交匯點(diǎn)訊 首次將數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)引入到地下水動(dòng)力學(xué)的研究當(dāng)中，徹底改變了傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)依靠“羅盤、放大鏡、鐵錘”進(jìn)行研究的方式，首次運(yùn)用數(shù)學(xué)建模將地下水的體量和流速定性表示出來……作為我國地下水資源研究的領(lǐng)頭人之一，中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授薛禹群，用一甲子的勤勉，在研究海水入侵、地面沉降和地下水污染領(lǐng)域收獲了豐碩的學(xué)術(shù)成果。伏流無聲，薛禹群卻淌過歲月的河流，打開了我國地下水科學(xué)研究走向世界的大門。
薛禹群院士工作近照
建立國內(nèi)第一個(gè)三維海水入侵模型
一頭花白頭發(fā)，滿面和煦笑容，薛禹群院士儼然一位平易近人的“鄰家老伯”。“科研不能靠想象，觀測數(shù)據(jù)做不得半點(diǎn)假。”“要做學(xué)問，先要做人，做一個(gè)老老實(shí)實(shí)的人，做一個(gè)立志報(bào)國的人。”關(guān)于怎么做好學(xué)問，老人娓娓道來。
“當(dāng)年之所以念工學(xué)院，是高中時(shí)去杭州參觀錢塘江大橋，覺得工科能夠幫助國家解決問題。”胸懷這一樸實(shí)的理想，1952年的夏天，薛禹群從唐山工學(xué)院畢業(yè)，連家都沒有回，就直接來到了南京大學(xué)地質(zhì)系，從此開始了長達(dá)60多年的科研和教學(xué)生涯。
水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。“建工廠首先需要考慮水源，地質(zhì)地形也同樣需要考慮”，薛禹群深知水文地質(zhì)研究對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性。上世紀(jì)80年代初，我國沿海地區(qū)因過量開采地下水，造成了海水入侵，并導(dǎo)致了地下水惡化、土地鹽堿化，使得沿海土地難以耕種。薛禹群心系國家水環(huán)境問題，迅速投身到對海水入侵問題的研究中。
當(dāng)時(shí)國際上尚無一個(gè)針對海水入侵的三維監(jiān)測網(wǎng)，研究僅停留在單維水平。薛禹群經(jīng)過多方實(shí)地考察、論證，建立了國內(nèi)第一個(gè)三維海水監(jiān)測網(wǎng)，經(jīng)過長達(dá)7年的不間斷監(jiān)測，取得了大量的科學(xué)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地揭示了我國海水入侵的特點(diǎn)、成因和規(guī)律，建立了國內(nèi)第一個(gè)三維海水入侵模型。
此后，薛禹群從我國實(shí)際出發(fā)，建立了一系列水量、水質(zhì)模型，其中很多屬我國最早出現(xiàn)的此類模型。同時(shí)還提出很多模型求解方法，其中一些算法達(dá)國際先進(jìn)水平。這些原創(chuàng)性成果，為我國水資源評(píng)價(jià)、水位預(yù)報(bào)、地下水污染預(yù)測提供了先進(jìn)方法和手段，對山東萊州灣項(xiàng)目、整個(gè)長江三角洲地區(qū)的地下水管理和地面沉降的防控等，起到了非常重要的科學(xué)支撐作用。
薛禹群的學(xué)術(shù)成就得到了國際國內(nèi)同行的高度認(rèn)可。獲得教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，并于1999年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。他推動(dòng)主持了我國首次地下水水流和污染模擬國際會(huì)議，中國學(xué)者的研究成果由此走向世界。
1991年，薛禹群在“地下水水流和污染模擬國際會(huì)議”上作學(xué)術(shù)報(bào)告
做研究要當(dāng)破除成規(guī)的“勇士”
薛禹群一直倡導(dǎo)“睜開眼睛看世界”。早在上世界70年代，隨著大量國外文獻(xiàn)、書籍的引入，薛禹群就發(fā)現(xiàn)外面還有一個(gè)更加精彩的水科學(xué)世界，頓時(shí)驚覺以往引以為榮的以三大件——羅盤、鐵錘、放大鏡為代表的地質(zhì)之路已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適應(yīng)新形勢了。
