红旗渠工程科技内涵与创新实践研究报告

“红旗渠科技内涵挖掘”课题组

一、前言

红旗渠地处河南省林县（现林州市，下同）。千百年来的林县历史就是一部缺水血泪史。林县人民早已深刻认识到“有水则生、无水则亡”的现实，但在旧社会却无力改变。新中国成立后，林县人民决心改变“十年九旱”的历史状况，于1960年2月开始了改造自然、改变命运的抗争，开工建设红旗渠工程。在中国共产党的坚强领导下，经过近十年的奋战，1969年7月支渠配套工程全面完成，在林县建成以红旗渠为主体的引蓄结合、能灌能排的农田供水系统，呈现出一幅“渠道网山头，清水到处流，旱涝都不怕，年年保丰收”的水利画卷。

1974 年，中国首次将纪录片《红旗渠》在联合国大会上播出，展示了伟大的林县人民在资金物资极度短缺、装备和技术极度匮乏、悬崖绝壁施工极度艰难的情况下，成功修筑红旗渠工程的伟大事迹。纪录片播放后，美联社评论道：“红旗渠的人工修建，看后令世界震惊”。周恩来总理曾自豪地告诉国际友人：“新中国有两大奇迹，一个是南京长江大桥，一个是林县红旗渠。”

伟大实践催生伟大精神。红旗渠工程建设造就了“自力更生、艰苦创业、团结协作、无私奉献”的红旗渠精神。2011 年3 月，习近平总书记在参加十一届全国人大四次会议河南代表团审议时动情地说：“红旗渠精神是我们党的性质和宗旨的集中体现，历久弥新，永远不会过时”。2022年10月28日，习近平总书记在视察红旗渠时再次指出，红旗渠就是纪念碑，记载了林县人不认命、不服输、敢于战天斗地的英雄气概。要用红旗渠精神教育人民特别是广大青少年，社会主义是拼出来、干出来、拿命换来的，不仅过去如此，新时代也是如此。习近平总书记强调，红旗渠精神同延安精神是一脉相承的，是中华民族不可磨灭的历史记忆，永远震撼人心。年轻一代要继承和发扬吃苦耐劳、自力更生、艰苦奋斗的精神，摒弃骄娇二气，像我们的父辈一样把青春热血镌刻在历史的丰碑上。

红旗渠工程被誉为“世界第八大奇迹”，是林县人民奋斗与智慧的实践结晶，是“苦干加巧干”的杰出作品。一直以来，相对于以“苦干”为主要特征的红旗渠精神挖掘和宣传，以“巧干”为内核的科学技术展示尚不充分。2023年5月16日，李国英部长在红旗渠现场调研时作出专门部署，由水利部办公厅组织中国水利水电科学研究院开展红旗渠工程科技内涵与创新实践的专题研究。工作组开展了现场调研、文献检索、专题研讨和专家咨询，形成本研究报告。

本报告基于当年的水利科技发展水平，还原梳理了红旗渠工程当时面临的科技挑战，深入挖掘了规划设计、测量控制、结构创新、材料制备、组织管理、运维管护等方面的工程科技内涵；从工程地质环境、规模与复杂程度、机械装备与技术力量、材料和投入等多个维度，对红旗渠工程难度进行系统评价，力图形成“世界第八大奇迹”的科学注脚；挖掘凝练和总结了空心坝、渡槽、渠道、隧洞等主要建筑物设计施工环节的工程技术亮点，结合红旗渠复杂巨系统水利工程特色，提出了红旗渠科技精神的内涵；从更高视野和更深层次阐释了红旗渠工程所蕴含的七大关系协调实践，以期形成对新时代水利高质量发展的启示与借鉴。

红旗渠科技内涵十分丰富，但受研究人员的认识水平以及时间所限，对红旗渠工程科技内涵挖掘深度和广度仍有较大提升空间，期望大家提出宝贵的意见和建议，丰富科技红旗渠，让更广大的水利工作者更加系统深入地认识红旗渠工程科技内涵、精神与价值。

二、红旗渠工程概况与难度挑战

1.红旗渠工程基本情况

红旗渠位于河南省林县境内。历史上林县是个山穷、水穷、地穷、人穷的贫瘠山区。全县不仅水源匮乏，而且自然灾害频发。境内山峦起伏，沟壑纵横，土薄石厚，地质复杂，降水量年内年际分布极不均匀。浊漳河、露水河、洹河、淅河、淇河等5条季节性河流，平时干涸断流，汛期水势猛涨，水土流失严重。然而比洪水灾害更可怕的是缺雨造成的十年九旱。《林县志》记载，自明朝正统元年（1436年）到1949年的514年间，林县发生自然灾害100多次，大旱绝收30次。林县人民在这极其恶劣的生存环境中苦苦挣扎，形成了特有的望水、盼水、惜水意识。水几乎贯穿了林县人民的全部生活和精神世界。

为彻底改变林县干旱缺水的面貌，在中国共产党的领导下，1957 年林县掀起修库、修渠的水利建设高潮，先后在淇河上修建了淇南、淇北2条渠道，在淅河上修建了建设渠，在洹河两岸修建了丰产、建民和跃进等小型渠道。1958年，先后修建了南谷洞、弓上、要子街等3 座中型水库以及黄华、曲山、石门等30 多座小型水库。同时，还修建了英雄、淅南、高峰、天桥断渠道，扩建了抗日渠。林县通过兴修水利，培养了大批专业技术人才，积累了丰富的水利施工经验。

1959 年，林县遭遇特大旱灾，河水断流，已建水库干涸，大批新建渠道等无法发挥效益。同年10 月，为彻底解决境内缺水问题，决定引山西境内的漳河水入林县，旋即开展工程前期引水点和渠道线路勘测。1960年2月，动工兴建“引漳入林”工程。受工具、材料、技术等条件限制，经过1 个多月的奋战，工程进展缓慢。关键时刻，林县紧急召开了“盘阳会议”，决定将“引漳入林”命名为“红旗渠”。同时，将总干渠工程分为四期施工，完成一段、通水一段，以水促渠。1965年4 月5 日，红旗渠总干渠全线通水。1966 年4 月，完成3条干渠建设。历经十年奋战，到1969年7月1日基本完成红旗渠主体工程建设，共建大小渠道351条，全长1525.6 km。1975年年底，红旗渠配套工程改善扩建基本结束。

红旗渠灌区设计灌溉面积54万亩（1亩=1/15 hm2，下同），共有干渠、分干渠10 条，总长304.1 km；支渠51 条，总长524.2 km；斗渠290 条，总长697.3 km。红旗渠渠首位于山西省平顺县石城镇侯壁断下，总干渠长70.6 km，纵坡1/8000，设计流量20 m3/s，加大流量23 m3/s。主要建筑物包括渠首拦河坝、青年洞、空心坝、南谷洞渡槽、总干渠分水闸、桃园渡桥、红英汇流、夺丰渡槽、曙光洞和曙光渡槽等。

1989 年，受漳河来水减少及水量分配等影响，红旗渠实际引水量明显减少。同时，由于风剥水蚀，工程渐趋老化。因此，及时开展工程技术改造、走节水型灌溉道路势在必行。自1993年开始，红旗渠接续开展了三轮技术改造。1993年至1997年，第一轮技术改造主要提升总干渠功能；2005 年至2014 年，第二轮技术改造主要改造总干渠、二干渠、红英干渠、红英南分干渠、红英北分干渠等5条渠道的险工险段；第三轮技术改造从2017年开始，分三年实施，主要对总干渠、二干渠、三干渠、红英南分干渠、淅南干渠及天桥干渠以及26条灌溉面积较大的支渠进行续建配套及节水改造。2021年8月，红旗渠实施了“十四五”灌区续建配套与现代化改造项目，重点改造老旧输配水工程及建筑物，开展了信息化工程建设并改善管理设施。

红旗渠运行50 余年来，共引水130 亿m3，农业灌溉供水60亿m3，共浇灌农田4700万亩次，不仅支撑和保障了林州市经济社会的快速发展，而且为当地生态环境保护作出积极贡献。

2.红旗渠工程面临的科技挑战

红旗渠地处太行山，地形多样，地质多变，工程艰险，技术要求高。在当时的生产力水平下，红旗渠工程建设与管理面临诸多艰巨的科技挑战。

一是工程体系十分复杂。红旗渠工程规划以漳河水为主，工程设计要求做到“能引就引、能蓄就蓄、能挖就挖、能提就提、上排下用、排灌结合”，且应充分利用雨水、井水、库池水等水源，与现有水利设施形成有机整体。为此，沿渠需要规划设计“长藤结瓜”式中小型水库、蓄水池、旱井等蓄水工程，设计固定式机电灌站和水轮泵站等提水工程，并利用渠道落差建设水力发电站等。复杂的功能需求大幅度提升了红旗渠规划设计难度。

二是工程地质条件差。总干渠所经之处位于太行山背斜轴部附近，大部分为古老岩石。沿线多处于弱风化带或严重风化带，岩石破碎、胶结松散、易坍塌。沿线地质条件不良地段长约12 km，恶劣地段长8 km，占比达30%。这给在悬崖峭壁上修建渠道、打通隧洞带来了极大挑战。

