時間:2023-03-16 17:34:47
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇核電工程設計論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
設計分包單位每月定期向項目現場及設計總體院提交設計工作進展報告,反映其所承擔設計工作的當月實際進展(文件出版、里程碑等),提交下一個月的主要活動和工作計劃,并指出存在的問題及擬采取的應對措施,進度報告在傳遞信息、反饋問題、加強溝通方面起到了良好的作用。
1.2進度動態管理
對進度計劃的管理采取本月檢查完成情況、下三個月預報的動態跟蹤方式,同時,根據設計進度計劃提前編制內部接口和外部接口計劃,并根據資料到位情況隨時更新接口計劃和設計計劃。對影響到施工里程碑的重要圖紙缺資料情況提交書面文件,使設計、施工、業主各方及時了解問題并采取措施。
1.3定期的設計進度協調會
設計分包院與設計總體院每月召開一次設計進度協調會,所有設計單位參加的多方設計協調會約2~3個月召開一次。設計進度協調會有利于總包方對設計進度的了解控制,也有利于各方交流專業技術問題和設計管理問題,是各設計單位信息交流的平臺。
2.1計劃工期
陽江核電廠工程在參考其他CPR1000項目的基礎上,制定的單臺機組計劃工期是56個月。在編制工期計劃時,對于參考電站的不同點考慮不夠完善,如:施工邏輯、設計方案、承包商的人力資源等。該工程常規島主廠房框架與樓面同時施工到頂、500kV開關站進出線方案反復變化等,這些都導致原計劃一級里程碑調整,以及后期調試工期緊張。1號機組實際工期63個月,比原計劃多7個月。
2.2二級進度計劃的聯動性
為保證一級進度計劃的順利實施,雖然各板塊二級進度計劃編制時都有提前考慮局部施工計劃,但板塊間的接口點和邏輯關系仍然不夠明確和清晰,設計、采購、施工、安裝、調試各板塊的二級進度計劃的匹配性不強,聯動性差。各板塊計劃不匹配,不能形成聯動,造成下游施工的二級進度受影響。
2.3采購進度計劃的執行
采購進度計劃的執行主要以單個或成組采購包的形式進行,采購二級進度計劃也是按采購包安排進度計劃,未考慮向設計提資的問題。設備制造方面,核島和常規島主設備制造進度普遍延誤,輔助設備中也存在設備到貨時間晚于計劃時間的情況,對現場施工造成影響。
2.4BOP進度計劃
陽江核電廠工程承擔BOP數量較大,較多BOP并無參考資料,部分BOP施工進度受計劃編制的合理性、科學性等因素影響,計劃普遍不能得到有效的執行,二級施工計劃、三級設計計劃與實際施工時間之間偏差很大。
3進度管理改進建議
根據陽江核電廠工程設計進度管理中摸索出的成功經驗和遇到的問題,對其他核電項目的設計分包院的進度管理提出以下改進建議。
3.1加強各方進度考核指標的關聯性
陽江核電廠工程設計進度計劃執行過程中,存在設計總體院、設計分包院、施工承包商進度考核與里程碑不一致的情況,部分里程碑形同虛設。建議加強各方進度考核指標的關聯性,不僅能激發項目參建各方達到進度考核指標的積極性,也有利于業主對項目進度的管理。
3.2參與進度策劃
陽江核電廠工程設計分包合同規定,工程設計三級進度由工程總包方負責編制,設計分包院在計劃編制階段不能參與,因此對計劃的管理沒有主動權,計劃執行過程中往往處于被動地位。建議設計分包院能積極爭取參與到設計進度策劃中,根據設計規律、設計方案編制更合理的設計三級進度計劃。
1 關于知識管理的一些基本概念
1.1 知識。廣義的知識即通過實踐、研究、聯系或調查獲得的關于事物的事實和狀態的認識,是對科學或技術的理解,是人類獲得的關于真理和原理的認識的總和。隨著社會的發展進步和智能化的全面應用,知識已不僅僅局限于此。數據,信息,知識之間存在著必然的關系,從數據到信息再到知識的過程是一個不斷重用和提煉的過程――數據在重用中提升為信息,信息在反復應用中轉化為知識,而企業的知識總和進一步累計為企業智力資產。
1.2 知識工程。自知識工程的概念提出以來,世界各地的學者對其展開了具體而熱烈的研究。二十多年來,知識工程在依然保持人工智能內涵的同時,研究重點不斷發生變化。首先,知識工程的主要研究內容由知識推理轉變為知識表達,主要研究對象由特定專業領域轉變為常識和工程知識,它的處理規模和方式也從封閉式擴大到開放式,從小手作坊式的知識工程擴大到能進行海量處理的大規模工程,甚至學科從知識工程轉變為知識科學。
2 知識工程的關鍵技術
知識工程的關鍵技術共包括四個部分,分別是知識獲取,知識庫,知識表示和知識推理
2.1 知識獲取。知識獲取就是從人類專家、書籍、文件、傳感器或計算機文件獲取知識,并將其向知識庫轉移的過程或技術。知識可能是特定領域或特定問題的解決程序,或者它可能是一般知識或者是用知識解決問題的過程。獲取知識的途徑目前有以下幾種:(1)借助于知識工程師從專家獲取。(2)借助于智能編輯程序從專家獲取,MYCIN系統的知識獲取程序TEIRESIAS就采用了這種方式。(3)借助于歸納程序從大量數據中歸納出所需知識。(4)借助于文本理解程序從教科書或科技資料中提煉出所需知識。知識獲取是構建知識庫的一個重大課題,但是它目前的研究尚不充分。知識獲取也被專家學者和實踐者認為是目前知識工程發展中的一個瓶頸,它限制了專家系統和其他人工智能系統的發展。
2.2 知識庫。知識庫是知識工程中結構化,易操作,易利用,全面有組織的知識集群,是針對某一(或某些)領域問題求解的需要,采用某種(或若干種)知識表示方式在計算機存儲器中存儲、組織、管理和使用的互相聯系的知識片集合。這些知識片包括與領域相關的理論知識、事實數據,由專家經驗得到的啟發式知識,如某領域內有關的定義、定理和運算法則以及常識性知識等。知識庫使信息和知識有序化,方便了知識和信息的檢索;知識庫加快了知識和信息的滾動,有利于知識共享和交流;知識庫還有利于實現組織的協作和溝通;知識庫還可以幫助企業實現對客戶知識的有效管理。如何把各種數據、知識、經驗規則等組織起來,建立一個適應于工程應用的知識庫,對提高知識工程系統的效率至關重要。
2.3 知識表示。知識表示是指把知識客體中的知識因子與知識進行歸納并建立起各種關系,便于人們識別和理解知識。知識表示分為主觀知識表示和客觀知識表示兩種。知識工程中常見的知識表示方法有產生式規則表示法,語義網絡法,框架表示法,面向對象表示法。知識表示研究知識的表示技術、方法和語言,對知識存儲方式的實現、知識的處理和利用起著重要的作用,是知識工程中最活躍、最重要的研究課題之一。
