我看这版《水工设计手册》
刘 宁
《水工设计手册》(第2版)印制简明、内容厚实。11卷65章，约14457千字(不含本卷，下同)，水利水电、水电水利两个规划设计总院和中国水利水电出版社共同承担，数百位专家学者、编辑人员，历时6年，集思广益，博采众长，悉心修编。它是工具书，更是案头典。当您翻开这套《手册》，您就步入了水工设计的宝库!
“水工”是指水利水电工程。“设计”则是，设之于未有，计之于未成。“水工设计”，顾名思义，就是水利水电工程的规划、研究、论证、计算和试验的整个过程!
我们都有体会，随着时代进步，工程作为科学技术极大发展的主要载体和实际体现，不断改变着人类的生产和生活方式，不断推进社会形态与结构的演进。工程重要性得以凸显的原因是工程建设必然要聚集社会大量投入，对社会供给与需求产生多方面的明显作用。工程的实现也必然具有巨大的社会、经济、环境及文化效益。现代社会，工程遍布每个角落，涉及各个领域，是利益共同体的凝聚，对社会产生着或即将产生全方位的影响。
事实上，人类通过工程正在改变着世界，水利水电工程亦是如此!水利水电工程，既有与自然的环境、生态的密切相关性，也有与社会的产业、经济的高度关联性，同时，其建设过程就是将科学技术集成、转换为现实生产力的关键手段和方式!因此，我们说，水利水电工程是人水相连的纽带、人水相通的桥梁，也是人类认识自然并作用于自然的载体。
从本体论的角度看，水利水电工程的建设，不同于自然物的存在，但它必须遵守自然物内在的必然规律，这就要求工程的设计、施工必须要按照科学技术的原理来进行!为此，这版《水工设计手册》的修编是紧密围绕下述目标和规则展开的:
(1)广大水利水电工作者的良师益友，水利水电建设的盛世宝典，传承水文明的时代精品——在《水工设计手册》(第2版)编委会扩大会议上的讲话，陈雷，编委会主任。
(2)权威性、综合性和实用性强的一流设计手册，一部里程碑式的出版物——见《水工设计手册》(第2版)序，潘家铮，技术委员会主任。
(3)满足工程需要，创新设计理念，更新设计手段，总结建设经验，为设计提供方便，要具有科学性、实用性、一致性、延续性——见《水工设计手册》(第2版)“第2版前言”。
(4)修编的要求和原则详见本书纪事部分中的《<水工设计手册>修编工作大纲》，以及索丽生主编撰写的述评。
《水工设计手册》(第2版)是在第1版的基础上修编的。第1版发行直至第2版修编付梓以来，我国水利水电科学技术创新发展，工程建设取得了重大成就，成功建设了一大批具有防洪、发电、航运、灌溉、调水等综合利用效益的水利水电工程。第一次全国水利普查数据显示，截至2011年底，我国已修建各类水库98002座，水库数量为世界第一。我国应用现代新技术、新方法修建了三峡水利枢纽，南水北调工程，二滩和溪洛渡、小湾、锦屏一级高拱坝，小浪底水库，水布垭和糯扎渡水电站，龙滩和日照碾压混凝土坝等巨型工程和诸多百米级乃至300米级的大坝。这些规模宏大、技术复杂的工程，是水利水电工程极具代表性的杰作，在设计理论、技术、材料和方法等方面都有了很大提高和很多突破，为我国乃至世界水利水电工程建设探索并积累了成熟而先进的经验。对水工设计而言，这意味着:第一，原有一些技术和方法实际已经落后，需要主动予以淘汰;第二，许多新理论、新技术、新材料和新方法不断涌现，业已成熟，需要在工程中使用，比如以计算机为代表的信息技术的发展，给水工设计的方法和手段带来了许多革命性的变化;第三，生态文明建设的要求，使得水工设计必须在理念和方案上有更遵循自然规律的考虑和抉择。
设计是工程的灵魂!基于新的科技进步和丰富的工程实践，第2版《手册》修编时坚持了可持续利用的观念，注重了人与自然的和谐相处，倡导了技术和人文的“融会贯通”，强调了“恰到好处”的优化设计风格!无论从设计理念、设计技术方面，还是从协调性、综合性、实用性把握方面，第2版《手册》均可达到了修编要求，可以满足读者预期，为设计提供支持。