三是勘测设计难度大。总干渠和干渠均位于峰峦叠嶂的太行山山腰，山梁沟谷、悬崖峭壁等地形多变，给测量工作带来极大困难。测量精度要求高、技术设备奇缺、技术力量薄弱是红旗渠勘测设计面临的主要挑战。当时全县只有1台经纬仪和2台测量仪，根本无法满足在崇山峻岭间精确选线和定线的要求。同时，因工期紧、任务重，也给勘测设计带来了困难。因专业人员十分紧缺，初步设计仅由包括吴祖太在内的林县水利局几名技术人员承担，基本上是在边设计边施工中进行。

四是工程量巨大。根据红旗渠工程规划和初步设计，工程需要途经50 余处悬崖绝壁，横穿240 余座山岭，跨越270余条沟河，共需修建干、支渠1500多km，规划削平山头1200余座。同时，计划凿通隧洞230多座，全长近50 km，其中总干渠隧洞达40多座，长度约占总干渠的1/20。当时没有现代化施工机械，贯穿山岭极为困难，仅靠人力施工，难度可想而知。

五是工程材料严重不足。红旗渠工程规模较大，所需建筑材料较多，施工期间正处于我国经济困难时期，物资供应、资金支持、道路运输等条件都很紧张。同时，水泥和炸药等多为国家计划配给物资，需从外地调运。随着工程进度不断深入，水泥、炸药用量单靠外地调运远远满足不了工程需要。

六是施工精度要求高。渠首侯壁断下引水点渠底高程仅比分水岭高出14.7 m，这就意味着水流在太行山崇山峻岭之中环绕自流的70 多km 路程，必须要有连续不断的坡度。同时，为了争取满足更大的灌溉面积所需，总干渠采取了平缓坡降1/8000，对施工精度的要求极高。这样长距离、小落差、自流输水挂壁渠道工程在当时中国水利史乃至世界水利史上都是极其少有的，即使放在当下也足以令人惊叹。

七是施工安全风险大。总干渠全部位于悬崖峭壁，爆破后的悬崖峭壁常常是乱石悬空、裂缝纵横；建设者们长年穿行在地势险恶的渠岸或陡坡边崖上；隧洞掘进爆破时，施工者面临着落石、塌方甚至窒息等风险；高空运送施工材料等重物多用自制土吊车替代机械起重机，事故风险高。正因如此，在红旗渠建设过程中，即便是在严格安全管理和创新工艺技术等前提下，还是有81位建设者牺牲在施工现场。

八是施工管理难度大。总干渠开始施工时，劳力最多达3.7 万人，干渠工程一般投入劳力3 万人；支渠及以下配套工程施工时，人数达到4 万余人。在做好施工组织、任务分配、物资供应和后勤保障的同时，还要保证工程质量和施工安全并能按期完成任务，对当时红旗渠工程的组织管理来说是巨大的挑战。

九是运行管理难度大。红旗渠水源浊漳河最大月平均含沙量达34.9 kg/m3，取水防沙难度与黄河中下游基本相当，处理不慎会造成大量泥沙淤积在渠首或渠道中，极易导致取水流量不足或渠道需频繁清淤等问题的出现。同时，红旗渠地处山区，两岸山坡陡峻，坡降多在1/80～1/200，山洪频发，水流湍急。山洪暴发造成的渠道决口、山石风化和山洪冲刷造成的渣石入渠等都会给工程运行管理带来巨大挑战。

基于以上九方面的严峻挑战，在是否建设红旗渠工程上曾经一度出现争论，所幸林县人民以“重新安排林县河山”的豪情，以“实践—认识—再实践—再认识”的智慧，奋战苦干十年，最终取得成功。

3.红旗渠工程难度评价

红旗渠修建在峰峦叠嶂的太行山山腰，大致沿地面等高线蜿蜒行走，沿线地形陡峭，70.6 km的总干渠都在挂壁上施工。而且，沿线多处于弱风化带或严重风化带，加上要实现1/8000 小落差自流输水，这都给挂壁渠道的修建带来极大的困难。同时，由于山梁沟谷、悬崖峭壁等地形、地质条件多变，红旗渠工程布局建设了渠道、空心坝、渡槽、隧洞等12408座输水建筑物，骨干渠道总长1525.6 km。236座隧洞多选在山体石质坚硬的位置，以减少衬砌、降低塌方风险。但是，在没有施工机械的条件下，只能依靠人工一钎一锤凿通，难度可想而知。在当时经济、社会和技术条件下，作为举一县之力规划设计并组织建造的水利工程，遇到的困难不计其数，难度堪称世界顶级，其中，最为突出的体现在工程地质环境、工程规模和复杂程度、工程机械装备与技术力量、工程材料和工程投入等方面。

在工程地质环境方面：太行山东侧为地质复杂的断层构造，这也是导致林县地区缺水的主因，同时给红旗渠修建带来巨大挑战。沿线地处太行山区，受浊漳河长期侵蚀，沿河两岸自然边坡地形陡峻，最大高差近千米。红旗渠穿越了第四系冲洪积、坡积物松散岩类、紫红色砂质泥页岩组成的薄层风化碎屑岩类等诸多复杂地层单元，岩性条件较差，易形成崩塌、滑坡、塌方等风险。渠道修建需穿越众多水文地质条件复杂的地区，如河流、沟壑、山谷等，工程面临水流冲刷及水位变化调控等诸多难题。此外，渠道穿越洞段存在超硬岩，一些地层以石英砂岩为主，用地质锤砸上去甚至能敲出火星，坚硬无比，极大地增加了凿岩难度。综合考虑地形、地层岩性、地质构造、水文地质等因素，红旗渠工程地质环境难度等级为9级。

在工程规模和复杂程度方面：红旗渠骨干渠系全长1525.6 km，是一项集水库、渠道、隧洞、渡槽、闸坝、电站于一体，具有引水、蓄水、提水、灌溉、排水、发电等功能的复杂超长集群引调水系统工程。工程建设历时近十年，削平山头1250座，修建各类建筑物12408座，完成土石砌方4718万m3。其中包括建设中小型水库390座；架设渡槽195座，长度达10272 m；开凿隧洞236个，总长度49.36 km。设计加大流量23 m3/s，最大年引水量3.74亿m3，设计灌溉面积54万亩。建成后在统计工程量时发现，如果把这些土石垒成高3 m、宽2 m的方墙，可以纵贯祖国南北，相当于从哈尔滨到广州修筑一道“万里长城”。从工程规模和复杂程度考虑，工程难度等级为9级。

在工程机械装备与技术力量方面：在当时的施工条件下，几乎没有任何施工机械设备，施工队员们只能采用铁锤、钢钎、扁担、纺线陀等简易工具（共计达38 万件），近乎完全用人力依靠肩挑背扛来施工。此外，专业技术人员严重不足。1960年开工时全县仅有28 名水利技术人员，最高学历是中专，其余都是不懂专业技术的农民。另外，勘测仪器严重不足，全县仅有2台水平仪和1台经纬仪，无法满足如此庞大施工规模的需要。技术员凭借自制的简易水平仪，实现纵坡1/8000的高精度控制。对比同时期的国内外同类工程机械装备与技术力量，红旗渠的难度远超其他工程，工程难度等级为10级。

在工程材料方面：红旗渠工程规模大，需用建筑材料多，建设期正值我国三年自然灾害困难时期，物资供应极度匮乏，资金和运输力量严重不足。据估算，工程建设需用炸药超过2000 t，总干渠修建渠道需用石灰1000 t/km，材料消耗巨大。以当时当地的实际情况，石灰、炸药、水泥、雷管、导火线等主要工程材料的货源根本无法满足工程建设需要。劳动建设者自力更生，开办炸药厂碾药造雷管，就地取材无窑烧石灰，扩建县水泥厂保质提量，实现工程材料自制自用，确保工程所需，节约大量资金，胜利完成红旗渠建设任务。工程材料复杂程度极高，工程难度等级为9级。

在工程投入方面:自1960年2月红旗渠总干渠动工，到1969年7月支渠配套竣工，红旗渠建设总投工3740.2万个、总投资6865.64万元，其中自筹资金5839.66万元，占总投资的85.06%。自筹资金中含投工折款3740.17万元（按照每工日1元折算），自筹资金及物料折款2099.49万元。对比红旗渠修建之初，整个林县的财政收入只有290万元，工程总投资是林县财政收入的24倍，林县自筹资金达到自身财政收入的20倍。对比同时期的国内外同类工程投入与财政收入的比例，红旗渠的工程投入难度远超其他工程，工程难度等级为10级。

与同时期的人民胜利渠、韶山灌区、景泰川工程（一期）以及美国加州中央河谷工程等综合对比（图1），红旗渠的工程规模虽不是最大，单项科技含量及建造水平在当时也不算最高，但相对其他几项国家层面组织修建的工程项目，相较于有限的科技与设备支撑条件，其工程结构及复杂程度相对最大，工程地质环境难度等级最高，人力手工施工的工程量相对最大，自制材料相对最多，在经济极为困难时期的工程投入相对最高，工程建设条件复杂、施工人员面临的危险程度最为严峻。在当时的社会条件下，林县能够自主完成这样一项水利工程的建设，堪称奇迹。

