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第二节 抗战内迁后的工作拓展
日期:2014-08-19点击数:字号:【

中央水工试验所西迁重庆后,为适应战时需要,职能逐步扩大,并于1938年划归经济部领导。1941年行政院水利委员会成立,直属该会的中央水工试验所,通过合办多处水工试验室等,集中了全国许多优秀水利科技人才。

1、磐溪水工试验室,19381月与中央大学合作,在嘉陵江北岸之磐溪建立试验室。试验室长24米,宽7米,就原有磐溪石坝加筑了引水渠、滚水堰、量水箱、流量动力损耗试验水管、孔口及短管实验设备等。该试验设施的下层装设了水轮机用以发电,并一起用于中央大学学生实习。试验室于19407月竣工,开始试验。覃修典兼主任,姚琢之等继之,研究员有方宗岱、范家骅等。为满足职工科学研究需要,在磐溪水工试验室旁边上山道路上行处的石家花园(又叫石家祠堂),建有中央水利实验处图书室。

在磐溪水工试验室存续期间,开展了四川长寿龙溪河水力发电厂拦河坝模型试验(1938.51938.9),广东北江芦苞活动闸模型试验(1938.10 1939.1),四川綦江船闸模型试验(1938.11 1939.2),陕西黑惠渠滚水坝及进水闸模型试验(1939.1 1939.6),陕西黑惠渠修复计划试验(1940.101941.1),汉惠渠筏道模型试验(1940.31940.4),甘肃湟惠渠进水闸及陡坡模型试验(1939.3 1939.5),四川洪雅花溪渠干渠跌水模型试验(1939.61939.8),四川綦江盖石峒滚水坝模型试验(1940.91940.10),四川綦江羊蹄峒滚水坝模型试验(1939.121940.2),云南弥勒甸溪拦河坝模型试验(1940.41940.6),四川綦江石溪口、花石子滚水坝模型试验(1940.71941.9),四川綦江石溪口滚水坝船闸模型试验(1941.11942.6),四川江北郭家沱虹吸溢道模型试验(1941.11942.7),陕西汉惠渠拦河坝及坝基地下水模型试验(1939.21939.4),陕西汉惠渠筏道模型试验(1940.21940.4),四川嘉陵江公路渡船阻力试验(1941.71942.7),甘肃夏惠渠陡坡模型试验(1942.3 1942.9),陕西涝惠渠滚水坝模型试验(1942.41942.11),四川长寿桃花溪水电厂暗渠及引水管水流情形之研究试验(1943.4 1943.10),四川长寿龙溪河下清渊洞水电厂直井模型试验,陕西湑惠渠拦河坝模型试验(1942.8),以及水槽两壁影响临界拓引力之研究试验(1938秋—1939)、地下水渗透模型试验(1939秋—1940)20多个项目研究。

四川长寿龙溪河水力发电厂试验报告记载:龙溪河为长江支流,发源于四川梁山县。资源委员会计划在长寿县龙溪河狮子滩上游约500米处筑拦河坝,引龙溪河水,下行3公里,至邻封场发电厂,得水头70米,用水量为每秒30立方米,可发电22000马力,堪供重庆市区及附近工厂之用。龙溪河水力发电厂拦河坝模型试验,系1938年4月,受资源委员会龙溪河水力发电厂工程处委托,在磐溪试验室举行。5月中旬开始建筑模型,6月开始试验,历时4个月,至9月底完成 。本试验由谭葆泰设计模型,并主持试验;吴以徐恩允、陈善谟监制模型、办理试验并绘制图表,谭葆泰、吴以徐恩允、陈善谟编制报告。试验用砂砾为白大理石粒。依照此次试验之结果,审核原设计之水力计算,大体尚无不合。惟试验时发现若干现象须加以改进,经多次之研究,将其结果及建议事项送达发电厂工程处。

广东芦苞活动闸模型试验报告称:广州扼东西北三江汇流处,三江合而为珠江,注入于海。三江往往发生潦患,泛滥于珠江流域;尤以西北二江为患最甚。北江之水,注入珠江者计为二道:一为芦苞涌,一为西南涌。当北江涨水达最高度时,芦苞涌之流量可达每秒2100立方米,西南涌达每秒1500立方米,二水并注,以致广州市及其西北一带平原,常遭淹没。前广东治河处为免除潦患起见,曾于1923年在芦苞涌口,北江东岸,建筑活闸,以调节水流。闸长101米,分为七孔,中孔宽23米,未设闸门,每边三孔各宽10米,闸墩宽3米,设司东尼式活闸(Stoney Gate),以绞车司启闭。芦苞活闸完成以后,每值北江潦水高涨之时,即将两旁六孔之闸门完全关闭,只余中孔泄水,因水流湍急,以致下游河床被冲刷成深潭,对于坝身安全所关至巨。1938年9月,受珠江水利局之委托,在重庆磐溪水工试验室举行上项模型试验。其目的在研究加建中孔闸门及其它消力设备,使水流对河床之冲刷不致危及坝身之安全。试验于同年10月开始,至1939年1月事毕,历时凡三阅月。根据中试所砂砾移动试验结果,模型沙应采用煤屑,但以时间及经济关系,仍采用嘉陵江河砂为试验材料。本模型由谭葆泰设计模型并主持试验,徐恩允监制模型并办理试验,徐恩允编制报告。