2.4 知識推理。知識推理是指在計算機或智能系統中,模擬人類的智能推理方式,依據推理控制策略,利用形式化的知識進行機器思維和求解問題的過程。知識推理是整個知識工程系統處理領域知識的核心部分,決定如何選用廣義知識庫中的知識,對用戶提供的證據進行推理,最終對用戶提出的問題做出回答或完成特定的動作。推理法方法有傳統的正向推理和反向推理,也有近幾年新興的實例推理、模糊推、邏輯推理等方法。在實際應用中,可根據具體情況選擇合適的推理方法。
3 知識管理在核電工程的應用
知識工程可以應用到多個專業領域,多個學科中。核電工程涉及多個學科領域,在核電建設過程中有著豐富的知識信息可供后續核電工程建設參考。
3.1 在核電產品設計中的應用。隨著技術的飛速發展和客戶需求的多樣化和復雜化,各種產品的設計要求和參數要求變得越來越繁多和復雜,以前單純依靠CAD系統和知識庫之間文件形式的交互方式,使得CAD系統和知識庫之間出現了斷層,無法滿足工程師知識積累運用的合理傳遞和管理要求。針對以上問題,可利用知識工程設計一套實時數據平臺系統,創建產品參數化知識庫,通過該系統進行產品整體模型的搜集和再生,方便、快速地完成產品的三圍參數化造型設計,也能提品制造工藝流程的模擬,為工程師提供信息共享的平臺。
3.2 在核電設備培訓中應用。目前有很多高校的教育技術學專業都已經將知識工程引入作為一個重要的研究方向,其目的是借助于知識工程的方法和技術,改善教學,使培訓更加智能化。培訓知識管理是教育技術的組成部分,其實質是研究人類獲取、傳播、共享、利用和創造新知識的活動規律,管理有關知識的各種連續過程,以促進經濟和社會發展的理論和實踐。首先,知識工程的知識處理功能,有利于評價者獲取被評價事物的信息和學習者獲得所需知識。其次,知識工程的專家系統也可以為評價者或學習者提供幫助。
4 結語
英國哲學家培根曾說過:知識就是力量。那么知識工程就是力量的放大器,它能將知識高度集中,通過資源共享使集體的力量掌握在每個普通人手中。無論在何時何地,知識都是創新和發展的必要條件。因此,開展知識工程,實現基于知識的創新,是個人、企業和社會發展的必然選擇。
中圖分類號TM623 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2014)116-0056-02
1 EPC模式特點分析
EPC即為Engineering,Procurement and Construction的英文簡稱,翻譯為總承包,其核心思想是讓專業的人做專業的事。EPC指的是在工程項目承包的過程中,項目所有的工作包括項目可研分析、策劃方案、前期籌劃、工程設計、物資供應、工程施工、日常管理等全部由一個承包商完成。在工程施工、項目管理的過程中,總承包商承當全部責任,為業主方提供一籃子計劃。EPC模式下,業主方只需派相關人員進行宏觀的管理與監督,而總承包商承當相當大的風險,不僅需要對項目的設計、采購、施工、安裝/調試及內部日常工作進行科學管理,還需要周密的選取涉及承包商、采購供應商和施工安裝承包商等。EPC模式在我國大型設備裝置或是工藝較為復雜的核心技術的工程建設領域中廣泛使用,例如大型核電站、石油開采、石油化工、鋼鐵制造等。因為這些大項目工藝復雜、設備昂貴、采購物資種類繁多、安裝工序復雜,而較少有業主方具備這一系列的專業知識,因此一般采取EPC模式。
EPC模式最大優點是減少了業主方因不專業而帶來的風險,成功了解決了工程項目的連續施工與項目的分階段管理之間的矛盾,可以極大程度的縮短工程建設的工期、節約投資、創造收益。因為總承包商在該領域的專業性與市場性,使得總承包商可以憑借自身優勢更好的進行資源整合、采購談判、商業融資等,從而降低工程總造價,節約社會資源,為業主和自身創造收益。對于業主方來說,只需要選擇好總承包商,然后把項目的事情都外包出去,這樣可減少其項目管理的繁瑣工作,可以把核心的資源用于自己更擅長的領域,獲取更大的利潤。
設備采購在EPC模式下發揮極其重要的作用,工程項目的施工建設離不開采購,采購過程中成本控制的好壞、采購設備質量的優劣將會直接影響最終的工程成本,從而決定項目工程的最終利潤,采購是EPC模式的核心與關鍵。
2 EPC模式下核電設備采購面臨的問題
EPC模式下,承包合同一般是固定總價模式,總承包商提供一攬子計劃,因此其承擔的風險相對較大。EPC模式下,核電設備采購面臨的問題主要來自兩個方面,一是核電設備采購過程中所出現的問題,二是伴隨EPC模式而發生的采購問題。
2.1 核電設備采購過程面臨的問題
1)核電設備采購質量難以控制。核電設備的質量對于整個核電項目工程至關重要,其占據這個電站投資比例也較高。設備質量的好壞直接關系到工程質量、工期、使用壽命、投資等問題。核電設備質量既受到當前制造及材料等技術水平的限制,核電設備又有特殊的設計和質量要求,又受限于合格設備供應商的選取及其素質。現在因設備設計和制造能力的制約,有的設備面臨僅有1~2家供應商可選擇的情況,或者有的設備其供應商多,但魚龍混雜,良莠不齊,難以挑選;為保證核電設備采購質量,總承包商在核電設備采購過程中需嚴格把關,精挑細選,付出更多的努力;
2)核電設備采購進度難以掌控。核電工程項目的工序復雜,設計要點眾多,安全擺在第一位。一旦前期計劃工作未做好,籌劃不完備、工程設計不充分、項目施工準備時間較短,便會使得采購進度難以掌控,施工用各種物資、材料、設備等如不能按期到位,從而影響工程進度。此外,總承包商若采購時間很短,便會使得供應商所供物項難以在短時期內供應,從而帶來一連串的負面反應,進而使得核電項目的整體施工進度受阻,延長施工工期,增加項目成本;
3)核電設備采購成本難以預算。EPC模式對總承包商的統籌規劃能力要求相當高,一旦總承包商對項目總體進度控制不嚴格,便會導致項目延期,設備采購追加,從而增加不必要的資源與投入,這會使得電站建造的整體成本上升。此外,部分設備采購成本還和原材料的價格波動密切相關,市場環境的變化會導致原材料價格波動,從而帶來核電設備采購價格的變化,進而使得其采購成本難以控制。
2.2 EPC模式所帶來的核電設備采購問題
