郭庆超 博士生导师
郭庆超,博士,正高级工程师(二级),博士生导师,中国水利水电科学研究院泥沙研究所所长,水利部泥沙科学与北方河流治理重点实验室主任,中国水利学会理事,中国大坝工程学会理事,世界泥沙学会等多个国际学会会员,《泥沙研究》主编。主持承担包括国家重点研发计划项目、国家973项目、国家科技支撑(攻关)、国家自然科学基金、公益性行业专项、重大水利项目、国际咨询等100余项科研任务;发表学术论文130余篇,出版著作6部,授权专利10项;获国家科技进步二等奖1项,省部级一等奖4项、二等奖1项,钱宁泥沙科技奖等;被授予中国水利学会先进青年科技工作者,“新世纪百千万人才工程”国家级人选,国务院政府特殊津贴专家,中国侨界创新人才贡献奖、庆祝中华人民共和国成立70周年纪念章等荣誉称号。
长期从事泥沙运动基本理论、河床演变与河道治理、水库泥沙与调度运用等方面的科研工作,擅长水库淤积和河床冲淤演变数值模拟,注重理论研究和实际问题解决。提出的三门峡水库运用方式调整方案、降低潼关高程措施、黄河下游河道冲淤平衡临界含沙量、中水河槽塑造与维持措施等成果在黄河治理中得到应用并被实践证实;提出的淮河综合治理措施,为根治淮河洪涝灾害提供了理论依据和技术保障;建立的塔里木河和松花江干流河道挟沙能力公式、金沙江下游干流河道卵石推移质输沙关系式,填补了空白;为包括三门峡水库在内的国内外几十座水库泥沙问题解决、黄河淮河塔里木河等众多河流治理、沉沙池设计和堰塞湖溃决处置等提供了技术支撑。
厚积薄发,坚持奋斗
--访中国水科院泥沙研究所所长郭庆超
冯志毅 张 勤
记者:首先想和您聊聊您的求学与成长经历。我们了解到您先后在武汉水利电力学院(现武汉大学)、中国水科院、加拿大里贾那大学学习,有丰富的求学经历。回想这些经历,您认为研究生阶段应该重视哪些方面的培养?同时作为过来人,您认为对于研究生求学生涯而言哪些品质是最重要的?
郭庆超:我的求学经历比较平淡,但是过程中的点滴至今记忆深刻,对后来我的成长也影响深远。我于1983年考入武汉水利电力学院(现武汉大学),学习河流泥沙与治河工程专业。起初选择这个专业只是觉得与我生活的农村很是贴近,将来一定大有用途,至于这个专业到底要学习什么并不清楚。对于河流泥沙的再认识始于大学入学教育时一位老师的讲话:同学们可能对泥沙专业不太了解,但是大家一定知道科学泰斗阿尔伯特·爱因斯坦,他的儿子汉斯·阿尔伯特·爱因斯坦就是研究泥沙的。就是这样的一句带有“忽悠”意味的话,一下地把泥沙、相对论、质能方程联系到一起,原来泥沙也有深奥的科学,从此我与泥沙结下了不解之缘。对专业有了兴趣,学习自不在话下,四年的大学生活是丰富的、学习是主动的、成绩是满意的。本科毕业时被保送到中国水科院读硕士研究生,这正是我梦寐以求的。因为在大学期间,虽然比较系统地学习了专业基础课程,也初步掌握了基本原理和技术方法,毕业设计时也小试了牛刀,但是还没有真正应用到解决工程中实际问题,渴望在研究生阶段一展身手。终于来到我向往的中国水科院以后才发现,水科院就像是水利科学的殿堂,当我徜徉在这座殿堂里,不经意间遇到的一位长者可能就是某项理论的创立者、某个方法的提出者、某个模型的研发者、抑或是泰斗级的院士。这时才知道自己是多么的渺小、多么不自量力,但也更加坚定了我未来努力方向。在硕士期间,我师从20世纪50年代留美归国的朱鹏程老师和自学成才的韩其为老师,朱老师早在20世纪60年代就发表了“河床变形问题的特征线解”的学术论文,韩老师更是创立了非均匀不平衡输沙理论并研制出了水库淤积和河床演变的数学模型,两位老师严谨的治学态度和精深的学术造诣使我终身受益。读硕士期间,正是泥沙数值模拟技术大发展阶段,为了让我打好基础,导师选择了比较具有挑战的明渠突扩水流数值模拟作为我的硕士论文题目,接到这个题目我既兴奋又感到压力,兴奋的是我终于有机会可以用自己所学来解决一个具体实际问题,压力是突扩流动流态比较复杂,能否合理模拟回流,心里没底。