陆吉康
水科院南院内高楼林立。基石承载着峨巍的楼体, “中国水科院”五个艳红的大字格外醒目。在现在水科院主楼的南面偏西百米开外,基石以下静静地躺着的一块土地曾经是水力学所的露天试验场。
露天试验场分东西两部分,以现在进院的主路为界,西边的称“西露天”,东边的称“东露天”。“东西露天”,均为约85米见方,低于路面1.2米的一块场地。场地北侧各一排红砖简易平房,座北朝南。尽管当时的景象眼前是荡然无存,但每当月夜时分走过这里,总是浮想联翩,缅怀之情悠然而生。这里曾经发生的一切,见证了水力学所的发展,成为了了水科院发展历史的一个重要组成部分。
我是文革以后第一批研究生,师从林秉南先生。在论文写作之前,为增加一些感性知识,先生嘱我这个非水利专业出身的学生,首次来到这块土地。多么简陋的地方!在首都,在天子脚下,映入眼帘的却是一块劫后余生,残留运动破坏痕迹的一块土地,空中似乎还透着一丝丝文革的气息。“东露天”悄然无声,一片空旷,孤苦伶仃的泵房似乎还有未刷干净的标语残片;“西露天”一排农村式的简易平方,面对的是一座刚好可以遮风避雨的实验棚,棚后杂草丛生,棚前是几堆砖、沙。但正是这块土地叫我第一次认识了什么叫水利科研人员的包容和坚强。当时被郭沫若先生称为“科学的春天”,随着“春天”的到来,水科院重新组建。尽管“春寒料峭”,但随着原水科院科研人员从各地汇入,人气正在聚集。说巧,当时碰到的第一人,正是水力学所所长李桂芬。第一印象是热情,语气坚定,似乎没有不可克服的困难。她让一位年轻人(尤旭)把我领到了“西露天”,走进了那间刚能遮风避雨的实验棚。那里一片忙碌,正好在做龙羊峡的滑坡涌浪试验。试验棚里,我认识了赵世俊,庞昌俊两位,他们俩是“老四组”的“掌门”,也认识了朱明嶂,余明敏,尹新云。加上前面的由旭,他们构成了“老四组”的试验研究小组。眼前他们是争先恐后的下水,去量测滑距,我猜想着,其中必有“文革运动”中对立的双方,此刻随着涌浪扑向库岸,他们分段同时用粉笔勾出浪痕线(后改用钽丝波高仪量测),是科研者的责任感,使他们忘掉了“运动”的折磨及所带来的苦难。后来又陆续听到有关一些受同行尊敬的专家,可能身上还留着“运动”被斗的伤疤,但在荐人进京时却惟才惟识。在他们的推荐下水科院派出了一批批访问学者,走出国门,走向世界。当时“老四组”就有龚振瀛去了法国,王连祥去了荷兰。这是知识者的包容和坚强!
