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从小河168ty体育APP官方下载边走出的中国水电能源理论开拓者
如果没有外出安排,清晨,一头白发的他都会从华中科技大学校内的家里出发,穿过一排排70年前与同学们一起栽下的梧桐、桂树,8点前准时出现在土木与水利工程学院水工楼的办公室。
1953年夏天,18岁的张勇传第一次离开家乡,从河南南阳的白水河畔来到华中工学院(华中科技大学前身)求学。彼时,这所高校刚创办未满一年。凭着优异的成绩,张勇传毕业后留校工作。
张勇传数十年扎根于此,从事水电能源领域的教学与科研,亲眼见证华中科技大学成长为国内综合实力靠前的院校;他立足水电专业,在水库运行基础理论、规划决策与风险管理、水电站经济运行计算机实时控制等方面开创了多个“中国第一”,1997年当选为中国工程院院士。
在许多场合,这位“中国水电能源理论的开拓者”称自己“一生伴水而行”。闲暇时,他喜爱练习书法,最常写的是“上善若水,水善利万物而不争”。
他常常对学生说:“做人做学问的态度就要像水一样,既柔且刚。无论面对怎样的挫折,都不要影响自己的信念、目标以及做人的准则。不管是风平浪静还是惊涛骇浪,都永不停息地流淌下去,流过山川,流过平原,给人类带来永无穷尽的资源和福祉。”
1935年3月,张勇传出生在南阳白河边的一个村庄,兄弟3人。父亲读书明理,看重教育,困难时期变卖家中部分田地供孩子们读书。战火纷飞的年代,他深知落后就要挨打,要求自己抓住一切机会学好科学知识,希望日后能为祖国强盛做点什么。
从家乡盆窑村小学毕业后,他考上了当地最好的中学——南阳中学。南阳是一座古城,“科圣”张衡、“医圣”张仲景等名人就诞生于此。张勇传是听着家乡这些历史文化名人的故事长大的。
老师讲过“张衡寻访炼铁场”的例子。一次,少年张衡路过一家打铁铺,看到店里有人在锻造农具,就问这铁从哪里来。对方告诉他来自城外白河上游的炼铁场。张衡出城沿着河岸寻找,最终找到了一排排矗立的炼铁炉,观察、了解到了炼铁的全过程。
“这说明做学问的方法是‘问学’,要善于提出疑问,在破解疑问的过程中,学习到真正的知识。”在此后的学业与事业中,张勇传将“欲知则学,欲学则问,不问不学,不学不知”作为精进的格言。
“他不仅是东汉时期伟大的科学家,在天文、地震、数学、机械制造等方面成就卓绝,还是了不起的文学家。天上,有后世为纪念他而命名的‘张衡星’;笔下,他的代表作《二京赋》《南都赋》《归田赋》等流传至今。”张勇传说,他印象深刻的是记述南阳郡地理风貌、山川礼俗的《南都赋》。
“在当时,不论课堂上还是课后,语文老师、历史老师或者几何老师,都会讲一些张衡、张仲景等名人的成长故事。”张勇传认为,中学老师们潜移默化间给自己心中埋下了一颗追求科学文化的种子。
几何老师讲解图形证明类的题目,讲完一种方法后,有时会抛出问题:还有哪几种方法可以证明?下课后,张勇传总爱琢磨,剩下的几种方法是什么?思考得多了,心中的答案也就多了,他在与老师探讨的过程中,有时也会把老师“问倒”。初二时,他在学校得了个“小华罗庚”的外号。
“不同的人有着不同的眼光、不同的气派与向往、不同的科学态度,从不同的角度提出不同的问题……彼此都会加深对自然科学、人文道理的认识。”张勇传认为,当时看似平常的启发与探讨,帮助自己慢慢养成了“问学”的习惯,成为开阔思路、掌握知识的重要方法。
