1923—
张蔚榛,农田水利学家,教育家,中国工程院院士。在农田排水规划设计、地下水资源评价、运用饱和非饱和土壤水运动及溶质运移理论改良盐碱地、防止化肥流失及对环境的污染等研究方面取得了重要成果,并主编了 《地下水非稳定流计算及地下水资源评价》 专着。对推动中国农田水利学科发展作出了突出贡献。张蔚榛,1923年11月22日出生于今河北丰南县的一个农村。从小受家庭和父亲的影响,热爱学习。在学习中从不甘于落后。由于父亲家境清贫,没有受过专门教育,在生产实践中,深感学业的重要,经常教育和鼓励自己的下一代要刻苦学习,奋发向上。父亲的教诲对他以后的学习和工作产生了深远的影响。1941年他考取了北平大学工学院土木工程系。他对数学和有关力学课程特别是结构力学极感兴趣。由于他刻苦、勤奋学习,圆满地完成了大学学业。1945年在他老师推荐下在北大工学院任助教。
在北京大学工学院当助教时,先后辅导过力学、钢筋混凝土、结构设计、河工学等。1947年秋,系里分配辅导一门新课《初等流体力学》,选用美国1946年刚出版的英文教材,他克服困难,圆满地完成辅导任务,且培养了对水利方面的兴趣。在北京大学工学院任教期间,对他思想上影响最深的人是曾任原扬子江水利工程委员会总工程师、官厅水库管理局局长的张任教授。在工作中,张任教授毫无保留地将自己知识、经验传授给年轻教师。同时,言传身教,身体力行,严以律己,宽以待人的好品质在他思想上留下了深刻的印象,成为他以后工作的楷模。在他成为学科带头人后,也是这样来培养教育学生,得到学生的崇敬。
中华人民共和国成立后,党和政府为尽快改变中国农田水利科学技术落后的面貌,派遣了一批优秀科技人才去苏联学习深造。张蔚榛以优异的成绩获取第一批留苏的资格。抵苏联后,被分配到苏联科学院的水利问题研究部作研究生。20世纪40年代末50年代初,苏联中亚各共和国的一些灌区,因渠道渗漏和灌溉水入渗,地下水位上升,许多地区引起土壤的盐碱化。因此,苏联科学院将灌区地下水动态作为研究的重要课题,也作为张蔚榛论文的课题。导师是当时号称水利土壤改良 (即中国的农田水利工程) 之父的考斯加柯夫通讯院士。由于苏联学术界已对该课题开展了研究,应用新理论、新的数学手段,取得了相当多成果。张蔚榛在学习中克服了重重困难,在不到两年时间里研究取得了第一批成果。苏联科学院为他举办了专门科学报告会。其研究成果得到苏联地下水渗流方面学术权威们一致好评。
在苏联3年多的潜心研究,他几乎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。经过巧妙的数学推导,所有的计算公式都归结为物理概念十分清楚的水量均衡方程的形式,对每类计算都造出了简单实用的计算图表。苏联渗流理论及数学家柯钦娜院士对他论文给于了高度评价,1969年将张蔚榛论文中有关条带状灌溉条件下非稳定流计算公式纳入她主编的 《苏联渗流理论发展》专着中。张蔚榛学位论文主要内容,还被刊登在苏联科学院出版的 《灌溉对地下水的影响》 专辑上。
1955年张蔚榛学成回国,被分派到武汉水利学院 (后改名为武汉水利电力学院,现又改名为武汉水利电力大学),他为新建学院筹建了中国第一个农田水利实验室。1956年他光荣加入中国共产党,并担任农田水利教研室主任,为农田水利教学事业、学科的发展及人才培养各方面费尽了心血。在教育中,他倡导以科研成果充实教学内容,提高教学质量。在他带领下的农田水利教研室在教学、科研方面都取得了丰硕的成果。1960年被评为全国文教群英会的先进集体,张蔚榛作为代表,光荣出席了这一盛会。张蔚榛除担任繁重教学工作外,还承担了多项生产实际急待解决而对水利科技发展有重要影响的基础研究项目。在科学研究中贯穿了理论联系实际的技术路线。如他自留苏回国后就活跃在黄、淮、海平原,为黄淮海平原农业发展作出重要的贡献,1989年受到国务院嘉奖。在地下水资源评价、土壤水盐运动、氮肥对环境污染等方面取得了创造性成果,分别获得了国家教委和水利部科技进步奖。随着科学技术的发展,新的学科和理论不断出现,张蔚榛从不受自己年龄等条件限制,不断学习更新知识。20世纪70年代初电子计算机在中国科研和教学单位应用,当时他已50多岁了,但还是向年轻同事学习编程序和上机操作直到能掌握应用计算机解决科研中一些计算问题。至今他还自己应用计算机计算、打印文件等,在科研和生产中发挥了很大作用。总之,随着科学技术发展,张蔚榛尽自己最大努力学习、工作,走在行进队伍的前列。
