国家发明三等奖,于1992年获联合国教科文组织和国际知识产权组织颁发的第20届日内瓦国际发明二等奖。
(三)引黄济青工程输水沉沙设计研究
该项目由省水利勘测设计院和省水利科学研究院共同承担完成,主要研究人员为耿福明、林超然、宋振福等。1986年开展研究工作,1990年完成,重点研究了泥沙、输水河及衬砌两项内容。(1)泥沙问题。研究成果首先对水源、水质、冰凌及引水时机认真分析论证,在此基础上,对防沙、拦沙、输沙、沉沙、用沙等泥沙处理措施认真总结,不仅引水口选择合理,而且创造出自流和扬水结合条渠沉沙模式。并通过沉沙池出口闸水位调控,使有限的沉沙面积经扬水沉沙后增大3~4倍,满足使用40年。研究成果应用在引黄济青渠首及沉沙工程设计中,通过实际放水检验,取得良好输沙、沉沙效果。该成果在国内同类设计研究中居领先水平,对黄河下游地区引黄工程的沉沙处理具有很大的推广价值。(2)引黄济青输水河及衬砌工程。根据引黄济青输水沿线地质条件复杂、土质差、渗漏严重等特点,研究确定了以防渗为主、兼顾护坡、减少糙率等要求的八种防渗衬砌结构形式。根据输水河运用具有冬季气温低、间歇性输水、非输水期地下水位高、输水距离长、泵站多和水质要求标准高等特点,为防止冬季间隙输水期混凝土衬砌的冻胀破坏研究设计出了蓄水保温为主,辅以水位变动区用聚苯乙烯泡沫板保温的新型组合防冻保温结构;为防止汛期停水时高地下水位对衬砌产生扬压力破坏,研究设计了土工织物反滤暗管—逆止式集水箱排水系统;为适应梯级泵站运行、便于水量调节、实现蓄水保温和避免事故弃水,首次引进采用了国外先进的明渠“等容量控制”原理;为保证水质,输水河采取了全封闭的水质保护系统。该成果于1991年获水利部科技进步一等奖,于1992年获国家科技进步二等奖。
至2005年,该设计研究成果,全部在引黄济青输水河工程设计中应用,共节省投资9700万元。其水平属国内领先,其中运用“等容量控制”水位原理,以板膜复合式为主的不同形式的防渗措施,蓄水保温和聚苯乙烯泡沫板相结合的防冻害技术,以及暗管和集水箱联合运用的排水技术,达到了国际先进水平。
(四)堤坝地基劈裂灌浆防渗技术研究
该课题是1984年省水利厅下达的研究任务,由省水利科学研究所承担,该所王洪恩于1986年开展研究工作,并于1988年完成。
主要成果:(1)堤坝地基劈裂灌浆技术的原理,是利用堤坝地基应力场的分布规律和水力劈裂原理,施加一定的灌浆压力,将堤坝地基劈裂并灌注适宜的浆液,形成竖直连续的浆体防渗帷幕,以达防渗加固的目的。(2)工艺要点是沿堤坝轴线单排布孔,孔距要小,灌浆压力较坝体灌浆要大,封孔、孔底注浆不分序,一般可采取相邻两孔或数孔同时灌注。(3)通过现场原型试验,测得了堤坝地基起裂压力和小主应力的分布规律,得出了堤坝地基的最大劈裂深度,阐明了不同灌浆工艺对帷幕厚度和形状的影响,以及该项技术的适用范围。(4)通过探井检查表明,在堤坝地基附加应力场影响范围以内,在一定条件下,能被劈裂形成竖直连续的浆体防渗帷幕,浆脉两侧的裂缝、洞穴和土体被浆液充填挤压密实,浆体干容重一般可达1.5~1.65克/立方厘米。通过上述河库地基劈裂灌浆工程决算,构造1平方米浆体防渗帷幕约17.5~30元。
该成果于1990年获山东省科技进步二等奖,于1993年获国家发明三等奖。
(五)黄河下游引黄灌区节水灌溉综合技术研究
该项目主要由黄委引黄灌溉局、省水利厅农村水利处和陈垓引黄灌区管理处共同完成。该项目是一项多专题的综合性系统研究课题,主要包括引黄灌区分级供水用水计量节水扩浇技术示范推广、引黄灌区水资源研究、引黄灌区节水灌溉技术研究、引黄灌区动态计划用水方案研究、黄河下游凌汛期水资源合理利用研究等10个专项研究,分别从节水灌溉运行机制,节水软、硬措施,节水基本理论与实用技术,节水试点示范与大面积推广等方面进行了全方位系统性研究。还包括了灌溉监测系统建设、配水到村、渠系优化配水、地面灌水技术等40多项专题成果研究。该研究成果在黄河下游90多处引黄灌区,2666.7千公顷灌溉面积范围内进行了全面推广。
该成果于1995年获国家科技进步三等奖。
(六)地下水库拦蓄调节地下水防止海水入侵技术研究
该项目是省科学技术委员会(简称“省科委”)下达的“七五”科技攻关项目,由省水利科学研究所和龙口市水利局共同承担,主要完成人员李道真、刘培民、李呈义等。通过3年的前期研究,5年的观测试验,完成了技术报告。
在胶东沿海地区,水资源紧缺和发生的大面积海水入侵现象,严重地制约着当地工农业的发展。为最大限度地利用当地的多余洪水,增加地下水可利用资源,缓解水资源紧缺状况,防止海水入侵和生态环境的恶化,在八里沙河流域开展建设地下水库的试验研究。受省科委委托,1993年11月27—28日,省水利厅在龙口市组织成果鉴定。鉴定认为,该成果为其他地区的地下水库建设,尤其是沿海地区为防止海水入侵建设地下水库,提供了科学依据,具有推广应用价值。该项成果不仅本身具有显著的经济效益,作为试验工程为在龙口市建设较大规模的黄水河地下水库工程也提供了直接的科学依据和成套经验,具有重大的作用和社会效益,填补了国内空白,总体上居国际先进水平。
该成果于1995年获山东省科技进步一等奖,于1996年获国家科技进步三等奖。
(七)节水高产水稻控制湿润灌溉技术试验研究
该项目由济宁市水利局等承担试验研究工作。通过试验证明:在不同的气象条件下,控制湿润灌溉水稻的产量都比淹水灌溉高。该技术可改变土壤和植株的形态,保持水稻较理想的高产形态功能,解决水田老朽化;减少深层渗漏量;提高灌溉水的生产效率,控制湿润灌溉平均每立方米灌溉水生产稻谷3.08千克,淹水灌溉每立方米灌溉水生产稻谷1.17千克,前者的生产效率为后者的2.59倍。控制湿润灌溉每公顷稻田平均水费150.97元,深水灌溉每公顷稻田平均水费256.99元,为控制湿润灌溉的1.7倍。控制湿润灌溉较淹水灌每公顷稻田纯增效益660.37元,提高益本比率58.5%。
该成果于1992年获水利部科技进步二等奖,于1996年获国家科技进步三等奖。
(八)中德合作山东粮援项目区水文地质勘察与地表水、地下水平衡研究
该项目自1991年3月开始,1995年6月结束,由省水文总站、德国HNK公司共同承担完成,是中德合作山东粮援项目的重要组成部分。该研究依据地下水渗透理论和水平衡原理,将水文地质勘察和地下水资源评价、供需平衡、开发利用及水环境保护综合考虑。主要为解决沂蒙山区人畜饮水、水土保持、发展农业灌溉的决策需要,提供项目区地下水资源的数量、质量及时空分布特征和预测水资源供需平衡状况。该研究成果在项目区供水工程建设、水资源开发利用、水环境保护、水土保持、水流域综合治理中得到应用。成果达到国际先进水平。
该成果于1997年获国家科技进步三等奖。
(九)农业节水模式研究与示范
该课题是省科委1997年下达的山东省“九五”时期重大科技攻关项目。课题由省水利科学研究院主持,龙口市政府、威海市环翠区政府、临清市政府、桓台县政府、莒南县政府、济南市高新农业开发区等单位协作,主要完成人员为李龙昌、李永顺、徐征和等。1997年开始研究工作,2000年超额完成了合同下达的各项任务。
该课题针对山东省水资源供需矛盾日益加剧的形势,围绕水资源的高效利用,选择了代表全省不同类型区的平原井灌区、低山丘陵区、沿海经济发达缺水区、引黄井渠结合灌区、城郊高新农业区等不同的典型县(市、区),对农业节水模式与主要农作物的适宜灌溉模式、土壤水的利用技术、农艺综合节水技术、灌溉预报技术、节水灌溉规划设计专家系统及区域水资源优化配置等关键技术进行了深入研究与示范。
