曹瑞芝

曹瑞芝 - 生平简介

曹瑞芝，字子仙，1890年2月20日生于山西省汾城县（今襄汾县）曹家庄乡的乡里村。父亲经商，母亲是家庭妇女，粗通文字，曾担任过“天足会”委员。受家庭环境影响，他勤奋好学，性格开朗，热爱新生事物。幼年在村里私塾读书，后进入县城学堂。1910年，考取山西大学土木工程系预科，1916年本科毕业。1919年考入美国威斯康星大学（University of Wisconsin），学习水利工程和水力机械，1923年获硕士学位。回国后，即在山西、河南、山东、四川、陕西等省从事水利事业。从1930年开始身患十二指肠溃疡，到1943年在重庆做了胃切除手术，得以痊愈。患病期间得到他妻子尽心照料，一直坚持工作，全身心投入水利建设事业。

曹瑞芝回国后，先在山西督军府任采运处处长，由于不能充分发挥自己的专长，于1927年离开山西去河南省水利局任工程师。创建了黄河下游虹吸引黄淤田工程，深受当地群众欢迎。由于他对虹吸管入迷，同行们给他起了个外号，叫他“虹吸管”。1930年后任山东省建设厅水利技正，仍继续该项工作的研究。1935年在全国性学术刊物《工程》10卷第1号上发表《虹吸管之水力情形及流量之计算》论文。这篇论文曾被中国工程师学会第四届年会评为第一名，获金质奖章。1936年又得到山东省政府的表彰，发给500块银元奖金。1932年他应邀参加长江三峡工程勘测队，在全国首次提出开发长江水电的宏伟计划。1937年8月，日本侵略军逼近济南，他辗转入川，在大后方开始新的水动力及小水电研究与建设。1946年他任重庆国民政府水利部专门委员时，率部属第224勘设队由重庆回山西工作。经西安北上到达晋南临汾时，因上党战役暴发，仅在晋南一带做短期查勘。

1952年3月曹瑞芝在山西省为建汾河水库做野外查勘时，由于过度劳累突患心脏病。同年秋病情加重，去沈阳军区202医院治疗，终因心力衰竭，医治无效，于1953年2月13日逝世，享年63岁。

曹瑞芝 - 科学成就

制定三晋治水方略

曹瑞芝一生曾3次回山西工作，前后历时十余载，制定了符合山西省情的治水方略。

第一次回山西工作是在1923-1926年。在此期间对山西省水利状况进行了全面调查，于1925年写出《治汾计划》和《山西水利状况及今后之进行方针》两篇论著，最早提出在汾河上游至罗家曲河段修筑水库、在下游新绛至河津河段兴建机械抽水高灌工程的设想。认为：“山西之水利，省南有八大堰，省北有三大渠，可称中国历来水利上之大成绩，”但要有大的发展，急需解决三方面的问题，即：（1）“兴办水利感受之困难，如省政府对于用水，无规定之水法，争讼起来，审判官无水法可依，人民用水毫无限制，强者得以霸占水利”；（2）“山西之水利缺点甚多，如水源之调查，水量之记录等等，都付缺如，虽有人起而研究，亦无复从”，而造成“坐失水源，殊可惜也”；（3）“山西已有之水利，类皆自然水利”，而目前开发自然水利之条件“已将告竭，此后欲再继续进行，舍科学水利其谁归”。在此基础上，曹瑞芝对山西发展水利提出四项具体计划：“（1）制定水法；（2）调查水源；（3）量水（水文观测）；（4）试验（灌溉与盐碱地改良）”。并明确提出，“利用科学方法，以促进水利之发展，实是山西之根本办法”。

第二次是在1946-1949年。抗日战争胜利后，曹瑞芝率重庆国民政府水利部第224勘测设计队回到山西，对黄河龙门水库发电工程进行查勘，并编制设计任务书；对晋南龙子祠、霍泉渠、通利渠等古老灌溉工程进行了考察，提出利用现代技术改建扩建这些工程的科学方案。

第三次是中华人民共和国成立后1949-1953年，曹瑞芝接受山西省人民政府邀请，回到太原，出任山西省政府委员和山西省水利局总工程师。他虽年逾花甲，但壮心不已。1950年在全省第一届政治协商会议上，即提出兴修黄河龙门水库水电站的建议，引起与会同志的极大关注。从1949年到1952年，他率领水利技术人员，先后对汾河、滹沱河、涑水河、潇河等主要河道进行了调查，并对这些河道的治理和全省水利的发展，提出了比较全面的规划方案。在全省主要河系设立了多处水文和雨量站。在他的主持下，成功地建成了滹沱河、潇河两座现代化的大型灌溉工程；同时还对霍泉、南垣、鼓水、汾河等八大冬堰古老灌溉工程，进行了现代化技术改造；使全省万亩以上的自流灌区由11 处增加到29处，有效灌溉面积由296万亩（19.73万公顷）增加到609万亩（40.6万公顷）。在他的倡导下，临汾地区设立了山西最早的灌溉试验站。他还从全盘考虑，积极筹办农村水电建设，在省水利局设立了水利机械研究室和水利机械修造厂，研究和制造农村水力水电建设所需要的机械设备。在此基础上，1956 年洪洞县明姜水电站建成投产，很快在全省推广，到20世纪50 年代末小水电站发展到129处。1960年农业部在洪洞县召开了全国11个省（市）的小水电会议，推动了全国农村水电事业的发展。