綦江船闸模型试验系1938年11月受导淮委员会之委托,在重庆磐溪水工试验室举行。11月开始建筑模型,12月中着手试验,历时2个月,于1939年2月结束。本试验由谭葆泰设计模型并主持试验,谭葆泰、徐恩允、黄锡耕监制模型并办理试验,谭葆泰编制报告。

陕西黑惠渠在渭河南岸,长约一百余公里。自黑峪口以下,地势平坦,水清量大,宜于灌溉。泾洛工程局计划于盩厔县境,举办黑惠渠灌溉工程。渠首部份包括进水闸及滚水坝,坝长78米,据估计最大流量为每秒800立方米,预计可引水3.7秒立方米,灌田16万余亩。1939年1月,奉经济部令,举办西黑惠渠模型试验,于同年2月开始,4月完成。试验计分两部分,一为进水闸试验,一为滚水坝试验。本试验由谭葆泰设计模型并主持试验,徐恩允、黄锡耕监制模型并办理试验,谭葆泰编制报告。

陕西黑惠渠灌溉工程,系泾洛工程局于1938年设计,1939年1月中央水工试验所谭葆泰等曾经举行试验,详见此前黑惠渠进水闸及滚水坝模型试验报告。嗣以当地缺乏水泥,施工时拦河坝设计,乃由沃基式(Ogee Dam)改为“印度垛石式”,以期节省。该坝于1939年春建筑完成,经当年夏季之洪水,尚无损坏情形,迨1940年7月17日,山洪暴发,其流量远超过设计时之估计,致将坝身冲断。修复坝身之设计,仍采用“沃基式”,并假定最大流量为每秒1500立方米,以策安全。1940年10月,接受泾洛工程局委托,举行黑惠渠修复计划试验,于同年11月开始,1941年1月完成,历时两阅月。本试验由郑兆珍设计模型并主持试验,吕春晖监制模型、办理试验并绘制图表,郑兆珍编制报告。

陕南土地肥沃,气候温和,惟因雨量不足,常有歉收之患。陕西省水利局为补救计,于沔县附近,建汉惠渠进水闸及滚水坝, 引汉江之水,灌溉两岸农田。其渠道工程包括拦河滚水坝及进水闸,并于拦河滚水坝之侧,开一筏道,以利木筏之通航。干渠之流量为每秒11立方米,可灌地11万亩。于1939年2月开始,接受该局委托举办模型试验,1940年4月完成,试验之问题计有下列四端。即进水闸下游之冲刷问题,滚水坝下游之冲刷问题,滚水坝渗漏问题,筏道之效能问题。本试验由谭葆泰设计模型并主持试验,姜国干、徐恩允、黄锡耕监制模型并办理试验,谭葆泰编制报告。

四川綦江羊蹄峒滚水坝模型试验报告称:羊蹄峒为綦江险峡之一,峒中河底陡峻,水流湍急,船只不通。为解决航运计,导淮委员会计划于峒之下游筑一滚水坝以抬高水位,坝旁建一船闸,以通舟楫,若遇洪水,则航运暂停。滚水坝类似印度铺石式(Indian Pave Stone Type),做纵横隔墙,藉以抵抗水流之冲刷。为研究坝面水流对于坝面砌石冲激之影响、坝下游冲刷及护坦长度厚度等问题,1939年12月,中试所受导淮委员会之委托,举办綦江羊蹄峒滚水坝模型试验。1940年1月开始试验,至2月底完成,历时二个月。本试验由方宗岱设计模型、主持试验、监制模型并办理试验,方宗岱编制报告。

四川江北郭家沱虹吸溢道模型试验报告称:重庆下游二十公里许,有一小河自北南流,经郭家沱附近,注入扬子江。1939年因某军事事项需要,于河口附近筑一土坝,坝旁建一闸门,依时启闭,用资蓄泄,以保持土坝上游水位恒在28.00至28.50米之间为最大目的。土坝及闸门工程,于1939年开始建筑,预计1940年年底完成。至1940年5月3日,适遇小河涨水,漫坝下泄,工程遂遭局部之损失。深知专赖人工启闭闸门,实属不易,乃决定改建自动操纵水量之设备以策安全。复以此项工程,规模甚大,事先须妥为规划,并举行模型试验,俾工程设计有所依据焉。本试验由方宗岱设计并监制模型,主持并办理试验,方宗岱编制报告。

四川綦江盖石峒滚水坝水流情形之研究报告称:1941年7月间,綦江山洪暴发,盖石峒滚水坝坝脚之木笼,及滚水坝下游之抬水坝,均被洪水冲毁。坝身第四道隔墙上之砌石,亦遭破坏,颇有危及坝身安全之虞,亟有详细研讨之必要。爰依照实际施工情形,重制模型,举行试验,并将水文资料,加以整理,与试验结果互相比较,以研讨坝身之安全,并决定修补方法。本试验由姚琢之设计、监制模型,主持并办理试验,姚琢之编制报告。    