可以说，就当今兴水惠民的民生水利发展以及水利水电工程建设取得的成效而言，《水工设计手册》(第2版)努力做到了:“内容完整实用，资料翔实准确，体例规范合理，表达简明扼要，使用方便快捷，经得起实践和历史的检验”。
1.从修编需要及特点看
(1)策划准备充分。对《水工设计手册》进行修编从1996年最初提议、策划到2008年正式启动，历时12年，许多领导、专家学者、工程技术人员给予了积极支持和响应，并多次探讨修编经费来源、组织方式以及工作机制等实质性问题，实际研究了修编工作可能遇到的困难，为修编工作的破冰启动、顺利开展进行了有益的铺垫和尝试。
(2)修编基础扎实。《水工设计手册》(第2版)是在我国已修建了15万多座水库、淤地坝(根据第一次全国水利普查数据，共有水库98002座，淤地坝58446座)的基础上，在3亿多千瓦电站装机(根据中电联统计年报，2013年底全国水电装机容量为28151万千瓦)已投运中，在更多的、数不胜数的水闸、堤防、灌渠以及引、调、提等水工程成功建设运行的基础上修编的。这不仅是编撰，更是实证，也是科考;在一定意义上，既是归纳，也是创新，还是推广，是工程的描绘，是设计的指引。
(3)顺应时代需要。我国水利水电工程设计技术经过长期的探索积累，已然走在世界前列，实践中并行存在的部分规范标准和设计准则，需要在工程建设中更好地加以契合统一，以适应“渐行渐近、一波又盛一波”的水利水电工程建设需要;同时，针对我国基层单位水利水电设计人员不足、技术力量薄弱的情况，也迫切需要修编出版这版“方便可查、引导兼具实操”的工具书，以简便设计步骤，支持设计意图，提升设计效率，保障设计质量。《水工设计手册》(第2版)修编正是以这样的需要为目标任务的。
(4)高位推动、组织有力。水利部陈雷部长担任全书编委会主任，为《手册》修编确立了方向，设定了目标，并在过程中给予了重要指导和大力支持。这不仅是对《手册》修编出版工作的关心，更是对水利水电工程建设的高度重视。由37位编委组成的编委会认真遴选聘任了全书2位主编和4位副主编及22位卷主编和89位章主编，审定了《手册》修编工作大纲，提出了明确要求和编撰原则。中国工程院原副院长、两院院士潘家铮担任技术委员会主任，每逢审稿他必定参加，一丝不苟、拍板定夺，为《手册》修编提出了诸多建设性意见。由31位专家组成的技术委员会，释疑解惑，严谨求实，全过程承担了《手册》技术咨询和技术审查的指导、把关工作。
(5)机制得当、内容丰富。水利水电与水电水利两个规划设计总院和中国水利水电出版社3家单位共同出资、共同合作、共同组织《手册》修编工作，一开始便构建了适宜得当的工作机制。三家单位明确分工、相互配合，发挥了积极牵头作用，有效地、出色地完成了组织编撰、咨询、审查和编辑出版等相关工作。全书修编过程中，全国共有26家单位，包括13位院士在内的500多位专家、学者和专业编辑直接参与了修编工作，他们将此视为一种责任、一种展示、一种寄托，全身心投入到工作中。
《手册》修编采用“11+1”模式，即《手册》11卷加《述评纪事》卷。相比于第1版《水工设计手册》8卷42章600余万字，修编完成后的《水工设计手册》(第2版)增加到11卷65章1400余万字，不仅字数增加到第1版的2.33倍以上，而且内容更加丰富、涵盖面更广。增加《述评纪事》卷是《手册》修编的一个创新。其出发点是叙述、评价《手册》修编主要内容，纪事、说明《手册》修编过程中的要义谨见，从专家的视角正观、侧观、仰观或反观《手册》的实用性、科学性，为读者和工程技术人员更好地理解、把握和使用好《手册》提供引言和导向。
