立足國需 情牽水利
——記中國水利水電科學(xué)研究院城市水文室主任劉家宏

本刊記者 遲艷艷

立足國需 情牽水利
——記中國水利水電科學(xué)研究院城市水文室主任劉家宏

本刊記者 遲艷艷

劉家宏在南非奧蘭治河邊

專家簡介：

劉家宏，中國水利水電科學(xué)研究院城市水文室主任，教授級高級工程師。

2012年，劉家宏受中組部、團(tuán)中央委派掛職湘西土家族苗族自治州州長助理，因在水利科技服務(wù)方面的突出貢獻(xiàn)，榮立二等功嘉獎(jiǎng)。

承擔(dān)自然科學(xué)基金、國家“973”課題、“十一五”支撐專題等30余項(xiàng)，其中主持15項(xiàng)，此外還主持SIDA項(xiàng)目1項(xiàng)，GEF專題1項(xiàng)。主要成果表學(xué)術(shù)論文106篇，SCI/EI收錄46篇，ISTP收錄8篇,CSCD收錄31篇；SCI論文期刊的最高影響因子5.261，成果被SCI累計(jì)引用103次。曾獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，“全球人居環(huán)境綠色技術(shù)獎(jiǎng)”1項(xiàng)，省部級獎(jiǎng)勵(lì)7項(xiàng)。

劉家宏看起來很年輕，還不到40歲的模樣，言談間爽朗自信，擲地有聲。尤其是當(dāng)話題轉(zhuǎn)到他的專業(yè)，他更是慷慨激昂，有理有條，如數(shù)家珍。近20年學(xué)習(xí)、實(shí)踐、成長，懷揣著一顆治水之心，他的足跡遍及祖國山山水水，昭示著一個(gè)平凡水利科研人員永不減退的熾熱情懷。如今的他是中國水利水電科學(xué)研究院（以下簡稱“中國水科院”）城市水文室主任兼黨員科技創(chuàng)新示范群體的學(xué)術(shù)帶頭人。水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，興水利、除水害歷來是治國安邦的大事。

年少立志，逐夢前行

劉家宏出生于湖北省鐘祥市的一個(gè)普通農(nóng)民家庭，家住江漢平原的他從小就經(jīng)歷了1983年、1991年、1996年等大洪水，目睹了當(dāng)?shù)厝罕娂覉@被毀、莊稼絕收的慘象。家境貧寒卻不甘示弱的他從小立下了疏理江河之志，確立了利水興國的夢想。1996年填報(bào)高考志愿是毅然填報(bào)了清華大學(xué)水利水電工程專業(yè)，最終以高分被水利工程系錄取。

劉家宏成了“清華人”，本科、碩士、博士，一鼓作氣完成了全部學(xué)業(yè)。在清華大學(xué)工作兩年后，經(jīng)導(dǎo)師王光謙教授推薦，劉家宏通過高層次人才引進(jìn)通道進(jìn)入中國水科院工作，成為王浩院士領(lǐng)銜的“流域水循環(huán)模擬與調(diào)控”創(chuàng)新群體的骨干成員，2013年晉升為教授級高級工程師。回顧2000年本科畢業(yè)以來這14年學(xué)術(shù)生涯，劉家宏說這段時(shí)間大體可以分為“前七年和后七年”——前七年他師從王光謙院士，踏實(shí)做理論儲(chǔ)備，勤勉于基礎(chǔ)研究；后七年他在王浩院士的帶領(lǐng)下，知行合一，理論聯(lián)系實(shí)踐，面向國家需求，開展基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。劉家宏尊敬并愛戴兩位恩師，對老師們的教誨感恩于心，而老師們做人為學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、創(chuàng)新思維也潛移默化地影響著他的人生。

劉家宏說，在清華期間，跟隨王光謙院士所做的“數(shù)字流域模型”研究，讓他受益匪淺。該模型解決了數(shù)字流域的河網(wǎng)拓?fù)渚幋a、分層模型構(gòu)建、并行計(jì)算等五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)此，他和導(dǎo)師合作出版了第一部《數(shù)字流域模型》專著，并憑借“流域水量調(diào)控模型及在黃河水量調(diào)度中的應(yīng)用”項(xiàng)目獲得教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

專注科研，學(xué)以致用

中國工程院外籍院士、美國工程院院長威廉·沃爾夫說，在過去的100年中，工程科學(xué)及其產(chǎn)品對每個(gè)人的生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著我國人口的快速增長和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水循環(huán)及其支撐的水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)承受著越來越大的壓力，因此，加強(qiáng)變化條件下流域水循環(huán)及其伴生過程的研究十分必要。

近20年來，在國家需求的牽引下劉家宏主要開展了三方面的科研工作：建立并完善數(shù)字流域模型、解析水與生態(tài)系統(tǒng)相互作用機(jī)理、揭示強(qiáng)人類活動(dòng)流域水資源演變規(guī)律。這三方面的研究都取得了階段性成果，贏得了國內(nèi)外同行的高度認(rèn)可，獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，全球人居環(huán)境綠色技術(shù)獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級獎(jiǎng)勵(lì)7項(xiàng)。

數(shù)字流域模型自1999年提出后，引起了國內(nèi)外同行的高度關(guān)注，2011年科技部將“數(shù)字流域”列入“十二五”科技支撐的首批啟動(dòng)項(xiàng)目，引領(lǐng)了學(xué)科發(fā)展。而該模型也成功應(yīng)用于雅魯藏布江、黃河北干流，以及全球水能資源稟賦評價(jià)中，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

