衛(wèi)婷婷

張龑

水潤民生，“水”是生態(tài)文明建設(shè)發(fā)力的關(guān)鍵點。我國歷史上有許多偉大的水利工程，其中比較知名的有都江堰、京杭大運河、靈渠、坎兒井等，這些水利工程矗立在祖國的不同地區(qū)，是祖國的水利興民事業(yè)的關(guān)鍵組成部分。

水利工程的建設(shè)關(guān)系到千秋萬代，因此并不能只爭一朝一夕。隨著時間的流逝，其未來的監(jiān)測與維護及風險預測也是一項持久的科技攻堅戰(zhàn)。2022年以來，我國目標以重大水利工程、病險水庫除險加固、灌區(qū)建設(shè)和現(xiàn)代化改造、水生態(tài)保護和中小河流治理及供水工程5類水利項目為重點，積極擴大有效投資。根據(jù)國務(wù)院常務(wù)會議精神和《關(guān)于切實加強水庫除險加固和運行管護工作的通知》要求，“十四五”期間，水庫除險加固的主要目標任務(wù)是，到2025年年底，全部完成現(xiàn)有病險水庫的除險加固任務(wù)，總量預計1.94萬座。如此浩大的工程，需要更多科技力量的支撐。

作為水利水電領(lǐng)域的青年科研工作者，中國水利水電科學研究院結(jié)構(gòu)材料研究所高級工程師張龑多年來在水工結(jié)構(gòu)振動和損傷識別、混凝土智能溫控技術(shù)、結(jié)構(gòu)健康新技術(shù)等技術(shù)研究中不斷開拓，在深入祖國各個地區(qū)進行水利工程的監(jiān)測與技術(shù)攻關(guān)的過程中積累了豐富的科研實踐經(jīng)驗?！霸趪艺叩拇蟊尘跋?，我也希望能夠為祖國的水利工程事業(yè)出一份力?！彼f。水利興則國興，多年來張龑一直在這份事業(yè)上踐行著自己的理想。因其在相關(guān)領(lǐng)域做出的突出科研成果，他還成功入選了水利部“2021年度水利青年拔尖人才”。

轉(zhuǎn)換跑道——結(jié)緣水利工程研究

在考入大學之前，張龑曾學習了10年的美術(shù)，因此從事設(shè)計相關(guān)的工作一直是他的夢想。為了能夠在相關(guān)領(lǐng)域深耕，高考畢業(yè)時，張龑毅然決然報考西北農(nóng)林大學的優(yōu)勢學科——水利水電工程專業(yè)，并成功被錄取。雖然經(jīng)過大學4年的學習，張龑意識到這一專業(yè)的學習內(nèi)容與美術(shù)設(shè)計關(guān)聯(lián)并不大，但他卻對水利水電工程這一領(lǐng)域產(chǎn)生了莫大興趣。

興趣是最好的老師，如果說最初選擇這一專業(yè)是因為懵懂，現(xiàn)如今張龑則可以堅定地回答：“選擇水利水電工程專業(yè)，是因為發(fā)自內(nèi)心的熱愛。”本科4年，張龑在這一領(lǐng)域中打下了扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，并取得了優(yōu)異的專業(yè)成績。大學畢業(yè)時，品學兼優(yōu)的他被成功推免到天津大學水利工程專業(yè)，師從練繼建教授進行碩博連讀。

碩博階段，張龑開始接觸到更多科研項目。從小喜歡鉆研的性格讓他在研究中愈漸深入，在相關(guān)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗。

2012年，張龑便開始跟隨導師投入向家壩水電站的研究項目中，而這一項目也是其科研之路的關(guān)鍵節(jié)點。

向家壩水電站位于云南省水福市和四川省宜賓市的交界處，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉等綜合效益的大型水利樞紐工程。其主要建筑物為地下廠房、左岸泄洪洞及引水系統(tǒng)，總庫容約555億立方米。電站21世紀初開始籌建，2006年正式動工。在大壩的建設(shè)過程中，人們發(fā)現(xiàn)：每次水庫正常蓄水后，就會引發(fā)臨近縣城的震動，有的樓房甚至出現(xiàn)了裂縫，因此引起了當?shù)鼐用竦臉O大恐慌。

為了更好地解決相關(guān)科研問題，眾多行業(yè)內(nèi)的專家開始開會討論，張龑也跟隨自己的導師投身到相關(guān)研究中。在這段科研攻堅的日子里，張龑和研究團隊成員白天一起做實驗，晚上處理相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，幾乎每天都要工作到晚上十一二點。最后他們的研究方案在眾多團隊中脫穎而出，得到了向家壩工程單位的青睞。