從上文對EPC模式特點的分析我們可以發現,EPC對業主方提供建設、采購、施工、安裝及調試等計劃,承當項目的全部工作,所承當的風險極大。在這種模式下,總承包商不僅要關注設備采購問題,還需要關注項目設計、施工、安裝、調試進度等多方面的問題,勢必會導致總承包商在設備采購上付出的精力有限,從而導致采購可能出現難以控制的問題。此外,EPC模式下,總承包商一般與業主簽訂的是固定合同價,而設備采購價格會隨著市場行情的變化而變化,尤其是像核電建設這樣的大項目,工期較長、技術要求高,其采購面臨的不確定性更多,成本更加難以控制。如何嚴格的控制項目成本、確保工程質量、降低承包費用、節約社會資源成為EPC模式下,設備采購項目管理的重點關注點。
3 EPC模式下核電設備采購項目管理分析
核電設備采購是核電項目管理的重要組成部分,核電設備的采購受現代技術、市場環境、供應商選擇以及采購時期等方面的限制。EPC模式下總承包商管理事項繁多,不僅要做好企業內部的管理工作、采購組織管理,而且需要進行周密的合同管理,此處的合同管理包含兩個方面的內容,一是總承包商和上游業主的合同管理,二是總承包商和下游分包商的合同管理。EPC模式下,核電設備的采購雖然有其獨特性,但和一般的制造業采購又有很多的相似之處。總承包商一般會借鑒和吸收制造業優秀的采購管理經驗。在EPC模式下,總承包商是項目的全權負責者,是項目設備的采購者、項目施工的管理者、項目進度的監管者,需要統籌考慮與各供應商之間的關系,需要深入細致的進行內部管理,合同管理,施工管理,采購管理等。
3.1 供應商管理
為確保核電設備采購順利實施,總承包商需要選擇合適的供應商,并對供應商進行合理的管理。核電項目龐大,涉及到的物資產品眾多,一般包括電站一回路主設備、汽輪機、發電機、除氧器、凝汽器、汽水分離再熱器、高低壓加熱器、主給水泵、燃料轉運裝置、凝結水泵、主變壓器、循環水泵、閥門、消防系統等等。這些設備與原材料供應不可能由一個供應商來完成,那么總承包商就需要精確挑選合適的供應商,并對供應商進行管理,包括其提供的采購設備與材料、采購周期的跟蹤和監督、采購成本的控制。根據目前我國核電工程的建設情況,還有相當數量的設備和原材料都需要進口,最顯著的全廠DCS數字化系統的設備基本依靠國外技術和設備供應,這就要求總承包商需要對國外的采購商進行成熟可靠的管理,以確保核電設備采購的順利進行。
3.2 物資采購合同管理
EPC模式下,總承包商一般與業主簽訂合同,劃清權利與責任。合同簽訂之后,總承包商就需要按照合同規定的施工進度、采購計劃、質量控制等方面嚴格執行。合同對總承包商的工程建設起到了很大的約束作用,一旦違反合同規定,總承包商就要會遭受風險進而帶來損失。所以總承包商要時時的依據合同來進行工程進度管理,采購實施的監管等。總承包商在對項目進行整理管理的過程中,也會把項目拆解為幾個小項目來完成,例如科研項目、設計項目、現場施工項目、設備采購項目、安裝和調試項目等,而這些子項目的順利實現會密切關系到整個項目的順利實施。總承包商可依據此小項目與供應鏈下游簽訂合同,例如核電項目總承包商與汽輪機設備供應商簽訂采購合同,總承包商可將總包合同內的一些條款和要求傳遞至下游方,依據設備采購合同對供應商進行管理。所以,EPC模式下,核電設備采購供應項目的合同管理不僅包括總承包商與業主的合同管理,還包括與下游供應商的合同管理。
3.3 內部管理
EPC模式下,核電設備總承包商應按照成熟的項目管理模式,可以參考平衡矩陣式管理,用PDCA循環的方法展開采購的內部管理工作,把設備(原材料)需求分析、組織模式、溝通計劃、采購流程、采購周期、供應商選型等工作安排到組織內部管理之中。由于其事物的繁雜性,總承包商需要搭建專門的組織結構,建立暢通的內部溝通機制,明確接口流程,做到組織管理效率的高效化。只有這樣,總承包商才能切實降低采購成本,提高項目成功的幾率。在信息技術發展的今天,總承包商可以開發適合管理的計算機軟件,加強和提高內部管控能力,以確保核電設備采購項目的良好實施。
參考文獻
中圖分類號:G643 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2016)05-0066-03
我國的研究生教育過去一直定位于培養學術型研究生,1991年國家開始專業學位研究生的教育和培養工作,旨在改變研究生教育類型單一的不利局面;從2009年開始,教育部進行了研究生教育的結構改革,擴大了從應屆本科畢業生中招收全日制專業學位碩士研究生的比例[1-2]。目前,我國已設置40種專業學位,專業學位研究生占碩士研究生年招生總數從2009年的11%提高到2015年的50%左右[3]。目前,全國已有51所高校設置了安全工程碩士專業學位,招生人數逐年穩步增加。但是,在培養過程中還存在一些問題,如:(1)在人才培養目標定位上與國家經濟和行業發展的需求有一定差距;(2)在課程體系設置上缺少職業性,與學術型碩士沒有區分度或者不明顯;(3)師資隊伍不足,“雙導師制”落實差強人意;(4)生源結構單一、質量相對較低、學生認同度還不太高;(5)校外創新基地還不完善,還不能完全滿足教學需求。
南華大學于2006年獲首批安全工程領域工程碩士招生資格,學校在該領域最早開展鈾礦山通風與輻射安全、核電安全人因可靠性分析研究,形成了以鈾礦冶通風與輻射安全、氣載放射性安全監測技術、核電站安全人因工程、核電建設安全技術管理等具有核特色的研究方向。學校擁有“國家核應急教育與培訓基地”、湖南省“十二五”重點實驗室“核設施應急安全技術與裝備實驗室”,“鈾尾礦庫退役治理技術中心”湖南省研究生培養創新基地[4]。該專業領域每年招收全日制碩士研究生20人左右,其中一半以上為全日制專業學位研究生;此外,學校還與中國核工業集團公司合作,每兩年聯合培養40名左右的安全工程在職碩士研究生,已經成功舉辦了四屆。近年來,學院在全日制工程碩士研究生的培養上進行了一系列改革和探索,積累了一定的經驗。
一、全日制工程碩士培養的特點
專業學位(Professional degree),是相對于學術型學位(Academic degree)而言的學位類型,其目的是培養具有扎實理論基礎,并適應特定行業或職業實際工作需要的應用型高層次專門人才。專業學位與學術型學位雖然處于同一層次,但是培養規格各有側重,在培養目標上有明顯差異。學術型學位按學科設立,以學術研究為導向,偏重理論和研究,其目的是培養大學教師和科研機構的研究人員;而專業學位以專業實踐為導向,重視實踐和應用[5]。