四川綦江石溪口花石子船闸模型试验报告称:綦江两岸,山岭连绵,河道为山所束,蜿蜒曲折,河底则倾斜峻陡,险滩丛多,航行艰困。导淮委员会为应航运之需要,先后于羊蹄、盖石两峒兴建船闸,以为通航之用,计划于石溪口花石子两处建筑滚水坝,以调整水深,并于每座滚水坝之旁,设船闸一座,以利航运。洪水时期任其满溢,暂停通航。中试所于1941年1月受导淮委员会之委托,举办綦江石溪口花石子滚水坝船闸模型试验。2月开始试验,至同年5月中旬结束。试验由技正谭葆泰设计模型并主持试验,滚水坝部分由技佐王咸成监制模型并办理试验,船闸部分由技士姚琢之监制模型并办理试验,技佐王咸成编制滚水坝试验报告,技士姚琢之编制船闸试验报告。

(以上均引自1948年《中央水利实验处研究试验报告:水工模型试验报告、水工研究报告》)

这一时期,中央水利实验处继续关注学科发展,投入力量从事基础研究。完成的项目如上述水槽两壁对于临界拖引力影响之研究、砂土坝基渗水之研究,以及司东尼式闸门及消力槛模型试验等。

水槽两壁对于临界拖引力之影响的研究报告称:吾人知河床沙粒移动,乃受水流之拖引力而使然,当某种沙粒开始移动时所需之拖引力,称为临界拖引力Critical Tractive Force,设水流之拖引力过此限度,河床沙粒即被冲刷,不及此限度则沙停积。晚近学者对于临界拖引力之研究,已具有相当之历史,惟各家所作试验,大都在宽度较小之矩形水槽中举行,而水槽两壁对于拖引力之影响往往未能计及。著者认为就各家已得之结果,加以研讨,颇多异同之处,推原其故,固极复杂,而因试验所用之水槽,宽度较小,以致影响其试验结果者,实为一大原因。而本问题之精确结论,当采用较宽之水槽,而观其试验之结果,庶可免受槽壁之影响。根据试验,满宁氏糙率之平均值,在槽壁与底部沙粒之糙率不同者,建议采用下式求得之: 本试验由姜国干于1938年秋季开始研究,举办试验,历时一载,始获结果。姜国干撰著报告,谭葆泰、张有龄参与并指导。该项从实践中选题进行的研究在时间上与瑞士泥沙专家MeyerPeter、美国河流动力学及泥沙专家Hans Einstein 等人的类似研究同属该问题的早期研究。

砂土坝基渗水研究报告称:按筑坝本以阻水,但以坝基土粒之空隙,水流必自坝踵渗入基础,流经坝下,复于坝趾溢出地面,在坝基之下,构成水流曲线。每一水流线上,水之压力逐渐变更,其相当水头之值,于坝踵为坝之上游水深,至坝趾即为坝之下游水深。若将各水流线上压力相等之点,连以曲线,即得所谓等位线群(Equipotent Lines)。流网者,即水流线群与等位线群所组成之线网也。此种线网,曾用数学方法证明其具有数种特性,在某一坝基之境界条件(Boundary Condition)下,可根据其特性,用试探解算法(Method of Cut and Try)绘制之。惟是此种绘制之法,烦复冗杂,殊感不便。故近多先用模型试验,寻得流线或等位线,再依其特性,添绘完成,简易良多。迨N. N. Pavlovsky发明电学类解法(Method of Electrical Analogy),利用流体力学与电学方程式之相似性,以绘流网,尤称便捷准确。流线既成,则坝基之上浮力,趾部之出逸坡降(Escaping Gradient)及渗透量(Seepage Volume)诸问题,皆得迎刃而解矣。兹将砂土坝基渗水研究之所得,草成是篇,并将流线法之理论以及应用电学类解法试验陕西汉惠渠滚水坝坝基渗水之报告,附于篇末,以资参证。 本试验由姜国干于1939年秋季开始研究,举办试验,历时一载,并由姜国干撰写报告。

(以上均引自1948年《中央水利实验处研究试验报告:水工模型试验报告、水工研究报告》)

一时期,实地调研工作也在进行。如,1945年11月范家骅曾前往四川西部几个县对灌溉渠道进行断面测量,对照已有理论成果进行分析,执笔就平衡渠道断面形式编写报告,发表在1947年《水利》杂志第15卷第1期上。周文德在其《明渠水力学》(Open-channel Hydraulics)一书中对此给予高度评价,认为利用推移力三维分析观念于渠道的完整分析,首先由范家骅1947年提出。

