近期，四川马尔康和新疆喀什等地接连发生地震灾害，给人们的生命财产造成损失。这再次警示我们，作为饱受震灾的国家，我国必须进一步加强抗震救灾减灾工作，特别是深入推进抗震科技创新，最大可能减少震灾直接损失，切实防止产生诸如溃坝等由地震引发的重大次生灾害，以更丰硕的创新成果为人民生命财产安全提供更可靠的保障。
边干边学
专注研究超过60年
作为水工建筑物抗震科研工作者，我从事相关领域的工作始于60多年前。彼时，我26岁，刚从莫斯科动力学院水电专业毕业归国，被分配到新组建的水利水电科学研究院。参加工作不久，1961年，广东省河源县新丰江大坝蓄水后发生地震，大坝需要抗震加固。我奉命牵头组建大坝抗震组，进行水工抗震研究。工程抗震是一门涉及多领域的交叉边缘学科，我所学的专业知识是水电，虽然与水工、大坝等有关，但是从未学过与抗震或者与抗震有关的课程，甚至连一些最基本的相关概念都不甚了了，用“一窍不通”来形容，毫不为过。
接到任务后，我虽十分苦恼、焦虑，但既然是国家需要、工作需要、职责所在，我唯有排除万难，奋力向前。于是，我便与同事们一起边干边学，所谓“从战争中学习战争”。经过紧张奋战，我们撰写了题为《新丰江水库地震及其对大坝的影响》的论文，为相关工作的开展提供了科学依据。该论文在1973年召开的国际大坝会议上获得了国际同行的关注和好评。
新丰江水库地震研究对于我个人而言，是科研方向上的调整，从此我便走上了水工抗震科研之路并向上攀登超过一个甲子，努力不负所望，倾力取得了一些聊以自慰的成绩，其中包括主编了首部水工抗震国家标准，牵头建成了国内首座三向六自由度宽频域振动台，领衔研发了高性能并行“云计算”大坝抗震分析软件……
新丰江水库地震研究对国家科研事业来说，开启了我国系统研究大坝抗震安全的先河，中国水工抗震科研由此发轫，不断发展进步，实现从萌芽到追赶，从跟跑到并跑并在某些方面挺进到国际先进水平的跨越，为刘家峡工程、小浪底工程、龙羊峡工程、三峡工程等国家大型水利基础设施的工程抗震提供了理论和技术支撑。
高扬科学精神
在继承中取得突破
在60余年科研生涯的崎岖征途中，我感悟良多，其中最深的是：必须始终高扬科学精神。既要保持探索新知的热情，又要敢于质疑，不迷信权威、不墨守成规；既要高度重视实证研究，又要坚持理性原则。只有切实统筹兼顾这四个方面，才可能有所创新、有所突破。
刻苦虚心从书本和向别人学习固然是从事科研的基础，因为攀登离不开前人的托举，所谓“站在前人的肩膀上”，但创新必须是在继承中突破传统和既有认知。诺贝尔物理学奖得主李政道先生说，要创新，须学问，只学答，非学问。他强调的是要善于发问，而不是满足于已有的答案；要敢于质疑，而不是未经深刻思考就接受已有的结果。对此，我的体会是，知识能否学以致用，能否转化为自己解决实际问题的智慧，关键在于是否进行思考、发问和质疑。科学总是在知识不断更新中发展进步，而善于发问、敢于质疑是实现创新的必要条件。
沙牌拱坝强震后无恙
催生新理念新方法
5月12日是我国“防灾减灾日”，14年前这一天，汶川大地震发生，造成严重损失。地震发生后，国家有关部门要求对全国重大高坝工程在极端地震下可能导致库水失控下泄的严重次生灾变，进行校核和防御，位于此次强震区汶川县境内岷江支流上的沙牌拱坝无疑是重中之重。对其震情进行检验的过程充分诠释了敢于质疑、勇于突破传统认识的束缚，发扬科学精神，对形成新知的重大意义。
引发汶川8级大地震的龙门山断层，虽然震中在汶川，但破裂延伸达300千米、历时超100秒，灾情最重的是位于震中东北的北川地区。对邻近断裂的紫坪铺、沙牌等100米以上高坝的地震影响，充分显示了极端地震具有的“近场大震”的“面源”发震机制和波动特征。但目前大坝的抗震设计中，坝址地震动输入的确定都是限于传统的“点源”发震机制和振动特征。
