Language: 简体中文 English

官方微信

党群建设
首页 科学家精神

共和国百位水利院士 | 中国水工结构领域杰出专家?朱伯芳院士

2025-01-15     新闻来源:才俊芳园 水利天下公众号

前言:水是生命之源?,万物之基?,涛涛江河?孕育了中华民族,漫漫细雨滋养了中华文明。水利在社会发展的过程中占有极其重要的地位,善治国者必先治水。从新中国建立之初,到走向伟大复兴的新时代,大批水利?专家立志报国,潜心研究,为?中国水?利?建设作出了重大贡献,其?中的杰出代表当?选?为?院?士?。

图片

院士是学术界最高荣誉称号。中国科学院学部委员制度始于1955年(1994年改称院士)。中国工程院院士制度始于1994年。据不?专?业?不?完?全?统计,截至2024年初,水利学科中国科学院院士29 人,中国工程院院士 71人???(?张光斗, 严恺、张宗祜、潘家铮等?4位?专家为?双?院?士?)。现分期介绍,每期一名,简述如下:



本期人物:朱伯芳院士


朱伯芳(1928年10月17- 2024年2月4日),1928年10月出生于江西省余江县。1948年考入国立上海交通大学土木工程系。水工结构专家。江西余江人。1951年毕业于上海交通大学。中国水利水电科学研究院高级工程师。1995年当选为中国工程院院士。

1951—1957年在水利部治淮委员会工作;1958—1969年在中国水利水电科学研究院工作;1969—1978年下放至三门峡水电部第十一工程局;1978年调回后一直在中国水利水电科学研究院工作。1995年当选中国工程院院士。1993年当选第八届全国政协委员,1998年当选第九届全国政协委员。

朱伯芳参加了我国第一批三座混凝土高坝的设计和施工,为我国白手起家掌握现代高坝设计技术做出了贡献。首次提出了大坝混凝土坝标号分区的新理念,可节省大量水泥,已为全世界采用。混凝土坝裂缝问题是长期困扰人们的大难题,他建立了大体积混凝土温度应力和温度控制的完整理念体系,较好地解决了大坝裂缝问题,我国已在世界上首次建成了数座无裂缝的混凝土坝,减了拱坝优化的数学模型及高效解法,已应用于100多个工程,世界上第一座用优化方法设计的瑞祥拱坝,借阅30.4%,已运行20年,情况良好。提出了高坝仿真的一系列高效算法。提出的重力坝加高时解决坝踵拉应力的新方法已在丹江口大坝加高设计中应用。“拱坝优化方法、程序与应用”、“混凝土高坝仿真及温度应力研究”获国家科技进步二等奖,“水工混凝土结构温度徐变应力研究”获国家自然科学三等奖,先后有8项成果获水利部和电力部科技进步奖,均排名第一。曾任第8届第9届全国政协委员,2007年当选为国际大坝会议荣誉委员会。

图片

朱伯芳曾任国务院学位委员会学科评议组成员,水利部和国务院南水北调办公室科学技术委员会委员、中国土木工程学会、中国水力发电工程学会、中国大坝工程学会常务理事,中国土木工程计算机应用学会理事长、中国水利水电科学研究院科学技术委员会副主任等职务。

朱伯芳长期致力于筑坝理论和技术研究并贡献卓著。建立了大体积混凝土温度应力和温度控制的理论体系,发展了混凝土徐变力学,提出并证明了非均质弹性徐变体的两个基本定理。建立了拱坝优化的数学模型和求解方法,主持开发了拱坝应力分析和优化软件,实现了拱坝体形优化和合理体形确定,可节省5%~25%的工程量。创建了混凝土坝仿真分析的整套算法,解决了混凝土坝温度裂缝控制问题,提出的结束“无坝不裂”历史的策略和技术,已在中国不少大型工程中实现。提出了混凝土坝数字监控的新理念,将仪器监测与仿真分析相结合,全程监控大坝施工及运行期的工作性态,为高坝工作性态仿真、安全评估与智慧管控指明了发展方向。