没有挑战哪来成长?接下来我除了恶补数值计算方法、计算机编程,还利用北图、科技信息中心等身边的良好条件整天宅在里面查阅文献汲取营养。幸运的是当时我们水科院有先进的IBM4381大型计算机,为调试运行“大型”二维复杂流动程序提供了保障。硕士毕业后幸运地留院工作,1996年也加入了当时的出国潮,来到枫叶国加拿大攻读博士学位。客观地讲,那时的加拿大确实比国内发达很多,绿色的草坪,碧蓝的天空,洁白的冬雪,发达的经济,也正因为这些坚定了我发奋学习、报效祖国的决心。为了克服语言障碍,我要花更多时间用于阅读。一次,老师要求我们在3天内阅读10篇期刊论文并提交每篇论文的要点,我花了几乎两个通宵拿出了自认为比较满意的作业交给了老师,没想到老师很不满意,因为我提交的作业里有些句子是论文的原话,而老师要求用your own words。此事让我长足了记性,从那以后能快速地阅读英文论文并能准确抓住要点,这对我后来的学习和工作发挥了重要作用。
至于研究生阶段应该重视哪些方面的培养?这是一个比较难回答的问题,但是一般来说应该对不同求学阶段的目标定位有个清楚认识。在本科阶段,以通识教育为主,在老师教授下学习,着重培养自己独立学习能力,关键是打牢专业基础知识。研究生阶段,以专业教育为主,在导师的指导下开展研究,着重培养自己的独立研究能力,关键是要学会运用专业知识解决实际问题、探索未知问题。因此,在研究生阶段大概要注意这些方面的培养:一是要继续注重专业知识学习:踏实学好研究生阶段的专业课,特别要注重阅读相关文献,包括本专业的经典文献和最新文献,初步了解本专业的过去、现在、未来,以及存在的问题;要多参加学术会议和学术讲座,开阔学术眼界,拓展学术思路,让专业课变得更加具体充实。二是要学会管理好自己,比起本科阶段,研究生阶段好像更加自由了,但这只是假象,因为我们知道不光有专业课等着你,还有大量的文献、论文选题、小论文和大论文等着你,对于短期的任务要做个详细计划,对于长期目标要做好合理规划,并严格执行,这样才能提高学习和研究效率。三是要经常与导师交流讨论,在论文选题和研究阶段,在充分发挥自己主动性和独立性的同时,要经常与导师交流讨论,明确目标,理清思路,做好细节,善于总结,尽量避免走弯路。四是要自信坚持,做研究不可能一帆风顺,总会遇到一些困难和挑战,这也正是科研工作的魅力所在。只要大方向是正确的,在遇到困难时一定要充满自信,坚持不懈,绝不要退缩,综合运用独立思考、查阅文献、虚心请教等多种途径解决难题,成功往往在于比别人多坚持一点、多努力一点。
关于研究生求学生涯中哪些品质是最重要的问题。总的来说,人的品质是性格、意识和各种能力的组合体,作为个体我们应该做到诚实、踏实、实干,作为社会体我们应该遵循尊老爱幼、遵守社会公德、遵纪守法。而作为将来要从事科学研究的研究生而言,品质内涵更加丰富,除了具备以上基本品质,还应具备自信、坚持、判断、好奇、学习能力、创新能力、沟通能力、逻辑思维、自我管理、动手能力、团队合作等等。在研究生阶段,我认为最重要的品质应该是自信、坚持和自我管理。自信是指引自己向目标进发的导航仪,坚持是迈向目标的加油站,自我管理是通向目标的加速器。当然,对于科研工作者,创新能力非常重要,但这并不一定适用于研究生阶段,创新需要有长期、深厚的积累和对本专业方向的精准把握,所谓厚积薄发、十年磨一剑、坐得住冷板凳说的就是这个道理。在未来学习和工作中,只要同学们能坚守潜心研究、耐得住寂寞,一定会不断取得创新成果。
记者:作为水科院87级研究生校友,您可谓是水科院研究生教育发展的见证者,您认为现在的学生与您那个时期的研究生有哪些相同和不同呢?作为博导,面对这些相同与不同,在新时代的研究生培养中您有哪些经验分享给大家呢?
