水文界的“流量”担当丨刘昌明

编者按

2025年3月22日，是“世界水日 ”。

刘昌明，水文水资源学家、我国地理水文研究领域的倡导者与开拓者、中国科学院院士。他将水文学的地球物理、工程方向与农田水利等学科相结合，在水文、水资源研究领域作出了重要贡献。

从小流域暴雨径流的精准计算，到南水北调工程的环境影响深度剖析，再到华北水研究与黄淮海平原治理的完美融合，刘昌明的每一步都踏出了水利科研的新天地。

他的故事，是智慧与汗水的交响，是科研与实践的交融，更是民生与生态的和谐共鸣。

刘昌明

来源｜中国科学家博物馆

西北治水：深耕西北，创径流算法

20世纪70年代，中国水文领域面临着一个棘手的难题——如何准确计算小流域暴雨径流。这个问题不仅关系到防洪减灾的成效，更直接影响到千万百姓的生命财产安全。

当时，应铁道部第一设计院之需，亦为满足西北地区铁路桥梁、涵洞设计的迫切要求，刘昌明担任任务小组的实际负责人，肩负起研发新计算方法的重任。

刘昌明带队投身于实地考察，在大西北地区坚守六载。在黄土丘陵的沟壑之间、广袤无垠的大戈壁之上、青海湖畔的风景之中、风雪交加的高原之巅都遍布着他们的足迹。在调研过程中，团队不仅要深入分析暴雨的频率并进行计算，还要探讨入渗与产流机制。

针对西北地区独特的径流形成特点，团队开展了野外人工降雨实验以获取精准数据。在此期间，刘昌明与团队共同编制了大量的计算图表，极大地便利了铁路勘测设计工作。

在那个计算机尚未普及的年代，他们仅凭每人一把计算尺，提出了“小流域暴雨洪峰-桥涵流量计算公式”。这一方法不仅考虑了降雨强度、地形地貌等因素，还创新性地引入了植被覆盖、土壤类型等影响因子，极大地提高了计算的准确性和实用性。

此研究成果广泛应用在我国铁路桥涵的防洪设计中，有效减少了洪水灾害带来的损失，为我国兰州-乌鲁木齐铁路、天山-库尔勒铁路、西宁-格尔木-拉萨青藏铁路等多条西北铁路干线的建设节省了大量财力和物力。

1995年刘昌明（左三）、傅抱璞（左二）等专家

在南四湖参观100平米蒸发池

来源｜中国科学家博物馆

南水北调：生态守护，智慧调水

南水北调工程作为世界上规模最大的跨流域调水工程，环境影响和水平衡问题一直是社会关注的焦点。刘昌明早在二十世纪70年代末就开始关注南水北调的问题，他从环境保护的角度开展了长期科研，至今历时50余年。

刘昌明组织参与了一系列有关南水北调的大项目、与联合国专家的合作研究，长期参与国务院与水利部主持的专家咨询调研以及工程项目的评审讨论。

他提出了“向蒸发过程夺取水资源”的观点以及“雨水资源化”的理念，并指明“利用高新技术开拓雨水利用的硬件系统是雨水研究的重要方向”。这一观点丰富了世界的“水资源观”，受到了国际领域的极大重视，在应用方面还扩展到海绵城市科技的运用。

刘昌明的研究成果为南水北调工程的顺利实施提供了重要支撑。其成果不仅确保了调水工程的生态安全，还最大限度地减少了工程对沿线环境的影响，为这项伟大工程的绿色可持续发展贡献了智慧和力量。

华北治水：节水增产，土地优化

华北地区水资源短缺问题一直是中国水利领域的难题之一。黄淮海平原作为华北地区的重要农业区，其水资源的合理利用和治理更是关系到国家粮食安全和区域发展。河北省的人均水资源仅为全国平均用水量的1/7，但当地在农业生产中却仍然采用大水漫灌的方式，不仅浪费了水资源，还容易导致土地盐碱化。

20世纪90年代，刘昌明将目光投向了“水”危机最严重的华北地区。他将华北水的研究与黄淮海平原治理相结合，深入黄淮海平原的田间地头，与农民交流、了解需求。他摒弃传统的灌溉方式，提出“节水灌溉、综合治理”的新思路，通过改进灌溉技术、优化水资源配置、实施生态修复等措施，有效提高了水资源的利用效率，改善了黄淮海平原的生态环境。

刘昌明还率领团队在中国科学院栾城农业生态系统试验站成功建设了包括蒸渗仪在内的实验设施。他们深入研究了灌溉量与农作物产量之间的关联，揭示了作物耗水结构的内在规律。在实现每亩节水100立方米的条件下，成功增产价值100元的农作物，达到了节水和增产的双重目标。这一节水农业模式在华北地区的河北平原得到了广泛示范推广，深受农民欢迎，被誉为“刘氏节水经”。