2、石门水工试验室。1939与国立中央工业职业学校(1937年创立于南京,同年11月西迁四川万县,1938年秋再度搬迁重庆,1940年更名为国立中央工业专科职业学校,分5年、3年两种学制。—引自重庆市档案馆全宗介绍)合作设立石门水工试验室。在石门该校内划地建设试验室及职工宿舍各一所,1940年1月全部房屋建设完成,实验室长32米,宽10米实验室前为露天试验场,备作巨型模型试验之用,外部设备有高压水箱、蓄水池、回水渠、流速仪校正渠等。试验室主任为郑兆珍,研究人员有陈志德、黄胜等。完成了陕西褒惠渠滚水坝与进水闸模型试验(1940.7—1941.9),四川蒲河大仁滚水坝模型试验,甘肃新兰渠跌水模型试验(1943.1—5),贵州羊江河拦河坝模型试验,川江筲箕背滩模型试验(1944.8—1945.1)川江小南海滩整治模型试验(1945.8—1946.7)甘肃夏惠渠陡坡模型试验(1942.5—7),贵州边江拦河坝模型试验(1942.6—1942.11),以及地下水渗漏电似法模型试验、黄土水流黏度试验、进水口比较试验、流速仪校正实验等10多项试验研究,同时为交通大学、重庆大学(谭葆泰兼任土木系主任)和中央工业专科职业学校学生实习之用。

甘肃兰丰渠崔家崖跌水模型试验报告称:甘肃兰丰渠原名新兰渠,自甘肃省皋兰县上璇村引黄河之水,灌溉兰州附近田地十四万余亩,并供给兰州市饮用水,同时利用渠道跌水开发水电。距渠口五十公里的崔家崖下距兰州十三公里,崖下地形低降,因之渠道水位至此亦突降11米,故须建跌水四级,以杀水势。1943年1月,中央水利实验处受甘肃水利林牧公司之委托,4月开始甘肃兰丰渠崔家崖跌水模型试验,5月完竣,试验资料,系根据该公司所提供的新兰渠跌水设计图及甘肃兰丰渠计划问题两种。本动床模型由郑兆珍设计并主持试验,高真坚监制模型并办理试验,郑兆珍编制报告。

陕西褒惠渠模型试验试验报告称:褒河发源于陕西之柴兰岭,经留坝、褒城等地与汉江会合,长凡八十余公里,沿岸山峦起伏,河身窄狭,至褒城附近,地势平坦,因筑坝引水灌溉。坝长80米,进水工程位于坝之东端,计有进水闸、冲刷闸各一道。进水闸凡4孔,冲刷闸凡2孔,干渠首端,设有长1公里之沉沙渠。河水流入渠内,速率甚缓,其所挟带之泥沙,大部沉淀,然后经沉沙渠下端之进水闸,流入干渠。迨沉沙渠淤积至相当高度时,再由首端大量放水,经尾端之泄水闸,将渠内泥沙尽量冲入正河。干渠之流量为每秒15立方米。沉沙渠之最大流量为每秒28立方米。中试所于1940年6月,受陕西省水利局之委托,举行此项工程试验,于1940年7月开始,因空袭关系至1941年9月始克全部完成,历时凡14阅月。本试验由郑兆珍设计模型并主持试验,吕春晖、程学敏监制模型、办理试验,郑兆珍编制报告。

扬子江筲箕背滩,位于宜宾下游约40公里处,河床不整,水流紊乱,为宜渝段航线内险滩之一。当涨水之时,船只沿河槽之中线行驶,尚稍安全。待水位下降,砂碛露出,水道即分为左右二槽,左槽下游之水深不足,不便航行,故船只行驶,须迂回于砂碛之间。中央水利实验处于1944年8月,受扬子江水利委员会之委托,举办此次整理右槽计划之试验,本试验系于1944年8月中旬制造模型,10月开始试验,12月下旬派员赴筲箕背工地实施比较测量,至1945年1月下旬全部试验告竣。本试验由郑兆珍设计模型并主持试验,陈志德、黄胜监制模型并办理试验,郑兆珍编制报告。

扬子江小南海滩,位于重庆上游约40余里,为宜渝段航线险滩之一 。河心孤山耸立,其上建有庙宇,名为小南海,全段滩险,因亦以此为名。当1944年春,民惠轮失事后,扬子江水利委员会,为改良此段航道,实施第二计划方案,并于1944年10月间施工,惟以时间关系,未能完成,1945年低水期间继续施工。当决定继续施工之前,委托中实处举行试验,以测定此项计划完成后之效力。中实处于1945年9月接受是项委托,因时间紧迫,特赶制初步试验。初步试验结果提要于1945年12月送致扬委会,以应急需。正式试验,系于1946年1月开始,7月结束,历时凡6阅月。本试验由郑兆珍设计模型并主持试验,陈志德、黄胜监制模型并办理试验,郑兆珍编制报告。

(以上均引自1948年《中央水利实验处研究试验报告:水工模型试验报告、水工研究报告》)

川江小南海滩、筲箕背滩等整治模型试验的背景,是当时日本侵华态势迫使国民政府将开发西部提上了日程。在西部开发的过程中,公路交通居于最突出的地位,其次是水运。水运中川江,尤其是宜昌到重庆段,是抗战时期最重要、最繁忙的航线,加紧整治川江航道对战时运输来说,有特别重要意义。川江上几处重点滩险,如长寿附近的柴盘子,重庆上游的小南海、筲箕背等处滩险,都需要整治。中央水利实验处的川江筲箕背、小南海滩等模型试验为整治川江提供了科学依据,保证了航道的有效治理,大大改善了航行条件。