郭庆超:我是水科院87级研究生,35年过去了,我们国家发生了翻天覆地变化,水科院也发生巨大变化,物质条件、学习条件和科研条件变得更好了,现在的研究生眼界更开阔、思想更活跃、了解新事物更多、学习新知识更快,因此与我那个时期相比,无论是环境条件,还是学生的思想和学识都有很大的不同。但是,如果单从对研究生阶段的学习要求来看,我认为现在的研究生与35年前的研究生应该没有什么本质的不同,都需要完成一定的专业课学习,在导师的指导下完成学位论文,以达到初步具备独立开展科研工作的能力。35年前我和大家现在一样,也是朝气勃勃的年轻小伙,如今已是一位年近花甲的学者。在这35年中我们水科院已建成人才优势明显、学科门类齐全的国家级综合性水利水电科学研究和技术开发中心,已进入世界一流科研院的行列,作为水科人我感到无比的骄傲和自豪。记得我刚到水科院的时候,兴奋了很长一段时间,因为整天沐浴在大师们光芒之中,那时很多前辈都是学术“大牛”,他们的名字如雷贯耳,经常出现在教科书和技术手册里,以他们名字命名的理论和方法也不在少数,正是这些老一辈科研工作者积淀了水科院深厚的学术底蕴。作为水科人,我们要一代一代把这种学术精神传下去。作为导师,我想告诉同学们,中国水科院不仅有深厚的学术底蕴,而且有宽松的学术氛围,只要你有真本事就不怕没有用武之地,我真心希望同学们一定要珍惜在水科院的时光,汲取水科精神,领略学术氛围。作为导师,希望同学们不要担心导师忙而怕打扰他们,你找导师探讨的问题越多导师越高兴,记住悉心指导学生是导师的本职责任。作为导师,我们不仅可以探讨学术问题,在学习和生活中有任何迷茫或困难也可以随时交流,教学相长。
生活在这样伟大的时代是幸运的,有很好的物质条件和丰富的精神文化生活,科研条件也持续改进,这是与我那个年代最大的不同,希望新时代的同学们一定要珍惜良好的科研条件,发奋读书、潜心研究。现在想来,我当初能到加拿大学习也是幸运的,那时国内科研条件比较落后,找一篇英文文献都比较难。而在加拿大,可以利用学校优良的图书馆设施和国际图书馆间互借平台,很容易收集到自己渴望的文献,精读了300多篇论文,收集了大量资料,特别是当我拿到Shields, Meyer Peter & Muller, Hunter Rouse, Hans Einstein等泥沙经典文献以及Gilbert, Guy等人的大量原始实验资料时,兴奋不已,沐浴在这些泰斗光环之下,更加激起了我对泥沙研究的兴趣。由于收集到的资料过多,后来分几次由朋友带回国内,这些资料至今还在为我的研究发挥重要作用。
记者:泥沙研究所具有悠久的历史,是国内首屈一指的泥沙专业研究机构。作为所长,您个人在长期的科研中工作中,有着丰富的科研成果为泥沙事业的发展做出了不少贡献,您所在团队也曾多次承担国家科技攻关任务。在您个人成长过程中是如何看待个人与团队的关系?对刚刚进入科研领域的“萌新”研究生们如何更好地融入一个团队您有什么建议?