至2000年,通过试验研究与示范,建成总面积达2800公顷的示范区,灌溉水利用率达到70%以上,粮食水分生产率达1.5~2千克/立方米,节水20%以上,粮食增产10%~20%,推广节水工程面积96.5千公顷,年增产值2亿元以上,取得了显著经济效益和社会效益。该项目总体上达到国际先进水平。该项成果3年累计增产效益6.4亿元,在全省不同类型区推广面积267千公顷。
该成果于2002年获山东省科技进步一等奖,于2003年获国家科技进步二等奖。
二、部级科技成果奖励
1986—2005年,全省水利系统共获部级科技成果奖励34项。其中,一等奖2项,包括水利电力部、水利部科技进步奖各1项,这两项同时获国家科委颁发的科技进步二等奖;二等奖7项,包括水利电力部、农业部科技进步奖各1项、水利部科技进步奖4项、水利电力部规划设计院授予优秀成果奖1项;三等奖18项,包括水利电力部科技进步奖2项、水利部科技进步奖15项、能源部和水利部联合授予科技情报成果奖1项;四等奖7项,包括水利电力部科技进步奖2项、水利部5项。
(一)山东邹平井灌区低压管道输水灌溉技术综合试验
该课题于1986年6月由水利电力部下达,1987年4月列为“七五”国家科技攻关项目,由省水利科学研究所、邹平县人民政府和惠民地区水利局共同承担。1986年开展研究工作,1989年完成。综合试验区位于邹平县城东关,建成了以砂、土、水泥管为主要管材的半固定式低压管道输水灌区计269处单井系统,共铺设管道58976米,控制面积701.93公顷。工程经3年的运行考验,质量达到设计要求。结合工程兴建,开展了一系列科学试验,并取得相应成果。试验区还相应地调整了农业结构,获得了较大的综合经济效益。
试验区因地制宜、就地取材研制采用砂土水泥管材,在改进已有机具的基础上研制ZLJ自动立式挤压管机,生产了试验区应用的砂土水泥管材,并对其物理和水力学性能进行室内和现场测试,提出设计参数,各项指标满足生产要求。同时研制三通、弯头等预制管件和给水栓、进排气阀、安全阀等,并经水力学试验确定了局部水头损失系数。这些管件配套齐全、结构合理、造价便宜、便于推广,实现砂、土、水泥管道系统的配套及系列化。与土渠相比,亩次节水40%、节能38.5%、节地1.6%,复种指数由1985年的1.57提高到1988年的1.71,试验区小麦总产由1985年的2075吨提高到1988年的2402吨,增长16.6%。试验提出了管网布置的优化数学模型,编制了电算程序,可供低压输水灌溉网设计应用。该程序可进行单口出流或多口出流的管网优化设计,并在试验区工程中应用。
该项目于1991年获水利部科技进步二等奖。
(二)TZT—1型堤坝隐患自动探测仪的研制
该课题是1985年12月由水利部水管司下达的科研项目。由省水利科学研究所承担。该仪器的研制目的是适应对堤坝隐患探测及地下水源开发的需要,尤其是准确测定出堤坝隐患的空间位置以便及时进行加固处理。1987年开始进行试验研制工作,1988年研制出以单片微机为主的试验样机,并在湖南省鱼形山水库、海河流域漳卫南运河、淮河流域沂沭泗南四湖及山东省平阴县等地区进行堤防隐患和地下水勘察,经多次试验和改进于1989年制作出定型样机,并在山西省册田水库等地进行实测,与现行使用仪器进行对比试验,均取得满意效果,达到了预期的要求。该仪器的主要特点是采用单片机控制,采用软硬件相结合的方式使机器实现了数字化、自动化,是国内直流电法勘探中的新型仪器。
该成果于1992年获水利部科技进步三等奖。
(三)多泥沙河流新型橡胶坝引水防沙工程研究
该项目由省水利厅农水处、邹平县水利局、济南水文局共同完成。该成果总结了黄河中、下游引水防沙工程的实践,全面系统地分析了国内外多泥沙河流引水防沙工程的历史现状及发展,创造出多泥沙河流新型橡胶坝引水防沙工程模式,并以此模式修建了张桥新型橡胶坝引水防沙工程,对该工程设计、施工、运行、水沙动态及防沙效果进行了系统研究,不仅工程总体布局合理,而且创造出适应橡胶坝压淤沙特殊运行条件下充排水、排气溢流、水压监测系统模式及运行方法,经灌溉期及汛期3300立方米/秒流量相应高水位、厚淤沙进行试验和验证,达到和超过设计预期要求。实测工程防沙效果较前提高24%。
该成果于1994年获水利部科技进步二等奖。
(四)海水入侵区域的水资源优化开发与管理系统研究
该课题是“八五”国家重点科技攻关项目,省水利科学研究院主持,自1992年开展研究工作,1996年完成并提出研究报告。课题主要内容:(1)首次计算分析了莱州湾及其附近地区水汽通量及输送规律,提出区域人工增雨潜力与最佳作业时机;进行1470年以来500余年旱涝规律分析及近期旱涝预测,建立了旱涝史料汉字库和数字库的转换与数学模型,分析比较了降水分配与各种作物需水适应性。(2)计算评价了莱州湾地区(1956—1993年)各水系行政分区年降水、地表水、地下水及水资源总量最新成果及其时空分布特征。(3)提出了莱州湾地区不同水平年水资源供需平衡分析新成果和符合当地实际条件的缓解缺水的拦蓄补源、节约用水、废污水处理利用、跨流域调水等战略措施。(4)针对海水入侵,建立莱州湾海水入侵区域宏观经济水资源管理模型,该模型由多目标决策分析、水资源模拟、宏观经济、海水入侵模拟、工农业需水等多个模型和数据库组成,首次将宏观经济、海水入侵和水资源作为一个系统研究。
该成果获1997年水利部科技进步三等奖。
(五)山东省威海市百万亩节水农业示范区综合节水技术研究与推广
该项目由威海市、荣成市、文登市、乳山市和威海市环翠区水利局共同完成。项目应用国内已有的节水灌溉技术和农业节水措施,并引进国外先进的节水灌溉技术和设备,在水资源供需矛盾突出的威海市进行大面积推广。主要内容是:(1)推广规模大,共推广各类工程节水灌溉面积68千公顷,建成了体现全国一流水平的第一个国家级大面积节水农业示范区。(2)技术集成综合性强,全面提出包括农业节水技术、工程节水技术和灌溉管理技术的综合技术体系,实现了农业节水技术与工程节水技术的有机结合,提高了农业节水的综合效益。(3)推广与研究相结合,在灌溉制度及灌水方式、自动化研究、节水设备、农业节水技术等方面进行试验研究,并取得一批科研成果。(4)示范区建设中总结提出“三重四统一、五化六结合”(三重:重规模,重质量,重效益;四统一:统一质量标准,统一规划设计,统一供应服务,统一检查验收;五化:输水防渗管道化,大田管灌、喷灌化,经济作物微喷、滴灌化,灌水技术科学化,运行管理规范化;六结合:领导、技术人员、群众结合,试验、示范、推广结合,农业措施与水利工程结合,国产设备与引进设备结合,常规管理与现代管理结合,示范与开发结合)的建设与管理运行模式,以及引进消化与自主开发相结合的做法。(5)推广效益巨大,示范区粮、油、果、菜年增产20%以上,年工程效益达1.38亿元,扩大灌溉面积19.7万亩,改善灌溉面积82.3万亩。年工程节水量1.3亿立方米,新增水源0.41亿立方米,可扩大灌溉面积65万亩,提供城镇供水4000万立方米,提高了城镇供水保证率。
该成果于1998年获水利部科技进步二等奖。
三、省级科技成果奖励
1986—2005年,全省水利系统共获省级科技成果奖励272项。其中,一等奖15项,包括省科委科技进步奖11项、省科技厅科技进步奖4项;二等奖59项,包括省科技进步奖43项、省科技厅科技进步奖13项、省科委科技情报成果2项、省区划委员会优秀成果奖1项;三等奖198项,包括省科委科技进步奖154项、省科技厅科技进步奖42项、省科委科技情报成果奖2项。
