清晨的陽光透過窗戶灑進房間,92歲的中國工程院院士陳厚群開始了新的一天。他來到書桌前閱讀一些業(yè)務書籍,盡管已退休多年,但科研工作者的“慣性”使他依然保持著對高壩工程抗震科研的關注和熱情。
作為我國水工抗震學科的奠基人和開拓者,陳厚群數(shù)十年奔走在水電大壩建設一線,曾攻克劉家峽、小浪底、龍羊峽、紫坪鋪、小灣、溪洛渡等諸多大型水利水電工程結(jié)構(gòu)抗震關鍵技術(shù)難題,擔任三峽工程、南水北調(diào)工程兩項大國工程的質(zhì)量守門人,用所學為祖國高壩大庫筑牢“安全線”。
如今,這位“90后”科學家每天仍在“溫故知新”,過去“知其然”的水工結(jié)構(gòu)抗震基礎性知識,現(xiàn)在更要知其“所以然”。他還關注最新的高壩工程抗震進展,一有心得就把它寫成文章投給學術(shù)刊物,或做成演示文稿在學術(shù)會議上分享。
以前,他說:“只要祖國需要,我就隨時準備出發(fā)。”現(xiàn)在,他想盡可能為奮斗了一輩子的事業(yè)再出一份力。
臨危受命 結(jié)緣水工抗震
“從事水利水電工程抗震研究并非我的主動選擇。”談起與水電抗震事業(yè)結(jié)緣,陳厚群回憶說。
1932年,陳厚群出生于江蘇無錫。由于正值戰(zhàn)火紛飛的年代,他的少年時期是在顛沛流離的逃亡中度過的,艱難的時局激發(fā)了陳厚群強烈的愛國情懷。
20世紀50年代末,陳厚群被清華大學派遣到蘇聯(lián)學習水電建設,以全優(yōu)的成績學成歸國。他帶著科技報國的決心,進入原水利電力部直屬的水利水電科學研究院工作,投入到中國一線水電建設中。
當時,一件棘手的事情發(fā)生了。
1959年,廣東新豐江水電站開始蓄水后,當?shù)仡l繁發(fā)生地震。但當時我國對大壩抗震的研究還很少,對水庫蓄水引發(fā)的地震更是缺乏認識。大壩的安全涉及包括廣州在內(nèi)的下游地區(qū)群眾的安危,國家十分重視,決定立即對大壩進行加固。
我國是地震多發(fā)國家,而大壩建設會隨經(jīng)濟發(fā)展加速。這一國情讓中國科學院學部委員(院士)、時任水利水電科學研究院副院長黃文熙深感大壩抗震安全研究的重要,并親自“點將”,任命陳厚群負責籌建抗震組,開展新豐江大壩的抗震加固研究。
30歲的陳厚群就這樣“臨危受命”,與水電抗震結(jié)下緣分。這個領域當時對他來說是陌生的,用陳厚群的話說,“從未學過什么‘抗震’,對這個學科可謂一竅不通”。
重任在肩,壓力就是動力。陳厚群迎難而上,抱著“邊干邊學”“在戰(zhàn)爭中學習戰(zhàn)爭”的心態(tài),一步一個腳印,惡補工程抗震知識,帶領隊員們進行大量現(xiàn)場觀測和分析計算,逐步攻克了難題。
“這一仗”開創(chuàng)了我國水庫研究和大壩抗震安全系統(tǒng)性研究的先河,也是陳厚群人生中一次重要的科研方向的轉(zhuǎn)變。從此,他和抗震研究從“陌生人”變成了一輩子的“好朋友”。他先后主持并作為主要骨干完成了諸多大型水利水電工程的結(jié)構(gòu)抗震研究。
“在這個過程中,我們始終秉持著一種責任感和使命感,并且深刻認識到這些任務對國家安定、社會經(jīng)濟發(fā)展的重大影響。”陳厚群說。
攻堅克難 勇挑學科大梁
高壩大庫的抗震安全是涉及地震學、動力學和材料學等多個學科的交叉研究。在這條道路上,陳厚群帶領團隊一路追趕,經(jīng)歷了從入門到追趕,從跟跑到并跑,再到“敢為人先”、向世界領先水平發(fā)起沖擊的征戰(zhàn)過程。
以當今世界規(guī)模大、技術(shù)難度高的小灣、溪洛渡、白鶴灘高拱壩工程的抗震設計為例,這些地方地理形勢險峻、地質(zhì)構(gòu)造特征復雜,壩址都位于我國西部強震區(qū),因此這一類高壩抗震設計無疑是巨大的難題。
困難也是機遇。陳厚群在實地考察中充分發(fā)揚守正創(chuàng)新的精神,將新技術(shù)、新成果不斷運用到實際問題的解決中。
“通過與地震部門協(xié)作,我們確定了更切合實際的地震震動輸入模型,在探索基于‘隨機有限斷層法’的面源發(fā)震機制后,建立了能反映細部結(jié)構(gòu)和地質(zhì)特征的精細有限元分析模型,并進行了基于損傷力學理論的地震損傷破壞全過程的響應分析。此外,我們還進行了大壩混凝土的強度試驗和損傷演化規(guī)律測試,為抗震設計提供了重要依據(jù)。”
這些創(chuàng)新研究為世界規(guī)模大、技術(shù)難度高的高拱壩工程的抗震設計提供了寶貴經(jīng)驗。