二、安全工程全日制工程碩士培養模式的構建
“人才培養模式”是指在一定的現代教育理論和教育思想的指導下,按照特定的培養目標和人才規格,以相對穩定的教學內容和課程體系,管理制度和評估方式,實施人才教育過程的總和;它是高校人才培養工作的基本流程,主要解決“培養什么樣的人”和“如何培養人”的問題[6]。南華大學安全工程專業碩士學位點近年來從培養目標、課程體系、師資隊伍和實習創新基地等四個方面進行了一系列改革和探索,其中培養目標著重解決“培養什么樣的人”的問題,而課程體系、師資隊伍和實習創新基地著重解決“如何培養人”的問題。
(一)人才培養目標的制定
我國的教育行政部門明確要求“建立以提升職業能力為導向的專業學位研究生培養模式”,培養目標是指根據一定的教育目的和約束條件,對教育活動的預期結果,即研究生的預期發展狀態所作的“規定”,具有定向、調控和評價等功能,處于培養模式的核心地位[7]。本學位點對人才培養目標前后經過兩輪的修訂和優化,修訂過程中主要調研了兄弟院校的做法及結合了南華大學的實際情況,使該目標能滿足國家和行業需求,特別是我國核電發展的需求。南華大學對安全工程全日制工程碩士的培養目標可以從以下三個方面來概括。
第一,培養具有堅實的基礎理論和寬廣的專業知識,掌握解決安全工程領域實際問題的先進技術與方法,具有工程應用研究、安全工程設計與實施、技術攻關與技術改造、新技術推廣與應用、工程規劃與管理等方面的復合型高層次安全工程技術和安全管理人才。
第二,安全工程專業學位碩士要求掌握現代安全工程和管理的基本理論、方法,熟悉國家的安全方針、政策和法規,了解生產安全、核與輻射安全、火災與爆炸、公共安全應急等領域的國內外發展狀況和趨勢,具備堅實的基礎理論,以及較強的發現問題、分析問題、解決問題的能力和創新意識的復合型人才。能夠為各級政府部門、各類現代生產企業以及各類安全機構服務。
第三,安全工程專業學位碩士應該擁有扎實的安全基礎理論和專業知識以及多種能力:(1)有應用自然科學與工程等知識的能力;(2)有應用各種技術和現代工程工具去解決安全領域實際問題的能力;(3)有進行安全系統設計、實驗分析與數據處理的能力;(4)有根據安全需要去設計一個部件、一個系統或一個過程的能力;(5)有多種安全科技訓練的綜合能力;(6)有驗證、指導及解決安全工程問題的能力;(7)有對職業道德及社會責任的深層理解;(8)有很強的表達與交流的能力,包括外語能力;(9)有良好的人文素養和社會知識;(10)具備終生學習的能力。
對研究生的培養要實現以上全部10項能力確實比較困難,但是要求學生達到以上大部分要求,或者在培養過程中要求相關方注意培養學生以上能力。
(二)課程體系設置
南華大學安全工程全日制工程碩士的課程體系經過兩輪的修訂,形成了如表1所示的課程設置。工程碩士研究生應修滿不低于32學分,其中實踐環節為必修,不計入總學分。總體上來說,課程的設置較好地體現了南華大學的核特色。
此外,學院定期舉辦一些學術講座,以豐富研究生的知識,提升他們的學術水平。近年來,學院先后邀請了校內外專家作了“臺灣核電發展與核專業人才培養”、“改變觀念,夯實基礎――建立可持續發展的鈾礦通風技術體系”、 “大氣擴散物理模擬技術與進展”、“人因安全工程”、“現代安全管理概述”、“鈾礦開采中的輻射安全”和“安全核能源的發展與可替代前景”等學術講座,這些學術講座是課堂理論教學的有機補充,進一步彰顯了安全工程專業學位碩士點的辦學特色。
(三)師資隊伍建設
師資隊伍包括研究生理論課程授課教師及實驗指導教師、研究生導師(含校外導師),文中沒有對公共基礎課程教師隊伍的建設展開討論和研究。
在近年來,安全工程系結合學科和專業的發展,先后從中南大學、中國礦業大學、武漢理工大學、中國科學技術大學和西安科技大學等高校,引進和培養了數名安全工程專業以及相近專業(如安全技術及工程、礦業工程、地質學、土木工程、核技術應用等專業)的博士。安工系具有高級職稱和博士學位的教師人數超過80%,45周歲以下具有博士學位的教師接近50%。畢業于不同高校和專業的博士加入可以優化研究生理論課程的教學隊伍,增加師資的多元性,改進教學效果。
在校內研究生導師隊伍的建設方面,學校有一系列的鼓勵措施。比如學校在崗位津貼的評聘等方面,對于研究生導師有一定的要求,學校的關鍵崗位中的第九級、第十級崗位都要求是碩士生導師,且必須領銜指導一名以上的碩士研究生。近年來安全工程系先后有四名年輕教師被遴選為碩士生導師,進一步充實了導師隊伍,指導教師隊伍進一步年輕化。國務院學位委員會印發的《碩士、博士專業學位研究生教育發展總體方案》(學位2010[49]號)中明確提出了構建“雙師型”師資隊伍的要求[8]。安全工程系近年來在這些方面進行了一些探索,比如鼓勵教師參加職業資格考試、鼓勵教師到企業進行實踐鍛煉,如中核272有限公司、中建一局等,經費由學科建設平臺經費進行資助。近年來,有兩位教師取得國家注冊核安全工程師資格證書,七位教師取得國家注冊安全工程師資格證書,六位教師取得國家注冊安全評價師資格證書,五位教師取得高、中級爆破工程技術人員作業證。在校外導師隊伍建設方面,近年來先后聘請了中核272有限公司、中核北京化冶研究院和中國核工業第五建設有限公司等單位的十多位具有高級職稱的技術和管理人員擔任兼職教師,近年來指導十余名碩士畢業,成效顯著。
(四)校外實習基地建設
近年來學院建設了三個校外實習基地,分別是與中核272有限公司建設的“鈾尾礦庫退役治理技術中心”湖南省研究生培養創新基地,與中國核工業第五建設有限公司合作建設的“AP1000建造安全技術中心”校級研究生創新基地、與中核北京化冶研究院合作建設的“鈾礦通風與安全環保技術中心”校級研究生創新基地。近年來,有10名學生在基地完成了碩士學位論文,且情況較好。近三年來學生在基地完成的論文情況如表2所示。
表2 近三年來學生在基地完成碩士論文情況一覽表
三、成效
近年來,南華大學安全工程全日制碩士培養模式經過近幾年的實踐,取得較好的成效,表現在:
