理工大学，牵头全国重点实验室

在旱区和水打交道，是种啥滋味儿？

5月的新疆阿勒泰，一场超3亿立方米的“洪水”如约而至，短短4天，奔涌近520公里，经过11个乡镇27个村落。这不是天灾，而是持续了近10年的生态灌溉工程——额尔齐斯河漓漫灌溉工程，是一次专门针对额河流域的生态“治疗”。8月牧民返回草场时，迎接他们的已是丰茂的牧草。

这场“人造洪水”最妙之处就在于它可以控制——通过特别设计的工程布局，只润绿洲不淹农田。20世纪以来，受流域水土开发、引调水工程建设等因素影响，额河河谷两岸的林草湿地逐年萎缩。2015年起，邓铭江院士带领西安理工大学等科研团队，开展额河大尺度生态调度实践，首创提出了七库联调、三次脉冲、漓漫灌溉、多尺度耦合的生态调度方案，通过连续十年的生态调度与修复实践，牧草产量和水生生物多样性都显著提升，受到了当地政府和牧民的一致好评。

这支团队来自旱区水工程生态环境全国重点实验室（以下简称“实验室”）。11月8日，西安理工大学揭牌成立13个机构，聚焦国家战略与产业瓶颈，强化基础支撑与交叉融合，以问题为导向、以融合为路径，打破学院之间藩篱，构建“学科—科研—人才—产业”贯通融合的生态体系。实验室长期深耕旱区流域水环境综合治理与生态修复关键难题，更将成为贯通全校优势学科资源、夯实交叉融合发展根基的核心枢纽，精准锚定黄河流域生态保护和高质量发展等国家战略，持续贡献西理工智慧与力量。

尽管这是一位在旱区和水打交道的“老专家”，但事实上实验室今年年初才刚刚正式获批，在原西北旱区生态水利国家重点实验室的基础上整合组建而来，由西安理工大学牵头，新疆水利发展投资（集团）有限公司、内蒙古农业大学共建。

从“西北旱区生态水利国家重点实验室”到“旱区水工程生态环境全国重点实验室”——几字之差，如何去理解这座实验室名字的变化？简单来说，它是为了更好地平衡旱区水工程建设与生态环境之间的关系，解决二者之间的矛盾，就像给旱区“看水病”的医生，但实验室的任务并不是只会“找水、输水”，更要会“算水、用水”，让水工程既能解渴，又不伤害旱区脆弱的生态。

不仅是名字的变化，实验室在研究方向、战略定位和使命担当上也实现全面升级，从区域特色研究向全国性、国际性战略科技力量转变，致力于为解决全球旱区水工程与生态环境问题提供中国方案。

三道难题

此刻，旱区这位“病人”身上有3个问题，等待这位实验室“医生”一一诊治解决：

第一个问题，病人免疫力低下，容易生病，即旱区生态环境脆弱、生态系统和水文功能退化——实验室的任务是搞清楚旱区这位病人的“致病”机制，即“怎么生的病”以及“为啥容易生病”。

第二个问题，病人曾经做过一次大手术，虽然这次手术让病人恢复了自主生活的能力，但也可能引发一些并发症——旱区的水工程建设极大缓解了当地水资源短缺的问题，却也容易引发生态环境问题，甚至造成水生态环境恶化、湖泊萎缩、河道断流等不可逆的破坏——实验室需要做的，是想办法减轻并发症对病人产生的影响，即针对水工程建设运行对生态环境的影响，重点开展旱区水工程生态环境效应、生态失稳机制及极端过程、水工程生态环境协同保护的研究任务。

第三个问题，病人免疫力低下，需要有针对性地进行改善，预防再次生病——实验室需要提升病人的免疫力，即围绕水工程建设运行生态环境修复的稳定性和可持续性，重点开展水工程建维生态环境修复、河湖湿地水生态环境复苏、生态功能提升与持续利用的研究。