当时的南阳高考生本应在河南许昌考试。不料连降暴雨,白河水突然猛涨,洪水淹没了通向考场的路。为了帮张勇传顺利赶到考场,父亲筹钱雇了一条运货的小船,母亲递过来七八个煮好的鸡蛋,祝他一帆风顺。
看着母亲远去的背影,张勇传瞬间想起了朱自清的《背影》。但他很担心因为这暴雨而失去高考的机会,于是与撑船的渔民出发,改去邻近的湖北省襄阳市赶考。
雨仍在下,两人顺白河下行。令张勇传有些惊异的是,平常一条不大的白河,此刻竟翻腾起比人还高的风浪,小船忽高忽低,奔涌的洪水一遇转弯处,迅即卷出漩涡来。张勇传与渔民在小船上颠簸了一天一夜,终于在开考前一天到达襄阳。
赶考路上淋了雨,加上旅途疲乏,张勇传感冒了。考场上,他头脑有些昏沉,考试结束,感觉“没有考好”。
很快到了放榜的日子。在报纸上,张勇传“幸运”地找到了自己的名字,他被“华中工学院动力类”录取了。
彼时正值新中国成立初期,百废待兴,国家建设急缺大量工业人才。1952年冬,中央人民政府决定在武汉建立华中工学院,为社会主义建设培养人才。
建校之初,华中工学院开设机械、动力、汽车和内燃机、电力4个学系,都属于重工业“机械制造”和“动力”范围之内。动力学系下设水力动力装置等3个专业。
开学时,校园尚在建设中,纵横交错的马路格局初显,两侧大部分还是工棚,整个校园就是一个热火朝天的大工地。师生们被临时分配到学校的4个分部(武昌、桂林、长沙、南昌)学习。
动力类师生在桂林分部上课。老师介绍专业详情时,张勇传得知,自己所在的“水力动力装置”是全国第一个开设的水电专业。这一专业1953年首届招生4年制两个班,共60名学生。
当时的新中国,水力动力装置十分少见。正因稀少,张勇传更加觉得,“国家需要,学这个就很重要。等学有所长,就有为国家作贡献的机会”。
大一教微积分课的老师黄步瀛是从中学调来的。张勇传记得黄老师讲课的场景:上课从不带讲稿,手捏一支粉笔从头讲到尾,逻辑性强,富有哲理。比如讲到“极限”的概念,阐释“无限大”“无限小”,黄老师吟诵《庄子》的“一尺之棰,日取其半,万世不竭……”边讲边比画,让同学们自己体会。
黄老师的课通俗易懂,轻松活泼。讲到数学学习的窍门之一是“多练”时这样举例:“理发师剃头那也是要靠练的,师父会让徒弟练上3个月,考察刮脸看手稳不稳,趁徒弟不注意,‘啪嗒’拍一下手,手不动就说明练到位了,刀分毫不可失,不然刮到顾客鼻子那怎么得了?”“全班同学在哄堂大笑中记住了什么是‘熟能生巧’。”张勇传回忆。
受黄老师启发,加上自己爱琢磨,大一时张勇传围绕“倍函数”提出了一套自己的见解。这让当时的辅导员、微积分课程助教李柱眼前一亮。数十年后,李柱教授在一篇回忆录里评价张勇传“在数学方面很有天分”。
张勇传物理、化学等几门课也表现优秀。在桂林分部上完一年级后,他回到了学校武汉本部。
不料,正值长江突发“1954特大洪水”,张勇传和同学们在假期参加了抗洪抢险。“听吧,战斗的号角发出警报,穿好军装拿起武器!共青团员们集合起来踏上征途,万众一心保卫国家!我们再见吧,亲爱的妈妈……”校园广播里响起苏联歌曲《共青团员之歌》,大家热血沸腾,连夜汇集到长江边。
同学们有的挖土,有的挑土,不断增加江堤的高度。有的土质不符合要求,好不容易挖了挑过来,浑黄的洪水一冲,坝就裂缝了。大家在摸索中弄清用什么样的土才管用,坝要怎样才能夯实。
师生们干了一天一夜。张勇传记得,夜里很晚,学校有些专家还在现场研究怎样找到管涌的口子。
这次大抢险,加上高考洪水中赶考的经历,让张勇传对水有了更加深刻的认识与理性沉思:“滔滔江河水,足以令人惧怕,但同时也蕴藏着巨大的能量。能不能运用科学技术,将水害变为水利?”