第一,對人才培養目標進行了優化,能滿足國家發展和核工業發展的需求。第二,課程體系設置具有明顯的核特色,以專家講座的形式對課程體系形成有效補充。第三,師資隊伍科研能力明顯提升,碩士點辦學基礎得到鞏固和加強。目前,安全學科領域現有教授10人,副教授18人,碩士生導師15人。近年來承擔了國家自然科學基金、國防軍工項目20多項,同中國核工業集團公司、中國核工業建設集團公司和國內大型企業簽訂了橫向科研項目近30項,年均科研經費600余萬元。在國內核心專業期刊和國際會議150余篇,出版專著6部。第四,校外實習基地建設取得進展,基地承擔研究生培養工作的能力得到提高,學生在系統內就業渠道拓寬。2014年有2名學生分別就業于中國核電工程有限公司和核工業標準化研究所,2015年有3名學生分別就業于福建福清核電有限公司、中核深圳凱利集團有限公司和國家核電山東電力工程咨詢院有限公司。
四、建議
第一,文中較為深入地分析了全日制工程碩士在培養過程中存在的問題,指出必須結合國家的需求和學校的特色,有針對性地對全日制工程碩士的培養進行改革。
第二,結合學校的核特色,對南華大學安全工程全日制碩士的培養模式進行了探索,主要在人才培養目標、課程體系、師資隊伍、校外實習基地等四個方面進行了探索和實踐。
第三,該學位點的建設過程中還需要注意以下工作:(1)課程庫的開發與建設;(2)實習基地的拓展與鞏固;(3)提升導師的科研能力,爭取更多的科研經費,為培養學生創造更好的條件。
參考文獻:
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專業學位研究生教育模式重構[J].研究生教育
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[4]李向陽,蔣復量,曠梅華等.“鈾尾礦庫退役治理
技術中心”研究生培養創新基地建設[J].湖南
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[5]蔣承,羅堯.專業碩士的就業意愿研究[J].北京
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[6]別敦榮,萬衛.論我國專業學位研究生教育人才
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[7]楊秋波,陳金龍,王世斌.職業能力導向的專業學位研究
生培養目標生成機制研究[J].高等工程教育研究,
O前言
目前,我國水利部門正積極開展全國、流域片和各省(自治區、直轄市)3個級別區域的水資源綜合規劃工作,這與全國第一次水資源評價和水資源利用規劃編制,相隔已有20多年了。與以往相比較,現在人們在重視水資源的開發、利用和治理的同時,更加重視水資源的配置、節約和保護,更深刻地認識到水資源已成為綜合的、與人類生存和社會發展休戚相關、不可替代的資源。如何實現把江河流域的工程規劃轉變為資源規劃,以水資源的可持續利用支撐經濟社會的可持續發展,已成為全社會關注的焦點。為此,有必要對珠江流域片各地水土資源特點、開發利用現狀、未來對水資源供需的準則及協調平衡水量水質的難點,進行調查分析評定。同時,還要了解珠江流域片各地經濟社會發展的經濟實力、供水能力、節水潛力及有利于生態環境改善的條件等,以此來考慮當地對水資源的供、需、用、耗、排水的指標定額,經濟社會發展的年遞增率等,即既要符合國家、行業有關規程規范的要求,也要照顧該區域經濟社會基礎行業的特殊性。
1加強流域片水資源的統一管理
這次水資源綜合規劃應注重河道內與外、左岸與右岸、上游與下游、洪澇與干旱、城鎮與農村等的來、供、用、排水的量與質的協調平衡,致力減輕或化解水資源制約經濟社會發展的矛盾,因地制宜地落實可行的工程和非工程措施。珠江流域片的西北部地處云貴高原山區,田高水低,水資源開發利用程度低,水土流失嚴重,石漠化不斷擴展,水污染日益嚴重;東南沿海地帶的水資源俗稱“風頭水尾”(臺風、過境水),經濟社會發展迅猛,水土資源供需矛盾突出;在西江流域腹地的紅水河(含南盤江下游及黔江河段),是我國十大水電資源“富礦”之一,規劃的l0個梯級水電站已建成(在建)7座,連同相鄰的郁江、柳江兩主支流上已建成的水電站,其電力調度可控制西江中下游河道內用水;北盤江沿岸的六盤水特區是我國煤炭基地之一,它地處珠江、長江分水嶺的缺水地帶,而煤炭卻依賴水力開采,并要洗煤煉焦和建設坑口火電站,使該河段被當地人戲稱為“黑龍江”。從珠江流域片整體來看,滇、黔、桂3省(區)已被列入我國西部大開發的重點省份,對其未來經濟社會發展的用水需求,必須要有對策和措施;東南沿海岸帶及香港、澳門兩個特別行政區經濟發展迅速,淡水緊缺,港澳地區還長年依賴從珠江三角洲內調水;泛珠江三角洲區域經濟合作架構已建成,并兩度召開了泛珠江三角區域環境保護合作聯席會議,而珠江三角洲地區就是這區域的經濟發展中心地帶,水資源應如何才能滿足其需求?可見要合理配置珠江流域片的水資源,就必須把以往受傳統計劃經濟影響下的部門分割、地區分割的管理體制予以改革,不能再把大、中型水電站的用水讓電力部門支配,而水工程的防汛抗旱由水利部門承擔。所以改革水利管理體制的關鍵是要加強水資源統一管理。在珠江流域片水資源合理配置方面,可參考在“九五”期間成立的黃河上中游管理局,由流域機構與各省(區)水利行政主管廳(局)組建一個水資源開發利用的協調機構。近年黃河防總辦公室還與西北電網有限公司等建立一個水庫調度信息平臺,實現調度信息共享,促進上下游合理利用水資源。還可以考慮像海河委那樣,為尋求南水北調工程改善海河的生態水環境狀況,而制定出一個海河流域生態恢復的水資源保障規劃等措施。
2明確水資源利用分區
對水資源利用分區的原則之一是盡可能保持與以往相關成果的連續性和一致性。這次將珠江流域片第一次水資源分區時的廣東的“粵西沿海諸河區”與廣西的“桂南沿海諸河區”合并為“粵西桂南沿海諸河”二級區;把原廣東省的“粵東沿海諸河區”和“韓江流域區”合并為“韓江及粵東諸河”二級區;把原來的“紅柳黔江區”(指紅水河和柳江匯合后流入西江主干的稱之黔江河段)、“郁潯江區”(指郁江流至桂平匯人黔江后改稱為潯江河段)以及桂江賀江等二級區調整為紅柳江區、郁江區和西江區。可見這次水資源利用分區對江河水量傳遞互補,行政區域的供需水量余缺的調劑,將會帶來不少有待解決的問題。