“國外開始用計(jì)算機(jī)來模擬、再現(xiàn)地下水流過程，通過建立數(shù)學(xué)模型來刻畫實(shí)際地下水系統(tǒng)內(nèi)所發(fā)生的物理過程的數(shù)量關(guān)系和空間形式，達(dá)到再現(xiàn)地下水系統(tǒng)的能力。”薛禹群非常興奮，敏銳地感覺到這是未來水文地質(zhì)學(xué)科發(fā)展的一個(gè)重要方向。
“水無常形”，傳統(tǒng)方法研究地下水，只能解決“哪里有地下水”的問題，而無法精確預(yù)測地下水的水量。為了解決國家實(shí)際生產(chǎn)的需要，薛禹群此時(shí)做了一個(gè)重大決定：放棄研究了10多年的傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)，轉(zhuǎn)而探索地下水動(dòng)力學(xué)和地下水?dāng)?shù)值模擬。但是這一決定遭到了許多人的反對和不理解。薛禹群不懼他人眼光，靠著毅然決然的勇氣、探索鉆研的精神，開拓起一條國內(nèi)尚未有人走過的路。
“不惑之年”轉(zhuǎn)變研究方向重新出發(fā)，探索一個(gè)未知的領(lǐng)域，不得不說是一種巨大的挑戰(zhàn)。在將數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)引入到地下水研究的過程中，薛禹群可謂歷經(jīng)艱辛萬苦。上世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)在我國還不普及，南京大學(xué)也沒有可以運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，當(dāng)?shù)弥贝髲S鎮(zhèn)南化公司引進(jìn)了一臺(tái)計(jì)算機(jī)后，薛禹群開始了馬不停蹄地奔波。
“每天早上6點(diǎn)鐘從家里出發(fā)，拎兩大袋很重的資料步行去汽車站，再坐汽車去江北的南化公司‘上班’，抓緊一切時(shí)間借用人家先進(jìn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬運(yùn)算。晚上回來往往都10點(diǎn)多了，因?yàn)樘炖涫纸?jīng)常凍得紅彤彤的。”薛禹群的妻子張冬茹說。有時(shí)候，薛禹群還會(huì)去杭州、上海借用那邊的計(jì)算機(jī)運(yùn)算題目，往往一去就是一個(gè)多月。
地下水?dāng)?shù)值模擬研究與數(shù)學(xué)學(xué)科緊密相關(guān)，可是當(dāng)年不同學(xué)科之間的交流還很少，薛禹群和南京大學(xué)數(shù)學(xué)系謝春紅教授一起成為了破除成規(guī)的“勇士”。上世紀(jì)70年代中后期開始，他們通過“民間”協(xié)作的方式，為兩個(gè)不同學(xué)科找到了通向彼岸的道路，使得兩個(gè)“邊緣”學(xué)科在相互滲透之后發(fā)揮出了“1+1>2”的效應(yīng)。而因?yàn)榭吹眠h(yuǎn)、抓得早、鉆得深、水平高，薛禹群在該領(lǐng)域取得了矚目的成績，被稱為國內(nèi)地下水流數(shù)值模擬大師。
1998年，薛禹群給學(xué)生教授“地下水動(dòng)力學(xué)”課程
做老師不能只做“擺渡人”
不墨守成規(guī)，勇于創(chuàng)新，也是薛禹群對學(xué)生的要求。他似乎總是更“偏愛”那些善于動(dòng)腦筋，敢于提出不同意見，并堅(jiān)持正確方向走到底的學(xué)生。他認(rèn)為有潛質(zhì)的學(xué)生不應(yīng)該僅僅局限于教科書，而要把眼光放在更廣闊的課外知識(shí)上。吳吉春就是薛禹群看上的“大膽學(xué)生”。
“沒有薛老師，就沒有我今天。”吳吉春說，“一開始我并不想讀研究生，想畢業(yè)工作，態(tài)度非常堅(jiān)決。薛老師就經(jīng)常到宿舍敲門，非常耐心地動(dòng)員我，不厭其煩。”最終，吳吉春選擇了考研，師從薛禹群，并且沒有辜負(fù)薛禹群的厚望，現(xiàn)在，他已是南京大學(xué)水科學(xué)系主任、南京大學(xué)水資源與水環(huán)境研究所所長。
