致敬陈祖煜——做大地之子,不做无土栽培的嫩苗
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陈祖煜,1943年出生于重庆市,祖籍浙江镇海,中国著名水利水电、土木工程专家,中国科学院院士。1966年毕业于清华大学水利系,长期从事边坡稳定理论和数值分析的研究工作,在水利水电工程重大问题上取得了一系列突破性的科研成果,获国家科技进步应用二等奖2项、三等奖1项,获得省部级奖励8项。陈祖煜院士心系国家建设重大问题,虽身有残疾,76岁高龄仍然活跃在水库大坝和工程抢险现场,为水利事业的发展做出巨大贡献。 

正值新中国成立70周年,在我和我的祖国活动中,有幸对陈院士进行了专访,陈院士回顾了近60年的水利生涯。

您从事水利工作已有五十多年,是否可以谈谈选择水利事业的“初心”?

1960年,我在上海老家拿到清华大学录取通知书,一路坐火车北上,第一次看到大山,第一次领略了长江的风采。

到清华园之后,被告知我的专业从数学力学系转到了水利系。我们那个年代的青年,都听党的号召,那我就背着铺盖去了水利系。一到水利系馆,就听到清华大学水利系系歌——《水利建设者之歌》。

“从那黄河走到长江,我们一生走遍四方,

辽阔的祖国万里山河,到处都是我们的家乡。

住着帐篷和土房,冒着山野的风光。

一旦修好了水库大坝,我们就再换一个地方。

从那黄河走到长江,我们一生走遍四方,

辽阔的祖国万里山河,到处都是我们的家乡。”

从此,我伴随着祖国的山山水水走过了半个多世纪。

1963年,我第一次住进了帐篷。那是去昌平王家园水库劳动实习。我和平谷县十几位与民工住一块。外面冰天雪地,我第一次看见了披着羊皮袄的牧羊人。我们睡在铺草的地铺上,十几个人早上围着炉子上的一盆热水洗脸,根本谈不上刷牙。一天三餐都是窝窝头加咸菜,晚上会有一碗白菜汤。民工身上只穿两件衣服。上身黑棉袄,下身黑棉裤。晚上脱衣睡觉,他们发现我这个大学生居然还穿背心短裤,以为来了个外星人。是的。他们代表了真理。因为真理是赤裸裸的。

我们在现场刨冻土,需要把钢纤打入像石头那么硬的冻土中。民工们挥舞着大锤,浑身是汗,把棉袄湿透了。干脆棉袄一扔,光着膀子干。 我清楚地记得,那时,大雪在飞舞,温度绝对低于零下。 

那年,周恩来总理在人民大会堂给应届毕业大学生讲话(大致内容,具体数字不确切),他说,我们国家每年培养的大学生很少,一千个里面只有一个人有机会上大学。你们参加工作后,不要忘记与你们同龄的那九百多位没有上学机会的同龄人。

(2018年,在陕西淤地坝现场考察)

我的初心就是在清华大学水利系学习的时候形成的。转眼近60年了。我今年76岁,仍然没有彻底脱离水利岗位上。虽然我身有残疾,有机会还是要到工地去走一走、看一看。至今脑海里也没有忘记那些在大雪纷飞的严寒天气里挥舞大锤的同龄人。如果有人问是什么使你停不下来,我想借用艾青的一句诗:“因为我对这土地爱得深沉…...”

您什么时候开始从事水利水电和岩土工程的科研事业?

和那个年代的大学毕业生一样,我们都分配到基层工作。我在水电二局一个“后勤连”种菜,后来到局机关生产组协调工作,基本未从事专业技术工作。1979年,遇到一个机会,我考取了加拿大留学的名额,到Alberta 大学进修2年。

在这两年期间,我旁听学习了十几门课程,过的非常充实。我的导师Morgenstern教授是国际著名滑坡专家,加拿大科学院和工程院院士,世界岩土工程领域最高荣誉朗肯讲座演讲人。他提出的Morgenstern-Price法,严格地描述了边坡稳定分析的力和力矩平衡条件。我学习了他的方法发现,Morgenstern教授提出了微分方程,但是没有得到闭合解。爱因斯坦说过的一句话:“科学家必须在庞杂的经验事实中间抓住某些可用精密公式来表示的普遍特征,由此探求自然界的普遍原理”。当时我向Morgenstern教授提出,希望找到控制方程的闭合解,导师对我说了一段话,我至今还记得:

