张蔚榛：国内外渗流理论大家

张伟珍德才兼备，具有很强的人格魅力，所以他领导的地下水科研组织是一个封闭的组织。全体成员认真工作，各司其职，共同努力，在中国农田水利和渗流理论领域创造辉煌的成就。

他出生于河北省唐山市冯润县玄奘镇张思村(现唐山市丰南区)，1945年7月毕业于北京大学工学院土木工程系。1955年8月，新中国第一批赴苏联留学的研究生获得了苏联科学院技术部水利经济研究所的技术科学副博士学位。武汉大学水利水电学院教授、博士生导师，杰出的教育家，国内外著名的农田水利和渗流理论专家，中国工程院院士，创建了中国第一个农田水利实验室，领导了中国农田水利教学体系的建立，在地下水和农田排灌方面取得了重大研究成果，引领了20世纪50-90年代农田水利科学研究的新方向。

良好的教育背景

由于家境贫寒，张伟珍的父亲无法接受教育，但凭借他的数学天赋和努力工作，他掌握了“一种独特的算术计算方法，学会了算盘计算、水准测量、绘制房屋建筑图纸、一些工厂和桥梁”，并赚了很多钱。除了养家糊口，他的父亲逐渐买下了一些土地，最多200亩，由张伟珍的祖父管理。他的父亲仍然在外面工作赚钱，家庭的财务状况从根本上得到了扭转。父亲的经历表明，知识改变命运，张伟珍的四个兄弟接受了良好的基础教育和高等教育。其中，张伟珍是四兄弟中学历最高的，也是唯一一个留在学校的。然而，父亲更喜欢男孩而不是女孩，张伟珍的三个姐妹“没有去上学，只是在家自学了一些文化”。

张伟珍去了地主的私立学校，道地镇小学，唐山的栾峰中学(现在的唐山第一中学)，北京大学和苏联科学院，首先从农村到小城镇，到中等城市，然后到大城市。虽然他在原来的学校取得了最好的成绩，但当他到达新学校时，他的成绩比他在城里的同学差很多。他必须经过几年的努力才能赶上城里的同学。他曾经总结说，他一生都在努力追赶，最早的追赶是从地主的私立学校到米地镇的小学。在苏联留学期间，张伟珍从苏联科学院院士、土壤改良之父科斯加科夫那里学习土壤改良(即灌溉和水利)。他的研究生不提供数学课程。虽然他有很好的数学知识，但他的渗流理论研究需要数学基础，如保角变换和运算微积。他“只靠自己学会克服困难”。经过努力追赶，张伟珍的副博士论文“灌区地下水动力学”得到了前苏联工业界的高度认可，特别是他的导师科斯加科夫院士和数学家科钦纳院士。当时，苏联在渗流理论方面的研究成果处于世界领先水平。

建立中国第一个农田水利实验室

1955年8月，张伟珍从苏联回国，在刚刚成立一年多的武汉水利学院(现合并为武汉大学工程系)任教。根据计划，武汉水利学院必须建立农田水利实验室。报到后，张伟珍做的第一件事就是建立一个农田水利实验室。

同月，武汉水利学院成立了由卡尔波夫、张伟珍、沈荣凯和卢庆浩组成的四人小组，成立了水利实验室。当时，只有前苏联水利与工程研究所所长卡波夫和张伟珍参观过农田水利实验室，并进行了室内测试。然而，卡尔波夫的繁忙事务，加上中苏关系的恶化，于1956年7月回到苏联，农田水利实验室基本上是在张伟珍的主持下建立的。他亲自设计、指导和监督实验设备的建造。其中，张伟珍亲自到水利部索要重要稀有设备的指标和资金。该实验室成立于1956年底，并于1957年开始教学实验。它于1958年完全建成，标志着中国第一个室内农田水利实验室的正式诞生。

农田水利实验室建成后，很快成为农田水利、水文地质和石油领域的大学和科研机构的蓝图。他们一个接一个地来到实验室参观和研究。第一批参观学习的是张伟珍在苏联留学的学生和北京水利水电科学研究院曲兴业的团队。曲兴业在这个实验室的基础上建立了自己的实验室。经过参观学习，一些单位在张伟珍提供设计图纸或其他帮助的情况下建立了自己的实验室。此外，张伟珍还帮助越南河内水利研究所设计灌溉和水利实验设备图纸。

随着水利事业的发展，张伟珍拓展了他的研究领域。为了满足新研究领域的需要，20世纪80年代初，张伟珍设计并指导建造了土柱、二维4m水盐运移实验池等实验设备。从成立到20世纪90年代，该实验室一直处于国内同类实验室的领先地位。

20世纪80年代，张伟珍带领同事在全国范围内举办相关专业的室内实验技术培训班，培养了一大批农田水利和水文地质实验技术人员。正如叶子彤教授(张伟珍以前的学生和同事)所说:“那时候，我们的实验室非常有名...它在国内同学中的影响力远远超过了我们学校。”该实验室现已成为水资源和水电工程科学国家重点实验室的一部分。张伟珍当年设计的大量设备，如4m沟管渗水池、8m沟管渗水池、土柱等，至今仍在教学和科研中发挥作用。

