【珞珈人物】弘扬科学家精神| 张蔚榛:把心血献给大地

发布时间:2023-09-05 15:02 来源:水资源工程与调度全国重点实验室、水利水电学院 阅读:
A A A

通讯员:蔡瑞、董云霞

张蔚榛(1923.10.05~2012.07.14)

张蔚榛简介:著名农田水利和地下水专家,中国共产党优秀党员,武汉大学教授、博士生导师。1941年至1945年在北京大学学习,1945年至1951年先后在北平市(现北京市)地政局、北平临时大学工学院、北洋大学北平部、北京大学工学院工作,1951年至1955年在苏联科学院学习并获副博士学位。1955年起,在武汉水利学院、武汉水利电力大学、武汉大学水利水电学院任教,长期从事农田水利和地下水开发利用的教学与科研工作,在农田排水、渗流计算、土壤水与地下水动力学、盐碱地改良等方面取得了大量开拓性的研究成果,为推进农田水利学科发展做出了不懈努力。1997年当选中国工程院院士。2012年7月14日逝世,享年89岁。

张蔚榛,我国现代农田水利学科的开拓者,长期从事土壤水、地下水、农田排水等方面的科学研究,发展了地下水资源评价理论和计算方法,科学阐述地下水资源的概念,提出的相关论断指导我国华北及类似地区地下水资源合理开发利用;提出多种边界条件下地下水运动计算方法,应用于农田排水工程的规划设计,有力推动黄淮海平原次生盐碱化的治理;率先运用饱和非饱和土壤水分运动、溶质运移理论,研究控制农田化肥流失等问题,引领农田水利学科新的研究方向。1978年获全国科学大会奖,1984年被评为水利部劳动模范,1989年受到国务院特别嘉奖,还获国家科技进步奖多项,“把心血献给大地”是他一生的写照。

结缘水利从小不停努力追赶

1923年10月,张蔚榛出生在河北省丰南县的一个小村庄。幼时家境并不富裕,但因父亲非常重视子女的教育,张蔚榛从小便接受了良好的教育,先后就读于私塾、稻地镇小学、唐山市丰滦中学,自上学起,他说自己的“都是在努力追赶的过程中度过”。

1941年,张蔚榛进入北京大学工学院土木工程系,正式开启了他与农田水利工程的不解之缘。经过多年苦读,1945年,张蔚榛留校担任助教、讲师,在辅导《结构设计》《河工学》《初等流体力学》等课程中,逐渐对水利工程产生了浓厚兴趣。

新中国成立后,党和政府为尽快发展我国农田水利科学技术,派遣一批优秀水利科技人才出国深造,张蔚榛作为首批留苏研究生,前往苏联科学院水利问题研究部学习。

1952年,张蔚榛(左一)与土库曼斯坦地下水组合影

在苏联,一切都要重新开始,这无疑对张蔚榛充满了层层挑战。快速掌握俄文、汲取农田水利专业精华、自学研究需要运用到的数学知识等成为张蔚榛的重中之重。同事许志方曾回忆,“张蔚榛每年暑假都要出去考察、实验、做研究。就这样,他在苏联一待就是4年。”

苏联对研究生要求极高,张蔚榛师从被誉为“水利土壤改良之父”的考斯加可夫院士,在其指导下,张蔚榛克服重重困难,努力自学,每日泡在图书馆更是常态。在不到两年时间里,张蔚榛便取得了第一批研究成果。

1954年,张蔚榛(右一)在莫斯科水利学院与实验人员合影

当时苏联科学院将灌区地下水动态列为重要研究课题,这也成为张蔚榛的研究课题,他探讨了均质土层中各种条件下的灌区地下水动态的计算问题,推导出的计算公式都归结为物理概念十分清楚的表达式,限于当时的计算条件,为方便公式的应用,他对每类计算都制作出简单实用的计算图表。

1955年8月,张蔚榛获得副博士学位,其学位论文《灌溉对地下水动态的影响》在灌区地下水的计算方法方面做出了创新性工作,主要内容被收录在苏联科学院论文集里,由苏联科学出版社正式出版。上世纪70年代,著名数学渗流力学家、苏联科学院院士柯钦娜在总结最新老虎机,新老虎机平台苏联数学渗流理论进展的著作时,还专门介绍了张蔚榛的研究成果。