另以往在水資源供需平衡時,各省(區)及其省(區)內區域之間,有著“以需定供”還是“以供定需”的爭議。廣東認為需求水量大,有經濟實力可多建設水工程擬實施“以需定供”,貴州、云南經濟發展滯后,只能“以供定需”進行水量平衡。以往的需水量測算,對節約用水多停留在口頭上,節水措施很不得力,也未考慮廢污水處理和再生利用。對水工程的現狀的供水能力,多采用已運行20~30年的水工程設計效益指標,同時珠江流域片內不少地區的供水設施是以引、提水為主,其供水保證率低,欠缺調蓄能力,容易把供水量估計偏多。據2000年對珠江流域片中小型病險水庫統計:廣東、廣西、云南、貴州、海南省(區)三類病險庫分別占在運行的中小型水庫的55%、49%、39%、47%和36%。由于水利工程管理體制改革,水庫經營要自負盈虧且轉向集體或個人承包,把水庫原來的開發目標轉向水電、供水等。因此,這次在水資源供需平衡時,必須要對現有水工程的開發目標、供水能力及其工程的安全度進行評估核定。
3落實編制珠江三角洲中長期供水規劃
珠江三角洲水資源二級區,是由西、北、東三江聚匯后的網河區,水資源的量與質常受臺風、暴潮、咸水、赤潮、污水及枯水期淡水緊張等的困擾而陷入水質性缺水。這里的土地面積僅占珠江流域片的4.8%,人口卻占珠江流域片總人口的20.6%,城市化率高達77.5%。在廣東全省的21個地級市中,珠江三角洲占有7個,它集中了全省78%的經濟總量和85%的財稅收入。因此,生活、生產、生態用水的量與質需求,無疑對當地國民經濟發展是個重大的壓力,盡管一些區鎮一年的水利建設投入可以億元計,但地勢低洼難修筑大中型水庫來調蓄水量,原有聯圍筑閘的功能受目前城鎮擴大,路橋急增及河道挖沙等影響未能重新綜合規劃調整,灘涂圍墾造地占用了海岸親水帶,房地產開發商在岸堤邊搶建碼頭倉庫,帶來河道流態變形、會潮點上移及廢污水激增。以往珠江三角洲內的洪潮區和潮洪區,枯水期仍可利用堤圍水閘水泵兼施進行潮灌潮排“偷淡”沖污,現在連東深供水工程,也因東江枯水期水量緊缺及水污染而要把取水口上移,并修建了大型污水處理廠及對河(渠)全程進行全封閉輸水。近兩年珠江委等雖曾成功地利用西江上中游梯級水庫下泄水量,沿西江主干道,向西、北江三角洲的沿海地區壓咸補淡,但這不是長久之計。應該在這次規劃中抓緊落實編制出珠江三角洲區水資源中長期供水規劃,以節水先行,環保跟上去,落實需水量,在考慮修建供水設施時除首推已完成項目建議書的思賢活水利樞紐盡快上馬興建外,還可參考東深供水系統的思路,利用中順大圍頂部不受咸(枯)水困擾的東海水道已建的鳧洲水閘經補強加固,引提西江水沿鳧洲河(渠)南下至該圍內東西向連通磨刀門水道與橫門水道的石歧河構通,形成龐大的河渠水網調蓄水量,并進一步查勘線路修建渠(管)泵閘向長江水庫補水及連通中珠圍內的鳳凰山、大鏡山等水庫,聯合向中山、珠海、澳門等地供水。也可考慮像深圳市那樣購置中型水庫作為枯水期的應急供水專用水庫,把眾多原為農業灌溉的中、小型水庫轉變為鄉鎮供水水庫。并要積極勘測規劃修建海岸帶的港灣水庫或建設海水淡化廠。
4明確各項水資源利用評價指標
評價水資源利用的合理性和科學性,常用單位指標來量化,一般多采用人均水資源量、畝均灌溉水量、人均GDP等表達。這個“均值”是相應主管部門在某個時期內逐年累加的平均值。現各有關指標、定額、年遞增率等既有現狀又要預測,都由國家相關主管部門或其科研院校提供控制數給各省(區),要求各省(區)再分解到各水資源分區和地、市、縣行政區。例如:耕地面積這次只要求填報2000年數值,卻要以1996年國家土地管理局公布數字控制。但珠江流域片內各省(區)的2000年統計年鑒或國土部門公布的耕地面積數,都比1996年少,多數省(區)還有1994年以后的年耕地面積是負增長。至2002年全國人均耕地面積為0.095hrn2,按全國31個省(自治區、直轄市)的人均耕地面積自大至小排名:云南被列為第14位,廣西列在第20名,海南為第22名,貴州為24名,廣東則排在第30位,只比全國末位的福建多一點。從珠江流域片2000年各行業用水結構分析得:生活用水占13.5%、工業用水占19.4%、農業用水占67.1%(含林牧漁占7.4%)。農田灌溉用水量只占珠江流域片總用水的60%,是耕地面積減少或灌溉面積減少?還是已推行了節水農業?這是在水資源合理配置時各省(區)要認真商討的。
前言
目前,我國水利部門正積極開展全國、流域片和各省(自治區、直轄市)3個級別區域的水資源綜合規劃工作,這與全國第一次水資源評價和水資源利用規劃編制,相隔已有20多年了。與以往相比較,現在人們在重視水資源的開發、利用和治理的同時,更加重視水資源的配置、節約和保護,更深刻地認識到水資源已成為綜合的、與人類生存和社會發展休戚相關、不可替代的資源。如何實現把江河流域的工程規劃轉變為資源規劃,以水資源的可持續利用支撐經濟社會的可持續發展,已成為全社會關注的焦點。為此,有必要對珠江流域片各地水土資源特點、開發利用現狀、未來對水資源供需的準則及協調平衡水量水質的難點,進行調查分析評定。同時,還要了解珠江流域片各地經濟社會發展的經濟實力、供水能力、節水潛力及有利于生態環境改善的條件等,以此來考慮當地對水資源的供、需、用、耗、排水的指標定額,經濟社會發展的年遞增率等,即既要符合國家、行業有關規程規范的要求,也要照顧該區域經濟社會基礎行業的特殊性。
一、加強流域片水資源的統一管理
這次水資源綜合規劃應注重河道內與外、左岸與右岸、上游與下游、洪澇與干旱、城鎮與農村等的來、供、用、排水的量與質的協調平衡,致力減輕或化解水資源制約經濟社會發展的矛盾,因地制宜地落實可行的工程和非工程措施。珠江流域片的西北部地處云貴高原山區,田高水低,水資源開發利用程度低,水土流失嚴重,石漠化不斷擴展,水污染日益嚴重;東南沿海地帶的水資源俗稱“風頭水尾”(臺風、過境水),經濟社會發展迅猛,水土資源供需矛盾突出;在西江流域腹地的紅水河(含南盤江下游及黔江河段),是我國十大水電資源“富礦”之一,規劃的l0個梯級水電站已建成(在建)7座,連同相鄰的郁江、柳江兩主支流上已建成的水電站,其電力調度可控制西江中下游河道內用水;北盤江沿岸的六盤水特區是我國煤炭基地之一,它地處珠江、長江分水嶺的缺水地帶,而煤炭卻依賴水力開采,并要洗煤煉焦和建設坑口火電站,使該河段被當地人戲稱為“黑龍江”。從珠江流域片整體來看,滇、黔、桂3省(區)已被列入我國西部大開發的重點省份,對其未來經濟社會發展的用水需求,必須要有對策和措施;東南沿海岸帶及香港、澳門兩個特別行政區經濟發展迅速,淡水緊缺,港澳地區還長年依賴從珠江三角洲內調水;泛珠江三角洲區域經濟合作架構已建成,并兩度召開了泛珠江三角區域環境保護合作聯席會議,而珠江三角洲地區就是這區域的經濟發展中心地帶,水資源應如何才能滿足其需求?可見要合理配置珠江流域片的水資源,就必須把以往受傳統計劃經濟影響下的部門分割、地區分割的管理體制予以改革,不能再把大、中型水電站的用水讓電力部門支配,而水工程的防汛抗旱由水利部門承擔。所以改革水利管理體制的關鍵是要加強水資源統一管理。在珠江流域片水資源合理配置方面,可參考在“九五”期間成立的黃河上中游管理局,由流域機構與各省(區)水利行政主管廳(局)組建一個水資源開發利用的協調機構。近年黃河防總辦公室還與西北電網有限公司等建立一個水庫調度信息平臺,實現調度信息共享,促進上下游合理利用水資源。還可以考慮像海河委那樣,為尋求南水北調工程改善海河的生態水環境狀況,而制定出一個海河流域生態恢復的水資源保障規劃等措施。