(6)注重知识产权保护。《手册》修编过程中，十分重视知识产权保护问题。一是注意处理与第1版《手册》之间的著作权问题。为了表达对第1版《手册》著作权人的尊重，在《水工设计手册》(第2版)各卷的文前部分，列出了“《水工设计手册》第1版组织和主编单位及有关人员”名单，列出了“《水工设计手册》第1版各卷(章)目、编写、审订人员”名单，并转载了《水工设计手册》第1版前言。对个别内容变化不大的章节，采取了由第1版著作权人署名在先、第2版修编人署名在后的处理方式。二是注意处理基本理论、公式、设备等著作权、专利权归属问题。《手册》修编中大量涉及作者著作权和产品所有权，对这些内容，在参考文献中予以一一列出，对重要的图、表、公式还在当页给出了页下注，以求尽尊其意，不妄留侵权之疏忽。
2.从修编内容和要求看
第1版《水工设计手册》共8卷42章，主要内容包括基础理论，地质、水文、建筑材料，结构计算，土石坝，混凝土坝，泄水与过坝建筑物，水电站建筑物，灌区建筑物等。修编后的《水工设计手册》(第2版)分为11卷65章(不含本卷)，主要增加了以下三方面内容:一是总结和提炼了30年来水利水电工程设计中技术创新、方法和理论创新所取得的成果和经验;二是补充了新时期水利水电工程设计所关注的征地移民、环境保护和水土保持，边坡工程与地质灾害防治以及水工安全监测等内容;三是增加了促进设计水平、设计效率提高的计算机技术。主要新增内容包括流域规划、征地移民、环境保护、水土保持、水工结构可靠度、碾压混凝土坝、沥青混凝土防渗土石坝、河道整治与堤防工程、抽水蓄能电站、潮汐电站、过鱼建筑物、边坡工程与地质灾害防治、水工安全监测、计算机应用技术等篇章。其技术要求如下:
(1)系统、客观、真实地总结国内外水工设计的新观念、新理论、新方法、新技术、新工艺，体现我国当前水利水电工程设计科学研究的水平——具有时代的科学性。
(2)全面分析总结水利水电工程设计经验，发挥各设计单位技术优势，适应水利水电工程设计新的需要。可供水工设计人员“查询”，作为工具书使用——具有简明的实用性。
(3)兼顾我国水利与水电设计现实并存的标准体系差异，在修编过程中尽其可能协调一致，或者并行表述、加以说明，避免相互矛盾等问题——具有契合的一致性。
(4)以第1版《水工设计手册》框架为基础，修订、补充有关篇章内容，同时较大幅度增加涉及工程设计环境、条件、规划等卷帧，承继了水工设计技术的主体脉络——具有发展的延续性。
3.从设计进步上看
(1)理念上。随着我国经济社会的发展和科技水平的提高，除了关注水工结构自身设计外，还要求水工设计人员在设计过程中，注意节能、节地、节水和生态环境保护、征地移民的要求，体现以人为本、人水和谐和资源节约的理念。为此，新增了水利规划、征地移民、环境保护、水土保持、建筑设计和节水灌溉技术等内容。
(2)方法上。新增了工程结构可靠度理论、最优化方法和人工神经网络的数学方法、用于水利水电工程设计的结构优化设计方法;对水力学、土力学、岩石力学部分作了补充和完善，增加了水动力学、土体的本构模型、岩体结构面统计理论与方法和岩体稳定性分析方法;在工程设计方面，新增了水土资源供需平衡分析方法、引水枢纽弯道环流理论、地质灾害防治、节水灌溉技术等。
(3)材料上。新增了自密实混凝土、胶结颗粒料(胶凝砂砾石混凝土和堆石混凝土)、沥青混凝土、补偿收缩混凝土、模袋混凝土和土工合成材料等，发展和完善了碾压混凝土、高抗冲磨混凝土、纤维混凝土、防水与防腐蚀材料、灌浆材料、止水材料等。
(4)结构上。新增胶结颗粒料筑坝技术(包括胶凝砂砾石坝、堆石混凝土坝)、抽水蓄能、潮汐电站、气垫式调压室、变顶高尾水洞、堰塞湖处置、预应力钢筒混凝土管道(PCCP)、波纹管伸缩节等;发展和完善了碾压混凝土坝、混凝土面板堆石坝、碾压式土石坝、高混凝土拱坝、大坝加高、船闸、升船机、泄洪消能(水垫塘消能、宽尾墩挑流联合消能、有压泄水隧洞洞内孔板消能、旋流式内消能等)、鱼道、抗震结构、边坡处理、坝体防渗墙结构、坝基深厚覆盖层处理、地下洞室、大型倒虹吸和渡槽结构、大型钢闸门和压力钢管等。