郭庆超:泥沙所成立于1956年,是我院最早成立的8大研究所之一。60多年来,紧密围绕我国江河开发利用、水土流失治理和水利水电工程建设中的泥沙和水土保持的科学技术难题开展了大量研究工作,取得了一大批高水平研究成果。在泥沙运动基本理论方面,提出了水库异重流、泥沙运动统计理论、非均匀不平衡输沙等原创性理论成果,被国内外教科书、百科全书、论著、手册等广泛收录引用。在河道治理、水库淤积、工程泥沙与水土保持等方面,研发了泥沙通用数学模型,承担的科研项目覆盖了全国主要江河流域和重大水利水电工程以及东南亚、非洲等国家,为长江、黄河等国内外近百条河流治理和三门峡、三峡等国内外几百座水库泥沙问题解决提供了技术支撑,解决了生产实践中许多复杂技术难题,为我国水利水电事业发展做出了突出贡献。60多年来,泥沙所的人才优势不断集聚,先后涌现出两院院士3人、国务院特贴专家16人、百千万人才工程国家级人选2人、国家杰出青年基金1人、钱宁泥沙奖获得者13人等国家级人才和荣誉称号;曾获国家自然科学奖1项、国家科技进步奖10项、省部级科技奖60多项。
在我30多年的工作中,我有幸先后加入韩其为院士、胡春宏院士等团队工作。作为一位新手,除了服从团队分工安排,努力工作外,还要多请教、多学习、多总结。在韩院士团队里,我深刻感受到了他深厚的理论功底以及理论与实际的紧密联系。有一次,我采用数学模型计算三峡水库下游河道冲淤演变过程,结果荆江很多河段冲刷达到10多米,虽然觉得这个结果有问题,但我反复检查程序还是没有解决,向韩院士汇报后他一下子找到了问题症结,原来是采用的床沙级配有问题。我收集到的床沙级配很有限,将有限的床沙级配用于整个河段,从而导致计算结果的失真,而实际上有些河段是卵石夹砂河床,收集更多级配资料后,计算结果大大改善,即使与三峡运用后现在的荆江实际冲刷相比结果也是合理的。这件事让我记忆深刻,在科研工作中,一要特别注重实测资料,二要注重了解实际情况,不能仅仅纸上谈兵。在胡院士的团队里,我深刻感受到了他的严谨科学精神,胡院士经常提醒大家凡事一定要多问几个为什么,不仅要善于提出问题,而且要善于解决问题;要对研究结果进行细致分析,是否符合理论机理、是否符合实测资料,不能大差不差,更不能想当然,胡院士这种严谨的科学作风和精益求精的科学态度使我在此后的工作中受益匪浅。
记者:泥沙问题是影响我国水利工程建设的重要因素之一,您和您所在的团队一直深耕河流泥沙治理、高坝大库泥沙优化调度等关键问题,借此机会也请您给大家介绍一下目前您和您的团队取得的最新成果,以及未来重点研究的方向。
郭庆超:地球上的河流千奇百态,有的汹涌澎湃、有的静静流淌,有的蜿蜒曲折、有的汊道密布,河流之所以表现出丰富的形态,是河流边界在水沙动力作用下不断演变的结果。要提高河道治理和涉水工程的有效性,深刻认识泥沙运动基本规律和河床演变基本原理是至关重要的。通过承担国家级科研项目和众多科技咨询项目,我和我的团队在河道治理和水库泥沙问题解决方面做了一些工作,也取得了一些科研成果。在黄河治理研究中,建立了黄河下游河道冲淤数学模型,通过复演黄河下游河道冲淤过程并结合几十个不同水沙组合方案计算,得到黄河下游河道冲淤率与小浪底出库年均含沙量之间的关系,论证了冲淤平衡的临界含沙量21kg/m3和临界水沙组合,给出了当潼关断面多年平均输沙量小于3.0亿t时黄河下游河道将不会发生累积性淤积,黄河下游河道演变长期向好的认识,为黄河流域水土流失合理治理度、小浪底水库合理调度运用、黄河下游由宽河治理向窄河治理转变提供了科学依据。在淮河治理研究中,首次发现了淮河的第二造床流量远大于平滩流量,河道有通过不断冲刷河床使平滩流量逼近第二造床流量的潜在动力,为通过大规模河道疏浚来降低洪水位,且不会发生严重回淤提供了理论依据。