清华岁月之十四，水工结构教授张任

”水工结构“是我们学习的一门主要专业课。任课教师是水利系系主任张任教授。他在这门课程中讲授水工建筑物的基本类型与受力特点，水压力、扬压力和渗流对建筑物的作用，大坝及多种水工结构的稳定与强度计算，结构安全与工程设计方法等。涉及水利枢纽布置与总体设计，重力坝、拱坝、土石坝、溢洪道、过水隧洞等的荷载、稳定、强度计算和构造设计，大坝泄洪与消能设施的布置和计算等技术内容。课程中大量使用材料力学、结构力学、水力学、土力学的知识，并联系国内外工程实例，是一门理论与实际紧密结合的课程。要讲好这门课程，需要有扎实的数学力学功底和丰富的实践经验。张任教授就具备了这些条件。

张任1905年出生于山东安丘的一个书香世家。1921年，16岁的张任考入清华留美预备学校。他在清华学堂工科系度过了四年的预备生生涯，接受了严谨的中西合璧教育，这为他日后的留美生涯打下了坚实的数理基础和外语底子。1925年，张任以优异成绩毕业并获得庚子赔款奖学金，远渡重洋开启了为期四年的美国深造之旅。1925—1928年他入读康奈尔大学土木工程系，获得了土木工程学士学位。随后，1928年他转入麻省理工学院攻读研究生，用一年时间便获得了科学硕士学位。

张任自1929年从美国学成归国，至1952年到清华任教之间，经历了长达二十余年的“实业与教学并行”的历程。归国之初，他担任了天津海河入海闸的主持兴建工作。抗战爆发前，他南下转入扬子江水利委员会，负责长江中下游的水利规划与技术审查。1930年，他获得机会再次赴美进行为期一年的考察。他当时踏遍了美国本土48个州，重点考察了美国各地的水利枢纽、水文观测站和实验室。这被他视为人生中极重要的“实践求学”阶段。回国之后，他先后在北洋大学和中央大学水利系任教授。1949年前后，出任永定河官厅水库工程局局长。他主持了官厅水库的早期选址、地质勘测及技术方案论证。官厅水库后来成为1949年后兴建的第一座大型山谷水库，而张任正是这首“治水序曲”的主要谱写者之一。

1952年的院系调整是中国高等教育史上的重大转折。清华大学水利系的组建，不仅是简单的机构合并，更是一次“水利大脑”的战略性集结。张任教授作为首任系主任，凭借其深厚的学术造诣、丰富的工程实践背景以及广泛的人脉，在师资整合中发挥了重要的桥梁作用。1952年清华水利系的正式建系，主要由以下四支力量合并而成：清华大学原土木系水利组，北京大学工学院水利系，燕京大学工学院相关学科，北洋大学与中央大学的骨干调入。张任入职后，立即按苏联模式组建了三个核心教研室，委任各路名师分而治之，实现了学科的平衡与互补：水能利用教研室：由原清华系核心、水能学专家施嘉炀主持。水工结构教研室：由归国不久、极具工程实干经验的张光斗主持。水力学教研室：由来自北大工学院的夏震寰主持。张任在任内不断致力于“网罗人才”：黄文熙（来自中央大学系统）：作为中国土力学的奠基人，最终来到清华主持土力学教研室。钱宁（泥沙专家）：张任顶住压力，将正在接受“审查”的钱宁调入清华，建立起世界领先的泥沙实验室。

张任教授作为清华大学水利系的奠基人之一，其科研贡献不仅体现在具体的技术成果上，更在于开创了“教学、科研、生产三结合”的实践范式，推动中国水利教育与工程应用深度融合。1958年，水利系受命主持密云水库设计任务，张任作为系主任组织师生开展“真刀真枪做毕业设计”。他审定了坝的选址方案，并在枢纽布置、泄洪系统设计等方面提出关键建议，为水库安全运行奠定基础。在密云水库建设中，他带领师生驻场设计，将工地变为课堂，实现生产、科研与教学一体化。这一模式被周恩来总理肯定，并在全国高校推广，成为中国工程教育的重要范式。

张先生在主编教材、推动学科建设与实验室发展等方面，也做了不少工作，此处不赘述。

值得着重介绍的，张任教授是中国河流泥沙学的先驱。他不仅关注工程建设，更深入探讨泥沙运动的本质。他推导的泥沙输移相关经验公式，至今仍被视为经典。他曾系统研究泥沙在河流中的输移规律，为后来三门峡、葛洲坝等大型枢纽的泥沙淤积处理提供了关键的理论支持。