(一)渠道防渗防冻害复合衬砌结构的研究
该课题是省水利厅1988年下达的科研任务,省水利科学研究院主持,惠民地区韩墩引黄灌溉局协作,主要研究人员为郭殿祥、郑安明、马移军等。1988年开展研究工作,1991年完成。
该课题结合惠民地区韩墩引黄灌区节水改造衬砌工程进行,在韩墩引黄灌区干渠上布设3种防渗防冻害复合衬砌结构形式,设立1处不同坡向的冻胀试验场。主要成果:(1)防渗防冻害复合衬砌结构是一种新颖的试验设计,具有防渗防冻害的双重作用,防渗防冻效果好,经济实用,整体性强,比以往的衬砌结构形式坚固、耐久。(2)研究不同坡向的基土冻胀规律,可以做出基土冻胀预报。考虑太阳辐射影响因素提出了不同坡向坡度的冻土层深度和所需保温层厚度计算方法。(3)提出憎水珍珠岩板和防渗保温复合板的制作工艺。(4)提出膨胀混凝土衬砌渠道的施工方法和结构缝填充处理配比,解决了结构缝开裂漏水的难题,为衬砌设计提供了依据。
该成果于1992年获山东省科技进步一等奖。
(二)用迷宫堰改造已建水库溢洪道提高兴利库容研究
该课题由省水利厅下达任务,由省水利科学研究所主持,枣庄市山亭区水利局和济南市历城区水利局协作,主要参加研究人员为张绍芳、刘云、耿绪荣等。1987年开展研究工作,1992年完成。主要成果:(1)经系统的水力学试验,全面查清迷宫堰的水力特性,补充和扩展自由流量系数的资料,完善了计算方法;首次提出淹没系数和堰墙压力资料,解决了工程实用问题;综合出水力设计准则,可作为工程设计的指导。(2)在迷宫堰结构设计方面,结合工程实际,研究了结构布置、稳定分析和内力计算问题。在结构布置方面,阐明整体式迷宫堰的分缝形式、堰墙和底板的合理尺寸与配筋,以及堰桥结构的问题,构想、设计并建成更节省工程投资、适用于中小工程的分离式迷宫堰。在结构计算方面,详细说明了整体式和分离式迷宫堰稳定及内力计算的方法、步骤和应注意的问题;针对内力分析中应用静定结构力学方法和有限元分析法存在的问题,专门研究计算墙内力的双梁法。(3)从数值计算、模型试验和原型观测三个方面分析了迷宫堰泄洪共振问题,提出相应的结构和建议。
该成果于1993年获山东省科技进步一等奖,被列为“九五”国家科技成果重点推广项目。
(三)软土地基灌浆防渗加固技术研究
1990年,省水利科学研究所王宝钰、房泽生、苏德功等以科研生产联合体的形式,开展软土地基灌浆防渗加固技术研究,于1991年冬进入上海、宁波地区,在杭州湾沿海承担淤泥软地基上应用“高压喷射灌浆”和“静压劈裂灌浆”两项科技成果构筑防渗加固工程的任务。国家科委于1992年将软土地基灌浆防渗加固技术研究批准列入“八五”国家科技攻关技术项目。1993年完成研究任务。
1993年3月18日,省科委对该项研究成果组织鉴定,鉴定认为:(1)对淤泥质软土已建工程采用高喷板墙围封与静压灌浆相结合,配合排水及喷粉综合措施是一项先进的加固技术。(2)在高喷板墙围封区内采用静压灌浆加固建筑物的软土地基,能够获得具有一定刚性的骨架结构,与被分割的地基土形成复合地基改善了地基软土的排水条件,加速了孔隙水压力的消散,达到加固目的。这是在国内外的软土地基静压灌浆加固技术应用上的新突破。(3)两项“推广灌浆”的防渗加固经验,用于加固淤泥质软土地基,创造性地开展了具有多种功能的综合技术,解决了软土地基上建筑物的纠偏加固、置换充砂重建结构基础、围封加固大型地下管道等多种类型的重大工程技术难题,发展了软土地基灌浆加固的技术。认为软土地基灌浆防渗加固技术成果达到国际先进水平。
该成果于1994年获山东省科技进步一等奖。
(四)垂直铺塑防渗技术研究
该课题1990年、1992年分别列入省水利厅、省科委科研项目,由省水利科学研究院承担,主要研究人员为李慎宽、乔建立、张立新等。1990年开展研究工作,1994年完成。
该研究是针对平原水库和河道堤防普遍存在的防渗漏问题,寻求一种施工工艺简单、投资省、防渗效果好的新型防渗加固措施而提出的。主要研究成果:(1)研制成功适用于不同地质情况的刮板式、旋转式、往复式3种形式的开沟造槽机械。开沟宽度16~20厘米,开沟深度前两种为6~7米,第3种为10米。其中刮板式开沟铺塑机获国家实用新型专利。(2)由于该工艺开沟造槽、塑膜铺设、沟槽回填同步进行,连续作业,加之塑膜幅宽与沟深一致,建成的幕体整体性好,适应变形能力强,避免了衔接不好留“天窗”的缺陷。当沙砾石层较密实且地下水埋深大于1.20米时,可省去泥浆制作工序,即可用“清水”固壁。
该成果于1997年获山东省科技进步一等奖。
(五)大粒径地层高压喷射灌浆构筑防渗墙技术研究
该项研究是省科委1994年“山东省科技发展计划”的科研项目,由省水利科学研究院承担,王明森、肖立生、王雷等人于1994年开展研究工作,1997年完成。该研究主要是针对水利水电、道路交通、市政建设中的复杂地基的防渗和加固问题,为寻找一种施工工艺简单、投资少、工效高的新型加固措施而提出的。
1997年11月30日,省科委组织对该成果鉴定,鉴定认为:(1)该研究目的明确,技术路线正确,资料完整,结论可信。研究内容和成果满足科研合同要求。(2)该成果在大粒径地层中高压喷射的机理深化方面取得了明显进展,并提出了有关设计原则。所得结论适合于深度50米以内,含最大粒径为20~40厘米的砾卵石地层中应用,对地层中粒径大的孤石或漂石的高喷施工也可起到参照作用。(3)经过试验研究和生产实践应用,提出了一整套施工技术和工艺。其中,大粒径地层中钻孔设备的选型与配套,提高大粒径地层中钻孔工效和精确度的方法;引进和成功地使用了二管法和新三管法高喷工艺、浆材配方的改进、高喷钻孔过程中的堵漏及预压砂浆技术、高喷时对集中漏浆通道处理的新方法等,均有独到和创新之处。(4)通过分项专题研究和若干项重大工程项目的生产实践,所形成的一整套较成熟的施工工艺和技术措施,在解决工程问题的难度和应用规模上均属国内外少见。成果总体上达到国际先进水平,但在机理探索、设计方法、工艺流程改进、机具完善等方面还有待进一步研究。
该成果于1998年获山东省科技进步一等奖。
(六)黄河、大汶河、东平湖、南四湖东调水源研究
该项目由省水文水资源勘测局承担完成。课题对河湖调引工程管理、水沙调度、水环境治理等进行研究,提出剩余库容理论和研究现有蓄水工程潜力开发的新方法,解决了在现状条件下开发第二水源来水的供水调算问题,开辟了洪水资源和客水资源开发的新途径。在突出经济最优前提下,通盘考虑水、沙约束及引、蓄水实际,提出并建立了经济优化引黄模型,建立了南四湖、东平湖当地来水及黄河水的优化配置体系和双水源蓄水工程的优化调蓄调配模型和数据库系统,运用斯波曼秩次分析法进行主要影响因子识别,用转移概率矩阵反映丰枯变化随机特征,并进行丰枯遭遇分析。使用污染物应削减量等标负荷比法分析不同水体的污染变化趋势,并提出具体保护措施,对水环境影响进行了全面系统的分析论证。项目实施后年增供水量16.2亿立方米,年供水效益69.3亿元,年防洪效益3亿元;效益分摊系数取0.15(国内通常为0.2),研究年效益约10.9亿元。研究总体达到国际先进水平。
该成果于1999年获山东省科技进步一等奖。
(七)水库灌区节水灌溉管理模式研究与应用
