立足國需 情牽水利
——記中國水利水電科學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，因在水利科技服務方面的突出貢獻，榮立二等功嘉獎。

承擔自然科學基金、國家“973”課題、“十一五”支撐專題等30余項，其中主持15項，此外還主持SIDA項目1項，GEF專題1項。主要成果表學術論文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累計引用103次。曾獲國家科技進步獎一等獎1項，“全球人居環境綠色技術獎”1項，省部級獎勵7項。

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。尤其是當話題轉到他的專業，他更是慷慨激昂，有理有條，如數家珍。近20年學習、實踐、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新示范群體的學術帶頭人。水是生命之源、生產之要、生態之基，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普通農民家庭，家住江漢平原的他從小就經歷了1983年、1991年、1996年等大洪水，目睹了當地群眾家園被毀、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年填報高考志愿是毅然填報了清華大學水利水電工程專業，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業。在清華大學工作兩年后，經導師王光謙教授推薦，劉家宏通過高層次人才引進通道進入中國水科院工作，成為王浩院士領銜的“流域水循環模擬與調控”創新群體的骨干成員，2013年晉升為教授級高級工程師。回顧2000年本科畢業以來這14年學術生涯，劉家宏說這段時間大體可以分為“前七年和后七年”——前七年他師從王光謙院士，踏實做理論儲備，勤勉于基礎研究；后七年他在王浩院士的帶領下，知行合一，理論聯系實踐，面向國家需求，開展基礎和應用基礎研究。劉家宏尊敬并愛戴兩位恩師，對老師們的教誨感恩于心，而老師們做人為學的嚴謹態度、創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“數字流域模型”研究，讓他受益匪淺。該模型解決了數字流域的河網拓撲編碼、分層模型構建、并行計算等五項關鍵技術。據此，他和導師合作出版了第一部《數字流域模型》專著，并憑借“流域水量調控模型及在黃河水量調度中的應用”項目獲得教育部科技進步獎一等獎。

專注科研，學以致用

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，工程科學及其產品對每個人的生活都產生了深遠的影響。隨著我國人口的快速增長和經濟的高速發展，水循環及其支撐的水生態環境系統承受著越來越大的壓力，因此，加強變化條件下流域水循環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：建立并完善數字流域模型、解析水與生態系統相互作用機理、揭示強人類活動流域水資源演變規律。這三方面的研究都取得了階段性成果，贏得了國內外同行的高度認可，獲得國家科技進步獎一等獎1項，全球人居環境綠色技術獎1項，省部級獎勵7項。

數字流域模型自1999年提出后，引起了國內外同行的高度關注，2011年科技部將“數字流域”列入“十二五”科技支撐的首批啟動項目，引領了學科發展。而該模型也成功應用于雅魯藏布江、黃河北干流，以及全球水能資源稟賦評價中，取得了顯著的經濟和生態效益。

2014年8月，國際應用能源研究院（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草場和農田技術”成果獲“全球人居環境綠色獎”（項目組集體獲獎），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典禮，這是中國的研究員團隊首次獲得此獎項。該領域的研究依托了山西省重大項目“山西省水生態系統保護與修復關鍵技術研究”和SIDA項目“太陽能提水灌溉修復草場技術集成與示范”兩個項目。

為獲得一手準確數據，劉家宏帶領研究生在青海、內蒙古等地開展了長期的野外試驗觀測。基于觀測數據定量揭示了水與生態系統的相互作用機理，提出了可持續的水—生態系統修復模式。本研究成果具有較高的科學價值和推廣前景，不久就被應用于山西省水生態系統保護與修復實踐，并獲得2012年山西省科技進步獎一等獎暨2011年山西省水利科技特等獎（排名第2）。2010-2013年，該成果還在SIDA項目資助下，在青海省牧區推廣應用。相關研究成果在Applied Energy連續發表4篇論文，引起了國內外同行的高度關注。劉家宏也因此受邀主持了ICAE2013（南非）“水資源與能源”分會場。

2014年對劉家宏來說，也是收獲的一年。他參與的“流域水循環演變機理與水資源高效利用”項目獲國家科技進步獎一等獎（排名第10）。在本項成果中，劉家宏主要負責了“強人類活動流域水資源演變規律研究”，系統提出了流域水循環演化機理與模式。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，科學識別了海河流域不同時間尺度水循環的主要因子和未來50年的主導因子和限制因子，揭示了海河流域萬年尺度水循環演化規律。萬年尺度上，能量轉換是海河流域水循環通量演變的內在動力、氣溫主導降水變化且正相關；千年尺度上，洪積作用推動下的黃河南遷是海河流域干濕轉變的關鍵；百年尺度上，人口增加和人類活動帶來的一系列后效是海河流域水資源、水生態、水環境演變的主導因子。在強人類活動作用下的流域四水轉化關系方面，劉家宏依托全球環境基金（GEF）“海河流域水資源與水環境綜合管理”項目，系統提出了區域目標ET的理論和計算方法，為我國北方嚴重缺水地區的ET管理提供了科學基礎。中國科學院孫鴻烈等院士評價該項目時提到，“研究成果是對國內外水循環演化機理與模式研究領域的重大發展，具有很高的科學意義和應用價值，達到國際領先水平”。2013年12月23日《中國科學報》頭版頭條專題報道了該研究成果，引起了社會的廣泛關注。目前該成果已成功應用于北京、天津、河北等省區的水資源管理實踐，發揮了顯著效益，相關成果還獲得2011年大禹水利科學技術獎一等獎（第2完成人）。

在水科學基礎研究和應用上的突出成績，也讓他在業界嶄露頭角。2014年，他入選中國青年科技工作者協會五大代表，擔任了多個協會的專委會委員，1個工程中心的研究部主任，“三江源研究院”的特聘研究員。另外，劉家宏還擔任了7份國際期刊如Journal of Hydrology、Applied Energy等的評審專家，累計審稿50余篇。

在三江源生態修復考察

如今，在他的帶領下，城市水文室凝聚了一批青年才俊，擁有國內外著名高校畢業的博士8人，研究生26人，研究團隊平均年齡28歲。他提到，“未來，我們的研究擬在城市單元展開。由于城市地區的人類活動干擾強度大，傳統的水文學‘測、報、算’理論和方法已不能完全解決現代城市遇到的問題,再加上城市化過程中各種水循環畸變效應越來越凸顯，城市水文研究中面臨各種全新的挑戰，亟待開展相關的基礎理論研究，為國家城市化建設服務。”這是科學家開展科研創新的責任所在，也是開展科研的基本動因。伴隨著國家各方面綜合實力的增強，劉家宏也在這條路上發揮著青年科學家的價值。