“I encourage you to challenge my method aggressively. ”

下面是我在Morgenstern教授指导下获得的理论解。论文由我们俩共同署名,发表在加拿大岩土工程学报上。

回国后我继续完善计算机程序,在边坡工程中推广使用,现在已经有200多家用户了。上面两个公式还写进了水利水电土石坝和边坡设计的4本重要规范。

2016年,Morgenstern教授赴浙大接受名誉教授的称号,我有幸和他在37年后再次相会。光阴荏苒,思绪万千。

回国后您在水科院工作,走上领导岗位,但是在1989年辞去水科院副院长的职务,当时有何打算?

1982年初我到中国水科院报到。当时突出的问题是文化革命形成的断层,主要研究骨干都接近退休。1984年我从普通研究人员成为土工组组长,再到岩土所所长,直到中国水科院副院长,一连三级跳。我自己不适应管理工作,还是想回到关注的科研领域。于是在1987年向水利部领导提出了辞呈并获得了批准。

离开领导岗位后第一个项目是天生桥二级厂房高边坡。在开挖过程中,厂房后面山体全面开裂,需要加固。贵阳院的鲁院长从已分配完毕的科研经费中挤出了3000元给我。我随即出差到贵阳,再坐上长途公共汽车,走了十几个小时,最后到了现场。盘曲的山路非常崎岖艰险,翻一道沟要一个半小时。这个项目后来得了国家二等奖。

从此以后,我的生涯真正和祖国的山山水水联系在一起了。从小浪底到三峡,从长江大堤到西北边陲,我参加了许许多多的土坝和高边坡的科研和治理工作。这里举一个例子。

2008年汶川地震后,作为国务院汶川地震专家组的成员我赶赴紫坪铺水库。站在大坝上,我看到山河满目疮痍。

这时,站在我旁边的管理局副局长宋彦刚说:“陈院士您扭头看看那边。”那就是下图的照片。

我们修建的右岸高边坡巍然屹立,密密麻麻的锚索把山体紧紧地捆住。在这个高边坡上布置了土石坝的所有的泄水建筑物。如果这个边坡也像左边那张图那样垮了,大坝也就危险了,水库下游可是都江堰市啊!当年修大坝的时候,宋彦刚作为总工程师,听了我给设计院讲的两天课,最后批准了设计院使用我的程序EMU所做的分析计算报告。

我们在“Quaternary Journal of Engineering Geology and Hydrogeology ”发表了相关的论文,介绍了原位监测的成果。你看,编号为MIP3的多点位移计“沉睡”了5年,就在地震发生的那一刻“醒”了。这几个测点跳了一下,然后恢复了平静。这是一个罕见的经受了强震考验的高边坡加固成功的案例。这篇论文是写在祖国大地上的。

您非常重视现场工作,可否谈一谈工程技术和基础理论之间的关系?

我认为一个出色的水利科技工作者,需要有脚踏实地向大自然学习的精神,又要有扎实的理论基本功。我们来看一看1989年漫湾水电站发生的一次滑坡,这次滑坡在我国引起了巨大反响。

可是就在滑移以前,山体还是“铁板一块”,好好的,谁也没能想到,顷刻之间这座山就变成一堆土了。

潘家铮院士首先观测到这个现象,提出“最大最小原理”:

1. 最小值原理

滑坡如能沿许多滑面滑动,则失稳时,它将沿抵抗力最小的一个滑面破坏。

2. 最大值原理

滑坡体的滑面肯定时,滑面上的反力(以及滑坡体内的内力)能自行调整,以发挥最大的抗滑能力。

潘家铮院士提出这个理论是基于对自然规律的一种认识。他认为:自然界和人一样,面临着生死问题。在生命结束前,它要发挥所有的力量生存下来。当山体滑下来的时候,也就粉身碎骨了。潘院士显然是观察了无数滑坡事例提出这一命题的。“最大最小原理”的科学意义是它在已有的建立在牛顿力学体系上的控制方程组中为我们增加了两个方程式,能够帮助解决滑坡分析问题。