2024年2月4日,中国工程院资深院士、杰出的水工结构和固体力学专家、中国水利水电科学研究院教授级高级工程师朱伯芳,因病逝世,享年96岁。

图片

【朱院士生前自述】我生长在江西省浙赣铁路附近的一个农村,从小看到的现代化建设只有公路和铁路,当时对家乡附近的一座铁路桥梁尤为景仰,很想长大后做一名铁路工程师,因此高中毕业后考入了上海交通大学土木系。入学后却又对都市规划发生了兴趣,在三年级分组时,我选择了市政工程组,希望毕业后从事都市规划和市政建设。1951年由于治淮工程的需要,决定我们提前一年毕业,参加治淮。1951年至1957年,我在淮河搞了三座水坝的设计。1956年成立水利科学院时,结构方面是空白,缺少科研力量,1957年我被调到水科院搞混凝土坝研究,从此搞了一辈子的水利水电工程。我从小好静,爱读书,如果是今天的环境,我肯定会读完大学,再读硕士和博士学位的,但新中国成立初期,国家急需用人,大学没念完就参加了工作,以后就再也没有得到机会跨进大学的门槛了,常引以为憾。旧中国没有兴建过混凝土坝,求师无门,只好在实践中不断学习和摸索,“摸着石子过河”。

来自生产,高于生产,用于生产

到了科研单位,碰到的第一个问题是如何选题。当时不少人是从文献中选题的,即结合本人专业,广泛阅读文献,然后选定自己的科研题目。由于水科院是生产部门的科研单位,我本人又是搞设计出身的,因此我没有走从文献中选题的道路,而是从生产实践中找科研题目,挑选生产中迫切需要解决而现有文献中还没很好解决的问题来研究,换句话说,研究课题来自生产上的需要。

下一步是如何搞研究的问题,我因从小学习成绩较好,在力所能及的范围内,总是把工作的起点定得高一些,希望抓住问题的关键,尽量提出水平较高的成果,使生产水平有所提高。

长期从事设计,使我比较重视把研究成果应用于工程实践。一方面通过应用,可以发挥科研成果的作用,另一方面在应用的过程中还可以发现已有成果的不足之处,从而不断改进,推陈出新。

以拱坝优化为例,拱坝体形设计是拱坝设计中的一个关键问题,过去依靠反复修改,不但效率低,而且难以找到比较满意的结果,从1976年开始,我决定用优化方法来进行拱坝体形设计。由于拱坝体形设计问题比较复杂,当时不少同志对此事能否成功是持怀疑态度的,但我本人搞过拱坝设计,坚信经过充分的研究是可以成功的,因而不为所动。但在具体研究工作中,我充分考虑拱坝设计中的各种复杂因素,尽量使数学模型合理而实用化,并且有计划、有步骤地从小型拱坝的应用开始,逐步应用到中型拱坝和大型拱坝,最后应用到世界最高的拱坝设计中。国外不少国家近年也在进行拱坝优化的研究,但至今仍停留在学院研究阶段,未能应用于实际工程,两种不同的技术路线,导致两种不同的结果。