2014年8月，國際應(yīng)用能源研究院（寧波）、中國水科院等四家單位共同完成的“中國太陽能提水灌溉修復(fù)草場和農(nóng)田技術(shù)”成果獲“全球人居環(huán)境綠色獎(jiǎng)”（項(xiàng)目組集體獲獎(jiǎng)），劉家宏和所長王建華等3人出席了在哥倫比亞首都波哥大舉行的頒獎(jiǎng)典禮，這是中國的研究員團(tuán)隊(duì)首次獲得此獎(jiǎng)項(xiàng)。該領(lǐng)域的研究依托了山西省重大項(xiàng)目“山西省水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究”和SIDA項(xiàng)目“太陽能提水灌溉修復(fù)草場技術(shù)集成與示范”兩個(gè)項(xiàng)目。

為獲得一手準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，劉家宏帶領(lǐng)研究生在青海、內(nèi)蒙古等地開展了長期的野外試驗(yàn)觀測。基于觀測數(shù)據(jù)定量揭示了水與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用機(jī)理，提出了可持續(xù)的水—生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)模式。本研究成果具有較高的科學(xué)價(jià)值和推廣前景，不久就被應(yīng)用于山西省水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)實(shí)踐，并獲得2012年山西省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)暨2011年山西省水利科技特等獎(jiǎng)（排名第2）。2010-2013年，該成果還在SIDA項(xiàng)目資助下，在青海省牧區(qū)推廣應(yīng)用。相關(guān)研究成果在Applied Energy連續(xù)發(fā)表4篇論文，引起了國內(nèi)外同行的高度關(guān)注。劉家宏也因此受邀主持了ICAE2013（南非）“水資源與能源”分會(huì)場。

2014年對劉家宏來說，也是收獲的一年。他參與的“流域水循環(huán)演變機(jī)理與水資源高效利用”項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（排名第10）。在本項(xiàng)成果中，劉家宏主要負(fù)責(zé)了“強(qiáng)人類活動(dòng)流域水資源演變規(guī)律研究”，系統(tǒng)提出了流域水循環(huán)演化機(jī)理與模式。基于古氣候、古地理、歷史記載、植物孢粉和同位素等資料分析，科學(xué)識(shí)別了海河流域不同時(shí)間尺度水循環(huán)的主要因子和未來50年的主導(dǎo)因子和限制因子，揭示了海河流域萬年尺度水循環(huán)演化規(guī)律。萬年尺度上，能量轉(zhuǎn)換是海河流域水循環(huán)通量演變的內(nèi)在動(dòng)力、氣溫主導(dǎo)降水變化且正相關(guān)；千年尺度上，洪積作用推動(dòng)下的黃河南遷是海河流域干濕轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵；百年尺度上，人口增加和人類活動(dòng)帶來的一系列后效是海河流域水資源、水生態(tài)、水環(huán)境演變的主導(dǎo)因子。在強(qiáng)人類活動(dòng)作用下的流域四水轉(zhuǎn)化關(guān)系方面，劉家宏依托全球環(huán)境基金（GEF）“海河流域水資源與水環(huán)境綜合管理”項(xiàng)目，系統(tǒng)提出了區(qū)域目標(biāo)ET的理論和計(jì)算方法，為我國北方嚴(yán)重缺水地區(qū)的ET管理提供了科學(xué)基礎(chǔ)。中國科學(xué)院孫鴻烈等院士評價(jià)該項(xiàng)目時(shí)提到，“研究成果是對國內(nèi)外水循環(huán)演化機(jī)理與模式研究領(lǐng)域的重大發(fā)展，具有很高的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。2013年12月23日《中國科學(xué)報(bào)》頭版頭條專題報(bào)道了該研究成果，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。目前該成果已成功應(yīng)用于北京、天津、河北等省區(qū)的水資源管理實(shí)踐，發(fā)揮了顯著效益，相關(guān)成果還獲得2011年大禹水利科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（第2完成人）。

在水科學(xué)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用上的突出成績，也讓他在業(yè)界嶄露頭角。2014年，他入選中國青年科技工作者協(xié)會(huì)五大代表，擔(dān)任了多個(gè)協(xié)會(huì)的專委會(huì)委員，1個(gè)工程中心的研究部主任，“三江源研究院”的特聘研究員。另外，劉家宏還擔(dān)任了7份國際期刊如Journal of Hydrology、Applied Energy等的評審專家，累計(jì)審稿50余篇。

在三江源生態(tài)修復(fù)考察

如今，在他的帶領(lǐng)下，城市水文室凝聚了一批青年才俊，擁有國內(nèi)外著名高校畢業(yè)的博士8人，研究生26人，研究團(tuán)隊(duì)平均年齡28歲。他提到，“未來，我們的研究擬在城市單元展開。由于城市地區(qū)的人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度大，傳統(tǒng)的水文學(xué)‘測、報(bào)、算’理論和方法已不能完全解決現(xiàn)代城市遇到的問題,再加上城市化過程中各種水循環(huán)畸變效應(yīng)越來越凸顯，城市水文研究中面臨各種全新的挑戰(zhàn)，亟待開展相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究，為國家城市化建設(shè)服務(wù)。”這是科學(xué)家開展科研創(chuàng)新的責(zé)任所在，也是開展科研的基本動(dòng)因。伴隨著國家各方面綜合實(shí)力的增強(qiáng)，劉家宏也在這條路上發(fā)揮著青年科學(xué)家的價(jià)值。