图1 国内外同时期工程难度等级对比

正是因为红旗渠集九大挑战和9 级以上难度于一体，当时很多人认为工程实施简直是异想天开，工程从一开始就遇到困难，一度进展缓慢，要求下马的声音经常出现，中途也几经波折，甚至接近夭折。但林县人民饱受缺水之苦，在中国共产党的坚强领导下，以“不破楼兰终不还”的勇毅和“实干巧干一起干”的智慧，立足本地条件，依靠集体力量，没有资金自己筹，没有粮食自己带，没有机械自己造，没有材料自己制，没有技术自己学，知难而进，设法克服一切困难，硬是闯出了一片新天地。在打通王家庄隧洞、横劈鸻鹉崖、凿通青年洞等过程中，人们面对着山体太硬难开凿、工段艰险多伤亡、工程施工少材料等重重困难，以大无畏的革命奉献精神和科学创造的乐观主义精神逐一化解。

经过十年奋战，红旗渠建设者们尊重科学规律，因地制宜、实践创造、自力更生、艰苦奋斗、团结协作，最终克服了九大科技挑战，造就了设计构思新颖、工程规模宏大、技术应用巧妙、实际效用久远的“人工天河”。1976年9月，罗马尼亚共产党中央委员龙普洛什蒂鲁参观红旗渠后称：“红旗渠是世界第八大奇迹”。联合国工委主席迪曼说：“参观了红旗渠有必要更改历史的说法，世界上有七大奇迹不对，红旗渠应列为第八。它不仅是技术上的成功和突破，而且是政治上的意志的战胜。”

三、红旗渠工程丰富的科技内涵

红旗渠这条镶嵌在太行山悬崖峭壁间的水利艺术飘带，让亲眼目睹的人们都难以相信这是60年前在中国最为困难时期、科学技术很不发达时期所修建的百年工程。除了伟大的革命精神和十年如一日的奋斗以外，科学技术是另外一方面的主导性、决定性因素。尊重科学规律，应用科学技术，坚持需求导向、问题导向、效用导向，科学规划、科学测量、科学施工、科学管理的理念和实践贯穿了工程建设全过程，其中丰富的科技内涵在规划设计、勘测测量、结构选型、材料制备、组织管理、运行管护等诸多方面都得到充分体现。

1.全局统筹的规划设计

规划设计是工程施工的前提，直接关系到未来工程的质量和利用效能。针对红旗渠引水量大、灌溉范围广的特点，林县高度重视对工程线路的全局统筹和整体优化设计，为工程长效利用提供了基础支撑。

一是坚持以系统思维统领工程规划布局设计。红旗渠在工程规划布局、配套工程设计、渠系线路设计等方面坚持全局思维和多要素、多功能统筹的思路，契合复杂系统工程的科学逻辑。首先，在工程规划布局上，设计全自流稳定引水模式，尽可能节约工程运行成本，保障工程可持续利用。同时，以红旗渠工程为“纲”，带动全县水库、渠道、池塘、水井等蓄用水工程的整体优化，建立了“长藤结瓜”式的引、蓄、补、提一体化供水设施网络，以最为经济的方式实现了水资源供给能力的最大化，符合工程经济、高效的需求。其次，在配套工程设计上，提出总干渠首段10 km 内设冲沙闸，11 km 之后及其他干支渠布置相应的退水闸等，实现渠道引水、退水及排沙等多过程协同。另外，建立了以渠带地、以渠带电、以渠带路、以渠带岸、以渠带林和以渠带线等“一渠六带”模式，体现了复杂系统科学的多功能统筹和全局最优理念。再者，在渠系线路设计上，充分考虑渠线对灌溉面积、水头损失、耕地占用等的影响，符合现代水土资源、水电资源协同配置的思想。

二是多目标统筹协调，实现了线路的合理规划。红旗渠在线路规划上贯彻“寸土必争”的精神，“少占地、多浇地”是红旗渠线路规划的核心理念和主要目标。根据灌区范围和渠首引水点的水位高程，结合自然地质、地形条件，综合考虑施工难度、工程量、渠道及配套工程投资等其他目标，科学合理地规划了渠线位置和走向，体现出多目标统筹规划的思路。首先，结合太行山脉的地貌及地质条件，宏观上确定了总干渠的大致走向，并确定了自流输水可用最大高差（10.31 m）；为了尽可能增加灌溉面积，采用了1/8000的缓底坡方案。其次，以降低施工难度、减少工程量和物资使用量为目标，考虑地貌地质条件，在具体选线时依地势而行。最终，红旗渠供水范围覆盖了林县60%以上的耕地；总干渠因地制宜采用了明渠、渡槽、隧洞、暗涵等不同型式；沿线地质条件较好的地段超过了70%。

2.实用精准的测量控制

精准测量是工程实施和输水效益发挥的保障，针对缺少地形图、勘测距离长、渠道坡降缓、地形条件复杂、缺少专业测量仪器、工期紧张等众多挑战，因地制宜、因势利导，创新提出一系列快速实用精准的测量方法，攻克了测量难关。

一是采取粗测、速测、精测相结合，实现了速度与精度兼顾。第一次粗测定方向，在没有地形图的情况下，勘测队用两个月时间，粗测出一条从赤壁断起（侯壁断上约10 km）至分水岭止的总干渠渠线，确定了渠线大体长度和关键控制点（渠首、分水岭）的相对高差，并布置了水准标点，给最终确定总干渠渠线位置、坡降等提供了重要参考。第二次速测保工期，在时间紧迫、任务艰巨的情况下，化整为零，将侯壁断至分水岭分为七段，分段包干。施测时化繁为简，初步控制各渠段始末点的计划高程。创造了六七天在太行山山腰划出全长70.6 km石灰渠底线的测量奇迹，保证了工程按时开工。第三次精测保质量，工程开工以后，再次组织精细复核测量，现场逐渠段复核，局部调整渠线坡降和建筑物布置，确定了最终计划渠底线。

二是精准测量为隧洞多作业面同时施工奠定了良好基础。多作业面开挖的关键难点是隧洞轴线的控制测量，在青年洞等向内凹进的弓形峭壁上控制测量时，陡壁上无法架设测量仪器，测量小组在陡壁下方缓坡地带，采用经纬仪、望远镜、垂线、皮尺等简易测量工具，基于导线测量原理确定导线控制点。通过计算和水准引测，再结合出渣旁洞反复验算，准确定位各支洞和旁洞的进口位置，同时在施工过程中反复校核，精准控制主洞、支洞、旁洞和竖井的施工精度，确保洞轴线不错台，为多支洞多作业面施工奠定了坚实基础。

三是自制测量工具克服了装备不足的制约。隧洞开挖工作面多，测量仪器少，难以满足施工需求。测量队员自制操作简便、精度实用的测量工具。自创盆面测量“水鸭子”：把装满水的水盆作为水平尺，辅以脸盆、麻绳、木板、算盘等土制装备，控制渠线坡比测量。发明花杆控制测量法：平洞开挖测量中，利用三根花杆，根据三点一线原理，辅以测绳、垂线球、水平尺等简单工具，多次细致校核，控制隧洞施工轴线方向和高程。应用侧向板法：竖井放样测量中，利用木板、垂线等制作简易竖井侧向板，并通过垂球增重、软垂线等手段，反复校核减小误差，确保竖井及平洞施工走向准确。

3.因地制宜的结构创新

红旗渠工程地质条件复杂，线路布置超长，结构型式多样，工程建设面临开挖稳定、河渠交叉、过水通车等众多技术难题和挑战，需因地制宜的技术革新以满足工程需求。

一是隧洞和竖井施工结构稳定控制。水工隧洞和竖井是极具复杂性和系统性的工程，施工结构稳定受工程地质、地貌及水文地质等多重因素影响。红旗渠建设采用以围岩稳定为核心的水工隧洞选线标准，贯彻拱承载力学优势的隧洞建造设计理念，体现隧洞和竖井开挖的动态设计思想。在不具备地质钻探的情况下，现场查勘沿线岩性差异、岩层倾斜走向、节理发育和水流渗出状态，推断围岩质量和选线依据。遵照地质学上“逢沟必断”的思想，提出“洞线稍靠边，不走沟中间”的原则，合理避开了断层破碎带、岩体强风化带等不良地段。隧洞断面设计采用以弧形顶为主的圆形、马蹄形和拱形洞等型式，巧妙利用围岩的拱承载效应，与现代隧洞设计原理的“塌落拱理论”不谋而合。“顺山开洞顺山走，防止洞壁被穿透”，施工中严格控制洞壁厚度，爆破时最大限度减少洞壁损伤，合理利用了围岩自承载能力。当出现大断面隧洞不利于围岩稳定时，将单洞拆成小断面双洞，降低了失稳风险。隧洞支护以围岩质量为依据，提出不衬砌、部分衬砌和全衬砌等三种形式，根据施工期实际勘测岩体质量确定支护方案，体现了动态设计思想，保障了隧洞建造更安全、更高效、更经济。