采取多种措施促进教学和研究

从20世纪80年代初开始，在张伟珍担任农田水利教研室主任期间(在“*”期间，教研室被取消)，教学和研究是互利的，为农田水利工程系和水利水电学院未来的辉煌奠定了坚实的基础。采取了以下措施:

首先，提供毕业设计课程。1956年，国内的同事还没有听说过“毕业设计”这个词。张伟珍和他1955年12月从苏联回来的弟弟徐志芳一起，从1956年挑选了八名本科生来提供毕业设计课程。毕业设计鼓励学生将专业知识联系起来，学会理论联系实际，进行工程设计，撰写学术论文，便于解决农业生产中的实际问题。魏永耀有幸成为八名学生之一。他说:“虽然只有8个学生，但这件事的意义不可低估。在我们学校和全国同行业中，它具有划时代的历史意义，是一个里程碑，对提高教学质量非常有帮助。”从那以后，毕业设计就成了水利系本科生的必修课。

二是主持编写《农田水利》教材。20世纪50年代，我国没有自己的《农田水利》教科书，而是采用了张伟珍的副博士导师科斯加科夫的《土壤改良原理》。实际案例均来自前苏联，不符合我国农田水利的实际情况。张伟珍和徐志芳组织同事编写了符合中国国情的《农田水利》教材。国内同行业的专家对其进行了讨论、试验和修订。1961年7月，由中国工业出版社正式出版发行。该教材建立了《农田水利》的理论框架和范式，成为上一版《农田水利》的蓝本。

第三，教学和研究部分分为四个研究小组，以研究成果丰富教学内容。20世纪70年代，张伟珍提出与其他领导共同研究决定将教研室划分为地下水、喷灌、优化设计和水利计算四个研究组，全面整合师资力量，明确各组的研究方向。每个老师必须在每月的科学研究报告上交换他的研究成果。每个研究小组和所有科研人员都努力加强自己的研究，在各个研究小组和个人之间形成了健康的竞争局面。同时，也促进和加强了各研究群体之间的相互合作以及各学科之间的渗透和融合。“每个教师除了完成教学任务外，还有自己的科研任务。他应该对某一方面进行更深入的研究，使研究结果能迅速反映在教材中，使教学内容不断丰富和更新，教育质量不断提高。(来自张玉芳:“张伟珍”)”魏永耀回忆道:“任何科研小组的任何老师只要出去就能被别人认出来。”多年来，本科生只有一门“农田水利”课程。截至1999年，农田水利工程系已开设了20多门专业课，为推动我国农田水利学科的改革和发展发挥了重要作用。(摘自张玉芳:《张伟珍》)“从20世纪80年代初开始，在张伟珍的领导下，农田水利工程系建立了“一个完整的研究生课程体系，包括地下水动力学、土壤水动力学、溶质运移理论等。(摘自刘国伟:《张伟珍院士纪念馆》)。

第四，亲自培训教师。“*”前，渗流理论是当时国内外的一门前沿学科。为了提高农田水利教研室的教师水平，张伟珍曾经为他的同事们开设了渗流理论和数学的专业课。

经过张伟珍和全体教师的努力，1956年，武汉水利学院成为同行业第一所招收研究生的大学，张伟珍成为第一位全国农田水利专业研究生导师。1960年，武汉水利电力学院农田水利教研室被评为全国文教协会先进集体。张伟珍作为代表“参加了这次盛会”(来自张玉芳:“张伟珍”)；1981年，武汉水利电力学院农田水利系成为中国第一个农田水利博士项目。张伟珍成为中国第一位博士生导师，并招募和培养了中国第一个水利博士项目。

农田水利开创性定量研究

张伟珍一生都在从事渗流理论研究。他的研究方法是先设定边界条件，然后列出方程，最后求解它们。也就是说，他推导出了物理意义明确、计算方法简单的非稳定地下水流计算公式。同时，为了便于生产单位的使用，他经常把他的理论计算结果制成图表。然而，人为设定的边界条件往往与自然界的复杂情况不一致，参数的确定至关重要。一旦这些参数相差几分之一英里，所推导出的理论计算公式将远远不正确。为此，一些同事开玩笑说，根据张伟珍的理论计算公式，“从北京到武汉，只需开一条排水沟”(雷·雷龙的采访)。

“*”前，地下水动力学学派开展的渗流理论研究是国内外的前沿学科。它既深奥又晦涩，没有被业界所理解，尤其没有被占主导地位的实证学派所认可。张伟珍因脱离现实而受到批评，并*站在实验室16米的风洞沟渠渗漏池旁边接受审查。由此，我们可以看出，张伟珍当年实施这种定量研究方法不仅需要克服极其复杂的自然条件，还必须克服人类的抵抗。我们可以想象这有多难。