随着曾经教授流体力学理论课的钱鸣森投入实验组, “老四组”一片生机。“老四组”的兴旺的标志之一是成立了不恒定流研究小组。回国后的龚振瀛、先我报到的清华水利系研究生王新声同刚研究生毕业的我成了小组第一批成员。后来何少苓研究生毕业也很快融入小组,并且发挥了重要作用。例如不恒定流研究小组这一称呼就是1983年底她和我商量后报林先生正式命名的。不恒定流研究小组第一任组长是龚振瀛。记得第一次见他的时候,称他老师,后又称他龚工,他都不同意,说他也是林先生的学生,叫老龚吧。老龚脸形廋俏,凸显宽宽的额头,思维极为敏捷,有些大舌头,但谈起所做过的研究似乎如数家珍,娓娓道来,引人入胜。身体略显单薄,但毅力强,精力充沛。老龚时期,是小组的奠基期,或潜心研究积累期。破开算子法当时正向纵深开发方向发展,何少苓把不恒定流计算程序从UF1一直编排到UF5,在院计算中心合作下可以以一维存贮和调用方式来求解二维潮流问题(当时计算机的内存很小,成了应用的瓶颈),开始剖析著名的CETEX程序;王新声的多分枝河道溃坝波计算程序引进开发初战告捷;本人在引进法国溃坝波计算程序的基础上,开始对当时流行的主要计算格式进行探讨。我们在一起改进了LAX_WENDROFF格式的稳定性,在计算中引进特征线概念的局部解析法;开始策划破开算子法进一步理论探讨和分析应用的计划;鉴于何少苓的经验,王新声和我对引进程序的客观分析(溃坝波引进方法中的三个先天不足),老龚肯定了由引进为主向开发为主过渡,逐步添加创新点,建立自己特色的溃坝波计算程序的发展方向。这也体现了水科院当时在数值模拟研究的主要方向。老龚对我而言有“知遇之恩”,他让我协助做了些宽尾墩,等 曲线等的理论推导,无量纲分析和试算工作,收益至今。
老龚对小组的发展充满信心。有一次在他家做客,他说,所里的谢省忠、时启遂都在中科院力学班学习过,有的老师来自清华,所得匪浅,加上你,现在一下子有了三位清华的同事,发展前景一片光明。我则幽默地回答:我就算了,清华是男生的王国,而清华女生是凤毛麟角,才能尤甚一筹,君得何少苓,王新声(注,两位本科均清华水利系毕业)相助,无忧矣。说后他笑了半天,尹大夫(老龚爱人,当时在我院医务室工作)在旁边不知发生了什么,他也不便于回答,只是笑。
我们三个对老龚的科研嗅觉,理论水平和分析能力甚为敬佩。老龚不仅是一位优秀的科研工作者,而且是一位优秀的科研组织者。他既可以把林先生对不恒定流理论的探索,讲得有滋有味,也可以把先生和所里的关心和勉励传到每个组员的心里。老龚当时的身心几乎全部放在工作上,回答研究生的请教,而最累人的是如何处理几大葙从法国EDF带回来的法文资料。这些资料得之不易,要登录,编写中文摘要,分发有关单位或专家。我们三个法文不懂,帮不了忙,只好看他一日日消瘦下去。他得的是不治之症-肌肉萎缩,先是四肢,后是全身。虽经海军医院用高压氧舱多次治疗,但病情日重,1983年金秋时节,阖然长逝,英年而终,时年四十有八。当时随他而去的还有中科院的几位四十余岁的年青科学家,中央专门还发了有关这方面的报道和评论。老龚的过世对不恒定流的研究而言是极大的损失,我们失去了一位很好的领路人,先生失去了一位很好的助手。
但不恒定流研究小组仍在发展,先是赵工把李小佩引进到组里,后来李桂芬所长把已经是院团委书记的宿俊山介绍到组,此时袁小勇也从别的组调入,倪婧、熊涛参加工作。刘树坤刚好从日本学成归国,成了不恒定流研究小组的第二任组长。刘树坤人高马大,脸色看似和蔼,实则坚定;善饮,杯酒结有识之士;识局,席间判后续之势。刘树坤到任后,不恒定流研究小组已是兵强马壮,小组也从潜心研究积累期进入向外开拓积极发展期。溃坝研究在应用方面有所突破。何少苓领来大亚湾核电站大坑水库的溃坝分析任务,我们先用一维溃坝模型做了计算和分析。