矢志育人要把学生托举起来

1955年,张蔚榛从苏联回国后,被分派到武汉水利电力学院,担任农田水利教研室主任,组建农田水利教学科研团队,着力培养我国农田水利人才。

为使教育与不断发展的生产水平相适应,张蔚榛倡导教学与科研生产相结合的育人理念。经反复调查研究,他带领教研室打破常规,根据农田水利学科发展方向,将教师划分为不同教学科研组,每位教师都需深入研究某一学科方向的问题,并将研究成果融入教学,丰富更新课程内容,让学生能适应不断发展变化的生产需求。

与此同时,张蔚榛着手筹建我国首个农田水利实验室。当时国内只有张蔚榛一人在苏联实际接触过农田水利实验室,面对一个崭新的突破,他带领团队从零开始,摸索前进,亲自规划设计实验设施设备和各类试验器材并带领同事开展制作和建造等系列工作。1958年,我国第一个农田水利室内实验室建成,成为相关领域高等院校和科研机构模仿的蓝本。时至今日,该实验室仍在全国同类实验室中处领先水平。

张蔚榛在农田水利实验室进行实验研究

“农田水利学是一门应用技术学科,搞纯理论不成,必须理论联系实际”,为培养学生解决实际生产问题的能力,张蔚榛带领一批又一批的学生赴河南、安徽、湖南、湖北等地的生产现场,完成武湖围垦排渍规划、洞庭湖区圩垸除涝灌溉规划、环水流域规划等一系列生产性毕业设计。1976年,张蔚榛带学生去河北衡水进行地下水资源评价科学试验时,正遇上唐山大地震,他老家就在唐山,那里有许多亲人。但为了指导学生抽水试验,他始终坚守在现场,试验结束才匆忙赶回家探亲。

张蔚榛总是不遗余力,为青年人早日成才创造条件,“在新的领域里,六七十岁的人很难再有大的创新,所以,我们要想方设法让年轻人冲上来。”他时常利用各种机会,勉励学子们要“学会创新,为国贡献”。他常说,“学生首先要知道学习是为了什么,不只是为了生存,还要为学校、为社会做点事。学习要懂得创新和超越自我。不论将来做什么,只要能为国家做出贡献,你就已经成功了。”

在他的带领和影响下,武汉大学农田水利学科成为该领域全国第一个博士点和第一批全国重点学科。1981年,张蔚榛先生也被评为我国农田水利学科第一位博士生导师。他创立了一套完整的地下水动力学、土壤水动力学和溶质运移理论的研究生课程体系,主编的《地下水非稳定流计算及地下水资源评价》一书系统全面地论述了农田地下水运动的计算方法,书中许多计算公式具有独创性,获得原国家教委科技进步奖二等奖,主编的《地下水动力学和土壤水动力》和《地下水文和地下水调控》等研究生教材成为行业经典著作。农田水利教研室也从过去只能开一门农田水利学课程,发展到可以开设二十多门课程,对推动我国农田水利学科的改革和发展起到了重要作用。

认识张蔚榛的人都这样评价:“他是位学识渊博、治学严谨、很有名望的学者,也是位品德高尚、可亲可敬的长者和良师。”八十年代中期,已年过花甲的张蔚榛仍坚持为研究生授课,“张老师在黑板前背向我们,扭过头来、双手比划着,讲解保角变换的情景仍历历在目”,学生回忆道。2010年毕业生学位授予大会上,张蔚榛不顾87岁的高龄,在炎热酷暑,穿着衬衫西服、打着领带,坚持到了最后,将殷切祝福送给毕业学子。

耕耘不倦在田畴,泽润青苗未肯休,张蔚榛一生指导了50余名硕博研究生,培养了大批本科生,他的不少学生活跃在国内外学术界,成为农田水利学科学术带头人,取得了国内外颇具影响力的科研成果。