二是空心坝坝基稳定和水流冲刷处理。为解决总干渠与浊河的交叉问题，通过方案比选，考虑工程投资、水头损失等条件选择修建空心坝工程。空心坝位于总干渠自渠首下行50 km、与露水河西支浊河的尾部相交处。河床宽展，流速降低，河床砂卵石覆盖层深厚，并有泥土夹层，地基条件不够理想，修建渡槽、涵洞等常规建筑物难度较大。然而，总干渠只有横跨浊河后才能到达分水岭把水送进灌区。因此，创新采用空心坝这一新型结构型式，成功解决了河渠交叉问题。空心坝为平面呈弯曲形的浆砌石空心溢流坝。渠水由坝中的双孔涵洞流过，洪水由坝顶溢走。空心坝坝长155 m，高6 m，顶宽7 m，底宽20.3 m，基础埋深1～2 m。消力池长20 m，宽103 m，深1 m，下游为护坦及干砌片石护底。坝心的输水隧洞采用了双孔拱形结构，每孔宽3 m，高4.5 m（其中矢高1.5 m），洞底坡降1/1818，总水头损失0.35 m。坝体内外临水面部分均用水泥砂浆砌石，坝心及消力池底下层用石灰砂浆砌筑。为了将涵洞和进出口渠道平顺地连接起来，将坝体做成了拱形，既能使水流通畅，又增强了抵抗上游水压的能力，并可将下泄洪水挑向河床中部，保证了白家庄的安全。在明渠进水段的底部，增修了浆砌石块护岸，抵御冲刷，保护渠底。

三是关键控制性建筑物渡槽的建造。红旗渠盘旋在太行山山腰，跨沟越河，建造浆砌石渡槽195座，总长10272 m，其中，总干渠和干渠共有59座渡槽，全渠系50 m以上的渡槽25座。渡槽施工坚持“土法上马、技术革新、自力更生、就地取材”的原则，工程技术人员从当时当地实际出发，论证比较渠系绕线方案，对地形地质条件、结构选型、工程规模、原材料来源、施工难易程度等进行技术可行性和经济合理性综合分析，科学合理确定渡槽建设方案。利用石料耐压强度高的特点，结合拱弧内力传递特性，渡槽工程大量采用等截面圆弧无铰石拱，施工便利，石料加工简单。针对渡槽工程高架、长距离、大跨度的结构特点，现场施工人员改造和自制渡槽辅助施工工具。在桃园、曙光、夺丰等渡槽施工时，依据“立木顶千斤”的原理，改双梁搭架为通梁搭架，用石头代替顶梁柱，形成简易拱架，解决石拱圈砌筑过程中的支护难题；根据杠杆和滑轮原理制造提升机和土吊车，创造无脚手架砌石法和土制起重设备运料法，提高施工效率；针对施工材料人力运输工效低、强度大、作业面难以展开等问题，利用钢筋吊线、滑轮、拉杆，结合传统提水辘轳，改进形成“空运线”，完成了高空运输任务。全长413 m、高14 m的夺丰渡槽施工仅用50天，展现了人民群众的创新思想与高超技艺。

4.经济实用的材料自制

红旗渠工程规模大，需用建筑材料多，建设时期物资供应极度匮乏，资金和运输力量严重不足。红旗渠工程建设者发扬传统工艺，就地取材，自产自足，浆砌石使用总量达到381万m3。砌石使用石灰砂浆（迎背水面外部）、石灰黏土复合砂浆黏接（填心内部），迎水面水泥砂浆勾缝。总干渠和干渠共用水泥6705 t，自制5170 t；共用炸药2740 t，自制1215 t；共用石灰14.5万t，全部自己烧制。另外，还自制雷管、导火线等工程材料，实现自产自足，有力地保障了工程建设。

林县山区供烧制石灰的石灰岩较多，储量丰富，土窑烧制石灰工艺成熟，但土窑容积小、产量低，供应、运输难以满足需求。红旗渠建设者因地制宜，创造性提出“无窑堆石烧灰法”，实现1500 km渠线施工就地取材、随用随烧、沿线布置、缩短运距，特别适用于石灰用量大而沿线原料丰富的长距离建筑工程。红旗渠建设中砌石方量巨大，建设人员在石料选择加工上严格控制，如每块粗料石的加工要求“六面五光”。工程通水运行60年仍风采巍然，堪称工匠精神铸就的高质量精品。

5.规范协调的组织管理

红旗渠是一项由数万群众自建的大型山区水利工程，在林县水利建设中史无前例。如何协调与平衡各方职责，组织4 万名建设者有序开展施工，并确保工程安全和施工质量，是对工程组织和管理提出的巨大挑战。

一是建立了科学、民主、规范的工程实施组织管理制度。红旗渠工程的组织管理体现了规范化管理、分工与协作、创新的工作方法、技术人员培训等一系列科学管理内涵。林县县委组建了红旗渠施工总指挥部、分指挥部、连队、作业组的垂直分级管理机构，实现管理的制度化和规范化。在劳动组织安排上，采用分工包段的方法，“谁受益、谁负担”。通过干部、技术人员和民工“三结合”等方式，协作完成各自工段业务工作。工程实施过程中，技术人员会同施工责任段的社、队人员进行放样，综合考虑施工难度、工期等因素，确定最佳施工方案，实现工程建设的多、快、好、省。在工作方法上，提出“以渠促水、以水促渠”“质量好不好，让水来验收”“找窍门、巧干活”等。注重发扬群众的技术创新精神，举办“短期技术训练班”“工程质量评比竞赛”等，通过互教互学，总结施工技术经验，打造出雄厚的技术骨干力量，保障了工程的顺利实施。

二是建立了较为完善的施工安全保障和施工质量责任制。明确了安全保障机构，制定了严格的安全制度，采取了完备的保障措施。各工种责任明确，各级干部做到嘴勤（勤教育）、腿勤（勤检查）、手勤（勤动手除险），定期开展安全教育，制定安全管理规章制度，增加安全保障设备，如除险和打钎要系好安全绳，不除险不准施工，抬石头不准过重，砌墙要有安全绳，统一放炮时间，统一爆破材料管理，明确安全风险管理点位等。此外，还建立了施工质量责任制。施工过程中实行严格的责任制，奖罚分明。各公社、大队、生产队、班组和个人分片负责，责任到人，并在工程现场各分工渠段设有石头撰刻的永久标志，谁出问题谁负责，“哪个大队修的，哪个大队去治”。开工前，明确工程建设施工质量规范要求、爆破技术要求和施工质量控制要点；施工中，按照总指挥部、分指挥部、连队、作业组等分级落实质量责任制，总结施工经验，狠抓先进典型，切实落实质量责任制。

三是逐步改进跨省调水中水权与水事纠纷的解决方法。红旗渠是一项跨省灌溉工程，自建设之初就关注用水权的协调，包括引水点的位置协调、红旗渠工程使用权协议书的签订等，坚持通过协商的方式解决问题。随着漳河上游来水量减少，涉水争端日益频繁。为此，红旗渠用水权的协调思路和方法也在不断改进，从漳河流域整体出发，创新全流域的统一调度和水权分配方法。

6.科学有效的运行管护

红旗渠地处山区，山洪灾害频发，地质灾害风险高；浊漳河泥沙含量大，取水防沙条件不利；地质基础条件差，建成初期漏水频发。面对上述不利条件，提出一系列科学防治技术和运管方法。

一是形成了较为完善的崩塌、落石地质灾害防治技术。红旗渠工程沿线地形地质条件复杂，高陡边坡存在着崩塌、落石等地质灾害风险。技术人员根据实际情况进行因地制宜的设计，提出一套高陡边坡崩塌、落石风险识别与治理的技术体系。在设计过程中，工程技术人员始终坚持“安全可靠、经济合理”的基本原则，采用人工清除危岩体等措施，避免了大规模的工程处理，节省了经费，同时又保障了人身安全。在渠道选线过程中，工程技术人员采用主动避让、提前避让的方法，优化选线方案，从而最大限度地减少地质灾害影响，保障工程正常施工与运行管理。针对红旗渠沿线地形陡峭的特点，工程技术人员还提出了“上开法”“腰砍法”“下接法”“顺山开洞法”等四种开挖形式，采用半明半暗式与全封闭式开挖形式，极大程度地降低渠道上部岩体崩塌、落石对渠道正常运行的影响。

二是解决了多沙河流长距离输水渠道泥沙减淤问题。红旗渠水源来自浊漳河，设计阶段浊漳河汛期平均含沙量在7～26.5 kg/m3，最大月平均含沙量达34.9 kg/m3，渠首附近河道年均输沙量可达数百万吨，取水防沙条件十分不利。设计阶段系统考虑了泥沙问题，根据渠首的河道地形条件、水流特征采取了针对性的防沙减淤措施。首先，利用河岸突出的基岩设置取水口。采用低坝正向取水的形式，充分利用河道中的水流动能，既可以保障引水流量，同时也避免了取水口附近形成大量泥沙淤积。其次，渠首设计引水渠防沙措施。浊漳河水进入引水口之后，先后经过引水隧洞、引水渠、进水闸和泄洪排沙闸等建筑物。引水隧洞和引水渠全长160 m，比降为1/2000，小于浊漳河底坡。这种设计既保障了进入引水渠的泥沙不会因为流速降低太多而导致泥沙快速淤积，也为引水渠末端泄洪排沙留出了充足的空间。同时，采取引水闸前防淤措施。在泄洪排沙闸与引水闸之间修筑了高0.5 m 的斜向拦沙坎，有效防止了推移质泥沙进入引水闸。当汛期流量大时，进入引水渠的流量大于引水需求，多余水量从泄洪排沙闸排入河道。当泄洪排沙闸打开后，既可以带走引水闸前的泥沙，还能够在引水闸前部形成局部的弯道环流，进一步减少进入引水渠的泥沙量，这也是红旗渠长期以来未发生明显淤积的一个主要原因。再次，分段设置泄水冲沙闸，实现了水力接续冲沙减淤，避免了渠道频繁清淤。在进水闸和分水岭之间的渠道，设置了多处泄水冲沙闸，实现了沿程分段利用水力接续冲沙减淤的目的，有效地避免了泥沙淤积导致渠道过流能力不足和频繁清淤。分水岭以下各级渠道因坡降变陡，挟沙能力自然大于水流含沙量，不存在淤积问题。最后，采用精细化水沙调度，进一步降低渠道淤积。渠首设有专门的管护人员，日夜值班，根据来水量调节引水流量。汛期没有因为含沙量大而停止引水，避免了引水渠因为停水而造成泥沙淤积固结。