后来刘树坤接手,二维数模和实体模型一起做。白天袁小勇设计,建实体模型,我协助他考虑溃口,比尺和加糙问题;晚上我们一起调试数值模型。袁小勇精力充沛,为人豪爽幽默,自此成为好友。实体模型与数值模型开始时结果吻合稍差,何少苓还专门请了所里的几位实体模型老专家,从实体模型的设计,相似性,比尺效应等各方面进行会诊。当时大亚湾核电站由法国援建,法国专家曾怀疑中国在溃坝洪水计算方面的能力,双方曾有一争。后来经法方回本国计算复核,方肯定成果。同时通过实体模型与数值模型进行溃坝洪水研究,当时在国内还无先例。何少苓不仅在河口的潮流计算中取得突破,而且在算子破开后的计算时段分配上有一个值得回味的发现:破开后的计算时段分配对计算结果影响不大,这将对方法的推广应用有利。何少苓的研究开始影响国内的流体计算,这在当时有关文献数量上可以体现。
李小佩和宿俊山在滑坡涌浪程序的引进和开发中,经历种种磨难。为了克服当时中美在编译系统的差异,他们在北京一些单位上机,做比较分析,最远到过石油学院。后来又在调试和使用中取得经验,数值模型和实体模型的结果相当吻合,赵(世俊)工,庞(昌俊)工和朱(明璋)工都很高兴。模型在非线性对流项的处理上,以及在边界模拟上(引入吸收,半吸收概念)比较适合模拟波浪问题。刘树坤,李小佩和海委的于天一,开始用不恒定水流模型研究洪水,根据不同频率的洪水的淹没深度,对永定河、小清河洪泛区进行区域分析,按水灾害的轻重划分5个等级,诞生了我国第一张洪水风险图。刘树坤后来又把经验介绍到各地,推动了全国风险图的研究及绘制工作;介绍到日本,推动了中日在洪水风险研究方面的交流和合作。当时刘树坤的研究和探索至今仍对防洪减灾所的研究方向起着重要影响。
不恒定流研究小组的活跃,也吸引了不少研究生的关注。广义导数及其插值方面的讨论启发了刘智建立不规则网格,并在此基础上模拟了二维水流;扩散或收缩水流的能耗特点是皮占忠最感兴趣的讨论(当时他正在研究寛尾墩的水流计算)。程晓涛则从朝代的不恒定兴替中,探索到了水旱气候灾害造成历史变动的原因和事实; 折线边界镜面反射的探讨,最终由周建军归纳成文;向立云虽从成勘院过来配合王新声做溃坝计算,后报考我院的研究生(后来他和宿俊山也成了林先生的研究生)。
不恒定流研究小组的第三任组长是王连祥。当时刘树坤升任水力学付所长,王连祥从荷兰归国,补了缺。王连祥个不高,按潘长江自嘲“浓缩的都是精华”,性格开朗而行为细腻;能歌舞;专业理论,外语能力俱佳。不恒定流研究小组也从开拓期走进了稳健发展期。小组有了新面孔,他们分别是来自北大的雷旭明和曹念增,从华北水院毕业的张继峰以及从模型厂调来的施钧。当时小组又分成三摊,一摊何少苓领衔,一摊由王新声和我负责,王连祥则坐镇中军。
在王连祥任内,完成了“明渠不恒定流”上卷的翻译出版任务(上卷为理论和应用实例,是文章的精华部分,下卷为参考文献)。翻译校阅者虽有本组人员参加,但也集中了院内外当时一些有成就的专家。记得陈柄新(时任水力学付所长)亲自参加翻译与校阅,表示的是来自上面的关心。王连祥统稿,为译文及译文的统一(学科新,新词汇较多)绞尽脑汁。
期间,王连祥还以一个小组之力,积极筹备国际大坝会议并与IAHR建立了长期联系。他整理的亨特?绕斯教授的学术演讲,至今读来兴趣盎然。刘树坤则积极推动中日的学术交流(后来的中日坝工的学术交流盛况一时,但主要运作在“西露天”之后),打开了水力学科科研改革开放的大门。
何少苓应用破开算子法,基于对潮流的本质认识,解决了珠江八大口门的潮流计算问题。后由于在三峡九龙坡段的水流模拟中遇挫,开始研究破开算子后的“维间协调”问题。她和王连祥一起运用“slot”方法,在水流动边界的处理上取得成功。