躬耕科研一辈子为农水奔忙

1997年,武汉水利电力大学收到张蔚榛当选中国工程院院士的通知。而此刻,74岁高龄的他正奔波在新疆、甘肃等地的农村、牧区。

黄淮海平原的盐碱地改良是张蔚榛投入大量精力的一项重要工作。上世纪五六十年代,灌溉土地次生盐碱化问题困扰着农田水利界,张蔚榛带领研究生多次深入山东、河南、河北等黄淮海平原重点试验区,了解我国水盐动态试验现状,研究水盐均衡和土壤盐碱化的治理。

在种稻冲洗改良盐碱地研究中,张蔚榛提出了沟间地段地下水淡化过程的计算模型,通过土壤水、盐运动方程耦合计算,得出满足防止土壤次生盐碱化的地下水位控制要求,为我国北方广大受次生盐碱化威胁的灌区进行科学的用水管理提供了依据。他还主持参与《黄淮海平原中低产田改造综合治理》等国家重大攻关项目内容,相关研究成果达到国际先进水平,获原国家教委和水利部两项科技进步二等奖。

在河北进行盐碱地调研时,当地没有自来水,调研团队的饮用水主要来自当地一个储水池。储水池的水是从别处运过来的,放了超过一个星期,喝起来有一股臭味。已经60多岁的张蔚榛和大家一起同吃同住,还要下地埋传感器。在这样艰苦的条件下,常常还能听到他唱唱京剧,“隔老远都能感受到他的那种豁达”,武汉大学农田水利实验室高工王富庆介绍道。

如今,该地区的盐碱地治理已见成效,就连盐碱化十分严重、寸草难长的地区也能稻粱丰收,这其中凝聚了张蔚榛的心血。

20世纪70年代初期,我国北方地区连续干旱,一些地区开始大量开采地下水,导致地下水位大幅度下降,形成了大面积地下水降落“漏斗”。水利部组织调查组前往重点干旱地区,综合攻关,研究地下水的开发利用问题。

作为调查组顾问,张蔚榛奔赴第一线,在天津做深入调查。回校后,张蔚榛随即组建地下水科研小组,深入河北冀县、枣强、衡水等地进行相关问题的攻关研究和调查论证。

张蔚榛团队利用地下水非稳定流理论研究了天津、河北地下水资源评价及预测预报问题,发展了地下水资源评估理论和开采地下水的水井设计计算方法。在衡水区对浅层地下水资源研究中,发展了用多年调节进行评价计算的方法,提出了利用地下水动态观测资料反求水文地质参数的方法,发展含水层给水度内涵。结合地下水资源评价中实际需要,他还推导出二元、三元结构含水层单井非稳定流实用计算公式,非均质含水层集中开采区(开采区形状为圆形或方形)地下水非稳定流计算公式。其研究成果具有独创性并解决了当时生产实践中面临的问题,受到同行的好评。

为进一步解决地下水合理开发利用问题,张蔚榛在许多省市组织研讨班,与学者们深入探讨多元结构含水层水井水力学和水源地的地下水非稳定流计算等问题。在调查研究和理论分析基础上,以张蔚榛为代表的水利及水文地质界学者们得出结论:华北平原深层承压水补给微弱,应以开发浅层地下水资源为主。

1983年,张蔚榛(左三)参加水资源规划中的地下水会议

这一观点得到了国家有关部门的重视。多年后,该观点经实践得到了进一步证实,对后来华北及类似地区的地下水资源合理开发利用发挥了重要作用,并由此在国内建立了正确的地下水资源概念。1978年,张蔚榛的研究成果“华北平原地区地下水资源评价及开发利用”荣获全国科学大会奖。

为适应科学技术的不断发展,张蔚榛孜孜不倦地学习新的理论和知识,始终走在农田水利学科发展的前列。

作为我国最先应用并发展势能理论的学者之一,张蔚榛率先应用该理论研究非饱和土壤水运动,解决灌溉、排水问题。经过多年的研究,他探索了不同土质、不同边界条件下降雨入补、潜水蒸发的运动规律,探讨水在SPAC系统中的迁移机理,在国家七五攻关项目“地面水、土壤水、地下水转化规律”的研究中取得多项成果。