(5)手段上。增加了计算机技术和计算软件的介绍，对水力学试验、材料试验、结构试验、抗震试验等方面的技术和要求相应地作了介绍。新增了全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感系统(RS)、隧洞地震超前预报测量系统(TSP)、掘进机(TBM)、监测自动化系统等内容。
4.从各卷协调上看
由于卷数多、内容广、相关紧，所以各卷的统筹协调、标准统一至关重要，既要各成卷章，又要衔接成册;既不能特立独行，也不能相互倾轧。在这里，我仅举修编、核校过程中几个细微之处的把握以证之。
(1)有关水工设计软件内容的编写，第1卷着重介绍通用软件的功能与适用范围，其他卷根据需要选列专用软件并编写具体应用案例。
(2)岩体力学取值方法及经验值、岩体稳定分析方法的基本原理，在第1卷第5章有关岩体力学参数取值和岩体稳定性分析方法中侧重介绍。
在第5卷《混凝土坝》、第8卷《水电站建筑物》、第10卷《边坡工程与地质灾害防治》等涉及地基和边坡稳定分析时，岩体力学取值方面着重介绍实际工程中的一些做法和需要注意的问题。为了使用方便，适当重复，但不再叙述其基本原理，直接引述基于有关理论形成的计算分析方法或软件，如刚体极限平衡法分析、数值分析法等。
经协调，原在第1卷第5章5.7节中介绍的软弱夹层的成因、分类、结构构造、黏土矿物成分、化学成分等内容，纳入第2卷第3章工程地质与水文地质部分。
(3)协调统一了第2卷第2章中的橡胶坝分类与第7卷中水闸的相关内容。
(4)第3卷中，“2.4.6环境地质影响预测与评价”主要介绍利用工程地质成果对影响成因进行分析，评价环境地质问题对工程安全、生活环境和生态造成的影响;而在第10卷中，第5章“地质灾害防治”主要介绍地质灾害的概念、分类及防治等内容。
(5)第3卷中，“2.6.4.2分层取水设施设计”侧重提出分层取水技术要求，建筑物结构设计在第8卷中介绍。
(6)第3卷中，“2.8.2过鱼设施设计”主要提出满足鱼类习性的工程设计要求;相关工程设计和措施，则在第7卷《泄水与过坝建筑物》之“3.1过鱼建筑物”中介绍。
(7)第3卷中，“2.9.1土壤次生盐渍化防治”侧重于各类防治措施的引述;而在第9卷的相关章节中，侧重介绍土壤盐渍化的评价及其对农作物的影响。
(8)河道水力计算的基本方程和计算方法主要在第1卷第3章中介绍;各类型河道水力计算的条件和要求则在第6卷“5.1.3河道水力计算”中给出。
(9)有关泥沙计算和河床演变分析的具体方法在第2卷的相关章节介绍;而潮汐河口的泥沙来源、运动特性和河床演变分析的基本要求，则主要在第6卷“5.3.3潮汐河口泥沙运动及河床演变分析”中介绍。
(10)关于渗流计算的原理和方法，见第1卷“4.4土的渗流计算”;而闸基渗透变形破坏判别方法和渗流计算分析要求，则主要在第7卷“5.5.1闸基渗流分析”中介绍。
(11)对第2卷第5章“水利计算”相关内容与第9卷第1章“1.3需水量分析”以及第2卷“1.4水资源供需平衡分析与配置”中地表取水工程水利计算、“1.5防洪规划”中承泄区设计水位和库容计算、“1.6治涝规划”中渠道设计流量和排涝设计流量计算等内容，进行了多处衔接协调处理。
(12)由于安全监测已经单独编成第11卷，原则上其他各卷中不再介绍安全监测内容。个别情况下，也只是结合建筑物的特点简要给出安全监测的要求，或结合工程实例解释安全监测的设计方法、仪器的布置和埋设要求。
