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郭庆超 中国水利水电科学研究院 泥沙研究所 
www.iwhr.com     2006-12-21 10:56   

 



姓    名:郭庆超   性    别:男  出生年月:1965年1月
党    派:中共党员
单    位:中国水利水电科学研究院泥沙研究所
学    历:博士
职    称:教授级高工
职    务:总工  
专    业:水力学及河流动力学  
研究方向:泥沙       
专业活动:中国水利工程学会泥沙专业委员会委员;
国际水力研究学会(IAHR)会员;
世界泥沙研究学会(WASER)会员。

2、学习及工作经历

学习经历
Ø 1983年9月~1987年7月,河流泥沙工程,武汉水利电力大学,学士。
Ø 1987年9月~1990年4月,水力学及河流动力学,中国水利水电科学研究院,硕士。
Ø 1996年9月~2000年6月,环境系统工程,加拿大里贾那大学(University of Regina,Canada),博士
    工作经历
Ø 1990年4月~1996年8月,中国水利水电科学研究院,助工,工程师。
Ø 1996年9月~2000年6月,加拿大里贾那大学(University of Regina, Canada),助教,助研。
Ø 2000年7月~现在,中国水利水电科学研究院,研究室主任,高工,教授级高工。
Ø 2002年2月~2002年3月,2006年2月~3月,日本山梨大学(Yamanashi University),高级研究员(Research Fellow)。

3、工作业绩及主要成就

    主要从事水力学及泥沙工程方面的科研技术工作。曾参与完成了国家七五攻关项目,主持或承担完成了国家八五、十五科技攻关项目、国家973课题、国家自然科学基金项目、水利部重大科研项目等50余项科研任务。撰写重要的科研报告40余份;合作出版著作两本;公开发表科研论文50余篇,10篇被SCI和EI收录,其中5篇被SCI收录;多次应邀参加国际国内学术大会,发表大会主题报告和特邀报告;获得各种奖励和荣誉称号10多次,2006年获得大禹水利科技进步一等奖,2004年和2005年两次获得中国水科院科技进步特等奖,2004年被授予中国水利学会先进青年科技工作者荣誉称号。

    在多年的泥沙科学研究中,不仅提出了具有自主创新的理论成果,而且在生产实践中解决了多项复杂技术难题,在大江大河的开发治理中得到应用,发挥了显著的社会、经济和环境效益。如自主创立了泥沙运动力矩方程理论;国家973项目“黄河水沙变异及其河道复杂响应”被鉴定为总体上达到国际领先水平,获得大禹一等奖,在黄河治理中被实际应用;潼关高程控制与三门峡水库运用方式研究成果被鉴定为总体上达到国际领先水平并被实际应用,在2003年渭河防洪中发挥了重要作用;塔里木河干流河道演变规律、水流挟沙能力公式、泥沙数学模型等成果填补了这方面研究空白。

4、重大项目是提升研究水平的源动力(学术思想、研究团队建设、学科发展思路等)

    在多年的工作实践中,深深体会到我们所从事的是科研工作,扎实的专业理论知识必不可少;我们的研究目的是解决工程实际问题,理论联系实际必不可少;我们的学科还不完善,探索求实创新必不可少。然而我更深切地体会到,面向国家需求的重大项目才是提升研究水平的源动力,因为它可以将理论、实际、创新有机地联系在一起。从这个意义上讲,我觉得工作在我们这样的研究院里是一种幸福,因为有更多的机会来承担国家重大科研项目,在项目中拓宽理论、在项目中解决难题、在项目中探索创新。

    我本人自2000年回国工作以来,在领导的关心下,有幸先后承担了国家973、十五科技攻关、国家自然科学基金重点项目和面上项目、水利部及中国工程院等重大科研项目。目前,已有三项成果被鉴定为国际领先水平,一项北鉴定为国际先进、部分国际领先。这些成绩的取得与我有机会承担这些重大项目是分不开的。

    在承担国家973项目“黄河水沙变异及其河道复杂响应”、国家自然科学基金重点项目“水沙变异条件下黄河下游河道在造床机理及调控对策研究”、十五攻关项目“维持黄河排洪输沙基本功能的关键技术研究”等项目研究中,面向黄河综合治理的实际需求,建立了黄河中下游多系统互动泥沙数学模型,突破了以往常规数学模型研究单一对象的缺点,在黄河高含沙河流上首次实现了将水库、中下游河道及相关支流集成在一个模型中,并成功地解决了高含沙水流、长河段、多系统泥沙输移等关键技术问题,具有很高的学术和应用价值。该模型在潼关高程、渭河下游治理、三门峡水库和小浪底水库调度运用、黄河下游河道减淤途径、下游河道冲淤临界平衡、大型水利枢纽对黄河下游减淤作用、黄河下游中水河槽塑造与维持等研究中得到广泛应用。针对黄河下游河道不抬高的治理目标,从定量上建立了黄河下游河道泥沙淤积与区间引水关系,小浪底水库来水来沙与下游河道淤积率关系,探讨了维持黄河下游河道冲淤平衡的临界指标体系,给出了使下游河道河床不抬高的小浪底出库临界含沙量和临界水沙组合。黄河下游河道冲淤平衡临界指标的建立为下游河道治理、水库调度运用和中游水土保持规模等提出了量化目标,具有重要的实际指导意义。