溶质运移理论是随着环境问题的突出而逐渐形成的新兴学术领域,20世纪80年代,张蔚榛又开展了利用咸水灌溉对水质影响的研究、灌区水盐动态的预测预报、排水条件下化肥的流失及对环境的影响等课题。随着农业化肥使用量不断增长,张蔚榛根据生产实际需要,带领科研组师生,通过大量野外试验和室内试验,深入探讨氮肥的运移、转化和流失的规律,为我国研究灌排条件下化肥运移及防止化肥流失提供了参考资料。20世纪90年代,张蔚榛开始探讨以作物受渍持续时间与作物产量关系为基础的地下水排水标准,提出了我国多雨地区累积超标准地下水埋深的渍害田排水设计标准,并被我国农田排水设计规范所采用。

1988年,张蔚榛(左一)参加武汉国际灌区评估会并主持会议

对于一生打交道的土地,张蔚榛有着特殊的情感,他每年有三分之一到三分之二的时间深入生产一线,将自己的理论研究成果应用于生产实际,为华北平原地下水合理开发利用、黄淮海平原中低产田改造、东部沿海和西北干旱地区的盐碱地改良做出了突出贡献,产出了巨大的经济效益和社会效益。

淡泊名利,荣誉背后

从事农田水利研究60多年,张蔚榛发表100余篇学术论文,完成国家重大攻关项目等20余个,不少研究成果达到国际先进水平,获奖无数,但他却认为自己“还做得不够好”。

在一次采访时,他曾表示,“如果要说我自己,我还真觉得没什么好说的。但你如果问我熟悉的学术上的问题,我可以详细地和你讨论”。在他眼里,学术远远比名誉地位要高。张蔚榛淡泊名利,曾多次推脱申报院士,原因是他的工作做得很不够。据武汉大学水利水电学院教授王修贵回忆,1995年学校让张蔚榛申报院士,张蔚榛对是否申报完全不“上心”,并以出差为名回避院士申报材料的准备工作,学院只得安排青年教师在图书馆查找张蔚榛的各项学术素材;1997年当选院士,同样是别人替他准备的材料。

2006年,美国俄亥俄州立大学的国际排水名人堂(International Drainage Hall of Fame)提名张蔚榛作为在排水方面有杰出成就的候选人,并联系王修贵提供相关材料,张蔚榛得知这一消息后,发邮件婉拒,他写到“我做的工作很少,与国外表中的获奖名家,我的工作与他们相差甚远,且我在国外并不知名,据我所知国外有不少知名人士,如Smedema等人曾任世界银行和粮农组织的排水顾问,也未获奖,我做的工作不多,我想就不必提了”。

张蔚榛一生为农田水利发展做出了积极贡献,当几十年的奋斗得到了众口一词的赞誉时,张蔚榛仍不遗余力地为水利学科发展出谋划策。78岁时,他几次飞抵内蒙古,进行河套地区节水的研究;80多岁时,张蔚榛还会和同事一起到新疆考察。

由于年事已高,张蔚榛不能经常在生产一线参加调研,但仍十分关心水利科学技术的动态和生产事业的发展。水利部进行全国水利学科发展战略研究,邀请他对“地下水超采区划分准则”部分的初稿提出意见。耄耋之年的张蔚榛,在家花了10多天的时间,以自身30多年的学术积累,写出了10多页的修改意见,意见后来被编写组采纳,推动了我国水资源持续发展和利用的标准建立。

2004年11月,张蔚榛(左二)参加第九届全国地下水科技交流会合影

张蔚榛曾表示,“如果再让我重新选择,我还会走这条路。”从开始研究农田水利那天起,张蔚榛走遍了长城内外、大江南北。中国农村的广阔大地,哪里的地下水资源缺乏,哪里的土壤盐碱化了,他就把探究的目光投向哪里,把跋涉的足迹留在哪里。他的一生,不懈追求、探索创新,是为水利教育事业、农田水利科学研究甘于奉献的一生,这恰恰是水利科学家一直不变的精神底色,未来也必将代代传承,成为水利人不畏艰险、勇攀高峰的强大动力。

(供图:水资源工程与调度全国重点实验室、水利水电学院 实习编辑:方锦年 编辑:张丽平)

最新阅读