王新声编写了溃坝波计算讲义,和向立云一起,通过实体模型试验,解决了溃坝波在分叉河道的分流问题。李小佩继续配合刘树坤,从事风险图的研究工作。雷旭明和我进行了边界条件自适应的研究;我和曹念增(周培源的硕士研究生,后成为北大陈耀松的博士研究生)还对电站引水渠闸门启闭时的不恒定流开展了理论研究;在倪婧的协助下初步建立了二维溃坝波的计算程序,并在三峡九龙坡段的水流模拟中取得成功(当时由于破开算子法不适宜涡流的模拟,暂受挫,泥沙所拟采用管流法,尽管有利于后续的泥沙计算,但本质上不能模拟涡流,亦将受挫。王连祥支持这种看法,事急,王连祥和刘树坤希望尽快验证。证实且模拟成功后,我和王新声极不愿意在别人受挫时,突出成功,故示证实而秘成功)。后与周建军商谈,后续又有泥沙问题,遂通过王连祥和刘树坤向先生推荐由周建军解决,我们协助水流计算。周建军较好地解决了三峡九龙坡段的水流模拟,同时提出了“重力涡”的概念;建立了自己的“VOID”方法,克服“SLOT”方法在处理动边界时的不足;在泥沙计算提出了不均匀沙 “冲刷函数”概念和计算公式, 建立了国内早期的二维不平衡输沙数学模型。周建军还利用王连祥从荷兰带来室内实验资料与王连祥一起开展了涡流的数值模拟研究。
应规划总院的要求,王连祥组织了水力学公式的应用系统,水力学所许多专家参与了公式的收集工作,有些是半生的心血。参加系统设计和编译工作的有张继峰,周建军和我。计算中心的王显义贡献较大。
尽管“老四组”兵分两路,简称实验组和计算组。但许多活动在一起,实验组为计算组创造了发展的内部环境和周边环境。开始时,他们依旧水槽的特点,盖起了简易办公室,后来又在最西边隔出一间为计算组的无房户作为栖身之地,担负着“西露天”水、电、路的“三通”和“三畅”工作。他们有的嘘寒问暖,抚今追昔,尽显长者风范;有的指点实验,剖析现象,略露半点自豪。实验组也在发展。虽然朱明璋调到了水利部。但米恩伯,熊利屏相继调入,郭伟时大学分配参加工作,程晓涛也硕士毕业分到了试验组。钱鸣森教过流体力学,擅长理论分析,实验细致,以重复性好闻名所内。他设计的用于潮流发电的转轮,至今还在我的脑子里转动;米恩伯工作生活乐天乐地,是典型的乐观派。有一次他患病,我和郭伟时用椅子把他抬进汽车,送到复兴医院,他仍在不断地开玩笑,护士竟不知谁是病人 ......
随着实验组的发展,“西露天”试验场也在悄然地发生变化。“龙羊峡的滑坡用浪试验”早早地用上了先进的钽丝波高仪,一个个烧煤的铁炉可以保证冬天试验顺利进行;程晓涛在旁边凭着艰苦创业的劲头建起了收缩式波浪聚能实验槽,开始他的论文写作;一个大型地下水库出现在试验棚的西侧,大坑水库溃决的模型试验走进了试验棚;露天场有了分叉河道溃决洪水分流比实验河道。实验组规划并建设了大型波浪试验装置:在解决了地基承载,墙面承压及防渗处理的难题后,建起了一座游泳池规模的大型波浪池;在波浪池的西侧,是一块横跨池面的平板摆动式造波板,经过多次的尺寸、频率和功率的计算以及蜗轮蜗杆付的传动设计后确定了电机功率,盖起了动力房,板后的消波问题也得到了较好的解决。在波浪池的东侧建起了一座应用波浪能压缩闭腔空气的发电的实验设备,这是实验组考察了沿海之后的一个发明,借助空气的可压缩性得到的闭腔气流具有长时间稳定的发电能力,因而克服了波浪能的存储问题。再后来,冷却水所的赵永明在这里建起了大型的电厂温排水的试验和基地,成了我们知心的朋友。潘水波在这里做过均质土坝逐渐溃决的实体模型试验,对当时的溃坝数值模型在逐渐溃决部分的验证和改造无偿地提供了第一手的实验资料。期间“东露天”也得到了开发,影响最深的是周胜和时启遂做的大型三峡枢纽布置及泥沙试验,粉煤灰的模型沙在水流搅拌下黑浪滚滚冲向下游,旋即在下游河道又形成一道道美丽的黑沙纹 ......