在這一項目中，張龑和團隊成員根據(jù)向家壩工程場地振動的形成過程，以及結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)的輸入（泄流激勵）、結(jié)構(gòu)（多振源-泄流結(jié)構(gòu)-場地振動傳播系統(tǒng)）和輸出（振動響應(yīng)）三者相互關(guān)系，從理論上分析了泄流結(jié)構(gòu)-大壩-周邊場地在泄流激勵下的系統(tǒng)振動規(guī)律。在相關(guān)研究基礎(chǔ)之上，他又基于信號傳播規(guī)律的特殊處理方式，確定了泄洪工程不同振源對場地振動的貢獻量，建立了大型水工結(jié)構(gòu)動力問題的有限元-無限耦合方法，實現(xiàn)了利用振源對泄洪工程場地振動強度和頻譜分布規(guī)律的預測。相關(guān)研究成果為泄洪工程的前期設(shè)計及后期安全運行，在消除或減緩場地振動方面提供了一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐?！盎谙嚓P(guān)理論基礎(chǔ)，我們給相關(guān)單位提出了一套解決方案，讓其根據(jù)流量的大小，設(shè)計大壩的開孔方式，通過幾年的沿用，效果顯著?！倍@一項目研究經(jīng)歷，也為張龑今后在相關(guān)領(lǐng)域開拓打下了堅實的基礎(chǔ)。

在之后的求學之路上，張龑一門心思投入研究工作中去，先后參加了多項水利工程領(lǐng)域的研究項目，在領(lǐng)域內(nèi)發(fā)表了多篇理論文章，最終于2015年6月順利獲得了天津大學水利工程專業(yè)博士學位。

創(chuàng)新不倦——為水利工程輸入新思想

腳踏實地，久久為功。在張龑看來，科學研究是一場長距離旅程。在這一過程中，一定要耐得住寂寞。有目標、有決心，方能在研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自己的理想與價值。為了能夠?qū)⒆约涸谒こ填I(lǐng)域所取得的研究成果延續(xù)下去，2015年7月張龑進入了中國水利水電科學研究院水電中心（結(jié)構(gòu)材料研究所）工作，在這里開始了全新的水利工程筑夢之旅。

中國的水利水電研究一直是基于祖國的行業(yè)現(xiàn)狀而開展的。來到中國水利水電科學研究院這一平臺后，隨著國家政策的改變，張龑的研究方向也根據(jù)國家在相關(guān)領(lǐng)域的大環(huán)境做出了改變?！拔抑爸饕芯扛鞣N水利設(shè)施在運行過程中的安全問題，現(xiàn)如今更關(guān)注各類水利設(shè)施在建設(shè)過程中的監(jiān)測問題?！彼f。來到中國水利水電科學研究院半年后，張龑還于2016年3月—2017年4月被借調(diào)到了水利部安全監(jiān)督司。不同平臺的歷練，給了他不同的研究體驗，也讓他的科研水平在無形中得到了提升。

作為一名青年科研人，張龑始終認為：青年人應(yīng)該永葆創(chuàng)新意識，做科研創(chuàng)新的排頭兵。但是，隨著水利工程專業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)性項目越來越多，許多水利工程領(lǐng)域創(chuàng)新性技術(shù)的開展變得十分艱難。為了打破這一現(xiàn)狀，將自己的研究上升到新的階段，2019年9月，張龑在國家留學基金委資助下前往美國塔夫茨大學（Tufts University），與國際知名學者開展合作研究?！巴ㄟ^這次研究之旅，我希望能給自己的研究輸入更多新的思想?！睆堼屨f。

然而這段研究旅程并沒有想象中順利，2019年年底新型冠狀病毒感染疫情的突然來襲，讓張龑的研究進程受到了極大影響。這段時間張龑在遠程辦公的同時，開始大量閱讀領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)文獻，并在這一時期接觸到了數(shù)字孿生這一水利工程領(lǐng)域的新興技術(shù)。

數(shù)字孿生，也被稱為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像，是智慧科學領(lǐng)域熱門、前沿的概念，其顯著特征是對實體對象的動態(tài)仿真。近些年來，數(shù)字孿生在水利工程建設(shè)過程的運用越來越廣泛。在“數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試工作（2022—2023）”中，國家計劃用2年左右時間在大江大河重點河段、主要支流、重要水利工程中，加強數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)與水利業(yè)務(wù)深度融合，在促進業(yè)務(wù)協(xié)同、創(chuàng)新工作模式、提升服務(wù)效能方面不斷取得突破，打造一批可推廣、可復制的成果和經(jīng)驗，帶動全國數(shù)字孿生流域建設(shè)。在這一國家水利工程領(lǐng)域的發(fā)展大背景下，張龑回國后打算全身心投入數(shù)字孿生在水利功能領(lǐng)域的應(yīng)用工作中去，為我國的水利事業(yè)發(fā)展注入新的能量。