3、昆明水工试验室。1940年4月与西南联合大学合作设立昆明水工试验室,从事水利与灌溉试验,以及水利工程理论研究,兼用于清华大学等水工教学实习。试验室主任施嘉炀,阎振兴等继之。试验室于1940年7月完工,除利用该校房屋仪器外,还添置了玻璃水槽、蓄水塔,以及试验用房两座。至1942年8月已完成云南腾冲水力发电厂节制闸及引水闸模型试验、甸溪河拦河坝改正计划模型试验、云南螳螂川及南盘江流域水文资料研讨、昆明区迳流系数研究,云南省水文研究,防洪水库效力设计等多个研究项目。

4武功水工试验室。1940年11月中试所与西北农学院合作在渭惠渠设立武功水工试验室。陈椿庭和俞世煜于1939年参与筹建,短时间内完成了测量、购地、筑围墙,建设直流式水流系统、试验室房屋及宿舍(土坯结构)等。系主任沙玉清兼武功水工试验室主任,陈椿庭、俞世煜任研究员。主要从事黄土高原地区水利特别是灌溉项目研究,兼供农学院水工教学实习。实验设备分试验厅及露天试验场两部分。试验厅长31米,宽12米……备作拦河坝、进水闸、船闸、筏道、跌水等精密试验之用。露天试验场占地约6,有沉沙渠、分水渠、河工模型试验水槽、黄水试验渠、气象园等。复设土工试验室一处,长10.3米,宽6.54米。至1942年8月已开展了灌溉渠道冲淤试验、黄土河渠临界流速试验、黄河流域沟洫蓄水效率研究、渭河宝鸡峡建筑水库问题研究、西北作物需水量研究、黄土渠黄水水理试验等10项研究。谭葆泰率张瑞瑾(及夫人)、陈志德等也曾在此进行过浑水动力学等研究。 还在陕西扶风金陵河畔设置有黄土防冲试验场,建有20个不同坡度、不同利用方式的试验小区,并以金陵河作为防冲试验流域,于其沟口设立水文观测站。主任吴以敩,科研人员有严义顺等。

5、灌县水工试验室。1941年3月与四川省水利局洽商,在都江堰鱼嘴下游建设该试验室,从事川省高地灌溉和各项水利工程模型试验。试验室主任李赋都,郑愈、张有龄、熊达成等继之。在李赋都任主任时,因其是四川省水利局设计科科长,工作忙,一度由顾兆勋研究员主持日常工作。1945年1月应四川大学之请,将该试验室移设成都,改名为成都水工试验室,兼供川大学生实习之用。举办有都江堰冲淤模型试验,都江堰治本模型试验、四川各项灌溉工程计划试验,遂宁南北坝溢水部分及土坝试验等多项试验研究。而灌县水工试验室保留为水工试验站。

1948年5月 中央水利实验处将水工模型试验报告、水工研究报告的一部分(21种,31个报告,约占1949年前试验研究报告总数的1/3)由“水工报告编纂委员会”编辑发行。总编纂郑肇经,副总编纂谭葆泰,编辑姚琢之、姜国干、俞世煜、蒋彭年、严镜海、李葆鑑,副编辑吴志成、毛昶熙、陈子霞、陈高林、张赓绪,助理编辑陈宏德、金泰来、焦文生、颜亢宗、陈宗治。精装、铅印并有详细英文摘要,有的英文摘要长达16开纸的4整页。

 表1-6 1948年编辑的中央水利实验处水工模型试验报告汇编(目录)

顺序研究课题名称完成时间责任人
1中央水利实验处土工试验室概况1943.9薛履坦
2中国黄土颗粒分析资料之整理1943.9张有龄、蒋彭年
3土工力学名词草案1943.3叶永毅
4陕西宝鸡黄土试验1942.12薛履坦、蒋彭年、周汾、张法基、张长地
5陕西潼关黄土试验报告1943.4陈志德
6地基土壤应力分布实验

1943.5

张法基

7

地基沉陷与基础形状大小之间关系试验

1943.6

周汾

8重庆石门页岩试验1942.10—1943.2蒋彭年、周汾、张法基、许京骐
9

甘肃肃丰渠鸳鸯池土坝试验

1943.1—4

许京骐

10比重计分析土壤颗粒大小之研究

1943.8

蒋彭年

11

陕西武功黄土试验

1943.8

张法基

12

四川昭化黄土试验

1943.7

蒋彭年、陈志德、周汾

13

重庆郭家沱页岩试验

1944.9

叶永毅

14

地基土壤许可载重量之研究

1944.11

薛履坦

15

地基之沉陷量及地基中之应力分布

1944.11

黄文熙

16

挡土墙压力之研究

1944.11

黄文熙

17

库隆氏土压力理论之研究

1944.9

薛履坦

18

土壤斜坡稳定性之研究

1944.11

薛履坦

19

黄土渗水速度及毛管水试验

1945.6

张法基

20

陕西西安黄土试验

1945.5

周汾、周桢华、杨德纯

21

甘肃兰州黄土试验

1945.6

周汾、张诗杰、蒋彭年

22

黄土筑堤之研究

1945.9

许京骐

23

甘肃临洮黄土试验

1945.9

杨经蕴、张诗杰

24

陕西长武黄土试验

1945.1

刘永铭

25无粘性土壤特性及其对于土壤斜坡稳定性之影响1945.1Caserne, 方福恒
26

陕西咸阳黄土试验

YY.MM

周汾、杨德纯

27

土坝地基压实方法及其比较

1945.11

薛履坦

28

陕西泾阳黄土试验报告

YY.MM

周汾

29

陕西蓝田荆峪沟黄土实验

YY.MM

周汾、杨德纯

30

土渠之稳定条件及挟沙量

YY.MM11

朱维新

31

堰基之渗流理论

1945.12

戴泽蘅

32扬子江河堤试验1947.12陈志德、朱维新、周汾

(摘编自 南京水利科学研究院科技信息中心 B0038076,B0038328)