三是渠道、渡槽、隧洞等建筑物后期运行维护到位。分级管理，集散结合。根据“谁受益、谁负担”和“上下游统筹兼顾”的原则，实行统一领导、分级管理，专管与群管相结合的管理体制。参考受益面积、管理任务大小与行政区划，进行分段立界，明确划定养护、维修投工投资责任段。建章立制，规范管理。编制《林县红旗渠灌区管理条例》，制定管理局、所、段管理人员岗位责任制，在工程管辖范围、工程保护、监督检查、群众意见受理、奖惩规定等方面都作出了具体规定；编制《标准化管理手册》《渠道安全巡查内容》《渠道安全巡查及隐患上报制度》，实现了制度化管护，保障了渠道安全畅通。建档立案，跟踪溯源。对险要渠段和重点建筑物建立定期观测制度，设立工程档案，专人辑录，把建设中的地质情况、工程设计、施工质量和运行中定期观测资料记录下来，为后续管理提供依据。精准防控，科学施策。红旗渠在修成后的最初几年，漏水现象比较严重，护渠职工对漏情评估做到“四看”：一看漏水浊与清，二看渠基软与硬，三看水漏大与小，四看出漏时间长与短。根据漏情的轻、重，确定“急治”与“缓治”，采取不停水治漏和停水治漏两种办法，以确保红旗渠的安全运行。

四、红旗渠工程的主要技术亮点

红旗渠工程是“准确识变、科学应变、主动求变”的集中体现。红旗渠工程建设面临着地质条件差、工程系统复杂、施工精度要求高、工程量巨大、施工风险高、施工难度大、材料严重不足等诸多挑战。红旗渠建设者们因地制宜开展一系列工程技术创新是克服挑战的关键，最突出的是以下九大亮点。

1.空心坝内巧过水，破解河渠相交叉

针对总干渠渠线过浊河处地基条件不够理想，修建渡槽、涵洞等常规建筑物难度较大等问题，采用坝内过水，坝顶溢流的方式，修建了一种新型交叉建筑物空心坝，为红旗渠工程建设中的主要创新之一。其创新主要体现在结构新、投资省、断面优、损失小等四个方面。总干渠只有横跨浊河，才能到达分水岭把水送进灌区，交叉建筑物选择了空心坝内部坝体双孔涵洞过水这样一种创新的结构型式。工程建设过程中对比分析了渡槽方案、涵洞方案和空心坝方案，发现空心坝方案在投工、用料和工期方面最省，其中投资较渡槽方案节省24.76%，较涵洞方案节省36.91%。空心涵洞剖面尺寸为整个坝体实心断面的30%左右，设计中在考虑了坝体稳定及受力条件下做到用材最省；横河向坝轴线设计为拱形，从受力和水流来看坝轴线也较优。与渡槽、涵洞方案相比，空心坝水头损失最小为0.35 m（渡槽方案包括进出口明渠连接段的水头损失为0.37 m，涵洞方案为0.7 m）。

2.以渠带路精设计，输水渡槽能过车

桃园渡槽是横跨桃园河的“卡脖子”工程，属于红旗渠十大标志性建筑物之一。渡槽槽身、拱圈和槽墩均采用砌石结构，槽顶铺设钢筋混凝土盖板，具有高架、大跨度等工程特点。通过科学论证、准确计算、精心施工，解决河渠交叉选线、工程受力复杂、兼顾供水通车等难题，实现“槽下行洪保安全、槽中通水要效益、槽上交通增便利”。特别是“以渠带路”优化设计方案，解决了桃园河两岸群众的日常通行。在保证建筑物安全的前提下，充分发挥通水、通车的多重功能，最大限度满足了当地人民群众生产生活实际需要。这种多功能综合利用的设计理念领先于国内同期工程。

3.简易装备创新用，精准测量水自流

针对施工断面多、测量仪器不足、渠系绕山回转、地形多变、渠道隧洞测量精度要求高等难题，根据测量学原理，采用面盆、麻绳、木板、花杆、垂线、测绳、算盘等简易工具，自主研发了盆面测量（图2）、花杆控制测量、侧向板定向测量等简易实用的测量装备。根据平洞、竖井、悬崖峭壁等不同工况的特点，创新应用平洞测量放线、竖井测量放线、从峭壁下方缓坡测量放线等蕴含现代测量原理的测量技术，因时因地制宜，简化测量程序，采用“水平单”将总干渠纵断面图有关数据简化为表格式推算坡降和填高挖深。通过多次重复测量、反复细致校核等技术手段，凭借测量人员扎实的理论功底、严谨的工作态度和敢于攻坚的现场操作能力，最终达到了总干渠全长70.6 km、坡降1/8000、测量精度控制在±7～12 mm/km的技术指标要求，确保了干渠和隧洞落差精准施工控制。

图2 自创盆面水准测量示意

4.低坝壅水进渠首，减沙防淤效果优

针对多沙河流引水易造成渠道泥沙淤积问题，采用低坝自流式引水的形式，实现了河道引水口不需要频繁人工干预，既可以长期稳定取水，且渠道内基本没有泥沙淤积，这是该工程在取水防沙方面最大的亮点。主要体现在以下三点：一是取水角选择合理，避免了进水口前产生不利的水沙运动形态，长期有效地保障了进入取水口的流量（图3）。红旗渠的取水角度约为30°，恰在适宜取水角度范围内（适宜的取水角度为15°～45°），很大程度上降低了水头损失，避免了进水口前产生漩涡等不利的水流流态，减少了引水隧洞口门前的淤积。同时，引水口与主流带有一定的夹角，避开了推移质主输沙带，避免大量推移质进入引水口。二是引水渠坡度和泄水冲沙闸设置合理，既保障有足够的水动力可以挟带泥沙，也预留足够的高差使泥沙可以顺利排入河道。河道取水隧洞口门与干渠进水口闸之间采用1/2000的引水渠进行连接，引水渠内的流速为1.4 m/s左右，悬移质最大粒径为1 mm，起动流速约为0.9 m/s，满足不淤渠道设计。即使部分高含沙时段泥沙淤积在引渠中，当含沙量小于水流挟沙力时，也能被水流冲刷带走。由于引水渠底坡显著小于河道底坡，引水渠末端排沙闸底板比河道高出约6 m，在来沙量较大的洪水条件下引渠依然可以持续排沙。在干渠进水闸和分水岭之间的渠道，虽然坡度较缓，但通过设置多处泄水冲沙闸，实现了沿程分段利用水力接续冲沙减淤的目的，有效地避免了泥沙淤积导致渠道过流能力不足和频繁清淤。三是渠首引水防沙工程大幅度降低了进入干渠的泥沙量，从根源上解决了渠系淤积问题。红旗渠在高含沙河道上取水，引水平均含沙量明显低于河道来水平均含沙量。同时，工程没有设置专门的沉沙池，且自运行以来没有因为泥沙淤积导致取水流量不足，仅在20世纪90年代渠道技术改造过程中开展了一次人工清淤，说明该工程取水防沙措施效果十分显著。

图3 红旗渠引水口门

5.发明无窑烧灰法，随渠就地产量高

针对传统土窑烧制石灰容积小、产量低，难以满足砌石用量大、砌筑速度快的需求，红旗渠建设者因地制宜，发明无窑堆石烧灰法，平地起灶、沿线布置、就地取材、随用随烧。烧制过程中，挑选优质的石灰石原料，优选场地条件，合理布置火洞，保证煅烧过程温度均匀适宜，掌握上料封泥时机，创造良好的排气条件，避免出现石灰烧过或夹生情况，产品质量好，成品率高。每次可烧制几百吨，甚至上千吨，最多一次曾烧灰达2000 t，产量高。平地起灶，多通道上料，从垒底座到烧成石灰，成灰迅速，将传统工艺烧制时间缩短至10天。每立方米石灰石可烧成石灰约1.2 t；每0.5 kg煤可烧石灰1.75～2 kg，石灰成本约8元/t，比小窑烧灰成本降低1/4。无窑堆石烧灰法是红旗渠劳动人民从实际出发、理论联系实际的智慧结晶，在红旗渠建设中发挥了至关重要的作用。