勤于工作,勤于学习,勤于思考

科研工作是一种创造性的工作,要取得一些有意义的成果,勤奋是不可缺少的。首先要勤于工作,国家设立水科院的目的就是为了解决水利水电建设中的实际问题,提到中央研究单位来的都是基层单位解决不了的难题,只有勤奋工作,才能完成科研任务。另外,从科技人才的成长来说,经验的积累,认识的深化,都与所完成的工作量成比例。工作做得越多,经验就越丰富,认识问题就越深人。长时期的辛勤工作,必然积累丰富的经验,带来丰硕的成果。我们面对的是生产中的难题,为了解决这些难题,必须有丰富的理论知识和生产知识。当今世界科技发展很快,新技术、新理论层出不穷,为了深化自己的理论基础,为了及时掌握国外有关的新技术、新理论,必须勤于学习。我只念过三年大学,数学只学过微积分和常微分方程,力学只学过材料力学和结构力学,连偏微分方程、弹性力学和水工结构都没有学过,根底是很浅的。参加工作以后,面对的是连拱坝、拱坝等复杂结构的设计,旧中国没有兴建过混凝土坝,上面没有人指导,而自己又“野心勃勃”,总想解决一些比较困难的问题,实在是力不从心,唯一的出路就是学习。当年在治淮工地,人手少,任务重,经常加班加点,有一年甚至除夕之夜我还在加班,即使如此,我还是千方百计地挤出业余时间来系统地学习与工作有关的基本理论,从混凝土材料学、数学、力学到施工工艺学,并大量阅读文献。当时地处大别山股地,非常闭塞,又很少有出差机会,有的同事家在上海,我就趁他们回家探亲的机会托他们替我买书、收集资料。就这样,1956年我发表的第一篇论文中就运用了弹性力学、热传导理论、积分方程、复变函数、特殊函数、积分变换等一系列现代数学力学,解决的问题又是实际工程问题,因此文章发表后颇受国内外同行的重视。到水科院后,图书资料等科研条件是大大改善了,但水科院是一个生产部门的科研单位,生产任务一直很重,白天很少有时间看书,从基本理论的学习、文献的阅读、到论文的写作,主要靠业余时间。我工作40多年,只在1954年脱产20天学习速成俄文,此外从未脱产进修过。在这里,关键是“挤”和“恒”两个字,要千万百计挤出业余时间用于学习,并持之以恒。

一说到勤奋,人们想到的往往是工作和学习的勤奋,这些当然都是重要的,但对于一个科技工作者来说,光有这两条还不够。还要勤于思考。生活中不乏这样的人:工作很勤快,学习也努力,读了不少书,看过不少文献,搞了多年科研工作,但好的科研成果不多,为什么?一个重要原因是思考不够。

如何思考呢?(1)任何事物的发展都受到许多因素的影响,要进行认真的分析,把影响因素都找出来,特别要找出主要的、关键性的因素。

(2)对于一个问题的解决,要从各种不同的角度去思考,去探索,就像工程设计中做各种不同的设计方案一样,还可借用其他领域的解决办法。

(3)对于自己研究的课题,要提出一个比较高的目标,然后反复琢磨,如何实现它,经验表明这样做,有利于提出高水平的成果。(4)对于所研究的课题,要经常检査分析中间成果,并提出一些问题来,在思想上反复琢磨,有的问题当时就解决了,有的问题当时也许解决不了,但过些时候,可能会豁然开朗,得到一个好的解决办法,这也许就是灵感吧。灵感不是天上掉下来的,而是勤于思考、瓜熟蒂落的结果。

在困境中拼博

中国有句古话:“谋事在人,成事在天”,似乎一切全靠命运,我们当然不能同意这种观点。不可否认,机遇对于一个人的事业是有影响的,但在相同条件下,各人的成就并不相同,说明本人的主观努力还是起着主要作用。作为科技工作者,我们从事的是具体的业务工作,对客观大环境是难以改变的,但主观努力是自己可以把握的,在不利的环境中,只要自己努力,还是可以做一些工作的。例如,十年动乱中,水电科学院被撤销,我们被下放到三门峡工地,既没有科研任务也没有科研设备,住在土坯房内,连做饭的蜂窝煤都要到几十里外的三门峡市去买,在这种客观条件下,我与一个同志合作,搞起了有限元法研究。工地缺乏图书资料,我们就利用到外地出差机会査阅文献,工地没有计算机,我们就到外地去计算。在这样困难的条件下,我们提出了一些新的计算方法,编制了我国第一个不稳定温度场有限元程序、第一个混凝土温度徐变应力有限元程序和第一个弹性厚壳有限元程序等五个程序,在三门峡改建、乌江渡、龙羊峡等一系列工程中得到应用,并出版了《有限单元法原理与应用》一书。在当时的条件下,上面没有下达科研任务,如果不开展这些工作,谁也不会责备我们,但几年的宝贵时间就只好付之东流了。