提出多种边界条件下地下水运动计算公式,应用于农田地下排水规划设计
在苏联学习期间,他已探讨了影响灌区地下水动态的各种问题。并从苏联学者已有研究成果基础上,推导了单一河渠、平行河渠和一些三边河渠及河网影响下地下水非稳定运动计算公式,大面积或局部 (对称或非对称) 面积灌溉时的地下水动态计算;回国后考虑到在国外旱作区排水沟的设计公式中一般均不计蒸发影响,而实际上蒸发对降低地下水位作用是不容忽视的。为此,研究了蒸发随地下水埋深变化条件下的排水计算方法和河渠水位变动 (任意方式) 对两岸含水层补给或排泄的计算问题等。他概括了灌溉土地上可能遇到的主要情况,求得的理论解具有一定的通用性,便于在生产实践中应用。张蔚榛在苏联学习期间所推导的一些地下水动态计算公式,欧美各国在1959年以后才陆续出现类似的成果。他的这些研究成果,应用在以后的农田地下排水规划设计中。例如,1959年后,结合中国大量开挖河网,进行了河网化规划、设计和管理方面研究; 20世纪60年代他研究了土壤盐碱化防治及水稻地区排水沟渠的合理规格问题; 20世纪70年代为了合理开采利用地下水,研究了深层承压水与浅层潜水的地下水补偿与排泄规律。以后又为解决土壤盐渍化控制,防止化肥施用对土壤和地下水污染等问题进行饱和—非饱和土壤水盐运动研究等,都是在原有成果基础上结合实际生产问题的深化研究,使理论应用于实际。
1983年科学出版社出版了他主编的 《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,书中大多数计算公式具有独创性。该书1987年获国家教委科技进步二等奖。
建立正确的地下水资源概念,发展了地下水资源评估理论和水井计算方法
20世纪70年代初期,中国北方地区连续干旱,华北平原开始开采地下水,特别是大量开采深层承压含水层中地下水,引起地下水位大幅度下降。实践证明,原苏联学者提出的 “四大储量”,把地下水资源看成是矿产资源相类似的概念是不够全面的,地下水资源应是可以恢复和补充的那部分资源。深层承压水远离补给源,在垂直剖面上又与地表相隔上百米,甚至几百米,难以得到补给,而浅层地下水开采后可以直接得到降雨与地表水的补充,是一种易于补偿和恢复的资源。在调查研究和理论分析基础上,明确指出华北平原深层承压水补给微弱,其可采资源十分有限,大量开采后将出现地下水枯竭,产生环境地质问题。他和水利及水文地质界的同行一起提出: 华北平原地下水开发应以浅层地下水资源为主的建议。近20年实践证明,这一建议对中国华北及其类似地区的地下水资源合理开发利用起到了重要作用。
他在中国首先利用地下水非稳定流理论评价承压含水层地下水资源,并成功地运用于天津第二、四承压含水组,河北冀、枣、衡地区第二含水组的资源评价及预测预报工作中。在衡水地区对浅层地下水资源研究,发展了用多年调节方法进行评价计算的方法,并对利用地下水动态观测资料反求水文及水文地质参数进行了深入研究,其中对含水层给水度的探讨,提出了全新概念,是浅层地下水资源评价中的一个突破。结合地下水资源评价中实际需要,推导了二元、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; 考虑延迟给水的大口井计算公式,使水井水力学的计算方法更加系统和完善。他的研究论文在国际会议上宣读,得到国际同行的好评。
在中国首先应用势能理论研究饱和—非饱和土壤水分运动