为了克服渗流理论研究的缺陷，张伟珍非常重视室内实验的验证和理论与实践的结合。也就是说，他总是坚持他的理论研究成果必须通过实地观察实验来检验。这也是他非常重视农田水利实验室建设和长期野外观测实验的原因。沈荣凯教授说:“当他提出一个理论时，我会做室内实验来帮助他验证。”我们的室内实验只是张先生理论研究的一小部分，更多的实验是在野外进行的(沈荣凯访谈)

随着研究的深入，除了坚持通过室内实验和现场观测实验进行理论验证外，张伟珍对边界条件和影响地下水非稳定流因素的考虑也越来越接近自然。从地下水动力学理论到地下水非稳定流的计算和地下水资源的评价，到饱和-非饱和土壤水分运动规律的研究，到溶质运动规律的研究，即从饱和水分运动规律的简单研究到饱和-非饱和土壤水分运动规律的研究。从对地下水非稳定流运动规律的简单研究到对水盐等运动规律的研究，从对蒸发条件的考虑到对蒸发条件的考虑，最后到对SPAC(土壤-植物-大气连续体)系统的研究，他考虑的问题越来越复杂，研究思路越来越宽泛，越来越符合科学发展规律，科研成果越来越多。张伟珍通过宏观描述进行定量研究的方法将中国几千年的传统经验灌溉和水利变成了一门真正的定量学科。最终的发展趋势是土壤湿度预测，这使得农业灌溉和排水在数量和质量上是可控的。就像今天的美国一样，传感器和氧气呼吸器嵌入在田野里。通过这些传感装置，可以知道田间湿度的干燥和潮湿情况，并且可以自动打开和关闭洒水装置，或者可以进行田间洒水，或者在正确的时间关闭洒水装置。总之，张伟珍开创了中国农田水利定量研究的先河，“开创了中国农田水利科学发展与研究的新时代”，这是他“最重要的学术贡献”。(引自叶子彤安排的同事和学生)

张伟珍渗流理论研究成果已广泛应用于华北平原盐碱地防治、地下水资源开发利用(包括地下苦咸水开发利用)、黄淮海平原中低产田改造、黄淮海平原水盐监测预报、长江中下游涝渍地区中低产田改造、减少农业化肥特别是氮肥对环境的污染等生产实践中。它为中国农业生产、农业经济增长乃至粮食安全做出了重大贡献，并获得了国家教委、水利部、国务院等机构颁发的多项奖项。1997年11月，张伟珍当选为中国工程院院士。

成功的秘诀

张伟珍继承了父亲的数学天赋，善于用数学思维和方法解决问题，这为他的渗流理论研究奠定了坚实的基础。张伟珍在语言方面也很有天赋。他有一套独特的语言学习方法和丰富的生活经验。他精通英语、俄语和日语。这为他获取国际渗流理论研究的信息，站在国际渗流理论学术研究的前沿，引领国内渗流理论研究的新方向，被世界银行聘为中国专家提供了有利条件。只有与勤奋结合，才能绽放出美丽的人生。张伟珍非常勤奋。无论是学生还是专家，他总是努力工作，并给他的家人、同学、同事和业内朋友留下深刻印象。

张伟珍性格温和，很冷静。当他被打成一个反动的学术权威，*站在16米的风洞排水管渗槽旁边接受审查时，他突然被通知在北京的表彰大会上接受表彰，但他并不高兴。他谦虚低调，从不公开，更不用说冒充专家或院士，而且总是平易近人。

他不知疲倦地教导人们，并回答每个问题。他对学生、同事和同事一视同仁，从不把重要的学术资料当成自己的。他诚实无私，从不送礼或接受礼物。出生于20世纪40年代及之前的同事仍然保留着张伟珍的遗产。他的生活非常节俭，他的饮食极其简单，他的衣服很简单，他的家居装饰和陈设也很普通。然而，他对有困难的同事和学生非常慷慨，给他们想要的任何东西，甚至为有困难的同事提供帮助。他的学术研究严谨，坚守学术道德底线，从不随波逐流。他宁愿得罪合作单位和合作伙伴，也不愿违背事实，发表国际或国际先进、国内或国内先进的评论，或者干脆不参加或很少参加学术评价活动。他对名利无动于衷，从不拿学生的研究成果做文章。左强说，与他的博士生左强合作发表的唯一一篇英文论文只是他的一点实验数据。

张伟珍获得的大多数奖项都是由他的同事或单位申请的。2006年10月，美国排水协会向在全球排水调查中做出突出贡献的专家和学者颁发了排水优秀奖。导演拉里·c·布朗认为张伟珍的条件足以获奖。然而，张伟珍在网上搜索了获得该奖项的世界级专家和学者后，说他不合格，拒绝申请。拉里·c·布朗对此深表遗憾！总之，张伟珍德才兼备，具有很强的人格魅力，使他领导下的地下水科学研究形成了一个紧密的组织。全体成员兢兢业业，各司其职，共同努力，在中国农田水利和渗流理论领域创造了辉煌的成就。