二、明確水資源利用分區
對水資源利用分區的原則之一是盡可能保持與以往相關成果的連續性和一致性。這次將珠江流域片第一次水資源分區時的廣東的“粵西沿海諸河區”與廣西的“桂南沿海諸河區”合并為“粵西桂南沿海諸河”二級區;把原廣東省的“粵東沿海諸河區”和“韓江流域區”合并為“韓江及粵東諸河”二級區;把原來的“紅柳黔江區”(指紅水河和柳江匯合后流入西江主干的稱之黔江河段)、“郁潯江區”(指郁江流至桂平匯人黔江后改稱為潯江河段)以及桂江賀江等二級區調整為紅柳江區、郁江區和西江區。可見這次水資源利用分區對江河水量傳遞互補,行政區域的供需水量余缺的調劑,將會帶來不少有待解決的問題。
另以往在水資源供需平衡時,各省(區)及其省(區)內區域之間,有著“以需定供”還是“以供定需”的爭議。廣東認為需求水量大,有經濟實力可多建設水工程擬實施“以需定供”,貴州、云南經濟發展滯后,只能“以供定需”進行水量平衡。以往的需水量測算,對節約用水多停留在口頭上,節水措施很不得力,也未考慮廢污水處理和再生利用。對水工程的現狀的供水能力,多采用已運行20~30年的水工程設計效益指標,同時珠江流域片內不少地區的供水設施是以引、提水為主,其供水保證率低,欠缺調蓄能力,容易把供水量估計偏多。據2000年對珠江流域片中小型病險水庫統計:廣東、廣西、云南、貴州、海南省(區)三類病險庫分別占在運行的中小型水庫的55%、49%、39%、47%和36%。由于水利工程管理體制改革,水庫經營要自負盈虧且轉向集體或個人承包,把水庫原來的開發目標轉向水電、供水等。因此,這次在水資源供需平衡時,必須要對現有水工程的開發目標、供水能力及其工程的安全度進行評估核定。
三、落實編制珠江三角洲中長期供水規劃
珠江三角洲水資源二級區,是由西、北、東三江聚匯后的網河區,水資源的量與質常受臺風、暴潮、咸水、赤潮、污水及枯水期淡水緊張等的困擾而陷入水質性缺水。這里的土地面積僅占珠江流域片的4.8%,人口卻占珠江流域片總人口的20.6%,城市化率高達77.5%。在廣東全省的21個地級市中,珠江三角洲占有7個,它集中了全省78%的經濟總量和85%的財稅收入。因此,生活、生產、生態用水的量與質需求,無疑對當地國民經濟發展是個重大的壓力,盡管一些區鎮一年的水利建設投入可以億元計,但地勢低洼難修筑大中型水庫來調蓄水量,原有聯圍筑閘的功能受目前城鎮擴大,路橋急增及河道挖沙等影響未能重新綜合規劃調整,灘涂圍墾造地占用了海岸親水帶,房地產開發商在岸堤邊搶建碼頭倉庫,帶來河道流態變形、會潮點上移及廢污水激增。以往珠江三角洲內的洪潮區和潮洪區,枯水期仍可利用堤圍水閘水泵兼施進行潮灌潮排“偷淡”沖污,現在連東深供水工程,也因東江枯水期水量緊缺及水污染而要把取水口上移,并修建了大型污水處理廠及對河(渠)全程進行全封閉輸水。近兩年珠江委等雖曾成功地利用西江上中游梯級水庫下泄水量,沿西江主干道,向西、北江三角洲的沿海地區壓咸補淡,但這不是長久之計。應該在這次規劃中抓緊落實編制出珠江三角洲區水資源中長期供水規劃,以節水先行,環保跟上去,落實需水量,在考慮修建供水設施時除首推已完成項目建議書的思賢活水利樞紐盡快上馬興建外,還可參考東深供水系統的思路,利用中順大圍頂部不受咸(枯)水困擾的東海水道已建的鳧洲水閘經補強加固,引提西江水沿鳧洲河(渠)南下至該圍內東西向連通磨刀門水道與橫門水道的石歧河構通,形成龐大的河渠水網調蓄水量,并進一步查勘線路修建渠(管)泵閘向長江水庫補水及連通中珠圍內的鳳凰山、大鏡山等水庫,聯合向中山、珠海、澳門等地供水。也可考慮像深圳市那樣購置中型水庫作為枯水期的應急供水專用水庫,把眾多原為農業灌溉的中、小型水庫轉變為鄉鎮供水水庫。并要積極勘測規劃修建海岸帶的港灣水庫或建設海水淡化廠。
四、明確各項水資源利用評價指標
評價水資源利用的合理性和科學性,常用單位指標來量化,一般多采用人均水資源量、畝均灌溉水量、人均GDP等表達。這個“均值”是相應主管部門在某個時期內逐年累加的平均值。現各有關指標、定額、年遞增率等既有現狀又要預測,都由國家相關主管部門或其科研院校提供控制數給各省(區),要求各省(區)再分解到各水資源分區和地、市、縣行政區。例如:耕地面積這次只要求填報2000年數值,卻要以1996年國家土地管理局公布數字控制。但珠江流域片內各省(區)的2000年統計年鑒或國土部門公布的耕地面積數,都比1996年少,多數省(區)還有1994年以后的年耕地面積是負增長。至2002年全國人均耕地面積為0.095hrn2,按全國31個省(自治區、直轄市)的人均耕地面積自大至小排名:云南被列為第14位,廣西列在第20名,海南為第22名,貴州為24名,廣東則排在第30位,只比全國末位的福建多一點。從珠江流域片2000年各行業用水結構分析得:生活用水占13.5%、工業用水占19.4%、農業用水占67.1%(含林牧漁占7.4%)。農田灌溉用水量只占珠江流域片總用水的60%,是耕地面積減少或灌溉面積減少?還是已推行了節水農業?這是在水資源合理配置時各省(區)要認真商討的。
看上去,人們好像都知道一點力學,但您知道嗎?“力學作為自然科學的第一個定量學科,發展至今,其現狀與以前已大不一樣,尤其在研究的深度與廣度方面。今天我們的很多工程設計與對自然災害發生發展規律的揭示及防治都需要高水平的力學研究去支撐,而不僅僅是弄幾個力學專業詞匯以至于沒有深入的力學研究就能有效推動的,它需要創新來促使舊貌換新顏。”蘭州大學土木工程與力學學院院長周又和教授一席話,代表了中國力學研究中堅力量的思考方向。
登上塔尖可以看到廣袤的風景,站上巨人肩膀可以推動科學研究的快速前行,無論如何都要用盡全力向上攀緣才行。尤其在科學研究方面,更要用功、用心、用智,才可發現攀緣的階梯。周又和與力學的淵源已30年有余,在力學的天地里不斷地攀緣。追本溯源,他的歷程是一條汗水凝聚著收獲、前行伴隨著思索、創新驅動著發展的奮發有為之路。