在深入研究浅层地下水资源之后,人们发现地下水的补给与排泄与土壤非饱和带中水分运动密切相关。因此,张蔚榛早在留苏期间,已探索了应用毛管理论研究土壤水分运动规律。20世纪50年代末,又在中国首先应用势能理论研究饱和一非饱和土壤水分运动,开展蒸发条件下土壤水分运动研究,并应用于盐碱地的治理与改良中。为推动全国土壤水分运动的研究,举办了有关的研讨班,并撰写了土壤水动力学讲义。特别是对蒸发、入渗条件下均质与非均质土壤水分运动理论解和数值计算进行了深入研究,提出了新见解,发展了已有研究成果。在此基础上,他对有作物生长条件下土壤、作物、大气连续系统的水分运移规律及数值模拟方法进行研究,提出以求解逆问题方法求解根系吸水模式,取得了好成果,对估算田间作物耗水量,节水灌溉或不充分灌溉条件下土壤水分运动的深入研究具有重要指导意义。
在利用溶质运移理论进行盐碱地改良及减少化肥流失防止环境污染研究中取得显着成绩
20世纪60年代初,由于引黄灌溉中不合理的灌溉和排水,使广大地区产生土壤次生盐碱化。张蔚榛带领研究生深入实地研究改良盐碱地方法。在种稻冲洗改良盐碱地的研究中,他提出了沟间地段地下水淡化过程的计算模式; 通过土壤水、盐运动方程耦合计算,提出了满足防止土壤次生盐碱化的地下水位控制要求,为中国北方广大受次生盐碱化威胁的灌区进行科学的水管理提供了依据。他先后承担和参加了 “六五”、“七五”、“八五” 的国家重大攻关项目——黄淮海平原低产田改造综合治理中 “灌区地下水盐运动预测预报”,“大气水、地表水、土壤水及地下水相互转化关系” 等课题研究,其成果经鉴定达国际先进水平。国务院为表彰他对黄淮海平原治理和改造作出的贡献,1989年授予他二级嘉奖。其研究成果也分别获国家教委和水利部两项科技进步二等奖。
随着农业生产发展,化肥使用量不断增长,由于化肥的流失造成对土壤、地下水和水源的污染,破坏生态环境,张蔚榛根据生产实际需要,带领科研组人员和研究生克服跨学科研究带来的重重困难,深入探讨氮肥的运移、转化和流失的规律,从而提出了减少氮肥流失的水肥管理措施,为中国研究灌排条件下化肥运移及防止化肥流失提供了新途径。
认真贯彻党和国家的教育方针
张蔚榛自1945年以来一直从事高等学校的教学工作。1955年留苏回国后,几十年来倾注全力于农田水利学科的教学和科研工作。他在教学工作中,始终贯彻党的教育方针,为培养学生具有解决实际生产问题的能力,他带领一批又一批的学生到生产现场进行毕业设计。“文化大革命” 以前,他先后带领学生赴河南、安徽、湖南、湖北、广东等地参加了武湖围垦、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年带学生去河北衡水进行地下水资源评价的毕业设计,正遇唐山大地震,他哥哥及家人都在唐山,但他为了工作,离家不远也未回去,坚持对学生的毕业设计指导。当时他已是年过半百的教授了,但毫无特殊,与学生们同吃同住,夜里试验值班,怕学生睡过耽误了记录,常常亲自去观测,同学们在他带动下干劲十足,圆满完成了任务,得到生产单位好评。但当他结束了工作到石家庄时,才知道哥哥已在地震中遇难。
为提高教学质量,在他领导下,农田水利教研室编写了中国第一部结合中国实际的农田水利学教材。为使教育与不断发展的先进生产水平相适应,他认为教学应与科研相结合。他与教研室其他领导一起研究决定,根据农田水利学科发展方向,将教研室内分为几个科研组,每个教师除完成教学任务外,都有自己的科研任务,都要对某一方面进行更深入研究,以使成果迅速反映到教材中,使教学内容不断丰富和更新,教育质量不断提高。1985年,武汉水利电力学院农田水利学科被评为全国重点学科。农田水利教研室从过去只能开一门农田水利学课程,发展到现在已能开出20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大作用。
严以律己,诚恳待人,身体力行,为人师表