现在，为了让你能更放心地把旱区这位“病人”交到“医生”手上，必须先向你介绍一下这位“医生”。

解题的人

2018年，中国工程院院士邓铭江受西安理工大学邀请，加盟当时才揭牌不久的省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室。他长期坚守西北边疆工程科技一线，是我国干旱半干旱地区水资源研究和水利工程领域的学科带头人，与这座实验室的定位再契合不过。

旱区占我国国土面积53%，主要分布在西北地区，是国家重要的生态屏障、战略粮仓和能源基地，但水资源短缺和生态脆弱严重制约了旱区经济社会发展。在这一背景下，2010年，经科技部批准，西安理工大学挂牌成立了西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地，并在2018年正式获批建设省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，针对旱区水资源短缺、生态环境脆弱，开展旱区水与生态环境科学研究和高层次人才培养工作。

难题的解法

额尔齐斯河谷两岸的牧民们迎来了丰茂的牧草，而远在3千公里外的陕北绥德，也等到了它的绿水青山。

这座素有“西北旱码头”之称的县城，曾是黄土高原水土流失最严重的地区之一。它的改变得以于一座神奇的“小坝”——淤地坝，“沟里筑道墙，拦泥又收粮”是黄土高原人民对这座“小坝”的直观印象。

实验室是这片土地，也是这座“小坝”的老熟人了。流域泥沙与生态水利团队创新了大中型淤地坝规划设计关键技术，构建了梯坝联合的田园综合体，在黄土高原指导建成5600余座淤地坝，构建起“拦蓄天上水、补给地下水、利用坝中水”的雨洪调蓄系统，不仅用一座座“小坝”拦住了沙，直接减少水土流失面积20.3万k㎡，还新增了稳定高产的土地，为全球干旱区生态治理提供中国解决方案。

同样变绿的，不只有黄土高原上的千沟万壑，还有几乎占领了旱区、大片泛白的盐碱地。

作为从事土壤改良与节水灌溉、水土资源与生态环境方向的研究专家，王全九教授和他的团队把磁电活化水一体化设备带到田间地头，推广面积上万亩，减少了“盐害”，通过水肥耦合让“水”重新活了起来，实现农作物增产15%-35%，水分利用效率提高10%-15%，真正做到让农田破“碱”重生，建好旱区的生态粮仓，助力旱区农民脱贫致富。

从田间地头到城市区县，实验室的智慧大脑已然遍布旱区。可智能感知农田生境信息并作业的“智慧水塔”，帮助当地增产提质，为西北旱区乃至全国的生态农业转型提供关键的水资源解决方案；由实验室团队探出的“土壤改良新路子”，应用于陕西省泾惠渠灌区、内蒙古河套灌区等大型灌区的节水改造、盐碱地综合利用及低产田改良等工程，覆盖60 余个市县；研究成果指导的《黄河干流抗旱应急调度预案》等编制工作，应用于10余个城市内涝防控设计及实践，为旱区旱涝灾害预报预警与精准防控提供依据。

在更多国家大型工程中，也常见实验室的身影。生态水文功能协同提升技术，应用于国家退牧还草工程重点区域锡林郭勒150万亩典型草原生态修复工程；沥青混凝土心墙土石坝关键技术及，应用于全国80%以上沥青心墙坝工程并辐射到国外，引领世界沥青混凝土绿色防渗技术的发展；渗流控制关键技术，应用于陕西黑河水库、新疆下板地水库等全国221 项工程，解决了西部地区重大岩土工程问题；多能互补协调运行技术，成功应用于世界最大的龙羊峡水光互补工程，助力以水风光储多能互补实现全清洁能源供电；轴流式和贯流式水轮机关键技术，在葛洲坝、大藤峡等近20座大型电站成功应用，彻底打破了国外公司对大型轴流式和贯流式水轮机技术的垄断。

从黄土高原沟壑整治到黄河流域生态保护，从沥青心墙坝技术突破到水轮机设计领跑世界……“十二五”以来，实验室已经收获国家科技进步二等奖13项、省部级一等奖49项，为解决旱区水工程建设背景下的生态环境问题，实现生态系统保护和功能提升做出巨大贡献。