 6、土工试验室。“二史馆”所存中央水利实验处档案称:“土工试验为现代新兴科学……自奥国土力学者脱萨赫教授(有称德国的太沙基,实为一人—编者注)在土耳其首创土工试验后,十余年来美、俄、德、瑞、英、法、芬兰等国相率景从……我国虽曾倡议兴办,迄未见诸实行。” 中实处1940年6月开始筹备土工试验室,先暂借中央大学房屋,又迁磐溪,1942年春再迁石门,在汉渝公路与石门水工试验室相接建立试验室,试验室25米长,8米宽,面积200平方米。内分办公室、土壤物理试验室、土壤化学试验室、土工模型试验室、土样储藏室与材料室。兼主任薛履坦,代主任黄文熙。初期以黄土试验为中心并指导中央大学学生实习。实验设备除高倍显微镜、细筛等购用外货外,土壤压缩试验器、土壤流性限度试验器、土壤透水性试验器、三轴式剪力试验器、土壤空隙流体压力试验器等仪器设备均为该室仿制或自行设计制造。完成的委托试验任务有郭家沱泄水闸页岩地基剪力强度、弹性系数与最大许可承重量之研究、黄土物理性质与化学性质研究、弹性地基实验研究、土工力学名词草案、土壤侧坡稳定性计算方法研究、黄土坝基研究等数十个项目。许多工作均为国内首创。在白寿彝《中国通史》中称:“1942年我国第一个土工试验室在石门诞生,仪器多仿制国外,有土壤剪切仪,土壤流限仪等,1945年,翻译了《土力学理论及原理》一文,土力学作为一门学科,已初步形成” 。“二史馆” 所存档案文献里则称“吾国土工试验室之创设,实以此为嚆矢”。

甘肃肃丰渠鸳鸯池土坝试验报告等文件提供,甘肃省鸳鸯池水库工程由中国银行与甘肃省政府共同组建的甘肃水利林牧公司(总经理沈怡)投资,中央大学水利系主任原素欣教授接受甘肃水利林牧公司邀请,担任该公司副总工程师(周礼任总工程师),1942年,甘肃水利林牧公司酒泉工作站和鸳鸯池水库工程处成立后,又担任主任兼总工程师。1939年7月先由甘肃省建设厅主持作了设计,1942年5月又由甘肃省水利林牧公司在原素欣教授主持下重新设计。工程由长260米、高30多米的心墙土石坝,宽100米的溢洪道,200米长的输水隧洞组成。鸳鸯池水库建设方案获得批准后,因为坝址附近都是戈壁砂砾,在距坝址200多米、高150米的山坡上有少量粘土,但由于气候干燥(年降雨量仅80毫米),粘土干结成块,很难粉碎,原素欣教授提出用戈壁砂砾与粘土掺配成掺合土,以减少粘土用量。为此,需要对于砂砾与粘土的配合比、含水量、干容量、渗透系数,作一系列配比试验,以确定最佳配比方案。1942年甘肃水利林牧公司委托中央水利实验处土工试验室承担此研究项目,把砂砾、粘土分别装箱约重1吨,用汽车运到兰州,再用飞机运到重庆,半年后中央水利实验处提出研究报告,为成功筑坝做出了卓越贡献。从技术人员组成看,甘肃水利林牧公司副经理赵敦甫(字世暹)和鸳鸯池水库工程处工程师刘方烨、顾淦臣都有中央水利实验处的工作经历,赵敦甫、刘方烨在工程告一段落后,又回到了中央水利实验处,顾淦臣则是专为筑坝从中实处土工室去、最后一个离开工地的技术人员。

(根据1948年《中央水利实验处研究试验报告:水工模型试验报告、水工研究报告》等资料编写)

鸳鸯池水库土坝是当时我国最大的水利工程,又是我国第一座应用现代土力学原理和土工技术建造的大型土坝,也是世界上第一座采用掺合土心墙的土坝。日本御母衣坝于1958年施工,采用掺合土心墙,施工方法与鸳鸯池坝相同,晚于鸳鸯池水库12年;瑞士Goschenanalpe坝1957年施工,将粘土烘干粉碎,与砂砾石一起装入搅拌机中拌合,晚于鸳鸯池水库11年。鸳鸯池水库土坝1947年竣工,已运行60多年,性态良好。新中国建国后,历经五次加固扩建,总库容达到10480万立米,属大(二)型水库。它位于古丝绸之路要道,河西走廊大漠深处,不光是一座集蓄水、灌溉、防洪、发电等综合效益为一体的大型水利枢纽,而且因其水域辽阔,峡谷幽深,峭壁凌空,三面环山,重岩叠翠,又与下游的解放村水库天然而成为一体,风光独具,成为西北地区诱人的自然风光游览区,素有“塞外江南”之美称。2002年,被水利部评为“国家水利风景区”。