该课题由省水利厅于1994年下达,1996年列入山东省科技计划,由省水利科学研究院主持,省水利厅农水处及雪野、冶源、北邢家、唐村、青峰岭、上冶等6座大中型水库灌区协作,主要完成人员为李锡录、杜贞栋、王华忠等。1995年开展研究工作,1998年完成。项目针对水库灌区水资源紧缺,供水“多元化”,灌溉水利用率低,灌溉管理水平低等技术关键问题,在全省上述6处大中型水库灌区开展节水灌溉管理模式研究与应用。研究提出水资源配置模型、作物最低需水量及水分生产函数、节水灌溉制度、经济灌溉定额及最佳灌溉模式;编制灌溉预报软件,研制出石膏块水势传感,计算机数字采集灌溉预报自动化系统;提出了灌溉水利用系数、灌水均匀度、灌溉效率、水分生产率及灌区整体净效益等5项指标,对评价节水灌溉及其管理水平有较大的应用价值。经过4年试验、示范、推广,节水灌溉面积达33.9千公顷,灌区灌溉水利用系数由0.51提高到0.62,水分生产率由1.12提高到1.33,效益费用比2.77,节水21.57%,增产21.16%,4年累计节水2885.9万立方米,增产粮食1.26亿千克,经济效益1.58亿元,年工业及乡(镇)供水2040万立方米。
该成果被省科委评为1999年山东省十大科技成果,获2000年山东省科技进步一等奖,并被省科委批准为山东省科技成果重点推广项目。
(八)中德合作山东粮援项目相关技术研究
该项研究针对中德合作山东粮援项目区山丘区贫困缺水、植被稀少、土地瘠薄的特点,在项目工程的建设与管理过程中研究、探索、总结出了一整套建设管理经验模式和技术成果。实施过程中,在对全项目区进行详细研究的基础上,提出了饮水、灌溉及水保工程的建设标准及技术体系,提出了与之配套的管理模式,建立了完善的评价体系,形成一个完整的监测评估系统,健全了全方位的人才培训模式。该项技术研究集多项技术成果,使粮援项目工程建设管理取得较大成功,解决了105万人和100万头牲畜的饮水困难,发展节水灌溉面积9600公顷,完成水土保持流域治理面积64.5千公顷。截至1999年12月,各类工程累计总效益13.5亿元,年效益2.87亿元。该成果随后在省内农村水利工程建设管理中广泛应用,并在河南、云南、江西、四川等省的扶贫项目实施中推广应用。
该成果于2001年获山东省科技进步一等奖。
(九)21世纪初期山东省水资源可持续利用研究
该课题首次采用水资源“三次平衡”供需平衡模型,进行了不同规划水平年的水资源供需平衡分析;首次按增量节水、存量节水新概念建立节水预测数学模型,对城市工业节水进行了分析预测;创造性地采用长系列用水即供法,分析研究了全省大中型水库的可供水量;科学采用灰色系统理论法GM(1,1)模型,对不同水平年工业需水量进行分析预测;课题就提出的重点工程措施——南水北调东线、胶东地区引黄调水、大中型水库除险加固增容、大型灌区续建配套与节水改造等工程的关键性技术进行系统研究,研究成果总体上达到国际先进水平。
该课题提出的水资源可持续利用保障措施,被省行政主管部门广泛采纳,在全省范围内逐步实施。该研究成果应用于《21世纪初期山东省水资源可持续利用总体规划》编制,提出的山东省需调长江水量被国务院批准的“南水北调工程总体规划”采纳,为确定南水北调东线工程的调水规模和工程规模提供了科学依据。
该成果获2003年山东省科技进步一等奖。
(十)山东省现代化水网建设与水资源优化配置研究
该成果以系统工程原理为指导,理论和实践相结合,建立了现代化水网系统理论体系。在总结现代水网建设的基础上,结合南水北调东线工程及胶东输水干线,提出山东省现代化水网建设的三级构架。在此基础上,建立了山东省水资源优化配置计算机模拟模型。针对2000现状年和2010年、2030年共3个水平年需水条件下,结合南水北调东线工程、引江工程和引沂沭河水入南四湖工程,进行了六个方案的长系列月平衡模拟计算分析,为全省未来30年水资源开发利用、规划、配置等方面的宏观决策提供了重要的参考依据。建立基于网络的山东省水资源优化调度信息查询系统,使各市信息及调度方案结果可利用因特网进行交流,不同方案的成果可生动形象地显示出来。研究结果表明,在实行水资源联网并进行优化调度之后,区域和全省水资源利用率可提高6%~10%,水资源供需矛盾有所缓解、地下水超采得到控制,具有巨大的社会和生态效益。
该成果于2004年获山东省科技进步一等奖。
(十一)多灌溉水源联网调度类型区农业高效用水模式与产业化示范
该课题是“九五”国家重大科技产业工程项目“农业高效用水科技产业示范工程”中的专题,由省水利科学研究院、中国灌排发展中心和威海市环翠区水利局协作完成。1999年开展研究工作,2002年完成科技合同各项任务。该专题任务要求建设667公顷高标准示范区和2667公顷辐射区,并对多灌溉水源的优化配置、联网调度、灌溉自动化控制技术,农艺节水技术以及现代化管理等综合节水技术进行集成,提出中国北方经济发达缺水区的农业高效用水模式。
该课题采取领导、科技人员、群众相结合,科研、创新、技术集成与示范相结合的新型科学研究体制,开展了田间试验研究、综合节水技术集成和产业化示范。围绕现代化节水农业,提出沿海经济发达区多种灌溉水源优化配置、联网调控方案。研制开发的灌溉自动化控制系统与灌溉联网工程配合,不但实现水资源的集约化控制,为农业高效用水的现代化管理提供了模式,能够实时监测土壤水分状况并发出灌溉预报,而且实现不同作物的适时灌溉,从而提高了水分的利用效率。研制开发的节水工程计算机辅助设计专家系统,缩短了设计时间,提高了设计精度。充分利用化学抗旱剂、覆盖技术等农艺节水技术与工程措施密切配合,在产业化示范中发挥了显著的抗旱节水作用。冬小麦的适宜喷灌时间及灌水量的深入研究及温室大棚水肥耦合技术的研究应用,进一步提升了农业水资源综合高效利用的水平。示范区的建成促进了农业生产结构的调整,高产高效作用的种植优势越来越明显。示范区内主要是果树、苗木、温室大棚等经济作物,辐射区经济作物面积也在不断扩大。项目区年均增加粮食643.8万千克、果品1012.5万千克、优质水果60万千克、蔬菜300万千克,年增加总产值2267.6万元,年增值25%以上,灌溉水利用率80%以上,水分生产率1.6千克/立方米以上。以上指标均达到或超过了技术合同主要技术经济指标的要求。
该成果于2005年获山东省科技进步一等奖。
第一节 科学研究
一、国家级奖项
1986—2005年,山东省水利系统获国家级奖项12项,其中国家科技进步二等奖4项、三等奖6项,国家发明三等奖2项。这些成果大都具有国际先进水平或填补国内空白,在实际应用中取得了巨大的经济效益和社会效益。
(一)高压喷射灌浆防渗技术研究
1985年,省水利科学研究所提出高压定向喷射灌浆防渗技术研究成果报告,主要内容是:(1)高压喷射灌浆用水气同轴喷射,利用强大的射流切割掺搅地层,低压浆液跟随水气射流掺搅进入地层,在基本不“释放”地基应力条件下,经切割掺搅、升扬置换、充填挤压、位移袱裹、渗透凝结法等作用,形成新的凝结防渗体,防止渗漏和提高抗渗能力,它在可灌性和可控性方面较静压灌浆有显著的优越性。(2)根据不同工程的实际需要,可以选择旋、定、摆的喷射灌浆工艺和参数,通常中、低水头的防渗工程可以选择定喷式摆喷灌浆,板墙的轴线以折线型布置居多。应用旋喷和摆喷可使板墙与基岩连接牢固。板墙插入填筑土体的深度应满足结构和渗透稳定要求。(3)在合理的工艺控制下,能够按设计的方向和深度形成板体、浆皮和渗透凝结层,板墙有效长度一般可达0.7~2米,板墙厚度在沙砾石层中为20~50厘米,在黏性土中为4~20厘米,墙体连接可为“切割式”或“焊接式”,结合良好,具有较好的变形适应性和良好的防渗性能。(4)新研制组装设备,改三重管为并列三管,阻力减小,不串通、堵塞,提高了有效喷射能力,便于拆卸连接,改平射为双向下倾式喷射,有利于凝结体与基岩的结合;旋、定、摆装置控制方便,操作灵活,性能稳定,连续作业性强,全部设备可成套组装生产。(5)高压喷射灌浆防渗技术适用于天然的或人工填筑的松散地层,如中细砂层、砂卵石层、砂壤土层及其混杂土层。(6)高压喷射灌浆技术,施工速度快,日进度50~100平方米,单位造价较低,经济效益显著,机具设备简单,便于推广应用。