开创虹吸引黄淤田工程

1927年，曹瑞芝到河南不久，鉴于黄河下游两岸水高田低，可利用虹吸管抽取浑水越过大堤进行淤灌，开始了虹吸管淤灌农田、改良土壤的工程建设。“在黄河花园口首次安装6英寸（15.2厘米）虹吸管，试验出水甚旺，由出水处开挖渠道14里（7千米），经南北两索水河，可达贾鲁河。”继之“又装设24英寸（61厘米）铁管八副，共可出水240立方英尺/秒（6.8米3/秒），可以灌溉沿岸5万余亩（0.33万公顷）旱地。”

1930年他出任山东省建设厅技正时，仍积极倡议在黄河沿岸兴修虹吸管引黄淤田工程。“在厅长的支持和工程师褚文林等协助下，于1933年拟定了引黄淤田计划，拟建：厉城王家梨行、青城马闸子、齐河红庙、蒲台王旺庄等处虹吸管工程，计划淤田21.5万亩（1.43万公顷），需建设费301万元”。“安设管径王家梨行及马闸子为21英寸（53.3厘米），红庙及尉家口为18英寸（45.7厘米），王旺庄为15英寸（38.1厘米）”。“1933年11月18日，王家梨行工程试水成功，实引水0.15米3/秒。其他三处亦先后于1934年建成，工程效益较为显著”。当时山东省建设厅的报告说：“在设计之初，原拟放水数次，始有成功可睹焉，当马闸子验收之际，仅放淤十日，其附近淤成之地，可达一千余亩（66.7hm2），淤厚平均约七公分（7厘米）。这段田地，昔为卑湿碱卤不毛之区，今淤成之后，可变沃壤。由此可见，沿黄两岸全部虹吸淤灌工程之利益，确为救济农村之大计矣。”

上述工程见成效后，曹瑞芝等人又在建设厅的支持下，制定了全省淤田计划，拟“安设48英寸（121.9厘米）虹吸管300 组，……灌田2240万亩（149.3万公顷），使年农产收入达到1.12亿元。计划30年竣工，全部费用400万元。因经费无着，未能实现”。新中国成立后，仅1956-1958年的3年中，山东省就建成引黄虹吸工程24处共162条，设计引水160米3/秒，灌溉面积达560万亩（37.3万公顷）。

1935年前后，豫、冀、鲁三省政府合组虹吸工程勘察团，以曹瑞芝为团长，沿黄河查勘与测量达数月，编拟了详细的工程计划。他在山东期间潜心研究虹吸和航运技术，先后发表了多篇论文。

参与早期规划三峡开发方案

1932年10月上旬，曹瑞芝应扬子江水道整治委员会邀请，由鲁赴宁，会同郓震、宋希尚，加上原扬子江水利委员会指派的测量总工程师史笃培（美国人）、技术员陈晋模两人，组成了中国第一支长江三峡勘测队，于10月下旬自宜昌逆流而上，查勘了长江水力开发情况，于11月23日回到南京整理资料，编写出长江三峡第一个开发计划。这个计划比美国垦务局专家萨凡奇（J.L.Savage）1944年踏勘宜昌峡上游早10多年。打破了长期以来有些人为认为三峡开发计划最早是美国人提出的误传。计划认为：“自宜昌至秭归，其地质构造名曰‘黄陵背斜’，所谓‘黄陵花岗岩’者面积极广，地质学家公认此段为峡东背斜中心，花岗石质极坚固，以之为建坝基础，最合理想”。“黄陵庙、三斗坪一带之（震旦纪）花岗岩地质及地势应为详细研究”地段，此背斜之“东翼宜昌葛洲坝至石门一段，为第三纪之‘东湖沙岩’及‘石门砾岩’。”石门以上至石牌溪即为不宜筑坝之奥陶纪灰岩地层。从地质构造看，“葛洲坝之岩层远不如黄陵庙岩层之合于建坝设厂基础”，但“葛洲坝地势较好，初勘时认为是工程较省、工作较便之地点。宜昌若为化学工业区，而恰好有各种天然适合条件，则发电用电集中一地，解除高压输电之困难，最合经济之原则。”故关于选坝段“勘测队觅得地点二处，一在宜昌上游4海里（7.4公里）之葛洲坝；一在上游22海里（40.7公里）之黄陵庙附近一带。”根据两站当时的情况，按各装机30万千瓦的要求，对大坝的位置、坝型、船闸、投资等进行了初步规划。总的规划指导思想为低坝多级开发方案，此方案淹没损失甚微，宜昌重庆间落差125米，利用枯水流量发电，约可得保证出力294 万千瓦。故还提出：“万县巴阳峡、忠县黄花城、酆都蚕背梁、涪陵剪刀峡、长寿大滩子等几个水电开发点。”报告认为“葛洲坝和黄陵庙水电站仅是长江三峡开发中的一期工程，扬子江上游发展至最后时期，自宜昌至宜宾必有若干水坝、水闸及发电厂互相连属，水面降落，各成阶级，彼时不但航运之滩险问题可以完全解决，即两岸之农田亦因水位抬高受灌溉之利。”报告还建议“利用长江三峡丰富的水电资源，固定空气中的氮气，制造化学肥料，发展电气化学工业，供应川汉铁路。”