接受记者采访时,他念起贾岛的《寻隐者不遇》,“松下问童子,言师采药去。只在此山中,云深不知处”。“如果老师把知识都教了,学生怎样前进一步呢?要启发学生发挥想象力,努力创新。”他说,自己后来“有些工作做得还可以”,都是在解决问题的过程中做出来的。
大四时,张勇传对“水能计算”提出了自己的想法。此前,“水能计算”必须做试算,过于繁琐。他发明了一种新方法——“图解法”,简化了原来的过程。他将这一研究结果写成文章,投给《水力发电》杂志,没想到接到了回信:用稿纸誊抄寄回。那时的张勇传还不知道什么叫“稿纸”,打听一番才弄清。不久,文章顺利发表。
这是张勇传发表的第一篇学术论文,带给他极大的激励。他亦将此看作自己学术创新的“处子之作”,至今保留着这篇文章。1957年大学毕业后,想要在水电领域做出更深远研究的张勇传,经双向选择留校任教。
彼时,苏联莫斯科动力学院的水电学科世界领先,我国的水电专业基本是照搬苏联模式筹建起来的。苏联水电专家在中国设了3个援建点,分别位于清华大学、华东水院(现“河海大学”)和华中工学院。
1958年10月,高教部在华中工学院举办水电进修研讨班,从全国选拔出近30名水电方面的高校教师和科技人员参与,张勇传名列其中。授课老师是苏联专家谢福拉副教授,课程包含水电站运行及管理等内容。
谢福拉是最早将电厂优化运行理论引入中国的外国专家,用俄语讲课,课上配有翻译。张勇传想将知识理解得更透彻一些,但两个现实困难摆在面前:自己大学期间才学初级俄语,远不具备能自如听课的能力;同时,专家在课后会留下一些参考文献让大家研读,大多是些英文资料,张勇传的英文也尚未达到轻松读文献的水平。
为了抓住机会将知识学得更扎实,张勇传花了很大精力,一本本啃俄语、英语、水利等方面的书籍,硬是将老师留下的问题一一理解透彻。
随着专业知识体系的不断完善,张勇传一步步走上水电能源开发与优化调度的科研之路。
水库优化调度,需要用好水库的蓄水。如果平时存水太多,洪水一来会面临失控风险,甚至冲毁大坝,严重损害人们的生产生活;如果放水太多,将造成水资源浪费,枯水期导致下游灌溉困难。
以前,我国水库调度只能凭借调度人员的经验。张勇传要做的,是找到科学的调度方法,寻求对水库水电站长期运行方式的最佳控制,充分利用水能,取得最大发电效益、社会效益。
经过持续研究,1963年,张勇传写就《水电站水库调度》一书,由中国工业出版社出版。这是我国水库调度领域的第一部著作,当时他年仅28岁,业内评价“表现出优秀的研究才能和刻苦的钻研精神”。
20世纪50年代末、60年代初,正值我国困难时期,张勇传常常吃不饱饭,不得已吃些野菜。在基本生活难以保障的情况下,有的人难免放松对学业、事业的追求。
营养跟不上,张勇传一度身体浮肿,“袜子穿不上,提个裤子也绷得紧紧的”。但他明白,做研究工作必须懂得很多东西,这需要耐得住寂寞,要吃得了苦。
饭吃不饱,《水电站水库调度》的含金量却不低。其中的科研成果转化为实际应用,创造出巨大的经济价值、社会效益。
位于湖南资水中游安化县境内的柘溪水电站,是中华人民共和国成立后湖南省兴建的第一座大型水电站,1962年开始发电。但十多年里,柘溪水电站基本“靠天吃饭”,有水就发电,水多了就放掉,水少就限制用电,干旱时下游群众用水困难。
1979年,柘溪水电站负责人找到华中工学院求援。张勇传受学校委派到湖南,迅速开展工作,并和团队查阅了28年的水文资料,研究最佳调度方案。
当时,我国电子计算机很少,每省仅1台,要么在计算技术研究所,要么在省计算中心,需预约排队使用。“湖南方面对我们支持力度很大。”张勇传回忆,只要团队预约,就能很快用上。
团队“压力其实很大”。正值改革开放初期,我国经济社会发展需大量用电,“团队就想着怎样能优化方案,为国家建设多发点电”。