    在承担的水利部重大项目“潼关高程控制与三门峡水库运用方式研究”和中国工程院的“降低潼关高程可能性”的研究中,为了寻求降低潼关高程的途径,首先针对潼关高程的影响因素,从定性和定量上分离出了三门峡水库不同运用方式、上游来水来沙、以及它们的不同组合对潼关高程的影响。为了寻求潼关高程的稳定降低,还从定量上分离出了水土保持、跨流域调水、河道整治、裁弯、疏浚、增加泄流规模等措施对降低潼关高程的作用。进而提出了应采用包括改变三门峡水库运用在内的多种途径来降低和稳定潼关高程。在
 
    2003年以来的三门峡水库运用方式确定中得到应用,在渭河2003年大洪水中发挥了重要作用。

    在承担的“塔里木河干流河道演变规律及整治对生态环境影响的研究”中,在实测资料十分有限的情况下,利用实地查勘、现场取样、理论研究、资料分析、数学模型等手段,首次系统地给出了塔里木河干流河道的演变特征和河型划分标准,建立了干流河道水流挟沙能力公式,发展了干流河道泥沙冲淤数学模型,填补了这方面研究的空白。通过研究输水堤防的堤距与输水输沙关系,兼顾河道淤积和输水效率,提出了合理堤距,在塔里木河干流输水堤防工程设计中被应用采纳,取得了显著的社会、经济和生态环境效益。

5、科研感悟(科研及成才感悟)

    在将近20年的工作中,我本人对泥沙科研的认识经历了从迷茫、入门到热爱的过程。在硕士学习阶段和工作初期,曾经对如何做好科研工作感到过迷茫和困惑。在老师韩其为院士的指导下,我才逐渐入了门,并对泥沙研究产生了兴趣。但随着科研工作的深入,逐渐发现我的理论基础和技术水平不足以支撑我做出更高水平的科研成果,迫切需要通过静心学习来提高和充实自己。于是我在1996年去了加拿大开始了我的博士研学经历,也正是在这个期间,我真正开始热爱了我的泥沙专业,悟出了做好科研工作的三字经“静、思、行”。

    “静”就是要做到心静如水,只有这样才能专心研究。“思”就是在充分掌握现有研究成果基础上,结合实际需求,思考本专业需要突破的难题和途径。“行”就是要用实际行动来解决思考中所发现的难题,取得突破和创新,促进学科发展。“静”是“思”的基础,“行”是“思”的目的,只要我们真正能够做到“静思行”,一定会感受到研究的乐趣,一定会有所收获的。

    我很庆幸有机会来到美丽的加拿大,碧蓝的天空、清新的空气、翠绿的草坪、皑皑的白雪。这些美景不但没有让我忘乎所以,反而更加令我珍惜在这样宁静的环境里做潜心研究的机会。在课程学习上,我的大部分成绩排名第一。由于我在美国土木工程师学会期刊上发表高水平的学术论文,获得了里贾那大学(University of Regina)颁发的学术研究奖。我用三年半的时间完成了一般需要五年才能完成的博士学位学习。在学习期间,我充分利用学校图书馆的优良设施和快捷方便的网络系统,收集了大量资料和最新研究成果。在做博士论文期间,我精读了300多篇论文,从百年前的经典论文到新近发表的理论和方法,不断地汲取着泥沙研究的精髓,受到了极大启发,促使我对泥沙模拟技术的深思,最终产生了创建泥沙运动力矩方程的灵感。

    我们知道,目前水流泥沙数学模型普遍使用的是水深平均方程,在这些方程中仅仅以一个沿水深平均的流速和含沙量来描述水流和泥沙运动,过多地忽略了水流和泥沙因子沿垂向分布信息,势必会影响数学模型的模拟能力。为了恢复水流和泥沙因子沿垂向分布信息,可以将一维的水深平均方程改为二维的立面方程,将二维的水深平均方程改为完全三维方程。对于有的情况这样做是可以的,但对于很多情况这样做是完全不可行的。比如,利用二维数学模型来研究长距离(几百公里)长时间(几十年)的河床演变显然是不现实的,而利用三维模型来模拟大水域如湖泊或近海岸的三维流速和泥沙浓度场也不现实。那么,有没有一种理论在不增加空间维数的情况下,又能有效地恢复水流和泥沙因子沿水深分布信息呢?水流泥沙运动力矩方程正是在这样的背景下提出来的。水流泥沙运动力矩方程的建立对于目前普遍使用的水深平均模型来说,无论在理论上还是模拟技术上都是一次创新。该方程除了具备传统水深平均方程所有功能外,还具有传统水深平均方程无法比拟的独特优点,即空间低维功能高维。这一特点使得一维力矩方程在功能上近似等同于二维立面方程,而二维力矩方程则近似等同于纯三维方程。水流泥沙运动力矩方程的建立,可以有效地改善目前水沙数模的模拟能力,具有广阔的应用前景。可以运用到水利及环境工程中各种水流、泥沙、污染物运动问题,如江河湖泊的水沙污输移、水库淤积、坝下游冲刷、河口海岸的演变以及大水域的三维流速场和泥沙浓度场的数值模拟。目前在国家自然科学基金资助下,正在做进一步完善研究,相信不久就可以应用于实际。

    我们国家正处于快速发展期,经济实力不断增强、人民生活不断改善、研究经费不断增加,为科研创造了更好的硬件条件。然而,我们应该看到,目前的科研环境并不纯净,甚至存在着浮躁和急于求成的心态。在这种环境下我们更要保持一颗平静的心,既不被大环境所孤立,又不被坏风气所影响,在纷繁的世界中要耐得住寂寞。“梅花香自苦寒来,学海无崖苦作舟”,只要我们能始终格守 “静思行”,就能不断地超越自我,取得新的成绩,为国家的兴旺贡献微薄之力。


查勘乌东德水库坝址河段


在国际学术会议上做学术报告

 

 
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