6.渠面糙率严要求，减阻降糙输水畅

糙率是衡量长距离调水工程输水阻力的综合性系数，影响沿程水头损失的大小，决定着工程断面尺寸和工程投资。在当时的条件下，采用混凝土修筑渠道无论在资金、材料，还是运输方面都是不现实的。因此，红旗渠采用了浆砌石衬砌方案，但是浆砌石衬砌渠道糙率较高，一般为0.025；不衬砌浆砌石渠道的糙率更是达到了0.0325。然而，总干渠采用了1/8000的小底坡自流输水方案，自流水头仅10.31 m，这对渠道糙率管控提出了更高的要求。为了降低浆砌石渠道糙率，红旗渠在规划设计阶段规定了明确的选线和设计要求。选线要求渠线的弯道曲率半径不小于3 倍水面宽度，以减少弯道造成的水头损失。设计要求用渐变段与输水建筑物相连接，以减少由于过水断面突变而造成的局部水头损失。在施工阶段，对过流表面的施工质量提出了明确的要求，对临水面的块石，要求精细加工，规定石面的凹凸度误差不能大于1 cm。渠道迎水面层要求用1∶3 石灰砂浆砌石料，用l∶3 水泥砂浆勾缝，全部勾成凹缝，不用凸缝，渠底衬砌找平，以进一步降低渠道糙率。1963 年，实测表明总干渠糙率保持在0.028～0.031 之间，说明上述规划、设计和施工阶段所采取的措施对红旗渠的输水降糙起到了良好效果。

7.竖井分段作业法，快速建造长隧洞

受制于我国20 世纪六七十年代生产力严重落后的状况，红旗渠工地上几乎没有任何机械化设备，仅有钢钎、磅锤、筐和独轮小车等简陋器具，贯穿山岭极为困难。为了解决水工隧洞快速施工难题，林县人民创新了一套独特的多竖井、多工作面折线联合隧洞快速施工技术。根据地形起伏状态，放弃直线隧洞改为折线和曲线隧洞，构建了利用多竖井、多工作面折线隧洞联合作业加快工程进度的新思路。同时，为应对竖井渗水失稳和侵占工作面等难题，提出“竖井两级排水降水位法”。不仅提升了施工期围岩稳定状态和施工效率，而且为红旗渠运行期利用竖井提水灌溉提供了先决条件。曙光洞建设时采用“竖井分段作业法”，沿着地势较低处（减少竖井开挖深度和开挖方量）布置34 个竖井，将隧洞施工由2 个工作面增加至70 个工作面，利用人多优势并行作业，大大提升了整条隧洞工程进度，曙光洞用时仅一年零四个月贯通，长度达4000 m，挖石30300 m3，砌石9000 m3。突破了凿岩设备简陋、竖井通风难以及专业技术人员匮乏等多重困境，实现了无机械设备条件下长距离调水隧洞安全高效建造。

8.三角炮位药壶法，坚岩爆破效率高

针对自制炸药性能差、隧洞开挖区域岩石坚硬难以爆破的问题，创造了三角炮位的药壶爆破法，解决了坚硬石英砂岩开挖爆破效率低的技术难题。总干渠青年洞为石英砂岩，坚硬异常，较短时间内损毁多个风钻钻头。采用爆破方案后，最初的“钻小孔、放小炮”方案，工作面日进尺只有0.3 m，工效极低。为了提高工效，经过反复实践，创造了三角炮位的药壶爆破法。在进行隧洞上部导坑开挖时，把三个壶状炮眼布置在顶部和两侧位置，炮眼中心距隧洞设计开挖面0.5 m，孔深1.5～2 m，三个炮眼在钻进时稍向中心收拢。对三角炮位爆破顺序进行优化，先爆破下部形成临空面，再爆破上部。采用三角炮位的药壶爆破法，工作面日进尺达到1.5～2 m，工效提高5倍以上，大大提升了隧洞开挖速度。

9.危岩风险早识别，地质灾害可预防

高陡地形是孕育崩塌、落石等小规模地质灾害的重要条件。红旗渠总干渠沿线边坡地形高差达近千米，坡脚由于受浊漳河的长期侵蚀，造成沿线地形陡峭，局部地段近直立。特定的地质构造条件是形成这些灾害的基本条件，沿线高陡边坡出露的地层岩性主要为震旦系薄层石英砂岩等水平层状碎屑岩类，受风化、卸荷等因素影响，靠近渠道侧边坡岩体裂隙发育，具备发生落石的风险。此外，在震旦系石英砂岩地质之间夹有一层紫红色砂质页岩，且沿渠线分布广泛，由于砂质页岩抗风化能力差，遇水软化，极易被渠水冲蚀，导致上部岩体处于临空状态而发生崩塌失稳破坏。面对如此不利的地质条件，在渠道选线、渠道开挖等方面提出“避让为主、治理为辅、预警预报相结合”的地质灾害预防与治理思路，并系统总结了一套长距离输水工程崩塌、落石等地质灾害防护的关键技术体系，包括：形成了以“工程安全”为核心的渠道选线方法，提出了因地制宜、科学合理的渠道开挖形式以及建立了高陡边坡崩塌、落石风险识别与治理的技术体系。综合措施不仅保障了红旗渠工程的安全运行，也为今后类似工程提供了有益的借鉴。

五、红旗渠建设之水利科技精神

红旗渠是中国水利工程建设史和新中国发展史上的一座丰碑，它所造就的“自力更生、艰苦创业、团结协作、无私奉献”的红旗渠精神，数十年来广为传颂，在国内外影响深远。红旗渠同时孕育出具有鲜明时代特征的水利科技精神，引领、支撑了红旗渠建设过程中解决一个又一个工程技术难题，彰显了水利建设发展中的科技担当和有力贡献。以往关于红旗渠奋斗精神的论述和宣传较多，但对其科技精神的研究相对偏少。本文聚焦红旗渠科技内涵，总结凝练建设过程中科学对待技术问题的态度、精益求精解决问题的方式、勇于创新破解难题的思路等方面反映出的代表性水利科技精神。

1.科学严谨的专业精神

红旗渠建设是一项专业性、技术性很强的技术工作，在谋划、规划、设计、建设、运行管理过程中，管理单位和建设人员始终秉持科学严谨的专业精神。红旗渠工程设计以实地踏勘、多轮系统测量为决策依据，不盲目定案、上马。规划设计科学计算，方案比选严谨论证，比如一干渠规划比选5套方案，二干渠比选上中下3套方案，三干渠比选2套方案，综合考虑工程量、施工难度、建设投资、运行成本等因素来选定当时条件下最合适的方案，科学统筹组织施工。林县上下从主要领导到普通民工，对科学设计、严谨论证、技术把关有着高度统一的共识，对专业人员发自内心地尊重，但建设团队又不迷信权威，如空心坝交叉建筑物的创新设计，敢于讨论、严谨论证，这种科学严谨的专业精神，是红旗渠高质量、高速度建成的基础保障。

2.实践导向的求实精神

红旗渠建设过程中，以面临的一个个具体工程技术问题为导向，务实勘测、踏实算账、科学比选，严谨求实解决问题。红旗渠建设初期石灰严重不足，传统方式烧制供应不及，经请教老工匠，改用无窑堆石烧制，创造一窑烧出超2000 t的纪录，成功解决了石灰需求问题。渡槽砌筑时需要大量的水来和泥、灌浆，用油布缝制管筒引泉水入场，成功解决了用水问题，使渡槽垒砌快速完工。王家庄隧洞开凿时发现地质条件太差，隧洞易坍塌，开挖不可爆破施工，吴祖太为确保施工安全将原设计的单孔“口子”洞改为双孔“鼻子”洞，以缩小隧洞跨度和断面。为加快进度又增加竖井数量，为方便运土出洞专门设计出铺设转盘轨道、使用木制罐车运土的方法，极大地提高了功效。施工作业广泛采用化整为零、化繁为简的施工组织思路，明确责任分工、衔接计划、技术要求，以合理有序的科学规程，精细、可行、易推广的运筹组织争取最快的施工进度，压茬推进、务求实效。这种以实践为导向，在客观现实条件基础上，创新务实解决实际问题的精神，贯穿红旗渠建设始终。

3.探索发明的创造精神

在当时有限的经费、物料、设备等资源条件下，红旗渠建设面临一系列具体的工程技术难题和工程建设实施难题。有限的技术人员勇于担当、迎难而上，结合实际确立土法为主、土洋结合的基本原则，创造性提出并运用一系列简易、节约、有效、好用的工具设备、措施方案。如总干渠老虎嘴施工时架设起跨过浊漳河谷的“空运线”来运送施工材料，制作木水轮来代替人力，大大提高效率、节省人力。在继承传统的基础上广泛进行技术革新。修建桃园渡槽时，为节省施工拱架木料，采桑公社反复琢磨，改接双梁搭架为通梁搭架，改用石头代替顶梁柱，减少肋条，称为“简易拱架法”，节省木料2000多根。提升运料时运用桔槔杠杆原理，制作由立柱和横杆组成的简易土吊车，不仅可以向上提升，还可左右摆动，大大提高了工效。正是由于在当时条件下能够不断创新思路、创新技术、创新做法，以创新手段解决难题，才推动了红旗渠工程的顺利建成。