该成果于1986年获水利电力部科技进步一等奖,于1987年获国家科技进步二等奖。1988年10月,国家科学技术委员会(简称“国家科委”)成果局把“高压喷射灌浆防渗技术”列入《1989—1991年国家重点科技成果推广计划》50项项目之一。
(二)CLB型测流棒
该设备由济宁市水利局、鱼台县水利局机井队联合研制,主要研制人员为牛奔等。CLB系列测流棒是根据有关流体力学原理研制的,适用于多种断面形状的明渠过水流量的测量,可对农业灌溉用水和工业污水排放量进行监测。使用操作方式有两种,一是便携式巡回检测,管理人员可以携带测流棒对多个测控点进行定时测量,棒体向水中一插即可显示瞬时流量值或时段平均流量值,一般万亩灌区配两台测流棒即可满足巡回检测的任务。二是固定式自动测量,将仪器固定在测控点上,仪器自动连续地显示瞬时流量、总水量,绘制流量水位时间过程曲线,还具有长时间数据存储、流量自动控制、水位、流量超限报警等功能。该仪器测量流速为0.05~3米/秒,水深0.05~5米,经国家级检测单位检测,仪器综合误差值为3.1%,误差低于部颁标准。
该成果于1990年获国家发明专利,于1991年获国家发明三等奖,于1992年获联合国教科文组织和国际知识产权组织颁发的第20届日内瓦国际发明二等奖。
(三)引黄济青工程输水沉沙设计研究
该项目由省水利勘测设计院和省水利科学研究院共同承担完成,主要研究人员为耿福明、林超然、宋振福等。1986年开展研究工作,1990年完成,重点研究了泥沙、输水河及衬砌两项内容。(1)泥沙问题。研究成果首先对水源、水质、冰凌及引水时机认真分析论证,在此基础上,对防沙、拦沙、输沙、沉沙、用沙等泥沙处理措施认真总结,不仅引水口选择合理,而且创造出自流和扬水结合条渠沉沙模式。并通过沉沙池出口闸水位调控,使有限的沉沙面积经扬水沉沙后增大3~4倍,满足使用40年。研究成果应用在引黄济青渠首及沉沙工程设计中,通过实际放水检验,取得良好输沙、沉沙效果。该成果在国内同类设计研究中居领先水平,对黄河下游地区引黄工程的沉沙处理具有很大的推广价值。(2)引黄济青输水河及衬砌工程。根据引黄济青输水沿线地质条件复杂、土质差、渗漏严重等特点,研究确定了以防渗为主、兼顾护坡、减少糙率等要求的八种防渗衬砌结构形式。根据输水河运用具有冬季气温低、间歇性输水、非输水期地下水位高、输水距离长、泵站多和水质要求标准高等特点,为防止冬季间隙输水期混凝土衬砌的冻胀破坏研究设计出了蓄水保温为主,辅以水位变动区用聚苯乙烯泡沫板保温的新型组合防冻保温结构;为防止汛期停水时高地下水位对衬砌产生扬压力破坏,研究设计了土工织物反滤暗管—逆止式集水箱排水系统;为适应梯级泵站运行、便于水量调节、实现蓄水保温和避免事故弃水,首次引进采用了国外先进的明渠“等容量控制”原理;为保证水质,输水河采取了全封闭的水质保护系统。该成果于1991年获水利部科技进步一等奖,于1992年获国家科技进步二等奖。
至2005年,该设计研究成果,全部在引黄济青输水河工程设计中应用,共节省投资9700万元。其水平属国内领先,其中运用“等容量控制”水位原理,以板膜复合式为主的不同形式的防渗措施,蓄水保温和聚苯乙烯泡沫板相结合的防冻害技术,以及暗管和集水箱联合运用的排水技术,达到了国际先进水平。
(四)堤坝地基劈裂灌浆防渗技术研究
该课题是1984年省水利厅下达的研究任务,由省水利科学研究所承担,该所王洪恩于1986年开展研究工作,并于1988年完成。
主要成果:(1)堤坝地基劈裂灌浆技术的原理,是利用堤坝地基应力场的分布规律和水力劈裂原理,施加一定的灌浆压力,将堤坝地基劈裂并灌注适宜的浆液,形成竖直连续的浆体防渗帷幕,以达防渗加固的目的。(2)工艺要点是沿堤坝轴线单排布孔,孔距要小,灌浆压力较坝体灌浆要大,封孔、孔底注浆不分序,一般可采取相邻两孔或数孔同时灌注。(3)通过现场原型试验,测得了堤坝地基起裂压力和小主应力的分布规律,得出了堤坝地基的最大劈裂深度,阐明了不同灌浆工艺对帷幕厚度和形状的影响,以及该项技术的适用范围。(4)通过探井检查表明,在堤坝地基附加应力场影响范围以内,在一定条件下,能被劈裂形成竖直连续的浆体防渗帷幕,浆脉两侧的裂缝、洞穴和土体被浆液充填挤压密实,浆体干容重一般可达1.5~1.65克/立方厘米。通过上述河库地基劈裂灌浆工程决算,构造1平方米浆体防渗帷幕约17.5~30元。
该成果于1990年获山东省科技进步二等奖,于1993年获国家发明三等奖。
(五)黄河下游引黄灌区节水灌溉综合技术研究
该项目主要由黄委引黄灌溉局、省水利厅农村水利处和陈垓引黄灌区管理处共同完成。该项目是一项多专题的综合性系统研究课题,主要包括引黄灌区分级供水用水计量节水扩浇技术示范推广、引黄灌区水资源研究、引黄灌区节水灌溉技术研究、引黄灌区动态计划用水方案研究、黄河下游凌汛期水资源合理利用研究等10个专项研究,分别从节水灌溉运行机制,节水软、硬措施,节水基本理论与实用技术,节水试点示范与大面积推广等方面进行了全方位系统性研究。还包括了灌溉监测系统建设、配水到村、渠系优化配水、地面灌水技术等40多项专题成果研究。该研究成果在黄河下游90多处引黄灌区,2666.7千公顷灌溉面积范围内进行了全面推广。
该成果于1995年获国家科技进步三等奖。
(六)地下水库拦蓄调节地下水防止海水入侵技术研究
该项目是省科学技术委员会(简称“省科委”)下达的“七五”科技攻关项目,由省水利科学研究所和龙口市水利局共同承担,主要完成人员李道真、刘培民、李呈义等。通过3年的前期研究,5年的观测试验,完成了技术报告。
在胶东沿海地区,水资源紧缺和发生的大面积海水入侵现象,严重地制约着当地工农业的发展。为最大限度地利用当地的多余洪水,增加地下水可利用资源,缓解水资源紧缺状况,防止海水入侵和生态环境的恶化,在八里沙河流域开展建设地下水库的试验研究。受省科委委托,1993年11月27—28日,省水利厅在龙口市组织成果鉴定。鉴定认为,该成果为其他地区的地下水库建设,尤其是沿海地区为防止海水入侵建设地下水库,提供了科学依据,具有推广应用价值。该项成果不仅本身具有显著的经济效益,作为试验工程为在龙口市建设较大规模的黄水河地下水库工程也提供了直接的科学依据和成套经验,具有重大的作用和社会效益,填补了国内空白,总体上居国际先进水平。
该成果于1995年获山东省科技进步一等奖,于1996年获国家科技进步三等奖。
(七)节水高产水稻控制湿润灌溉技术试验研究
该项目由济宁市水利局等承担试验研究工作。通过试验证明:在不同的气象条件下,控制湿润灌溉水稻的产量都比淹水灌溉高。该技术可改变土壤和植株的形态,保持水稻较理想的高产形态功能,解决水田老朽化;减少深层渗漏量;提高灌溉水的生产效率,控制湿润灌溉平均每立方米灌溉水生产稻谷3.08千克,淹水灌溉每立方米灌溉水生产稻谷1.17千克,前者的生产效率为后者的2.59倍。控制湿润灌溉每公顷稻田平均水费150.97元,深水灌溉每公顷稻田平均水费256.99元,为控制湿润灌溉的1.7倍。控制湿润灌溉较淹水灌每公顷稻田纯增效益660.37元,提高益本比率58.5%。
该成果于1992年获水利部科技进步二等奖,于1996年获国家科技进步三等奖。