上述土力学研究项目中,不少是基础研究。如黄文熙在1944年11月完成的“地基之沉陷量及地基中之应力分布研究”、“挡土墙压力之研究”、以及薛履坦的“土壤斜坡稳定性之研究”都是当时工程界探讨的热点问题。他们广征博引世界各国的研究成果,从基本概念入手,加以推导分析,给出了明确的结论,凸显了当时开展这些研究的理论和实际意义。

在大量试验的基础上,土工试验室将1942-1945年科研成果的一部分选编有《土工专刊》一册,其目录如表1-6。

 表1-7 土工专刊目录(1942.春 1947.12

顺序研究课题名称完成时间责任人
1中央水利实验处土工试验室概况1943.9薛履坦
2中国黄土颗粒分析资料之整理1943.9张有龄、蒋彭年
3土工力学名词草案1943.3叶永毅
4陕西宝鸡黄土试验1942.12薛履坦、蒋彭年、周汾、张法基、张长地
5陕西潼关黄土试验报告1943.4陈志德
6地基土壤应力分布实验1943.5张法基
7地基沉陷与基础形状大小之间关系试验1943.6周汾
8重庆石门页岩试验1942.10— 1943.2蒋彭年、周汾、张法基、许京骐
9甘肃肃丰渠鸳鸯池土坝试验1943.1—4许京骐
10比重计分析土壤颗粒大小之研究1943.8蒋彭年
11陕西武功黄土试验1943.8张法基
12四川昭化黄土试验1943.7蒋彭年、陈志德、周汾
13重庆郭家沱页岩试验1944.9叶永毅
14地基土壤许可载重量之研究1944.11薛履坦
15地基之沉陷量及地基中之应力分布1944.11黄文熙
16挡土墙压力之研究1944.11黄文熙
17库隆氏土压力理论之研究1944.9薛履坦
18土壤斜坡稳定性之研究1944.11薛履坦
19黄土渗水速度及毛管水试验1945.6张法基
20陕西西安黄土试验1945.5周汾、周桢华、杨德纯
21甘肃兰州黄土试验1945.6周汾、张诗杰、蒋彭年
22黄土筑堤之研究1945.9许京骐
23甘肃临洮黄土试验1945.9杨经蕴、张诗杰
24陕西长武黄土试验1945.1刘永铭
25无粘性土壤特性及其对于土壤斜坡稳定性之影响1945.1Caserne,方福恒
26陕西咸阳黄土试验周汾、杨德纯
27土坝地基压实方法及其比较1945.11薛履坦
28陕西泾阳黄土试验报告周汾
29陕西蓝田荆峪沟黄土实验周汾、杨德纯
30土渠之稳定条件及挟沙量朱维新
31堰基之渗流理论1945.12戴泽蘅
32扬子江河堤试验1947.12陈志德、朱维新、周汾

 

(摘编自 南京水利科学研究院科技信息中心 B0038011)

7、水工仪器制造厂。1940年冬在重庆上清寺设厂,1942年2月为避免空袭,在江北寸滩觅得荒坡地20余亩建设了新厂,厂长晏华璋,纪增爵、郭惠申等继之,技术人员还有方镛声、施象周、孔广楚、皮宗熹、张长高等。1940年该厂与全国度量衡局度量衡器厂合作仿制美国普来斯旋杯流速仪,9月制成样品,1941年正式生产了100台分发水文站使用。由于该厂技术人员试制成功了我国这第一批水工测量仪器—旋杯式流速仪,受到了经济部的嘉奖,批拨了工厂建设基金。1942年冬,开始研制水准仪并制成样品。1943年内迁昆明的北平研究院物理研究所所长严济慈来寸滩新厂参观,看到了水准仪样品,高兴之余答应协助解决光学镜片问题。10月终于制成国产第一台水准仪,精度相当于德国蔡司仪器厂的NIC式水准仪,定名为“丙式水准仪”。当年第一批投产10台,至1944年共生产36台,开辟了我国光学测量仪器制造产业,结束了我国全部依赖进口光学测量仪器的历史,该厂也就成为国内生产光学测量仪器的第一家工厂。行政院水利委员会给参加研制工作的纪增爵、方镛声、施象周等有功人员颁发了水利奖章。同时连续试制成功了水平仪、平板仪、手水准、回声测深仪、悬移质采样器、旋桨流速仪、自记雨量计等。以上仿制、研制工作许多属于国内首创。