在三门峡工程这一中国水利史上最沉重也最具争议的篇章中，张任教授的角色是一位坚守泥沙动力学客观规律的技术专家。与黄万里教授那种决绝反对不同，张任教授的主张更多地体现为一种基于力学分析的务实修正。他在三门峡问题的讨论中，始终抓住一个物理核心：输沙能力与水流能量的匹配。根据他深入研究的河流动力学理论提出：在三门峡建高坝后，库区的泥沙淤积不会仅仅停留在坝前，而是会随着水流能量的减弱，向渭河口乃至西安方向溯源淤积。他利用泥沙起动流速和输沙率公式论证：如果强行蓄水，渭河的水位抬高，坡降变缓，泥沙必然会堵塞渭河河道，造成灾难。在三门峡工程初期的方案审查中，他强烈建议保留并增加底层排沙孔。当三门峡工程在60年代初陷入严重淤积危机时，张任教授积极参与了后来的“二次改建”论证。他支持增设排沙管、打开施工导流底孔，这一举措将三门峡从单纯的“蓄水拦沙”转变为“蓄清排浑”，在技术上部分挽救了工程的存续。他在50年代后期组织清华水利系师生建立了规模宏大的三门峡模型试验场。通过物理模型模拟泥沙在渭河口的淤积过程。正是这些实验数据，为后来三门峡工程从“拦截方案”被迫转向“排沙方案”提供了关键的实验判据。

1964年12月在北京召开的关于黄河规划的汇报会，被史学界和工程界视为三门峡工程的“生死辩论”。当时，三门峡水库蓄水仅四年，库区泥沙淤积量已高达34亿吨，渭河河床抬高，威胁西安的“溯源淤积”已经发生。在周恩来总理的主持下，张任教授等专家通过极其扎实的模型数据和力学论证，将讨论从政治意愿拉回到物理规律，最终促成了“改建排沙”的共识。在张任等专家的坚持和周恩来总理的调解下，会议最终达成了三项核心共识，这便是著名的“增（增设排沙管）、洞（打开导流底孔）、开（开启进水口底槛，降低发电进水口高度，增加泄流断面）”的改建方针。张任教授代表了当时清华水利系的主流务实派主张。他们认为：既然大坝已成事实，单纯炸坝会给下游带来巨大的洪水压力；而通过改建排沙孔，可以将原本“死”的拦沙库变成一个“活”的调节器。周恩来最终采纳了这种方案，将其总结为：“蓄清排浑，综合利用。”

1964年及其后的改建，证明了张任教授等人的排沙逻辑是救命措施。如果没有这些改建，三门峡大坝可能早已成为一座实心的“泥沙墓碑”，而西安也可能早已被淤积引发的洪水淹没。改建虽然没能让黄河变回“五十年代之前”的样子，但它通过人为干预手段，在黄河的狂暴与渭河的安全之间，建立了一个虽然脆弱但至今仍在运转的动态平衡。

如果说黄万里是敢于直言的“孤胆英雄”，那么张任则是深耕实验室、试图用数据和公式在体制内寻求最优解的“理性工程师”。张任教授那种“实事求是，不因政治风向改动数据”的风格，被认为是清华水利系最宝贵的学术传统。

张任教授于1993年逝世，享年88岁。他将被无数个弟子和水利人铭记在心，长期缅怀。

这里再说一些题外的后续情况。

随着2001年小浪底水利枢纽的建成投运，黄河中下游的治理格局发生了根本性的逆转。如果说当年的三门峡是一位在泥沙重压下苦苦支撑的“孤胆老将”，那么现在，它已转身成为了小浪底这位“强壮后辈”最亲密的战略副手。在现代黄河治理体系中，三门峡的角色转变主要体现在从“单打独斗”向“联合调度”的跨越：在每年汛期的“调水调沙”期间，三门峡利用其改建后的底孔，率先进行“冲库排沙”。它将库区淤积的泥沙有计划地冲刷出来，送往下游。小浪底接力：冲出来的泥沙进入小浪底库区。小浪底利用其巨大的库容（接近130亿立方米）捕捉这些泥沙，并利用高水位的人造洪峰，将泥沙一举送入大海。

结果：三门峡的淤积压力被小浪底有效分担了。小浪底由于地理位置更靠下游、库容更大，已经接替三门峡成为了黄河下游防洪的“总闸门”。而三门峡则将重心转向了更专业化的“防凌”（防治冰坝灾害）。“蓄清排浑”原则，在“三门峡-小浪底联合调度”中达到了高度的平衡。

我有幸在2004年4月和5月，两次参加在小浪底水利枢纽举行的技术会议，并参观了大坝和水库。我为三门峡工程终于有了这样一个库大靠下的梯级兄弟小浪底工程而庆幸。通过科学的两库水流联合调度，三门峡的淤积问题从此得以较完善解决，终生关注三门峡工程的黄万里教授和张任教授在天之灵也可因此得到慰籍了。

 

图1，官厅水库

图2，密云水库

 

图3，改建后的三门峡大坝

 

 

图4，2004-4-27，小浪底水利枢纽的一次会议

 

图5，2994-5-24，小浪底坝下游留影

2026年3月15日完稿。文中图1、2、3取自网络，谨向原制作者致谢。