(八)中德合作山东粮援项目区水文地质勘察与地表水、地下水平衡研究
该项目自1991年3月开始,1995年6月结束,由省水文总站、德国HNK公司共同承担完成,是中德合作山东粮援项目的重要组成部分。该研究依据地下水渗透理论和水平衡原理,将水文地质勘察和地下水资源评价、供需平衡、开发利用及水环境保护综合考虑。主要为解决沂蒙山区人畜饮水、水土保持、发展农业灌溉的决策需要,提供项目区地下水资源的数量、质量及时空分布特征和预测水资源供需平衡状况。该研究成果在项目区供水工程建设、水资源开发利用、水环境保护、水土保持、水流域综合治理中得到应用。成果达到国际先进水平。
该成果于1997年获国家科技进步三等奖。
(九)农业节水模式研究与示范
该课题是省科委1997年下达的山东省“九五”时期重大科技攻关项目。课题由省水利科学研究院主持,龙口市政府、威海市环翠区政府、临清市政府、桓台县政府、莒南县政府、济南市高新农业开发区等单位协作,主要完成人员为李龙昌、李永顺、徐征和等。1997年开始研究工作,2000年超额完成了合同下达的各项任务。
该课题针对山东省水资源供需矛盾日益加剧的形势,围绕水资源的高效利用,选择了代表全省不同类型区的平原井灌区、低山丘陵区、沿海经济发达缺水区、引黄井渠结合灌区、城郊高新农业区等不同的典型县(市、区),对农业节水模式与主要农作物的适宜灌溉模式、土壤水的利用技术、农艺综合节水技术、灌溉预报技术、节水灌溉规划设计专家系统及区域水资源优化配置等关键技术进行了深入研究与示范。
至2000年,通过试验研究与示范,建成总面积达2800公顷的示范区,灌溉水利用率达到70%以上,粮食水分生产率达1.5~2千克/立方米,节水20%以上,粮食增产10%~20%,推广节水工程面积96.5千公顷,年增产值2亿元以上,取得了显著经济效益和社会效益。该项目总体上达到国际先进水平。该项成果3年累计增产效益6.4亿元,在全省不同类型区推广面积267千公顷。
该成果于2002年获山东省科技进步一等奖,于2003年获国家科技进步二等奖。
二、部级科技成果奖励
1986—2005年,全省水利系统共获部级科技成果奖励34项。其中,一等奖2项,包括水利电力部、水利部科技进步奖各1项,这两项同时获国家科委颁发的科技进步二等奖;二等奖7项,包括水利电力部、农业部科技进步奖各1项、水利部科技进步奖4项、水利电力部规划设计院授予优秀成果奖1项;三等奖18项,包括水利电力部科技进步奖2项、水利部科技进步奖15项、能源部和水利部联合授予科技情报成果奖1项;四等奖7项,包括水利电力部科技进步奖2项、水利部5项。
(一)山东邹平井灌区低压管道输水灌溉技术综合试验
该课题于1986年6月由水利电力部下达,1987年4月列为“七五”国家科技攻关项目,由省水利科学研究所、邹平县人民政府和惠民地区水利局共同承担。1986年开展研究工作,1989年完成。综合试验区位于邹平县城东关,建成了以砂、土、水泥管为主要管材的半固定式低压管道输水灌区计269处单井系统,共铺设管道58976米,控制面积701.93公顷。工程经3年的运行考验,质量达到设计要求。结合工程兴建,开展了一系列科学试验,并取得相应成果。试验区还相应地调整了农业结构,获得了较大的综合经济效益。
试验区因地制宜、就地取材研制采用砂土水泥管材,在改进已有机具的基础上研制ZLJ自动立式挤压管机,生产了试验区应用的砂土水泥管材,并对其物理和水力学性能进行室内和现场测试,提出设计参数,各项指标满足生产要求。同时研制三通、弯头等预制管件和给水栓、进排气阀、安全阀等,并经水力学试验确定了局部水头损失系数。这些管件配套齐全、结构合理、造价便宜、便于推广,实现砂、土、水泥管道系统的配套及系列化。与土渠相比,亩次节水40%、节能38.5%、节地1.6%,复种指数由1985年的1.57提高到1988年的1.71,试验区小麦总产由1985年的2075吨提高到1988年的2402吨,增长16.6%。试验提出了管网布置的优化数学模型,编制了电算程序,可供低压输水灌溉网设计应用。该程序可进行单口出流或多口出流的管网优化设计,并在试验区工程中应用。
该项目于1991年获水利部科技进步二等奖。
(二)TZT—1型堤坝隐患自动探测仪的研制
该课题是1985年12月由水利部水管司下达的科研项目。由省水利科学研究所承担。该仪器的研制目的是适应对堤坝隐患探测及地下水源开发的需要,尤其是准确测定出堤坝隐患的空间位置以便及时进行加固处理。1987年开始进行试验研制工作,1988年研制出以单片微机为主的试验样机,并在湖南省鱼形山水库、海河流域漳卫南运河、淮河流域沂沭泗南四湖及山东省平阴县等地区进行堤防隐患和地下水勘察,经多次试验和改进于1989年制作出定型样机,并在山西省册田水库等地进行实测,与现行使用仪器进行对比试验,均取得满意效果,达到了预期的要求。该仪器的主要特点是采用单片机控制,采用软硬件相结合的方式使机器实现了数字化、自动化,是国内直流电法勘探中的新型仪器。
该成果于1992年获水利部科技进步三等奖。
(三)多泥沙河流新型橡胶坝引水防沙工程研究
该项目由省水利厅农水处、邹平县水利局、济南水文局共同完成。该成果总结了黄河中、下游引水防沙工程的实践,全面系统地分析了国内外多泥沙河流引水防沙工程的历史现状及发展,创造出多泥沙河流新型橡胶坝引水防沙工程模式,并以此模式修建了张桥新型橡胶坝引水防沙工程,对该工程设计、施工、运行、水沙动态及防沙效果进行了系统研究,不仅工程总体布局合理,而且创造出适应橡胶坝压淤沙特殊运行条件下充排水、排气溢流、水压监测系统模式及运行方法,经灌溉期及汛期3300立方米/秒流量相应高水位、厚淤沙进行试验和验证,达到和超过设计预期要求。实测工程防沙效果较前提高24%。
该成果于1994年获水利部科技进步二等奖。
(四)海水入侵区域的水资源优化开发与管理系统研究
该课题是“八五”国家重点科技攻关项目,省水利科学研究院主持,自1992年开展研究工作,1996年完成并提出研究报告。课题主要内容:(1)首次计算分析了莱州湾及其附近地区水汽通量及输送规律,提出区域人工增雨潜力与最佳作业时机;进行1470年以来500余年旱涝规律分析及近期旱涝预测,建立了旱涝史料汉字库和数字库的转换与数学模型,分析比较了降水分配与各种作物需水适应性。(2)计算评价了莱州湾地区(1956—1993年)各水系行政分区年降水、地表水、地下水及水资源总量最新成果及其时空分布特征。(3)提出了莱州湾地区不同水平年水资源供需平衡分析新成果和符合当地实际条件的缓解缺水的拦蓄补源、节约用水、废污水处理利用、跨流域调水等战略措施。(4)针对海水入侵,建立莱州湾海水入侵区域宏观经济水资源管理模型,该模型由多目标决策分析、水资源模拟、宏观经济、海水入侵模拟、工农业需水等多个模型和数据库组成,首次将宏观经济、海水入侵和水资源作为一个系统研究。
该成果获1997年水利部科技进步三等奖。
(五)山东省威海市百万亩节水农业示范区综合节水技术研究与推广