据郓震先生回忆并撰文说：“当时计划中的计算部分和初步设计由曹瑞芝工程师负责，经郓、宋二工程师最后讨论定稿，然后送中国工程师学会《工程》杂志总编辑沈怡审定发刊。计划的发表是经钱昌照先生同意的。”

朱成章先生也曾回忆撰文说：“第一个三峡开发计划是从当时的技术经济条件出发提出的，现在看来他们选定的葛洲坝和黄陵庙两个坝段，经过50多年来继续勘测设计和建站证明是正确的。现在，葛洲坝工程早已建成发电，三峡高坝坝址选定三斗坪，也在当年选的黄陵庙坝段内，充分说明当时的勘测规划是相当严谨和科学的。”

发展改进水力机械

抗日战争时期，曹瑞芝在四川专心致力于水利水电事业。在此期间，由他主持在三台县兴修了长达50千米、灌溉1.33万公顷的郑泽堰，引涪江之水灌田，即现在的永和堰。这是运用现代水利技术在四川兴建的第一个中型引水工程。他还致力于水力提灌机械水轮泵的研制与推广。1940年由他倡导在成都青羊宫和灌县建立了高灌试验站，指导一批青年技术人员创造了木质水轮泵和水力筒车。这是中国现代水轮泵的最初机型。

1942年，重庆国民政府行政院水利委员会成立水利示范工程处，任务是利用四川丰富的水力资源，示范推广小型水力发电站、水动力加工厂和抽水站工程。曹瑞芝任该处主任，在他的领导下，兴建了重庆杨公桥水力机械试验场，设计了一个水动力站。该站采用低坝明渠引水，引水流量1.0米3/秒，水头5米。因设备简陋，白手起家，水轮机、水轮泵和尾水管都是木制品。经观测，木质旋桨式水轮机其效率仅达到30%左右。曹瑞芝与有关人员经过认真试验对比，根据Die Kreiselpumpen所介绍的方法，利用飞机螺旋桨的原理，不断改进水轮泵，提出了科学的轮叶设计，运用流体力学原理，改进了轴流泵。大大提高了旋桨式水轮机的设计水平，使木质水轮机实际效率达到80%左右。这一试验成果随即应用于低水头水力发电站，取得了较为明显的效果。在此基础上，他还组织有关专业人员进行了开布朗（Kaplan）水轮机轮叶调速器的研究设计。在当时一无物质条件，二无像样的水轮机制造厂家情况下，成功地设计、制造了中国最早的活叶旋桨水轮机的成套设备，并在实践中推广应用，这是难能可贵的。

在试验研究的基础上，曹瑞芝指导中国农村水力实业公司，先后在达县阁溪桥、遂宁石溪寺建成两处低水头水电站（分别装机20千瓦和40千瓦）。在重庆北培建成了高水头小流量冲击式水轮机水动力加工厂，解决了当地群众的照明问题。新中国成立后，在山西较早地设计推广农村小型水电站，为全国起到了示范作用，就是应用这段时期的试验成果。

水利界同仁怀念曹瑞芝

曹瑞芝以他的远见卓识，赢得了同行和后人的尊敬与称赞。曾与他同绘三峡宏图的郓震先生称他：“诚挚勤奋，勇于任事，肯钻研问题，认真细致”。山西水利界，当年曾和他共过事的新中国第一代水利科技工作者都赞颂他：“为人正派，襟怀坦白，严以律己，厚以待人，从不沽名钓誉”。

曹瑞芝 - 主要论著

1 曹瑞芝。山西水利状况及今后之进行方针。山西水利——水利史专集，1985（1）：43～45

2 曹瑞芝。河南黄河水利初步计划书。华北水利月刊，1929，2（3）

3 曹瑞芝。Seepage Water（英文）。工程，1930，5（3）：394～451

4 恽震，曹瑞芝，宋尚希。扬子江上游水力发电查勘报告。工程，1933，8（3）：195～220

5 曹瑞芝。虹吸管之水力情形及流量之计算。工程，1935，10（1）：1～20