这个命题提出来以后,很多人希望通过理论来证明它。后来我在潘家铮工作的启发下,推导出了楔形体边坡的广义解,最后实现了两个偏微分导数为零,从而证明了潘家铮最大原理。当时潘总非常高兴。我跟他说:“这个成果发表在国际刊物上了,灯是你点亮的,路是你指明的。”显然,这样的研究成果只有通过实践才能获得。

谈谈您与病魔的斗争的体会吧。

2010年5月,我在深圳机场摔倒以后,颈髓损伤,即所谓高位截瘫,双手、双脚均无法移动,第一个月绝对卧床,经历了整整1年的康复和训练,我从不能翻身到能慢慢坐起,到后续练习走路,最后出院重返社会。

很多人可能不知道,颈髓损伤病人还面临一个挑战:解决排尿问题。由于神经控制能力差,必须插上尿袋,这样就非常容易感染。等到功能初步恢复后就要插尿管导尿。如果排尿控制不好,就会引起尿毒症,对生命构成威胁。我的主治大夫廖利民是个非常有经验的泌尿外科专家。在治疗方面上,我们还有很多共同感兴趣的问题。他还送给我一本他的专著。他提起在泌尿外科领域行业最高的奖叫“大禹奖”,看来不同领域还真的有交叉。我按照他的方案吃药并且把自己的排尿记录整理成直方图。

经过11个月的治疗,再一次做尿动力测试。廖大夫告诉我说,我的膀胱括约肌基本恢复了原有弹性,可以不必导尿了。我终于离开了医院,回归了家庭,再次投入了我的科研工作。回想起来,从60年清华大学转系,到79年赴加拿大留学,到87年辞去水科院副院长投入科研工作,我在康复医院的经历是第4次人生的转折。我们每个人的生涯都不可能是一帆风顺的,重要的是面对转折关头,选择正确的方向,不忘初心,百折不挠地向前。

您能否对青年学子留下您的寄语?

当前,我们国家正面临历史上从未有的发展机遇。大部分科技工作者并不缺乏科研经费和研究题目。但是我觉得我们的青年工作者在计算机面前工作的时间太长了,一年有多少时间在现场呢?这里应当不包括蜻蜓点水式的现场工作。在我审阅的学术和学位论文中,很多是自己设一个题目,然后用计算机闭门我们造车。这让我想起冯·诺依曼的一段话:

“给我4个参数,我就可以模拟一个大象。再给我一个,我可以让他甩鼻子”。

最近偶然重读了鲁迅先生的《作文秘诀》。鲁迅先生说:

“至于修辞,也有一点秘诀:一要蒙胧,二要难懂。那方法,是:缩短句子,多用难字。譬如罢,作文论秦朝事,写一句‘秦始皇乃始烧书’,是不算好文章的,必须翻译一下,使它不容易一目了然才好。这时就用得着《尔雅》,《文选》了,其实是只要不给别人知道,查查《康熙字典》也不妨的。动手来改,成为‘始皇始焚书’,就有些‘古’起来,到得改成‘政俶燔典’,那就简直有了班马气,虽然跟着也令人不大看得懂。”

想不到,在上世纪30年代就有“朦胧”这个词了。我们这个年代的人要幸运得多,只要“谷歌”、“百度”一下,一切搞定。用不着去查康熙字典。

现在,在华丽的词句装饰下的论文还少吗?最近在一次会议上有一位年轻人上台提出了一个“信息消费”的概念。我一听,原来是把地下厂房的计算成果和观测资料对比,然后优化设计。这不就是我们常说的反演分析嘛。把精力放到名词创新上面,“消费”的是自己宝贵的青春年华。

说老实话,有些博士论文我看不懂。为什么要写得那么艰深?读了鲁迅先生下面那段文字,你就明白了。

“譬如到什么庙里去烧香罢,到山上的,比到平地上的可贵;三步一拜才到庙里的庙,和坐了轿子一径抬到的庙,即使同是这庙,在到达者的心里的可贵的程度是大有高下的。作文之贵乎难懂,就是要使读者三步一拜,这才能够达到一点目的妙法。”

回顾我的经历,我想给年轻水利科技工作者留下的话是:

“做大地之子,不做无土栽培的嫩苗。”

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