该项目由威海市、荣成市、文登市、乳山市和威海市环翠区水利局共同完成。项目应用国内已有的节水灌溉技术和农业节水措施,并引进国外先进的节水灌溉技术和设备,在水资源供需矛盾突出的威海市进行大面积推广。主要内容是:(1)推广规模大,共推广各类工程节水灌溉面积68千公顷,建成了体现全国一流水平的第一个国家级大面积节水农业示范区。(2)技术集成综合性强,全面提出包括农业节水技术、工程节水技术和灌溉管理技术的综合技术体系,实现了农业节水技术与工程节水技术的有机结合,提高了农业节水的综合效益。(3)推广与研究相结合,在灌溉制度及灌水方式、自动化研究、节水设备、农业节水技术等方面进行试验研究,并取得一批科研成果。(4)示范区建设中总结提出“三重四统一、五化六结合”(三重:重规模,重质量,重效益;四统一:统一质量标准,统一规划设计,统一供应服务,统一检查验收;五化:输水防渗管道化,大田管灌、喷灌化,经济作物微喷、滴灌化,灌水技术科学化,运行管理规范化;六结合:领导、技术人员、群众结合,试验、示范、推广结合,农业措施与水利工程结合,国产设备与引进设备结合,常规管理与现代管理结合,示范与开发结合)的建设与管理运行模式,以及引进消化与自主开发相结合的做法。(5)推广效益巨大,示范区粮、油、果、菜年增产20%以上,年工程效益达1.38亿元,扩大灌溉面积19.7万亩,改善灌溉面积82.3万亩。年工程节水量1.3亿立方米,新增水源0.41亿立方米,可扩大灌溉面积65万亩,提供城镇供水4000万立方米,提高了城镇供水保证率。
该成果于1998年获水利部科技进步二等奖。
三、省级科技成果奖励
1986—2005年,全省水利系统共获省级科技成果奖励272项。其中,一等奖15项,包括省科委科技进步奖11项、省科技厅科技进步奖4项;二等奖59项,包括省科技进步奖43项、省科技厅科技进步奖13项、省科委科技情报成果2项、省区划委员会优秀成果奖1项;三等奖198项,包括省科委科技进步奖154项、省科技厅科技进步奖42项、省科委科技情报成果奖2项。
(一)渠道防渗防冻害复合衬砌结构的研究
该课题是省水利厅1988年下达的科研任务,省水利科学研究院主持,惠民地区韩墩引黄灌溉局协作,主要研究人员为郭殿祥、郑安明、马移军等。1988年开展研究工作,1991年完成。
该课题结合惠民地区韩墩引黄灌区节水改造衬砌工程进行,在韩墩引黄灌区干渠上布设3种防渗防冻害复合衬砌结构形式,设立1处不同坡向的冻胀试验场。主要成果:(1)防渗防冻害复合衬砌结构是一种新颖的试验设计,具有防渗防冻害的双重作用,防渗防冻效果好,经济实用,整体性强,比以往的衬砌结构形式坚固、耐久。(2)研究不同坡向的基土冻胀规律,可以做出基土冻胀预报。考虑太阳辐射影响因素提出了不同坡向坡度的冻土层深度和所需保温层厚度计算方法。(3)提出憎水珍珠岩板和防渗保温复合板的制作工艺。(4)提出膨胀混凝土衬砌渠道的施工方法和结构缝填充处理配比,解决了结构缝开裂漏水的难题,为衬砌设计提供了依据。
该成果于1992年获山东省科技进步一等奖。
(二)用迷宫堰改造已建水库溢洪道提高兴利库容研究
该课题由省水利厅下达任务,由省水利科学研究所主持,枣庄市山亭区水利局和济南市历城区水利局协作,主要参加研究人员为张绍芳、刘云、耿绪荣等。1987年开展研究工作,1992年完成。主要成果:(1)经系统的水力学试验,全面查清迷宫堰的水力特性,补充和扩展自由流量系数的资料,完善了计算方法;首次提出淹没系数和堰墙压力资料,解决了工程实用问题;综合出水力设计准则,可作为工程设计的指导。(2)在迷宫堰结构设计方面,结合工程实际,研究了结构布置、稳定分析和内力计算问题。在结构布置方面,阐明整体式迷宫堰的分缝形式、堰墙和底板的合理尺寸与配筋,以及堰桥结构的问题,构想、设计并建成更节省工程投资、适用于中小工程的分离式迷宫堰。在结构计算方面,详细说明了整体式和分离式迷宫堰稳定及内力计算的方法、步骤和应注意的问题;针对内力分析中应用静定结构力学方法和有限元分析法存在的问题,专门研究计算墙内力的双梁法。(3)从数值计算、模型试验和原型观测三个方面分析了迷宫堰泄洪共振问题,提出相应的结构和建议。
该成果于1993年获山东省科技进步一等奖,被列为“九五”国家科技成果重点推广项目。
(三)软土地基灌浆防渗加固技术研究
1990年,省水利科学研究所王宝钰、房泽生、苏德功等以科研生产联合体的形式,开展软土地基灌浆防渗加固技术研究,于1991年冬进入上海、宁波地区,在杭州湾沿海承担淤泥软地基上应用“高压喷射灌浆”和“静压劈裂灌浆”两项科技成果构筑防渗加固工程的任务。国家科委于1992年将软土地基灌浆防渗加固技术研究批准列入“八五”国家科技攻关技术项目。1993年完成研究任务。
1993年3月18日,省科委对该项研究成果组织鉴定,鉴定认为:(1)对淤泥质软土已建工程采用高喷板墙围封与静压灌浆相结合,配合排水及喷粉综合措施是一项先进的加固技术。(2)在高喷板墙围封区内采用静压灌浆加固建筑物的软土地基,能够获得具有一定刚性的骨架结构,与被分割的地基土形成复合地基改善了地基软土的排水条件,加速了孔隙水压力的消散,达到加固目的。这是在国内外的软土地基静压灌浆加固技术应用上的新突破。(3)两项“推广灌浆”的防渗加固经验,用于加固淤泥质软土地基,创造性地开展了具有多种功能的综合技术,解决了软土地基上建筑物的纠偏加固、置换充砂重建结构基础、围封加固大型地下管道等多种类型的重大工程技术难题,发展了软土地基灌浆加固的技术。认为软土地基灌浆防渗加固技术成果达到国际先进水平。
该成果于1994年获山东省科技进步一等奖。
(四)垂直铺塑防渗技术研究
该课题1990年、1992年分别列入省水利厅、省科委科研项目,由省水利科学研究院承担,主要研究人员为李慎宽、乔建立、张立新等。1990年开展研究工作,1994年完成。
该研究是针对平原水库和河道堤防普遍存在的防渗漏问题,寻求一种施工工艺简单、投资省、防渗效果好的新型防渗加固措施而提出的。主要研究成果:(1)研制成功适用于不同地质情况的刮板式、旋转式、往复式3种形式的开沟造槽机械。开沟宽度16~20厘米,开沟深度前两种为6~7米,第3种为10米。其中刮板式开沟铺塑机获国家实用新型专利。(2)由于该工艺开沟造槽、塑膜铺设、沟槽回填同步进行,连续作业,加之塑膜幅宽与沟深一致,建成的幕体整体性好,适应变形能力强,避免了衔接不好留“天窗”的缺陷。当沙砾石层较密实且地下水埋深大于1.20米时,可省去泥浆制作工序,即可用“清水”固壁。
该成果于1997年获山东省科技进步一等奖。
(五)大粒径地层高压喷射灌浆构筑防渗墙技术研究
该项研究是省科委1994年“山东省科技发展计划”的科研项目,由省水利科学研究院承担,王明森、肖立生、王雷等人于1994年开展研究工作,1997年完成。该研究主要是针对水利水电、道路交通、市政建设中的复杂地基的防渗和加固问题,为寻找一种施工工艺简单、投资少、工效高的新型加固措施而提出的。
1997年11月30日,省科委组织对该成果鉴定,鉴定认为:(1)该研究目的明确,技术路线正确,资料完整,结论可信。研究内容和成果满足科研合同要求。(2)该成果在大粒径地层中高压喷射的机理深化方面取得了明显进展,并提出了有关设计原则。所得结论适合于深度50米以内,含最大粒径为20~40厘米的砾卵石地层中应用,对地层中粒径大的孤石或漂石的高喷施工也可起到参照作用。(3)经过试验研究和生产实践应用,提出了一整套施工技术和工艺。其中,大粒径地层中钻孔设备的选型与配套,提高大粒径地层中钻孔工效和精确度的方法;引进和成功地使用了二管法和新三管法高喷工艺、浆材配方的改进、高喷钻孔过程中的堵漏及预压砂浆技术、高喷时对集中漏浆通道处理的新方法等,均有独到和创新之处。(4)通过分项专题研究和若干项重大工程项目的生产实践,所形成的一整套较成熟的施工工艺和技术措施,在解决工程问题的难度和应用规模上均属国内外少见。成果总体上达到国际先进水平,但在机理探索、设计方法、工艺流程改进、机具完善等方面还有待进一步研究。