4.精工细作的工匠精神

红旗渠的工程施工，充分体现了精工细作的工匠精神。首先是严格把控施工标准，在红旗渠工程建设过程的各个环节、各类作业中，制定统一严格的技术标准和规范，树立责任界碑，上面刻有负责此段工程的公社或社队的名字，施工责任明确到人、负责到底。制定各类建设工程明确严格的验收标准，分段分块检查验收，不合格坚决返工。很多施工工艺细节考虑精到、要求严格，比如各类建筑物基础清基必须彻底，总干渠的渠墙铺底与上部砌石交错咬接以免漏水，浆砌石垒砌前石料洗刷干净，石缝灰浆要饱满并填塞碎石，灌浆不得有空隙等等。1960 年3 月25 日，制定了《关于红旗渠总干渠上段垒砌施工须知》，对渠道断面型式及尺寸、渠墙渠底施工、渡槽涵洞施工要求，特别是浆砌石施工包括石料制备、石灰砂浆拌和及使用、清基要求、垒砌方法和标准等都做了细致规定，成为红旗渠建设坚守工匠精神的典型。以标准化、规范化严格把控建设质量，使红旗渠工程经得起历史检验。

5.团结高效的协作精神

红旗渠的建设前后投入10多万人，实现了劳动密集模式下高水平、快速完成建设任务的壮举，这离不开集体的团结协作和高效的组织管理。林县上下统一认识，下定决心上马红旗渠，为团结一心开展工作奠定思想基础。各级领导靠前指挥、带头冲锋、凝心聚力，成为团结协作的动力引擎。在此基础上，分级分段划分任务，确立目标，明确责任和时限，统一标准，建立各环节各板块相互衔接的有效机制，奠定团结协作的组织基础。民工实行1月一轮换或2～3月一轮换的方法，队伍保持相对稳定，使每个人都得到经风雨、受锻炼、学技术的机会。组织上以公社成立分指挥部，以若干大队组成营，以大队编为连队，营、连长分别由大队支书或大队长担任。以生产队成立作业组，并在各营、连中成立党团组织。连队实行连长、技术员、司务长、保管员“四固定”办法，以免调换造成工作脱节。有力的组织为高效协作奠定了基础。团结一心、高效协作，是实现红旗渠建设集中力量办大事、多快好省的重要支撑。

6.自主自信的自立精神

红旗渠的建设特别是前期策划、规划设计和建设阶段，主要是以林县组织与投入为主，系列工程科技问题的解决也是以林县水利局技术员及本地“土专家”组成的团队为核心。在当时举国经济困难、财力非常紧张的情况下，林县党委、全县人民不畏艰险、不“等靠要”，敢于担当、谨慎决策，依靠科学的勘测数据和对全县整体建设力量的客观把握，大胆决定克勤克俭上马红旗渠工程。堪称“草台班子”的科技支撑团队，更是知难而进，立足本地条件、集体协作，没有机械自己做，没有材料自己制，没有技术自己学，本着自主自立自强、边学边用边创造的原则，不畏惧困难、自知不足而更加奋进严谨，不迷信权威、相信科学而敢于探索创造，力求实现多快好省地建成红旗渠，最终实现了目标。据统计，红旗渠工程建设总投资中，国家投资仅占14.94%，其余85.06%为县、社、队三级自筹和农民劳务投入。从1959年10月组织第一次勘测到1963年年初，红旗渠的所有勘测设计人员全部为林县水利局的技术员和部分熟悉情况的本地干部。1963年4月，河南省水利厅委派的河南省水利勘测设计院、安阳与新乡专署水利局有关工程技术人员才开始加入红旗渠的校核勘测和补充设计论证工作中。“土专家”团队不迷信权威，结合实际情况敢于提出和坚持如空心坝这样的创造性工程方案，充分体现了红旗渠建设科技支撑团队特别是作为核心的林县水利技术团队自主自信的自立精神。

六、对新阶段水利高质量发展的启示

红旗渠是一项伟大的系统工程、人民工程，它所带来的借鉴与启示无疑是全方位和多元的，但最深层次的智慧应该是在工程实践中对各类关系的科学认知与协调，使得红旗渠工程在人与自然、宏观与微观、时间与空间、科技与精神、个体与群体、工程与管理之间找到了系统的帕累托最优点，最终造就了水利工程史上的一座丰碑。回眸历史展望未来，尽管工程技术水平随着时代发展不断更迭进步，但红旗渠工程创新实践中对各类自然社会关系妥善处理所蕴含的辩证思维和哲学思想，对于新阶段水利高质量发展无疑具有十分重要的意义和价值。

1.顺应自然与改造自然的辩证关系

人与自然的关系是关乎人类社会发展前途和命运的三大关系之一，治水是协调人与自然关系的重要举措。人类对水的态度基本代表了人类对自然的态度。我国自古就是治水大国，五千年的发展史从某种意义上说就是一部治水史，也是人水关系的演变史。从水的利害两重性来看，单纯提倡顺应自然就容易束缚人们手脚，单纯提倡改造自然就会变得盲目自信而容易受到惩罚，因此科学治水之关键在于能在客观认识自然规律的前提下进行适当科学调控，实现尊重自然、改造自然的辩证统一。

红旗渠从规划设计到施工建设，再到运行管护，充分考虑了尊重自然与改造自然的平衡。红旗渠的构想是在开展大量实地调研，研究水流规律、地质地形等自然条件的基础上理性提出的。在设计中，为解决缓坡渠道泥沙淤积问题，采用分段设置泄水冲沙闸的方法，利用水力接续冲沙减淤，巧妙地解决渠道淤积和频繁清淤问题；施工中结合岩性、断层走向、节理发育等特点，因地制宜地提出“四开”造渠法；总结隧洞排烟规律，合理安排爆破时间等。这些实干加巧干的发明创造都是尊重自然规律的体现。另外，在管护及配套建设时实施水土保持和“以渠带树”，既保护了渠道安全，又改善了生态环境。

现如今，我国经济科技实力和对自然的改造能力与当时相比已发生翻天覆地的变化，面临的治水条件和问题也更加复杂，保持对顺应自然、尊重自然与改造自然辩证关系的正确理解，仍然是推进水利事业最重要的哲学基础。面对全球气候与环境变化，立足流域整体性和生态系统性，科学认识和把握水流的自然规律，准确评价水资源、水环境、水生态承载能力，做好水资源开发和保护的协调平衡，是新时代水利高质量发展的应有之义和重要基础。

2.科学发现与技术发明的逻辑关系

科学的本质是发现，技术的本质是发明，两者具有内在的逻辑关系。理论上来说，所有的技术发明都有其科学原理基础，虽然在实践中并非所有的技术发明都是依靠科学的发现推演产生的，有的可能是根据长期的试错积累经验得到，但依托经验形成的技术发明具有偶然性和长期性，是朴素的而非自觉的，效率也相对比较低。而依托基础科学创新推动的技术发明，则可实现科学与技术的高度协同、互为促进。

红旗渠工程地质条件差、精度要求高、工程材料缺，遇到的各种难题也无案可循，迫使水利技术人员和人民群众运用科学理论，潜心技术发明，破解实际问题。如根据不同山坡岩性的稳定坡脚规律，创新提出了渠道削坡防护方案；根据三点一线及水平面原理发明了“水鸭子”水平仪；通过对漏情类型的科学总结，提出了漏情“四看”评估法；根据“立木顶千斤”的荷载原理，设想改接双梁搭架为通梁搭架，改用石头代替顶梁柱，减少肋条，创造了“简易拱架法”，节省了大量木料。

当今科技发展和变革速度非常之快，仅仅依靠长期经验总结的技术发明创造很难适应新时代创新发展需要。高质量、高效率的技术发明必须生发于深度、丰富的科学基础理论中。正因如此，习近平总书记将加强基础研究置于建设世界科技强国必由之路的高度看待。水利领域也是如此，未来治水工作必须加强水领域基础科学研究，突破基础理论原始创新，在此基础上加强产学研的深度交叉融合，为水利工程技术的发明创造夯基础注动力。

3.科技力量与精神力量的互补关系

科学成就离不开精神支撑，缺乏精神，科学不可能做到自立自强。精神之花不能缺少科学养分，不讲究科学的精神往往是一腔热血无处挥洒。因此科学技术的进步得益于人文精神的发展，而科学技术又促进了人文精神向纵深开拓。

红旗渠完美诠释了科技力量与精神力量相辅相成、相互促进的关系。单纯从科技力量看，工程面临技术人员少、重型机械缺乏、测量设备不足等困境，而悬崖峭壁、断层构造、工程量巨大等客观条件更加剧了红旗渠建设的难度和不确定性，以至于该设想一经提出就被质疑为“痴人说梦”。但是，一种不怕困难、知难而进、奋发努力的精神力量让林县人民坚定“重新安排林县河山”的信心、秉承“不讲客观、不讲条件”的态度，在土法施工中科学创新创造，最终取得成功。可以说，红旗渠工程是精神变物质、精神促科技的生动实践。另一方面，我们也充分认识到，红旗渠工程建设科技水平的提升同样在不断锻造和丰富着林县人民的精神风貌，最终形成了永不磨灭的“红旗渠精神”。例如，“分段建设，以水促渠”的科学规划催生了实事求是、久久为功的优良风尚，“隧洞出渣，合理应用”“河渠交叉，不损水头”等科学施工技术培育了因地制宜、精益求精的治水工匠精神。正是有了科技力量与精神力量的互补互促，才创造了红旗渠奇迹。