张蔚榛是中国第一批研究生指导教师。“文化大革命” 前带了4名研究生。1981年,张蔚榛成为中国农田水利学科第一个博士生导师,武汉水利电力学院被批准为全国农田水利学科第一个博士点。至今已毕业博士生14人,硕士生20余名。他带领研究生的特点是言传身教,将自己知识毫无保留地传授给学生,且着重指导研究生独立进行科研、教学工作的能力。在业务上,对学生要求非常严格,十分强调掌握基本概念,而且要求学以致用。研究生选题要来自生产实际需要,如盐碱地改良、地下水资源评价等。同时,他带的研究生除进行理论研究外,都必须深入现场进行试验研究,理论研究必须经室内和野外试验资料验证。在指导研究生时,无论是理论研究还是现场试验他都亲自带领学生进行,使研究生方向明确,研究成效高。他对一切工作严肃认真,严以律己,为研究生树立了良好的榜样。在讨论问题时,与学生平等相待,大家感到在他面前无拘无束,敢于畅所欲言。
名师出高徒,他培养的研究生已在国内外不同部门和单位作出了优异成绩,他的第一位博士研究生现已是农田水利学科的学术带头人,有的已在其他院校成为学科的骨干。
在社会上,经常有人上门拜访或来信讨教,他从不推辞,总是认真、耐心地给予回答。为帮助别人,他毫不吝惜自己时间和精力,对自己却从不放松。现在已是年过七十高龄,但还是天天埋头工作,除各种评审工作外,还要进行科研工作,有时坐在计算机前好几个小时,直至身体感到极度疲劳才不得不休息一下。他的忘我工作精神,常激励着年轻人去努力工作。
在国内外学科发展和学术交流中成绩卓着
张蔚榛活跃在中国及国际农田水利界、水文地质界及工程勘测界,他曾任第一、二届国务院学位委员会学科评审组成员; 国家教委科学技术委员会土建及水利学科组成员; 国家自然科学基金委二、三、四届水利学科组成员; 水利部技术委员会委员; 水利部地下水管理专家组成员; 中国科学院土壤研究所兼职研究员; 中国农业科学院农田灌溉研究所、中国科学院地理所禹城开放试验站、中国科学院土壤研究所封丘生态农业开放试验站及地矿部水文地质及工程地质开放试验站学术委员会委员; 清华大学兼职教授等职。
在学术组织中,他是中国水利学会农田水利专业委员会顾问,排水学组顾问; 水文地质专业委员会技术顾问,曾任工程勘察学术委员会委员。他同时还担任水利学报、水科学进展、工程勘察、灌溉排水、水文等杂志的编委或顾问。1980年以来,先后出访10余国,在国际学术会上发表论文15篇。在国际农田水利学术界中享有很高的威望。1984—1990年他担任国际灌排委员会的灌排系统建设与运行委员会委员、排水工作组成员; 第12及15届国际灌排会议专题专家组成员; 国际灌排委员会第42届执行理事会专门学术讨论会总报告人; 他曾任国际粮农组织农业水技术传输 (WATT) 咨询组成员。此外,他还是国际水资源协会 (IWRA) 及国际水文地质学家协会 (LAH) 会员。
近年来,世界银行特聘他为中方有关水利工程贷款项目评审专家。他为我国争取世界银行贷款,发展水利事业作出了重大贡献。
简历
1923年11月22日 出生于河北省丰南县。
1941—1945年 在北平大学工学院土木系学习。
1945—1945年 任北平市地政局测量队测量员。
1945—1946年 任北平临时大学工学院土木系助教。
1946—1947年 任北平北洋大学土木系助教。
1947—1951年 任北京大学工学院土木系助教。
1950—1951年 在哈尔滨工业大学研究生班肄业。
1951—1955年 在苏联科学院研究生部攻读副博士学位。
1956—1978年 任武汉水利电力学院副教授。
1978年至今 任武汉水利电力大学教授,博士生导师。
主要论着
1 张蔚榛主编.地下水非稳定流计算及地下水资源评价.北京: 科学出版社,1983
2 张蔚榛主编.地下水与土壤水动力学.北京: 中国水利水电出版社,1996
3 张蔚榛,沈荣开主编.地下水文和地下水调控.北京: 中国水利水电出版社,1998
4 Чжан Вэй-цинь,Неустановившиися режим грунтовых вод под влияниеморошения,Влияние орощения на режим грунтовых вод,Сборниквторой,изд атепь ство Акад емии наук ссср,Москва,1959,122~162
