许唯临,男,1963年10月出生于吉林省吉林市。现为四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室主任,教授。主要从事工程水力学领域的科研和教育工作。1984年毕业于原成都科技大学水文学及水资源专业并获工学学士学位。1987年毕业于原成都科技大学水力学及河流动力学专业并获工学硕士学位。1991年毕业于原成都科技大学水力学及河流动力学专业并获工学博士学位。1987年至1993年,于解放军后勤工程学院任教员。1993年至今,于四川大学(原成都科技大学)先后任讲师、副教授、教授。2002年获聘“长江学者奖励计划”特聘教授。2003年获国家杰出青年科学基金资助。现兼任国务院学位委员会水利学科评议组成员、教育部科技委委员、中国水利学会理事、中国水力发电工程学会水工水力学专委会副主任委员、四川省水利学会副理事长等。
我国西南地区已成为世界高坝建设最集中的区域。许唯临教授及其团队围绕高坝泄洪消能这一核心,对泄洪消能及其引发的空蚀防治以及数学模型进行了长期的研究。
我国的高坝工程具有坝高、流量大、河谷狭窄等特点,为此,我国学者曾结合二滩水电站开创出高拱坝表孔和中(深)孔挑流空中碰撞消能技术,引领了此后的高拱坝泄洪消能设计,贡献巨大。但泄洪雾化较强是其不足之处。许唯临教授及其团队长期进行高拱坝坝身泄洪消能研究,他们通过对消能过程的紊流分析,详细揭示了水垫塘水流结构和消能特征,据此将消能分为强剪切消能、撞击消能和混掺消能,并提出水垫塘和坝身泄水孔口优化的原则,即扩大剪切消能区的范围(例如分散水舌),减轻撞击消能区的撞击强度(例如形成动水垫),以及尽可能利用混掺消能区的水体。在机理研究的基础上,他们通过解决表孔泄流能力、水垫塘冲击荷载和泄洪雾化强度三大核心问题,提出了高拱坝表深孔无碰撞泄洪消能技术。该技术先后应用于立洲水电站、丹达河水电站和拱坝坝高世界第一的锦屏一级水电站,为高拱坝、大流量、窄河谷坝身泄洪消能开辟了一条新途径,推动高拱坝大流量泄洪消能由长期单纯依赖表深孔碰撞发展到可根据工程特点在碰撞与无碰撞之间优选。
水利水电工程临时性施工导流洞改建为永久泄洪洞具有巨大的经济价值,其中的洞内消能问题是其关键环节。内流消能方式主要有旋流竖井式和突缩突扩式。许唯临教授及其团队早期结合溪洛渡水电站开始突缩突扩式内流消能工研究,历经十余年,提出了一套洞塞式内流消能技术,并得出了不同洞塞的水力特性。该技术先后应用于泸定水电站和猴子岩水电站,从而在原有的旋流消能和孔板消能之外,进一步丰富了内流消能方式,促进了内流消能技术的发展。近年来,他们针对高水头无压竖井,揭示出竖井底部出口后的压坎段脉动压力分布呈现出先增加后减小的特征,据此提出了长压坎—深水垫消能和整流技术,解决了高水头竖井井底和出口安全问题。该成果应用于双江口、两河口、仁宗海、狮子坪、溪古、斜卡、卡基娃、多诺等水利水电工程的设计。
与导流洞改建泄洪洞“两洞合一”相比,导流洞、泄洪洞和放空洞“三洞合一”具有更高的工程和经济价值。“三洞合一”将出现平面交汇,交汇处水流会上窜威胁洞身安全。许唯临教授及其团队研究提出了在交汇前一定距离内将两洞内侧边墙向外侧偏转,避免水流对冲边墙,并在交汇后的直洞外侧设置整流坎,有效地避免了水流冲击洞顶。该技术解决了两洞平面交汇的水力学问题,确保了“三洞合一”的实现。该成果应用于狮子坪水电站和仁宗海水电站,实现了泄洪洞、放空洞与导流洞“三洞合一”。
空蚀是高坝工程中伴随泄洪消能产生的最常见的破坏方式,掺气是高坝工程中广泛采用的减蚀措施。许唯临教授及其团队授揭示了掺气减蚀的微观机理,并据此将传统的斜坡、底部掺气发展为从斜坡到竖井、从底部到侧墙的全方位掺气,提升了掺气减蚀技术的安全水平。他们提出的侧墙掺气减蚀技术,使传统的底部掺气发展为底部和侧墙全断面掺气,可对洞壁全方位保护。该技术应用于二滩水电站,解决了泄洪洞空蚀破坏问题。他们还针对高水头旋流竖井井壁面临空蚀威胁的问题,提出了旋流竖井环形掺气减蚀技术,提高了旋流竖井空蚀防护的可靠性和旋流竖井的技术指标。该技术应用于卡基娃水电站以及设计中的土石坝坝高世界第一的双江口水电站,提高了旋流竖井的水力学技术指标。
传统的物理模型方法在工程水力学研究中发挥着十分重要的作用,但它也存在不足之处。许唯临教授及其团队较早地开展了高坝水力学紊流数学模型研究,为高坝水力学从传统的物理模型研究发展到物理模型与数学模型并举做出了贡献。他们从高坝水力学问题的特点出发,提出了模拟冲刷坑冲刷变形的抗冲流速法,并建立了射流冲刷平衡判别式,据此识别冲刷的发展和稳定,从而成功地实现了冲刷坑冲刷的紊流数值模拟,弥补了紊流数学模型无法模拟基岩冲刷的不足,从高坝水力学的角度丰富了紊流数值模拟方法。他们还通过解决高坝水力学中的复杂边界等问题,较早地实现了各种泄洪消能复杂流动的紊流数值模拟,包括高坝泄洪水流的二维和三维、单相流和两相流、矩形网格和贴体网格的紊流数值模拟,并为拉西瓦、小湾、溪洛渡、向家坝等高坝工程的泄洪消能研究提供了流场依据,从而为逐步实现数学模型与物理模型优势互补做出了贡献。
通过上述工作,许唯临教授先后获国家科技进步二等奖2项,省部级一等奖5项等科技成果奖励,其中作为第一完成人完成的“高坝工程泄洪消能新技术的开发与应用”获2009年国家科学技术进步二等奖,作为第二完成人完成的“紊流模拟技术及其在水利水电工程中的应用”获2007年国家科学技术进步二等奖。在Journal of Hydraulic Engineering、Journal of Hydraulic Research等国内外刊物发表论文100余篇,其中被SCI收录20余篇。获国家发明专利授权10余项。成果应用于溪洛渡、锦屏一级、二滩、瀑布沟、向家坝、小浪底等70余项工程,包括我国已建、在建和可研设计中的10余座坝高200m以上的高坝工程。同时,许唯临教授还先后指导硕士、博士研究生和博士后40余名,所培养的学生中有多人在科研、教学、设计和管理部门担任了技术骨干或技术负责人,为水利水电事业积极贡献。