“西露天”的环境也在变化。东侧靠路处一排美人蕉迎风摇摆,平房西侧的空地是一片绿油油的菜地。办公室前的花坛,鲜花盛开。花以人命名,人以花自豪。一个1.2米直径的铁锅,清水涟漪,煤渣假石矗立。好心的陈瑾放了几尾金鱼和一群热带鱼。休息时看它们游来游去,使人顿生羡鱼情趣。赵工的办公室成了来访者必定参观的地方,那里有一台自动波浪聚能装置。透过透明的水槽,可以看到波浪迎坡而上,一浪高过一浪,到了收缩口后又被一柔性装置神奇地接入。
“西露天”又是一个体育运动场所。个体发育,有时像许协庆这样的权威也持拍以待,好激战一场。波浪池的北侧的空地是排球,羽毛球的运动场。何少苓的二传、程晓涛的鱼跃救球、郭伟时的大力扣杀、赵工的封网皆独步露天。拉出一支排球队可与当时的计算中心对抗,教练当然是一口湘土话的庞工。羽毛球男一号是袁小勇,女一号可能是彭静或倪婧。也常见陈炳新和奚迎波飘逸又灵活的击球身影。
不恒定流研究小组的第四任组长是王新声和李小佩。有人说,那是小组的分裂期,其实不然。就像细胞分裂,蝉蜕皮一样,原来的个体在完成初始的科研资本积累以后,必然要冲破原来的躯壳。何少苓创建了水环境研究室,加上廖文根,彭静两员大将,在水环境数值研究领域驰骋纵横。他们把水动力特性的研究与对水域自净、水环境容量和水质改善的目标研究相结合,创新性地研究了太湖富营养化问题和太湖水环境改善问题。他们还在“西露天”,可以彼此分享成功后的欢愉;王连祥升任水力学所付所长,不具体搞课题了,但负责所里的学术交流工作。当时所里的学术交流很活跃,有时还很激烈。例如周淦明和范雨臣关于调压井之辩,当时也成了“西露天”探讨的话题。袁小勇勇敢地迎向经济大潮,和奚迎坡、向立云一起搞起了水利研究咨询公司,这与院里有些养养鸡、喂喂羊与主业无关的公司大相径庭。刘树坤在“西露天”的时间最短,也就义无反顾地在北院大张旗鼓地搞起了减灾中心。减灾中心就是现在防洪减灾研究所的前身。
不恒定流研究小组当时突然碰到了生存问题。科研体制的改革之初,小组原先的科研计划不可能再延续。自负盈亏的“责任制”,开始勒得喘不出气,完全靠技术争取到的项目,也总会遭到无形之手的拦截。“西露天”开始拆迁了,这也成为向“西露天”告别时的最后回忆。后来,在国家防办的支持下,小组挺过了困难期;袁小勇的侠骨豪情也帮助解决了一些问题,其间不少“抱团取暖”的事例很值得回忆,可惜随水力学所新试验厅的落成,这些已经与“西露天”无关。实际上这是技术发展的必然。“西露天”见证了这段历史。
“西露天”是水科院里最早成建制进行数值模拟研究的基地之一,这里曾经是各种思想交汇的地方,留美、苏、荷兰、法、日的人们带着各自留学的经历阐述着今后发展的预想;这里曾经是各种研究风格展示的场所,务实的、无虚的、埋头苦干的、高谈阔论的、慎重稳健的、积极进取的带着各自的阅历进行过人生的探索;这里曾经是院内外从事数值模拟研究者交换研究成果的平台,结构所的张有天、王镭、陈重华,机电所的张世雄,泥沙所的张世奇,冷却水所的倪浩清、王能家、穆京 ......,均在这里留下过他们的身影。天津大学的陶建华,大连工学院的李鑒初,规划院的唐友义,南京水文所的谭维炎、胡四一等均在这里交流过他们的经验。有的是一辈子难忘的交流,例如张世雄根据水流状态自动排序计算的介绍;胡四一和谭维炎第一次前来对波前计算的交谈以及第二次出国归来对“TVD”格式的探讨至今历历在目。这里还曾经可以看到各流域机构在洪水,潮流数值模拟的进步和发展。