20世紀80年代,傳統(tǒng)壩體抗震設計方法從“擬靜力法”開始向“動力法”轉(zhuǎn)變,但缺少可依賴的物理模型試驗對復雜的三維結(jié)構(gòu)進行準確分析。
陳厚群帶領團隊建成中國第一座大型三向六自由度模擬地震振動臺,可模擬各種強度的地震,成為工程抗震設計的重要依據(jù)。振動臺不僅服務于水利水電部門,還為建筑、電力、核電和石化等部門的抗震試驗提供了支持,被國際同行評為“世界最佳壩工抗震試驗設備”。
在解決實際問題的同時,陳厚群還勇挑大梁,為學科發(fā)展作出重要貢獻。
“在諸多工程實踐的基礎上,我開始試著編制既能反映已有共識的科研新成果,又能促進追蹤前沿研究的水工建筑物抗震設計國家標準。”抱著這樣的想法,陳厚群牽頭主編了首部水工抗震國家標準,填補了我國水工抗震設計的空白。
在實現(xiàn)跨地區(qū)和行業(yè)的“產(chǎn)學研用”聯(lián)合攻關的過程中,陳厚群團隊的結(jié)構(gòu)振動開放研究實驗室被納入中國科學院的開放實驗室系列。
在他的推動下,結(jié)構(gòu)振動開放研究實驗室在5年時間里,逐步取得了一批達到國際先進水平的科研成果,并先后獲得12項國家級、省部級科技進步獎,對工程結(jié)構(gòu)抗震研究和人才培養(yǎng)起到了良好的示范作用。
老而彌堅 守護大國工程
1995年,因在水工抗震領域從實踐到理論取得一系列成就,陳厚群當選中國工程院院士。
欣喜之余,他受到莫大的鼓舞與激勵,心中充滿強烈的使命感和責任感。63歲的他告訴自己:“腳下的路是一個需要再接再厲拼搏的新起點,絕非可以放松歇息滿足的終點。”
年齡擋不住陳厚群堅持創(chuàng)新的熱情。耄耋之年,他老而彌堅,迎來生命中又一輪創(chuàng)新高潮。
2011年和2012年,陳厚群先后擔任南水北調(diào)工程專家委員會主任、三峽樞紐工程質(zhì)量檢查專家組組長,為我國兩項重大戰(zhàn)略性基礎設施把關控質(zhì)。
“事關這兩個舉世矚目的偉大工程的質(zhì)量和安全,我深知責任重大,因此總是懷著‘如臨深淵、如履薄冰’的憂患意識,力求恪盡職守以完成任務。”陳厚群說。
其間,除了為重大關鍵技術(shù)問題提供咨詢外,這位身形消瘦、頭發(fā)花白的“80后”老者常常奔走在高壩大庫工程之間,頭戴安全帽、身穿沖鋒衣,冒著酷暑嚴寒,攀爬高山峭壁,開展技術(shù)指導、工程檢查。深入工程現(xiàn)場,他帶領專家組提出數(shù)百條建議,保證三峽工程安全、高效建設與運行,其中僅設計三峽升船機的抗震等級一項,就為國家節(jié)省十幾億元。
此外,陳厚群還組織開展了我國史無前例的300米級高拱壩抗震技術(shù)問題研究,為工程關鍵技術(shù)難題提供了理論基礎和科學依據(jù);帶領團隊研發(fā)了高性能并行“云計算”大壩抗震分析軟件,這是一套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、完全不依賴任何商業(yè)程序的系統(tǒng)程序,獲得了國家超算天津中心頒發(fā)的“天河應用創(chuàng)新優(yōu)秀獎”。
結(jié)緣水工抗震研究60余年來,陳厚群曾獲得30多項國家和省部級科技獎,并獲得全國五一勞動獎章、全國先進工作者、全國水利系統(tǒng)特等勞模、“最美科技工作者”等榮譽稱號,被國際大壩委員會授予終身榮譽獎。
雖榮譽等身,但他始終認為,自己只是“在水利水電領域一線從事科研工作的普通一兵”。
見證了新中國水庫從1200多座到如今近10萬座的巨大變遷,“老兵”陳厚群認為,水電作為可再生的清潔能源,是當前實現(xiàn)“雙碳”目標的主力軍。水利水電工程,特別是高壩大庫在水資源配置及我國居世界首位的水能開發(fā)利用中具有無可替代的重要作用。
“水工抗震學科在汲取傳統(tǒng)經(jīng)驗的同時,還應勇于創(chuàng)新,加強突破性技術(shù)的自主研發(fā)。”面對如今技術(shù)高速發(fā)展的新形勢和新要求,陳厚群呼吁。
“愛國是動力,敬業(yè)是基礎,學習是提升,思考是關鍵,實踐是根本。”陳厚群總結(jié)了與團隊征戰(zhàn)南北60余年來對科學精神的體會,以此鼓勵青年科學家勇?lián)厝危瑢⒖蒲谐晒麘糜趪椰F(xiàn)代化建設,為建設科技強國貢獻力量!
《科學新聞》 (科學新聞2024年6月刊 封面)