8、水文测验。我国水文测验始于清末,大量设置水文站、水位站则在民初。1938年中央水工所奉经济部令统筹管理西南各省水文测验事宜。并在石门设立了水文研究站。站主任李映棠,谢松涛等继之。1941年春又奉命管理川,康、云、贵、陕、甘、豫、鲁、皖、浙、闽、湘、热、察、沪等省市水文总站、水文站和水位站。1942年中央水利实验处内部下设了水文总站,赋予了统一研究整编水文气象资料的职能。代主任谢松涛,郑蕖华等继之,研究专员刘光文。当时的气象观测特别是雨量观测多数由水文站兼办,也有在水利机关资助下由地方政府、海关、教会等单独设置雨量站的情况,如黄河水利委员会资助下设置的雨量站就有300多个。到1945年全国有水文总站12个、水文站136个、水位站210个。我国编制水文测验规范开始早,其中1941年1月中央水工试验所编制的《水文测验规范》一书( 存中央水工试验所图书室,登录号1088,分类号629.9),内容包括水位、流速、含沙量、横断面等水文测验方法,以及气温、气压、湿度、雨量、蒸发量、风向、风力及日照等气象观测方法。还包括“修正经济部中央水工试验所水文测验暂行组织章程”、“修正经济部中央水工试验所水文测站办事细则”等。 1945年水文组组长、水工仪器实验厂厂长陈廷祜,又编写了《水文测验规范》一书。

9、水利航空测量。1941年商得军事委员会军令部陆地测量总局(后改称国防部测量局)同意,恢复水利航测量队,初设于重庆,又移桂林,圈购地亩、营造航测队用房。又将分散于各地之航测器材集中,加以修配整理,开始工作。1944年因日寇侵入湘桂,再迁四川北碚。与国防部测绘局空军第十二中队协作,完成了三门峡至花园口间(当时常简称“三花间” )的航空摄影,并绘制成部分1/25000地形图,次年,又拍摄了三门峡至孟津和黄泛区的航空像片;1945年为长江三峡开发研究,配合美国费其文航测公司进行了航测工作。

10、河工实验区。1943年在磐溪试验室内设置河工实验区,实验区主任谭葆泰。实验区举办的河工基本试验是1938年黄河花园口决堤后,为堵口复堤和河道治理寻求科学依据,并从事黄河流域地质、水文及经济等资料和兴建拦洪水库等方面的研究。为筹备花园口堵口和为堵口进行模型试验,1942年中实处派员进行了花园口实地查勘。9月16日谭葆泰、张瑞瑾等乘船实测了口门下游新河槽断面,并据此拟订了模型试验计划纲要,以及堵口计划书等。当时所作的基础性试验研究工作如:黄土颗粒分析,黄土水流试验研究等。在实验区内进行黄河堵口模型初步试验之后,1944年又在四川长寿举办了黄河堵口大型模型试验,由谭葆泰主持、郑兆珍、严镜海办理,研究了堵口口门泄水量、河底冲刷、抛柳辊筑坝、平堵时的水力冲刷、口门壅水及冲深计算等,为花园口堵口作了技术准备。这一试验报告的一部分由谭葆泰整理成为论文,以“黄河堵口口门河床冲深之研究” 为题,发表在《水利》杂志第14卷第1期上。

11、整理水利文献室。西迁以后由该室继续将《行水金鉴》、《续行水金鉴》加以校补增订;编辑《再续行水金鉴》;摘抄民国以来内务部、全国水利局、建设委员会、内政部、全国经济委员会等政府机关的水利文卷,筹备编辑《民国行水金鉴》;广事收集中外水利专著及黄河治理资料,加以编辑刊印。至1945年1月连同水利处时期已经编辑的图书有:《中国水利图书提要》、《中国河工辞源》、《水利工程名词草案》、《水利工程设计手册》、《水利工程计划汇编》、《水利论文索引》、《恩格思治导黄河试验报告汇编》、《方修斯黄河试验报告》、《再续行水金鉴》等。其中《再续行水金鉴》 是《行水金鉴》(1725年成书,编至1721年)、《续行水金鉴》(1831年成书,编至1820年)的续篇。该书1942年印行,编至1911年。分15册,共约700万字,大大超过了前者(前两书总字数约320万)。而沈云龙编辑的《中国水利要籍丛书》第三集所含《再续行水金鉴》排印本,虽然同为1942年(民国三十一年)出版。版本又有不同。

具有标志意义的是,1939年2月商务印书馆出版了郑肇经的著作《中国水利史》,作为中国文化史丛书中的一本。连同之前出版的《河工学》,以及由他组织编撰的《中国河工辞源》、中试所出版的《中国水利图书提要》等,都有许多有关中国古代水利学说的精辟见解,是西方科学技术传来后,我国水利史研究的第一批专著,在国际国内都有着广泛影响。其中的两种早在40年代就被译成日文。英国科学史专家李约瑟博士在他编著的《中国自然科学史》一书中,注明参考了郑肇经等人的著作。

除整理水利文献室外,处属各室、区也结合科研开展文献编译工作。如成都水工试验室的姚汉源、王季平在1945年8月就曾翻译过“Tennessee Valley Authority Report”(当时译名为《敦尼西河流域整治委员会专刊》),被列为成都水工试验室编译报告第2号。

此外,1943年成立的水利勘测队,分陕甘与甘青两个水利勘测队,与中央地质调查部门合作,进行了黄土区调查,在陕、青、甘、宁、绥等省采集黄土标本达1000余种,成果提供为兴修水利、水电、灌溉、航运工程之用。

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