張龑出國訪學

回國后，張龑馬不停蹄投入他所主持的國家自然科學基金青年基金項目“高壩泄洪誘發(fā)場地振動振源特性研究”中，而這一項目主要針對的便是向家壩工程遺留的科研問題而展開的。在這一項目中，張龑結(jié)合自己在相關(guān)領(lǐng)域積累的科研經(jīng)驗，成功研究出一套振源識別方法，并在領(lǐng)域里發(fā)表了相關(guān)學術(shù)文章。傳統(tǒng)的方法主要通過傳感器來進行振動數(shù)據(jù)的傳輸，之后科研人員再根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算，現(xiàn)如今張龑選擇采用攝像機來進行振動情況的分析，監(jiān)測分析一體化，不僅減少了人工的成本，工作更加便捷，且精確度也有了極大的提升。

碩果累累——在項目研究中錘煉積淀

一步一個腳印，張龑奮斗的印記鐫刻在了一個個水利工程現(xiàn)場，而他的科研理想，也在多年的不舍寸功中逐漸開花結(jié)果。

隨著研究能力的提升，張龑逐漸承擔起更多艱巨的科研任務(wù)。近些年來，他曾主持“十三五”國家重點研發(fā)計劃專題2項、國家重點實驗室自主課題1項、中國水科院專項3項，以及多項橫向項目。作為技術(shù)骨干，參與國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金項目及其他國家和省部級重大課題十余項，承擔深中通道、QBT水利樞紐等國內(nèi)重大工程的科研和咨詢工作，在項目研究中積累了豐富的經(jīng)驗。

深中通道為粵港澳大灣區(qū)核心樞紐工程，全長24公里，海底隧道長約6.8公里，沉管段長約5000米，由32個管節(jié)和1個最終接頭組成，是世界最寬的鋼殼混凝土海底沉管隧道?！俺凉苁怯蓛蓚€鋼殼子中間塞進去混凝土而組成的，而混凝土在干燥的過程中，有膨脹或者收縮的可能性，但是在工藝上卻要求兩個鋼殼子中間要完全重合?！睆堼屨f。

但是一般來說，施工過程中無法保證如此理想化的結(jié)果，很有可能出現(xiàn)一些縫隙，而這些縫隙有沒有影響整體的結(jié)構(gòu)安全，便是深中通道所面臨的關(guān)鍵問題。從2019年起，張龑所在的科研團隊負責跟進這一科研項目，到現(xiàn)在為止已經(jīng)完成了28個管節(jié)的檢測，檢測精度達到了毫米級。在他們的檢測結(jié)果支撐下，深中通道的負荷率超過了93%。

水利工程研究需要時常扎根在項目一線。一年之內(nèi)，張龑差不多有一半的時間都在全國各地出差，有時候在一個地方一待就是兩三個月。水利工程一線，充滿著許多不確定性，為了不耽誤工程進度，張龑和團隊成員熬夜攻關(guān)成了家常便飯。至今他仍記得在參加山西三河口的溫控項目時，和團隊熬夜工作到半夜兩點，因為山里晝夜溫差大，他發(fā)燒了兩周身體才逐漸恢復。參加科研以來，諸如此類的事例比比皆是，但張龑沒叫過一句苦。在他看來，所有的困難，都抵不過科研工作者的使命感。正是靠著這種腳踏實地的科研精神，張龑在科研之路上一步步成長，研究成果在大藤峽、豐滿重建、西氣東輸?shù)戎卮蠊こ虘?yīng)用，經(jīng)濟社會效益顯著。能將科研成果真正造福于祖國的水利工程建設(shè)，對于張龑來說，這便是對他科研付出的最大回報。

回望多年的科研之路，張龑心里十分感謝父母與恩師的引領(lǐng)。因為父母都在高校從事教職工作，所以張龑遇到的很多不管是工作還是生活中的問題，父母都會給他很多有益的建議。生活中有了煩惱，父母也是自己最忠實的聆聽者。而恩師更是像燈塔一樣，為他照耀科研前路，讓他在這條道路上行走得更加堅定。

“我一直認為自己是一個隨遇而安的人?！睆堼屩毖?。在所處的環(huán)境中，身上有什么責任，自己應(yīng)該做什么，他始終有著清晰的認知?！耙淮こ炭蒲腥硕际窃谄D苦的環(huán)境中奮斗過來的，作為這一領(lǐng)域的青年科研人，我覺得自己也不能落后。”他堅定地說。

日月其邁，歲律更新。作為一名青年科研工作者，張龑始終使命在肩。青年科研人是祖國建設(shè)的中堅力量，未來他仍會將自己全部的精力放到水利工程事業(yè)中去，將數(shù)字孿生在這一領(lǐng)域的應(yīng)用做得更加扎實，完善各類病險水庫的監(jiān)測，使水利工程能夠長長久久地造福我國的千秋大業(yè)。