“如果做科學(xué)家、工程師，你會(huì)在工作中得到很大的滿足，每克服一點(diǎn)困難做出一點(diǎn)工作來，你會(huì)覺得有奔頭的那種滿足感是很強(qiáng)的。”薛禹群把對科學(xué)的熱愛，就這樣傳遞給自己的學(xué)生和子女。而今他已桃李滿天下，在他的學(xué)生中，已經(jīng)是教授或教授級(jí)高工的就有80余人，有些已成為所在學(xué)科的帶頭人。
薛禹群上課的形式也不是一成不變的，而是跟著時(shí)代變化。“水文地質(zhì)中的課程，百分之九十我都教授過。教課方式要跟著時(shí)代走。”薛禹群回憶說，“解放以前基本都是板書，因?yàn)槲疫@個(gè)課程公式很多，所以尤其需要板書；我從美國回來還引進(jìn)了幻燈片，我自己還買了幻燈機(jī)；到后來有了PPT就自己制作PPT。上課形式根據(jù)不同的課程采取不同的形式，學(xué)生也能更好地了解。”
變化的是教學(xué)形式，不變的是薛禹群在教職崗位的堅(jiān)守。薛禹群一直叮囑學(xué)生，專業(yè)不要搞得太窄。“做老師不能只做‘擺渡人’，以為把學(xué)生護(hù)送到對岸就完成任務(wù)了。”薛禹群說，培養(yǎng)學(xué)生就像種樹，不能天天“澆水”，否則會(huì)使他們產(chǎn)生依賴性，要引導(dǎo)他們自己尋找“水源”，把根扎深，這樣才能憑借自己的能力做好科研。這樣一位學(xué)術(shù)巨擘，60多年孜孜不倦，用高瞻遠(yuǎn)矚的目光，帶領(lǐng)著我國的“水文與水資源”研究向前進(jìn)發(fā)。
個(gè)人簡介
薛禹群，1931年11月2日出生于江蘇省無錫市石塘灣，我國著名的水文地質(zhì)學(xué)家、地下水動(dòng)力學(xué)家�，F(xiàn)為南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、中國科學(xué)院院士，兼任中國地質(zhì)學(xué)會(huì)水文地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)副主任、國家自然科學(xué)基金會(huì)評(píng)議組成員、中國地質(zhì)學(xué)會(huì)水文地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)榮譽(yù)主任，水利部科學(xué)技術(shù)委員會(huì)顧問、《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》刊物顧問。
薛禹群院士長期從事水文地質(zhì)的教學(xué)和研究工作，特別在地下水動(dòng)力學(xué)、地下水?dāng)?shù)值模擬等領(lǐng)域的研究獨(dú)樹一幟。其研究成果系統(tǒng)揭示了我國海水入侵的特點(diǎn)、規(guī)律和機(jī)制、以及水文地球化學(xué)環(huán)境演變規(guī)律，在此基礎(chǔ)上首次創(chuàng)立了三維海水入侵模型。薛禹群院士還長期致力于地面沉降的研究，構(gòu)建了國內(nèi)外首個(gè)面積達(dá)一萬七千平方千米的長江三角洲南部區(qū)域地面沉降模型，為地面沉降的預(yù)測和評(píng)估提供了科學(xué)依據(jù)和有效手段。近年來又發(fā)展了混合有限元法，大大提高計(jì)算地下水滲流速度的精度。這些方法為我國水資源評(píng)價(jià)、水位預(yù)報(bào)、地下水污染預(yù)測提供了先進(jìn)方法和手段。
薛禹群院士著述甚豐，其中《地下水動(dòng)力學(xué)》自1979年問世以來一直作為全國通用教材。此外，還出版《地下水動(dòng)力學(xué)原理》、《水文地質(zhì)學(xué)的數(shù)值法》、《海水入侵咸淡水界面運(yùn)移規(guī)律研究》、《地下水?dāng)?shù)值模擬》等著作。所著《水文地質(zhì)學(xué)的數(shù)值法》一書填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的國內(nèi)空白。發(fā)表論文150余篇，其中30多篇被國際權(quán)威檢索刊物SCI收錄、8篇被EI收錄。有關(guān)成果曾獲江蘇省科技成果一等獎(jiǎng)、教育部（國家教委）一、二等獎(jiǎng)。
交匯點(diǎn)記者 蔡姝雯
素材來源：江蘇省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)