当前，我国治水工作正进入“深水区”，水问题复杂多样，科技创新必须突破国际“壁垒”，可谓困难重重。因此，需要在新时代治水实践中，以为人民谋幸福、为民族谋复兴为目标，发掘和弘扬勇于担当、敢为人先的精神力量，以精神力助推创新力，以创新力锻造精神力，合力支撑新阶段水利高质量发展。

4.集体攻关与个体创造的协同关系

对于大型工程建设来说，工程实践依赖于集体攻关，而施工技术的创造发明更多依赖个体创新。集体由个体组成，但集体攻关的成就并不等同于各个体创造价值的总和。个体间科学的分工协作方法和制度设计是实现集体攻关“1+1＞2”的必要前提。

红旗渠先后有数十万人参与，形成了一个庞大且复杂的工程建设集体。红旗渠的成功离不开林县以杨贵为代表的领导层的科学决策和方向把控，也离不开以吴祖太为代表的水利科技人员的技术创造和科学运用，同样离不开千千万万普通民众的辛勤努力和创新智慧。但更重要的是，红旗渠形成了一套科学有效的运作方法并辅之以制度保障，为集体攻关与个人创造的高效协同打下了坚实基础，形成了“水涨船高”的大好局面。例如，发明了干部、技术人员和民工“三结合”的工作模式，充分发挥个体优势的差异性和协调性；建立了施工质量责任制，提出“质量好不好，让水来验收”，在各渠段撰刻责任人姓名以起到警示激励作用；注重发扬个体的技术创新精神，举办“短期技术训练班”“工程质量评比竞赛”等，互教互学总结施工技术经验。

当前，水利建设进入攻坚期，面临的问题都是“高难度”和“硬骨头”，水利科技的发展比任何一个时期更加需要集体攻关与个体创造的协同，同时发挥新型举国体制的优势，推动我国水利科技高质量发展。

5.大处着眼与小处入手的层次关系

《中庸》有言，“致广大而尽精微”。从大处着眼，意味着运用战略思维、全局思维和系统思维正确把握事物发展规律和长远方向；从小处入手，则要求秉持精益求精的工作态度，将宏观目标落细、落小、落实。因此，没有大处着眼的入手是盲目的实践，没有小处入手的着眼是空洞的谋划。

红旗渠之所以成功，一个重要原因就在于既做好了宏观层面的方向把控和整体设计，又专注于微观层面的细节控制。大处着眼，从全县发展全局的战略高度提出了红旗渠自流引水的形式和规模，谋划了“长藤结瓜”的一体化渠系布局理念，形成了“以水促渠”的分段建设思路。小处入手，在红旗渠工程勘测、施工和管理中关注细节，狠抓落实，例如为降低渠道糙率，在当时的施工条件下将石面凹凸度误差控制在毫米级的精度。浆砌石施工中，把石料分为片石、块石、料石等类型，分类规定了每块的重量、厚度、宽度等指标，真正做到了大处与小处的结合、宏观和微观的统一。

现阶段，我国正着力实施国家水网工程建设，强调从“纲”“目”“结”三个方面加快推进，覆盖面大且影响深远。如何在科学谋划水网总体格局的同时扎实落实“引、调、蓄、排”水工程规划，是考验国家水网成效的重要方面。为此，宏观层面要坚持“四个面向”，站在国土空间规划、重大战略区域布局、未来生存和发展空间扩展等全局性、战略性高度系统谋划国家水网主骨架和大动脉；微观层面以流域为单元，推进水利工程安全化、智慧化、生态化、标准化等建设，实现大处与小处、宏观和微观的高效统一。

6.赓续传承与创新发扬的兼容关系

传承是创新的基础，创新是传承的动力，两者相互包容、相互促进。只有在继承中寻求创新，在创新中体现继承，才能将传统科技与现代科技建立起有机联系，使成果历久弥新，不断焕发新的活力。

红旗渠是传统水利向现代水利转型时期的产物，受经济和技术条件限制，建设者在充分利用土法施工的基础上积极发明创造，保障了工程的成功。例如，施工中对砌石、三合土等传统水工建筑材料和建造工艺，传统测量和施工放样，古法石灰烧制等能用尽用。同时，在工地上大搞创新。通过向有经验的老乡请教，反复试验，成功发明了土窑烧水泥方法，使水泥成本大大降低；对“一硝二磺三木炭”自造炸药的传统技术不断改良，创新发明了多种功能不同的炸药类型。此外，创新提出的盆面测量法、竖井分段作业法、三角炮位药壶爆破法、无脚手架砌石法和土制起重设备运料法等，均根植于当地土法施工技术。

我国治水历史悠久，治水经验和技术积累得天独厚。为此，需要深度挖掘和总结历史治水先进经验，结合新时代水利高质量发展新特征、新需求，做好传统优秀治水理念和科学技术的赓续传承与守正创新。

7.工程措施与非工程措施的统筹关系

工程措施和非工程措施共同影响工程效益的发挥。工程措施相当于人的躯体，而非工程措施则相当于人的神经感知与应激系统，人体要保证高效的运动，强壮的躯体和灵敏的感知能力缺一不可。

红旗渠是大型复杂水利工程，在施工过程中高度重视工程质量、进度和安全监管，建立了科学、民主、规范的工程实施组织管理机制。组建了红旗渠施工总指挥部、分指挥部、连队、作业组的垂直分级管理机构，实现管理的制度化和规范化；明确了安全保障机构，制定了严格的安全规章制度，定期开展安全教育；建立了施工质量责任制，开工前明确工程建设施工质量规范要求、爆破技术要求和施工质量控制要点，施工中按照总指挥部、分指挥部、连队、作业组等分级落实责任。另外，对于红旗渠的运行管护，根据“谁受益、谁负担”和“上下游统筹兼顾”的原则，建立了统一领导、分级管理，专管与群管相结合的管理体制，效果显著。

我国水利工程，特别是农田水利工程，在一定范围内一定程度上存在重建轻管、重硬轻软的问题。水利高质量发展的一个重点是致力于管理水平的提升，建立以智慧调控为手段，集水资源优化配置、流域防洪减灾、水生态系统保护等功能于一体的综合管理体系，确保工程效益的最大发挥，从“治水”走向“智水”。

七、结 语

林县以修建红旗渠“战太行”为起点，才有“出太行、富太行”的跨越，直至今天“美太行”的升华，红旗渠实现了林县的沧桑巨变。我们看红旗渠既要从“自力更生、艰苦奋斗”的精神角度去看，也要从“勇于创新、敢于探索”的科技角度去看。红旗渠是中国共产党领导下各级水利部门及工程技术人员和广大干部群众发挥集体智慧的结晶，大力实施科技创新才使得红旗渠这一伟大工程成为永恒的经典，也直接造就了“世界第八大奇迹”。

红旗渠是伟大的科技创新工程。科技创新是人类进步的重要推动力量，可以解决人类面临的各种问题。在当时的水利工程科技水平条件下，修建红旗渠这样一个“引、蓄、提、调、控”等多目标复杂巨系统水利工程，水流条件、地质条件、输配水建筑物型式等都极为特殊和复杂，工程攻克了绝壁测量放线、隧洞施工结构稳定控制、河流交叉建筑物型式优选等水利科技难题，在当时水利科技创新领域发挥了无可替代的引领作用。

红旗渠是伟大的科技实践工程。科技创新的价值在于解决现实问题的能力，实践在于验证科技创新的合理性和应用意义。红旗渠工程就是科技创新和实践相互协同、相互推动的典范。从测量学原理到盆面测量简易实用的测量装备，从水沙冲淤平衡原理到取水角度设计和渠道底坡设定，从生石灰制备原理到无窑堆石烧灰法应用，无不是水利工程技术人员和广大人民群众从实际出发、理论联系实际的科技实践探索和智慧结晶，在红旗渠建设中发挥了至关重要的作用。红旗渠科技实践中的不断探索、尝试和反思，对当时水利科技创新也起到了巨大的推动作用。

红旗渠是伟大的科技精神工程。红旗渠工程是我国水利建设史上一颗璀璨明星，没有哪一件事，比它更能代表那个时代的中国，也没有哪一个工程，比它更能刻画那个时代中国人的精神面貌，是“幸福都是奋斗出来的”最生动写照。红旗渠蕴含的“科学严谨、求实创新、精工细作、团结协作、自立自强”科技精神，是一代代水利人都应该弘扬的，并随着时代进步不断丰富，成为水利事业永续发展的内在驱动力。

站在中国式现代化新的历史起点，全体水利人必须深入贯彻落实习近平新时代中国特色社会主义思想和党的二十大精神，按照“坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”战略要求，充分发挥水利工程在技术革新、人才培养、精神传承上的载体作用，对标对表“科技红旗渠”，加大水利科技攻关，贡献水利科技智慧，为推动新阶段水利高质量发展、全面提升国家水安全保障能力作出新的更大贡献。