当前，国内外混凝土坝的地震响应分析，仍基于传统的线弹性结构力学的振动问题，对坝体结构的强度和抗滑稳定分别采用针对设计临界阈值的安全系数的校核，根本无法反映其在地震作用下损伤、破坏过程和判定其发生灾变的定量准则。
由于沙牌拱坝曾是世界最高的碾压混凝土拱坝，且汶川地震时，接近于满库蓄水，再加上位于地震烈度远超过其设计值的强震区，其抗震安全曾备受关注。但震后放空水库后，经国内外专家赴现场详尽调研和考察，证实坝体完好无损。这样的结果是传统分析方法完全无法解释的。
要做到尊重实践，对客观结果做出合理的解释，必须敢于质疑并突破传统认识，必须改变“结构分析精细、输入和抗力粗放”的混凝土坝抗震研究的传统观念。工程的需要驱动我们团队着力于创建新理念和新方法，把场址地震动输入、结构体系地震响应分析、混凝土材料动态抗力这3个不可或缺、相互配套的交叉学科进行综合研究。
正是不盲从，敢于对传统认识提出质疑和挑战，我们创建了一整套大坝抗震的新理论体系并接受实践检验。对沙牌拱坝体系在汶川强地震作用下的地震响应分析表明，除了邻近坝踵的地表岩体中，有局部向下的开裂外，坝体本身完好无损，完全验证了震情实际状况。
此外，我们还按这套理论和方法，对印度遭受1967年强震的震情进行了检验。对相关大坝的震后检查表明，坝体在下游坝面转折的部位，产生了贯穿上下游面的裂缝。但坝基的扬压力监测数据未见变化。通过对坝基钻孔取芯的分析发现，坝体和地基的接触面完好，显示坝体的坝踵部位并未开裂。仅在震后坝基渗流量有所增加，但随后渐趋于正常，反映了地震时，坝基岩体开裂及随后经淤砂充填的状况。我们根据坝基实测地震加速度的验算结果，也完全验证了该坝的震情实况。充分说明所创建的一整套大坝抗震的新理论体系是经得起实践检验的。
对身负大坝工程抗震安全的科技人员来说，每次大地震，都是对我们认知的检验，需要在震情的启迪下，认真总结、敢于对成规和传统进行质疑和突破、勇于改革和创新。
抗震研究要快马加鞭
期待更多更大成果
坝工技术成就大型综合水利工程，造福全球。我国人均淡水资源短缺，时空分布又很不均匀，建设水库大坝等水利工程，尽可能调节利用汛期洪水，对抗旱防洪有着重大的意义。同时，作为水能资源最为丰富的国家，我国在水电开发方面潜力巨大，可以将其作为重要的可再生的清洁能源，绿化国家能源结构，助力实现“碳达峰”和“碳中和”目标。
我国大江大河的源头和水能资源多集中在西部高山崇岭的陡峻河谷中，地形地质条件适宜于修建移民淹地相对较少而调节性能好的高坝大库。我国的高坝以混凝土坝为多，特别是西部在建和拟建的200米至300米级的高坝，绝大部分采取拱坝方案。西部地区是我国主要地震区，地震的强度和发震频度都很高，近代以来，我国超过八成的强震都发生在那里。水工混凝土结构中大坝的抗震安全，一直是我国水利水电建设中着力突破的关键技术。
鉴于高坝大库在遭遇各类灾变特别是震灾后的次生灾害后果不堪设想，关系到“人民至上”“生命至上”的重大原则，我们必须警钟长鸣，一刻也不能掉以轻心。工程抗震涉及诸多学科，尤为复杂。地震预报更是尚待解决的世界性难题。作为该领域内耕耘了60余年的老兵，我深感大坝抗震安全的研究仍要快马加鞭。
当前，无论从建设规模、设计经验、施工实践和科研进展看，我国已是大坝工程建设大国。我认为，我国的坝工科技界，应当也完全有能力担当起对大坝设计理念和方法进行突破传统、追踪前沿的改革重任，进一步确保工程安全。我希望与国内外同行进行更多更深入交流切磋，精诚合作，携手取得更多更大创新成果，进一步降低高坝大库的风险，提高安全保障能力，让“坝工中国”成为更闪亮的名片，让坝工技术更好造福中国和世界。
（作者为中国水利水电科学研究院教授级高级工程师、中国工程院院士、中国水工抗震学科奠基人和开拓者、全国地震标准化技术委员会副主任、南水北调工程专家委员会主任，获何梁何利基金科学与技术进步奖、国际大坝委员会终身成就奖）
中国科协科学技术传播中心、科学出版社与本报合作推出