5 张蔚榛.在有蒸发情况下地下水排水沟的计算方法.武汉水利电力学院学报,1963 (1): 23~41
6 张蔚榛.盐碱地的排水计算问题.武汉水利电力学院学报,1964 (1):1~23
7 张蔚榛.关于承压含水层地区地下水开发利用的几个问题.武汉水利电力学院学报,1974 (1): 1~20
8 张蔚榛,等 .区域性大面积地下水资源评价的多年均衡法 .水文地质工程地质,1979 (4): 1~9
9 张蔚榛,等 .包气带水分运移问题讲座 .水文地质工程地质,1981(1): 45~49; (2): 57~62; (4): 55~59; (5): 64~70
10 张蔚榛 .土壤释水性和给水度数值模拟的初步研究 .水文地质工程地质,1983 (5): 18~28
11 Zhang Weizhen.The transient groundwater flow in two aquifer system dueto circular and rectangular fields. Proceedings of the International Symposiumon Groundwater in Water Resources Planning. Koblenz,1983,(2):959~968
12 张蔚榛,等 .明沟排水条件下稻田的渗漏和冲洗种稻对地下水的淡化作用研究 .水利学报,1983 (3): 1~17
13 张瑜芳,张蔚榛 .垂向一维均质土壤水分运动的数值模拟 .工程勘察,1984 (4)
14 Zhang Weizhen. New drainage formulas considering delayed gravity responseand evaporation from shallow water table,Proceedings of the 2nd Interna-tional Conference on Hydraulic Design in Water Resources Engineering.Land Drainage,1986,35~47
15 张蔚榛.考虑井孔蓄水和延迟给水作用时含水层非稳定流 .水利学报,1989,(2)
16 Zhang Weizhen,et al. Design and managememt of dual-function subsurfaeedrainage system,Proceedings of International Conference on Subirrigationand Controlled Drainage. East Lansing,1991: 63~95
17 Zhang Weizhen. Transient groundwater flow in an aquifer—aquitard systemin response to water table changes in rivers or canals,Journal of Hydrology,1992,vol.133,233~257
18 Zhang Weizhen,et al.Drainage flow and nitrate leaching in tile drainageeffluent,Ljubljana,Slovenia,Proceedings of 6 the 6th Drainage Work-shop,1996,513~522
19 Zhang Weizhen,et al. Stress day index models to predict wheat relativeyield under high water table conditions,Proceedings of the 7th ICID Inter-national Drainage Workshop,vol. 2,Penang.