综上所述，《水工设计手册》(第2版)的立意仍是:工程技术人员的参考书，工程设计人员的工具书。也许修编完成后的《手册》，相对于“浩瀚典籍”来说是“毫毛”技艺，但是对工程建设来说，不可谓不是“顶上”功夫!毋庸置疑，这版《手册》修编“砌筑”在厚重坚实的工程建设经验基础之上，提炼、归纳的设计思路、设计方法、设计技术，旨在为工程技术人员在未来工程建设设计中提供参照、借鉴、使用，必然具有局限性、时效性和不适应性，也隐含着不当使用的风险性。鉴于此，《手册》的使用人员，特别是工程设计人员，务必要以遵循自然规律为前提，以人类所及的智慧为指引，恪尽职守、精益求精，方能设计好每一个水工程。这是无论何时都永远摆在设计技术前面的准则。
《水工设计手册》(第2版)力图帮助工程技术人员提供、解决工程设计中的一些理念、方法、条件、手段、案例和问题，极尽所能地把已有的、成熟的、经过实际检验的设计技术呈献给读者，全力推广先进的、创新的、行之有效的设计方案并保护其知识产权，但毕竟不是设计的本身和全部，并伴有与生俱来的、可以看得到的局限性——就是在《手册》的出版过程中，仍有规程规范调整、颁布，如可靠度设计、耐久性设计、安全监测设计等。也有一些实际工程设计特例、特大型工程的专门设计方法未纳入。随着时间的推移，新的设计思想、理念、方法和技术(比如3D设计方法)必然会不断提出、产生、成熟、发展，并会超越《手册》介绍的设计内容，甚至就是现在，或许也已存在着不协调和过时之处。因此，还请《手册》的使用者，在参考的同时，紧密结合工程实际要求和自身设计能力，为营造优质工程、一流工程和精品工程，宜材适构，格物致知，践行工程技术人员的诺言!
工程无不打上时代的烙印。党中央、国务院从对水安全的总体要求出发，确定了“节水优先，空间均衡，系统治理，两手发力”的治水方略，这无疑是当今水利水电工程建设的政策指南。我们要在实际工作中，遵循这一方略和指南，按照“确有需要、生态安全、可以持续”的原则，努力完成好包括设计在内的水利水电工程建设各项任务。
马克思说过，工程是“人的本质力量的对象化”。金字塔、长城、大运河、都江堰以及基因排序、两弹一星、嫦娥探月、蛟龙探海和火星探秘，这些标志性工程，既是当时技术水平的体现，也必然内涵着一定的社会意识形态和政治经济特征。人类发展至今，工程成败的案例难以计数，好的工程和不好的工程同时存在于社会中。对于那些“不好”的工程，尽管其“不好”并非工程师之“不好”，毕竟政治家、企业家而非工程师才是重大工程决策的主体;但对于那些“失败”的工程，却是工程师不可推卸的责任。也就是说，工程决策和目标一旦确定，如何系好“纽带”，建好“桥梁”，便是工程技术人员的良心所在!
2008年2月，作为水利部总工程师，我受命于陈雷部长和《水工设计手册》(第2版)编委会，与索丽生副部长等一起共同主编这版《水工设计手册》，期间有很多收获和心得。在这项艰巨任务即将完成之际，我要向第1版《水工设计手册》的编撰人员致以特别的谢忱!我相信，每一位水利水电工程技术人员，都会一以贯之地承继第1版《手册》良好的设计理念、设计风格和设计方法。我还要向为《水工设计手册》(第2版)修编作出贡献的专家学者、编撰人员、校审人员和编辑出版人员表达诚挚的谢意!你们执着的灯下身影、坚守的设计原则、过硬的编辑功底，令我心生感念、心存感动。与此同时，我也要向《手册》的编委会、技术委员会和组织单位致以由衷的敬意!编撰和编辑过程中，标准的契合兼顾、人员的调配安排、文图的斟酌订正，都得到了关心支持、全力保障，激励我们慎终如始地将这版饱蘸辛苦、充满睿智的《手册》呈献给读者。如果说，这版《手册》就是以往水利水电工程建设的印记和未来水利水电工程建设的瞩望，那么这版《手册》封面烫金的六个大字——水工设计手册，就是大家曾经为之努力的金质述评!
故，谨记以敬，工程不朽，设计进步，《手册》更新。