该成果于1998年获山东省科技进步一等奖。
(六)黄河、大汶河、东平湖、南四湖东调水源研究
该项目由省水文水资源勘测局承担完成。课题对河湖调引工程管理、水沙调度、水环境治理等进行研究,提出剩余库容理论和研究现有蓄水工程潜力开发的新方法,解决了在现状条件下开发第二水源来水的供水调算问题,开辟了洪水资源和客水资源开发的新途径。在突出经济最优前提下,通盘考虑水、沙约束及引、蓄水实际,提出并建立了经济优化引黄模型,建立了南四湖、东平湖当地来水及黄河水的优化配置体系和双水源蓄水工程的优化调蓄调配模型和数据库系统,运用斯波曼秩次分析法进行主要影响因子识别,用转移概率矩阵反映丰枯变化随机特征,并进行丰枯遭遇分析。使用污染物应削减量等标负荷比法分析不同水体的污染变化趋势,并提出具体保护措施,对水环境影响进行了全面系统的分析论证。项目实施后年增供水量16.2亿立方米,年供水效益69.3亿元,年防洪效益3亿元;效益分摊系数取0.15(国内通常为0.2),研究年效益约10.9亿元。研究总体达到国际先进水平。
该成果于1999年获山东省科技进步一等奖。
(七)水库灌区节水灌溉管理模式研究与应用
该课题由省水利厅于1994年下达,1996年列入山东省科技计划,由省水利科学研究院主持,省水利厅农水处及雪野、冶源、北邢家、唐村、青峰岭、上冶等6座大中型水库灌区协作,主要完成人员为李锡录、杜贞栋、王华忠等。1995年开展研究工作,1998年完成。项目针对水库灌区水资源紧缺,供水“多元化”,灌溉水利用率低,灌溉管理水平低等技术关键问题,在全省上述6处大中型水库灌区开展节水灌溉管理模式研究与应用。研究提出水资源配置模型、作物最低需水量及水分生产函数、节水灌溉制度、经济灌溉定额及最佳灌溉模式;编制灌溉预报软件,研制出石膏块水势传感,计算机数字采集灌溉预报自动化系统;提出了灌溉水利用系数、灌水均匀度、灌溉效率、水分生产率及灌区整体净效益等5项指标,对评价节水灌溉及其管理水平有较大的应用价值。经过4年试验、示范、推广,节水灌溉面积达33.9千公顷,灌区灌溉水利用系数由0.51提高到0.62,水分生产率由1.12提高到1.33,效益费用比2.77,节水21.57%,增产21.16%,4年累计节水2885.9万立方米,增产粮食1.26亿千克,经济效益1.58亿元,年工业及乡(镇)供水2040万立方米。
该成果被省科委评为1999年山东省十大科技成果,获2000年山东省科技进步一等奖,并被省科委批准为山东省科技成果重点推广项目。
(八)中德合作山东粮援项目相关技术研究
该项研究针对中德合作山东粮援项目区山丘区贫困缺水、植被稀少、土地瘠薄的特点,在项目工程的建设与管理过程中研究、探索、总结出了一整套建设管理经验模式和技术成果。实施过程中,在对全项目区进行详细研究的基础上,提出了饮水、灌溉及水保工程的建设标准及技术体系,提出了与之配套的管理模式,建立了完善的评价体系,形成一个完整的监测评估系统,健全了全方位的人才培训模式。该项技术研究集多项技术成果,使粮援项目工程建设管理取得较大成功,解决了105万人和100万头牲畜的饮水困难,发展节水灌溉面积9600公顷,完成水土保持流域治理面积64.5千公顷。截至1999年12月,各类工程累计总效益13.5亿元,年效益2.87亿元。该成果随后在省内农村水利工程建设管理中广泛应用,并在河南、云南、江西、四川等省的扶贫项目实施中推广应用。
该成果于2001年获山东省科技进步一等奖。
(九)21世纪初期山东省水资源可持续利用研究
该课题首次采用水资源“三次平衡”供需平衡模型,进行了不同规划水平年的水资源供需平衡分析;首次按增量节水、存量节水新概念建立节水预测数学模型,对城市工业节水进行了分析预测;创造性地采用长系列用水即供法,分析研究了全省大中型水库的可供水量;科学采用灰色系统理论法GM(1,1)模型,对不同水平年工业需水量进行分析预测;课题就提出的重点工程措施——南水北调东线、胶东地区引黄调水、大中型水库除险加固增容、大型灌区续建配套与节水改造等工程的关键性技术进行系统研究,研究成果总体上达到国际先进水平。
该课题提出的水资源可持续利用保障措施,被省行政主管部门广泛采纳,在全省范围内逐步实施。该研究成果应用于《21世纪初期山东省水资源可持续利用总体规划》编制,提出的山东省需调长江水量被国务院批准的“南水北调工程总体规划”采纳,为确定南水北调东线工程的调水规模和工程规模提供了科学依据。
该成果获2003年山东省科技进步一等奖。
(十)山东省现代化水网建设与水资源优化配置研究
该成果以系统工程原理为指导,理论和实践相结合,建立了现代化水网系统理论体系。在总结现代水网建设的基础上,结合南水北调东线工程及胶东输水干线,提出山东省现代化水网建设的三级构架。在此基础上,建立了山东省水资源优化配置计算机模拟模型。针对2000现状年和2010年、2030年共3个水平年需水条件下,结合南水北调东线工程、引江工程和引沂沭河水入南四湖工程,进行了六个方案的长系列月平衡模拟计算分析,为全省未来30年水资源开发利用、规划、配置等方面的宏观决策提供了重要的参考依据。建立基于网络的山东省水资源优化调度信息查询系统,使各市信息及调度方案结果可利用因特网进行交流,不同方案的成果可生动形象地显示出来。研究结果表明,在实行水资源联网并进行优化调度之后,区域和全省水资源利用率可提高6%~10%,水资源供需矛盾有所缓解、地下水超采得到控制,具有巨大的社会和生态效益。
该成果于2004年获山东省科技进步一等奖。
(十一)多灌溉水源联网调度类型区农业高效用水模式与产业化示范
该课题是“九五”国家重大科技产业工程项目“农业高效用水科技产业示范工程”中的专题,由省水利科学研究院、中国灌排发展中心和威海市环翠区水利局协作完成。1999年开展研究工作,2002年完成科技合同各项任务。该专题任务要求建设667公顷高标准示范区和2667公顷辐射区,并对多灌溉水源的优化配置、联网调度、灌溉自动化控制技术,农艺节水技术以及现代化管理等综合节水技术进行集成,提出中国北方经济发达缺水区的农业高效用水模式。
该课题采取领导、科技人员、群众相结合,科研、创新、技术集成与示范相结合的新型科学研究体制,开展了田间试验研究、综合节水技术集成和产业化示范。围绕现代化节水农业,提出沿海经济发达区多种灌溉水源优化配置、联网调控方案。研制开发的灌溉自动化控制系统与灌溉联网工程配合,不但实现水资源的集约化控制,为农业高效用水的现代化管理提供了模式,能够实时监测土壤水分状况并发出灌溉预报,而且实现不同作物的适时灌溉,从而提高了水分的利用效率。研制开发的节水工程计算机辅助设计专家系统,缩短了设计时间,提高了设计精度。充分利用化学抗旱剂、覆盖技术等农艺节水技术与工程措施密切配合,在产业化示范中发挥了显著的抗旱节水作用。冬小麦的适宜喷灌时间及灌水量的深入研究及温室大棚水肥耦合技术的研究应用,进一步提升了农业水资源综合高效利用的水平。示范区的建成促进了农业生产结构的调整,高产高效作用的种植优势越来越明显。示范区内主要是果树、苗木、温室大棚等经济作物,辐射区经济作物面积也在不断扩大。项目区年均增加粮食643.8万千克、果品1012.5万千克、优质水果60万千克、蔬菜300万千克,年增加总产值2267.6万元,年增值25%以上,灌溉水利用率80%以上,水分生产率1.6千克/立方米以上。以上指标均达到或超过了技术合同主要技术经济指标的要求。
该成果于2005年获山东省科技进步一等奖。