那是一台使用穿孔带的121计算机,机体很大,占了整整一栋楼房,计算速度却很慢,没有显示屏。一个方案往往要连续三天三夜才能算出结果来。
“动不动就要算结果。往往费尽九牛二虎之力,还得出错误的结论,常常着急得不知道该怎么办……”张勇传和团队成员索性就吃住在机房,饿了啃饼干,困了躺在草席上凑合休息,一次又一次验算、完善方案。
一天深夜,湖南省电力局领导前来探望,见团队饿着肚子鏖战,就带大伙儿到街上买米粉充饥。在许多年后的一篇回忆文章里,张勇传写道,“那大概是我这辈子吃得最香的米粉了,滑滑的,只是一个哧溜就滑到了我的肚子里。我吃得非常快,至今还能记得那份难得的畅快”。
经历了无数次错误结论,张勇传带领团队成员们一点点复盘,没日没夜找问题。最终在两个月内,柘溪水电站的最优调度方案诞生。
这个方案让柘溪水电站一年之内多发电1.3亿度。柘溪水电站由此成为我国第一个成功实现优化调度的大中型电站。
彼时,水电部有关负责人在日本考察注意到,日本也很重视“水电如何发挥更大效益”。水电部在详细了解张勇传团队的研究成果后,召集全国各地主要水电站工作人员带上原始资料、调度方案,到湖南集中按照张勇传提出的算法与理论进行试算。“算出来的结果都比原来的好,都能够多发一些电。”张勇传回忆。
他的研究成果最终被水电部在全国34座大中型水电站推广应用。长江、黄河等流域许多水电站还专门邀请其上门“诊断”,寻求优化调度方案。
基于大量第一手资料,张勇传对优化调度理论进行总结,提出并证明了水库优化调度的三个定理,编制出了我国第一个水库优化调度程序,实现了理论上的创新、经济效益和可靠性的统一。
1985年,首届国家科技进步奖颁奖。鉴于张勇传“通过学科交叉,在本学科取得理论上的突破,并在生产应用中取得巨大经济效益”,其“水电站水库优化调度理论应用与推广”获一等奖。这是湖北省首批、华中工学院首个国家科技进步奖一等奖。
电力是经济发展的基础保障。随着改革开放进程逐步深入,我国解决能源不足、电力不够的问题迫在眉睫。
1984年年初,张勇传和同事们在华中工学院校园里,建立起我国第一座水电站经济运行计算机控制实验中心。
随着现代信息技术的不断发展,张勇传率先提出“数字流域”“三维水网”等概念,进行系统研究;他在国内首次将博弈论、控制论、不确定性理论运用到水电运行管理中,率先提出的凸动态规划和水调对策论,开辟了新的研究领域;建立了调度面变分求解模型以及传递相关判别准则,解决了库群优化的“维灾”难题;构建的随机决策模式、洪水分型和分型归纳演绎预报模式,为该领域研究开拓了新的途径。
1997年,张勇传当选为中国工程院院士时,《候选人简表》有这样一句话:“所得成果在实际工程应用中获得超过8亿元的直接经济效益。”有人说,截至今天,张勇传的研究成果给国家带来的直接、间接效益,“恐怕已无法用数字来计算”。
正如他跟学生交流时说的,“就像水一样,不管它是风平浪静,还是惊涛骇浪,都永不停息地流淌下去”。多年来,在水库运行基础理论、规划决策与洪水风险管理、电力系统和水电站计算机仿真控制、随机决策等领域,张勇传深耕不辍,研究不断取得突破。这些理论在丹江口、三峡等特大水库和水电站中得到广泛应用。
“做科研离不开坚定的信念。不能一会儿干这个、一会儿去搞别的,这搞不好事。一个人要想获得成功是很不容易的,全力以赴也不见得能搞好一件事,但是小的成功总是有的……”张勇传感念在最困难时,华中工学院时任校长朱九思对他的支持。
那是“文革”时期,囿于特殊的社会背景,张勇传的研究结果短时间内无法在实践中运用、检验,他被批为“反动权威”,其《水电站水库调度》被诬陷为“搞经济主义”,是“唯生产力论”,数学研究则被认为是“玩数字游戏”。张勇传受到了批斗,还要进行劳动改造。
随着中央提出“抓革命,促生产”,射流成为热门项目之一,有同事转行从事射流研究。张勇传也一度觉得,既然自己的研究难以付诸实践,供施展抱负的空间太小,不如转行,做一些容易见实效的项目。