“西露天”发生的一切,也装在林先生心里。这里不仅有他的学生们,更有他的科学理念和希望。记得我刚到“西露天”时,先生借我一叫量纲分析的英文版书, 说模型实验可以发现现象,量纲分析可以分析现象,理论研究可以解释现象,量纲分析是实验到理论的必经之路。这也许是先生大半辈子研究的心得体会,也许是对我这初涉者的科学启蒙,也许就是指“西露天”当时要走的路。先生在水科院和清华都带过研究生,而这里也是先生研究生聚集的地方。先生选论文题目全都经过深思熟虑,既符合研究生的经历和特点又满足科研工作的需要,既考虑完成的难度,又考虑研究生对题目的兴趣。记得何少苓原来选的题目是做不恒定流对堰流的影响。后来看到龔振嬴的法国来信,谈到法国开展破开算子法计算水流(是先生要求收集的,还是老龔的汇报,已记不清了),于是非常工整地列出四,五本法文版书目(先生法文很好)。当时我们从科学院图书馆只借到了两本。几个星期后,找我谈过方法,了解院内计算机的情况。说何少苓原来在黄委搞过数值计算,也有英文版的参考书,算子破开后可能更便于灵活处理,也许破开后也有不足,可以和特征线方法做一比较(特征线方法整体性好)。后来这就成了何少苓的论文题目,当时很有影响。先生不仅对自己的学生关心,对别人的研究生同样关心,王新声和李小佩等深有体会。先生的影响是潜移默化的。怪不得龚振瀛的字体颇有“林体”的走势。先生对学术问题是敏感的,但又十分谨慎,绝不简单地持肯定和否定态度,而是以一种似曾有过的切身经历或探索,富有哲理和情趣性地谈出自己的看法。先生当时的探索可以归纳为三类不恒定流:高速水流,溃决水流,潮流的探索和研究。而“西露天”主要探索前二类。
院士的周围往往是一块培养人才的沃土,形成科研的群体优势。其间个体或潜心苦索,或开拓进取,但无不相互依存和支撑。早到者以身作则,挑梁领路,遗传优势;晚来者明辨方向,奋发有为,张扬优势。形成的是科研群落,发挥的是群落优势。而“西露天”形成的就是这种科研群落,体现的就是这种群落优势。在这一群落中,每个个体可能各有缺憾,但其各自的优点却可以在群体的发展过程中体现,发扬,汇集,形成科研攻坚的力量。赵工的智巧、庞工的原则、龚振瀛的钻研、王连祥的稳健、刘树坤的开拓、何少苓的乐助、王新声的贤和、李小佩的忍韧、袁小勇的幽默、程晓涛的坚毅、向立云的随和、廖文根的智勇、彭静的聪慧、周建军的进取、宿俊山的练达,还有朱明璋的敬业、钱鸣森的严谨、米恩伯的乐趣……,它们构成了各自的人生,也造就了“西露天”多彩的一段历史。
基石承载着水科院的楼体,基石下面的“西露天”将永远沉寂在地下,但从“西露天”出来的人们仍活跃在国内外的各条战线。仍留在水科院的当时年轻人现在已成为水科院的科研骨干或学术带头人,为水科院的辉煌未来垒着一块块基石。当年的科研骨干或学术带头人基本已经退休,他们已经完成了承上启下的历史使命。“老四组”的两位掌门,刚刚出版了 《波滢集》 和《情趣集》。林老先生也许正在窗口凝视,西边的天空一片明亮绚烂的晚霞。
(此文写于二○○八年十月,编辑:王连祥)