若在扩大入海水道规模基础上,再同时实施河道疏浚和冯铁营引河裁弯两项措施,河道经过30年冲淤演变后可使吴家渡至浮山河段洪水位平行下降1.80m,淮河洪涝灾害可基本根治,淮河治理思路和措施取得创新突破。在黑龙江河道研究方面,负责了十三五国家重点研发计划项目“黑龙江复杂河道演变与综合治理”,这是从国家层面第一次为黑龙江河道研究立项。首次系统地研究了黑龙江/松花江干流河道演变规律,量化了造床流量、河相系数、河道稳定性等主要河床演变参数,建立了挟沙能力公式,划分了干流河型,揭示了洲滩和岛屿演变机理、冰凌-冻融对岸滩破坏机制、自然和人类作用下洲滩消长机理,为全面认识黑龙江复杂河道演变规律提供了理论和技术依据,填补黑龙江河道演变研究的空白。
未来一段时间的研究重点将主要集中在一直想解决而没有解决、实际中又有重大需求的极端水沙过程机理与模拟技术。目前针对常态水沙过程引起的河床冲淤机理和模拟技术已经比较成熟,而针对山洪、堰塞湖溃决等这样极端水沙过程的运动机理和模拟技术还有很多挑战,山洪演进模拟通常采用定床、堰塞湖溃决模拟通常预先假定溃口规模或溃决模式,以至于极端水沙过程精确模拟仍然是没有解决的世界性难题。未来我和我的团队将围绕山洪和堰塞湖溃决这样极端水沙过程开展研究,充分利用现有的非均匀不平衡输沙理论,紧扣极端水沙过程的宽级配、强动力、大冲淤的特征,在山洪、堰塞湖溃决的极端水沙过程机理研究方面取得原创性成果,解决极端水沙过程机理不清的科学难题;研发基于物理机理的山洪演进和堰塞湖溃决过程模拟技术,解决目前山洪过程测不准、算不精的技术难题,堰塞湖溃决过程和下泄流量过程不能精确模拟的世界性难题,达到实际应用水平,为山洪防灾和堰塞湖应急处置决策提供科学支撑。
记者:青年者,国家之魂。广大研究生作为国家科学研究的后备军,应主动承担起中华民族伟大复兴的历史重任。采访的最后,想请您简单谈谈对于水科院研究生的期许以及您个人对于研究生培养的展望。
郭庆超:青年是整个社会中最积极、最有生气的群体,国家的希望在青年,民族的未来在青年。一百年前,一群新青年高举马克思主义思想火炬,在风雨如晦的中国苦苦探寻民族复兴的前途。一百年来,在中国共产党的旗帜下,一代代中国青年把青春奋斗融入党和人民事业,从两弹一星到载人航天,从三峡大坝到高速铁路,从九天揽月到五洋捉鳖,无不闪烁着青春的力量和风采。习近平总书记在二十大报告中提出必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。这不仅是广大科技工作者的使命,更为广大青年学子施展才干、实现梦想提供了无比广阔的舞台和无比光明的前景。作为新时代的研究生,作为国家科学研究的后备军,恰逢其时,理应以实现中华民族伟大复兴为己任,在建设社会主义现代化强国的征程中跑好自己的一棒,不负时代,不负韶华,不负党和人民的殷切期望!
研究生阶段正处于学习的黄金时期,应该把学习作为首要任务,作为一种责任和追求,让勤奋学习成为青春远航的动力,让增长本领成为青春搏击的能量。当然,在学习和研究过程中,会遇到各种困难和挑战,要正确对待一时的成败得失,处优而不养尊,受挫而不短志。无数人生成功的事实表明,青年时代,选择吃苦也就选择了收获,选择奉献也就选择了高尚。
在我们仰望天空时,绝不要忘记脚踏实地。在此我引用两句话与同学们共勉:“成功在于比他人多坚持一点”“勿以恶小而为之,勿以善小而不为”,没有点滴哪有大海,细节成就伟大。我深信中国水科院的研究生一定会一代比一代强,在建设现代化强国的征程中一定会做出更大贡献,当你们年近花甲之时,正是第二个百年目标实现之日,到那时你们一定可以自豪地说中华民族伟大复兴的奋斗有我!
采访组和郭老师合影