他找到朱九思校长,提出了自己的想法。两人交流时,得知张勇传研究的水电能源开发与利用“如在工程上应用,能实现较大效益”,以及美国、苏联在该领域研究的大致情况后,朱九思鼓励他不要放弃,“保留好这一领域的种子,就坚持这个方向”。
这坚定了他“继续研究”的信心与决心,“别人理解也好、不理解也罢,我尽自己的能力,把研究往前推进一步”。
时至今日,张勇传出版《水电能优化管理》《水电系统最优控制》等16部专业著作,获国家科技进步一、二、三等奖和国家及省部级奖励十余项。2021年,湖北省最高人才荣誉奖项——首届“湖北省杰出人才奖”揭晓,张勇传入列20名获奖者之一。
对于荣誉,张勇传“不知道有什么用处”。他谈起读大学起就喜欢的两位偶像:爱因斯坦、居里夫人。
“爱因斯坦认为,提出一个问题往往比解决一个问题重要。”张勇传说,“话说回来,自己就是想把提出的一个个问题解决。想得最多的是做的研究能在生产实际中产生什么样的效果。至于朋友们怎么评价,甚至领导怎么评价,都不是第一位的”。
沿着一条路做研究,也并不一定就能收获世俗的“成功”。他补充说:“也许几十年一条路没能走通。这也是对科学的贡献——让别人可以避开错误的路途从而探求其他的路。”
2005年,正值爱因斯坦创立“相对论”、提出质能方程(E=mc2)100周年,在华中科技大学,经张勇传院士与时任校领导倡导,学校研究生院面向全校启动“科学精神与实践”讲座。
张勇传受邀作为首场讲座嘉宾,围绕“珍惜爱因斯坦的精神财富”作专题讲座,鼓舞青年学子们“崇尚科学精神,提高学术水平”。
至今,这一讲座举办300余期,成为华中科技大学涵养学子科学与人文精神的“十大校园文化品牌”之一。
居里夫人是世界首位获得诺贝尔奖的女性。张勇传感佩的是,居里夫人与姐姐同时考上大学、面临家中经济困境时所作的选择——先牺牲自己去当家庭教师、资助姐姐读大学,等姐姐毕业找到工作再帮助自己读大学。
“科学求真,人文求善,两者可相得益彰。‘己所不欲勿施于人’与‘己所欲施于人’同等重要。帮助他人,与人为善,该出手时就出手,吃点亏都不要紧。”
大学时,班里曾有一名抗日战争时期担任过儿童团团长的同学,因当时的特殊政策被录取,各科基础较差,学习很是吃力。张勇传利用课余时间为这名同学辅导,不厌其烦地为他讲解,“帮助同学、看到同学得到进步,同学开心、我心里也很开心”。
雨季,看到一些山区滑坡频发,他认为当今在山区修路不能过于求“快”;一些城市一遇洪水就“看海”,他追问“排水管网改造得怎么样了”。
谈及“大学生努力的方向”,20多年前一次接受媒体采访时,他提出,成功不在一时一事,学习是一辈子的事情,成功三部曲在于“知到智、材到才、人到仁”。“知人者智也,自知者明也”;材料只有经过打磨,才能找准人生的方向,历练成才;仁者是超越知识的最高境界,“仁者爱人”是对人性的最好诠释。
近年,“佛系”“躺平”等成为部分年轻人口中的“热词”,他认为这仅仅是一段时期的流行语,形不成大的风潮,“可能过几年就又变了”。得知个别年轻人为感情、学业、前途所困,抑郁甚至选择结束生命,他认为这些困难确实就在年轻人身边,“但眼前的困难不宜过分放大,有时不妨抬头看看远方”。
针对当下一些“内卷”现象,张勇传认为,这于自身成长、社会创造性的发展不利。他建议,与其关注眼前利益,不如以更宽广的胸怀、更广阔的视野、更深远的思考,锚定目标、走出一条自己的路。
如今,已近鲐背之年的张勇传仍在和科研团队一起奋斗,他表示:“说福东海多波浪,说寿南山风雨狂,淡定随缘过往事,留取丹心向朝阳。”谈起水,他说:“此生既和水有缘,就甘愿作其中一滴,无声地陶泽土地,默默地滋养桃李。”作为教师,他坚信青出于蓝,而将个人的荣誉得失,都丢弃在前行的路上。
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