立志為學――開啟人生精彩夢
周天寒徹何所依,又見彩虹艷陽起。和煦春風遍地吹,馥郁桃花滿山。
詩言志,一首詩能夠折射出一個人的所感、所想。2011年1月6日,周又和閑來寫下了這首詩,以總結自己多年來的人生感悟。詩如其人,可以感受到,周又和在用心參悟生命,在用汗水鋪就人生的精彩之旅。
周又和,1957年5月出生于湖北漢川的一個普通農村家庭。家中有兄弟六人,周又和排行第四,他上面還有一個姐姐,全家日子過得十分清貧。在上世紀60年代初,大哥考入初中學習,畢業前夕父親突發重病,親友們力勸父親讓大哥回家務農以緩解危難,但父親不忍心讓成績優秀的大哥輟學。為了減輕家庭負擔,大哥以優異的中考成績考取了能提供生活費的孝感師范學校,畢業后當上了一名人民教師。但受溫飽問題和“”的影響,大哥之后的兩兄一姐的讀書都止于小學。到周又和及其兩個弟弟讀書時,家中困境略有緩解,父親就堅持讓他們多讀點書。所幸的是,他們因親歷農村的窮苦生活,所以立志發奮讀書以改變貧窮面貌。這樣,他家共有兄弟四人實現了讀書的夢想,這在當地也算是一段佳話。
對周又和人生成長影響最深的是他的父親與大哥,他們對于人生樂觀向上的態度、敢為人先的干勁一直深深地扎在了周又和的腦海里。在當地,父親周協堂是種田能手,上世紀50年代初期曾擔任過合作社的蔬菜排排長,對于在何時何地種什么莊稼他都了然于心,精心耕作,成為生產隊種田的“高級參謀”;那時,自留地是全家人生活的主要依靠,他也敢在自留地里種當地人沒有種過的生姜與花菜等,并能獲得好的收成。大哥周運和對工作一絲不茍,通過不斷努力,能力持續得到提升,在上世紀70年代后期,他通過報考函授大學班獲得了大學文憑從而圓了他的“大學夢”,從一名小學老師迅速提拔到初中、高中任教,恢復高考后成為縣里有名的高中數學老師,90年代還出任過縣重點高中漢川二中的副校長。父親經常以大哥的優異成績為自豪,并用大哥的范例來引導與教育其它小孩。受此影響,大哥帶回家的數學書籍,周又和“偷偷”拿去學習,因此他從小數學成績就拔尖。在“教育回潮”的1972年,周又和于當年春季進入高中學習,有幸遇上了抓基礎教育質量的好時機。那時學校狠抓基礎教育,經常進行課程單元考試,他的數學與物理成績總是名列年級前茅。為此,任課老師還給他開小灶,將“”前高中課本中的一些較難習題給他做,他總能做出,深得老師的喜愛。得益于扎實的基礎,在年底學校舉辦的高中一年級數學競賽中,他以滿分第一名博得頭彩,由此奠定了他的自信心,“立志讀書”的信念也在這時候悄然種下。1973年夏天起,受“”干擾,全國遍地搞“開門辦學”,學校不敢再抓學習,但周又和始終堅守對學習的信念,支撐著他走過人生不平凡的歲月。哪怕在盛行“讀書無用論”的年代,他也從未在學習上有過動搖,一路向上,翱翔書海。
在“”那個風雨飄搖的年代,除了生活困苦的磨難外,周又和遇到的更大苦惱是他繼續深造的夢想遙遙無望。1974年7月高中畢業后,周又和回鄉務農,這一“停滯”就是近四年。在此期間他干過各種農活,當過大隊加工廠的“技術工人”,做過生產隊的會計,還當過高中民辦教師。一步步,他靠的都是自己的實力,小小的改進也給他以慰藉。對于能當上教師這一事,周又和還有一段“勵志”經歷。那是1976年,他當會計時,因為對數學的興趣,一次在縣城偶然買到一本西安交通大學編寫的《高等數學》,喜不自禁。于是,就開始自學,認真做題。他發現書上多處習題答案出錯,但又不敢相信會有此事。“初生牛犢不怕虎”,帶著疑惑,他就大膽地給教材編寫組寫信求助,最終得到回復,他的解答竟是正確的!一名不到20歲的高中生敢于“挑戰”大學教材,這在當時可是少有的事。這件事不僅讓他極受鼓舞,也給了他很大的影響,以至上大學后,他凡事不崇拜、不盲從,養成了獨立思考、敢于挑戰的科學精神。也因為這件事,周又和引起了當地有關部門注意,1977年6月,他當上了一名高中民辦物理教師。
科學的春天帶來周又和命運的轉折。深受“數學皇冠上的明珠”――陳景潤的故事影響的他,在恢復高考的1977年,成功地考上了大學――踏上了恢復高考的“第一班車”,1978年春季進入大學學習。
結緣力學――奏響學海歌
力爭上游競,學海行舟引潮掀。前程寬廣護天地,沿峭碩果令神嘆。
………………
2011年3月17日,周又和又寫下這首詩,以紀念自己力學學習與工作的34年,表達他對力學的贊美及對工作的總結和展望。有誰能知道,這樣一位與力學有著深厚淵源的學者,與力學結緣,卻是“機緣巧合”。
向來成績優異的周又和如愿考上大學,進入華中工學院(現為華中科技大學)力學專業學習。這一專業并非他所填報的志愿,只因學校要加強力學師資培養,就在所報相近專業的優秀考生中挑選,這樣他被調劑進入力學專業的師資班。周又和說他當時對力學知之甚少,幸運的是這一專業與數學有著緊密的關系,也算是能發揮他在這方面的特長,為學好專業課程發揮了作用,從此就開啟了他的“力學人生”。
周又和抓住來之不易的機遇,發奮學習。當他得知數學和物理對所學專業的重要性后,除了學好力學課程外,也著力學好數學與物理課程,這為他日后的發展奠定了堅實的基礎。還在大一與大二期間,學校先后組織了大學生數學與物理競賽,他都積極參加。在數學競賽中,他為班級獲得數學競賽三等獎,這是按班級參賽前五名考試成績的總成績確定的,他是其中五名之一。在物理競賽中,周又和獲得個人三等獎。他取得的這些好成績,使他在大學期間開始嶄露頭角。在畢業前夕做本科畢業論文的四周內,指導老師讓他就皮帶彈簧振子系統自激振動極限環的存在性開展定性分析研究。周又和在得知該問題還沒有解決后,他激情飽滿,通過嚴謹的力學和數學分析,使這一問題得以解決,他的科研能力深得老師的贊譽。這一研究論文投到學術期刊《華中工學院學報》,并于1983年發表。這在當時的本科論文中并不多見,也讓他初嘗到研究成功的滋味。到大學畢業時,師資班中的學生只有成績好的才可被選留任教。加上他的獲獎與畢業論文研究所埋下的良好伏筆,他有幸留校任力學教師。
“前程寬廣護天地,沿峭碩果令神嘆。”正如詩中所描述的一樣,隨著研究的深入,周又和越來越深刻地體會到力學的博大精深與無窮奧妙,探求的欲望也日漸強烈。在不斷攀爬象牙塔的過程中,累積了讓他享用一生的寶貴知識財富。
1987年9月,周又和從華中工學院慕名來到蘭州大學,在知名力學科學家與教育家葉開沅教授的指導下攻讀博士學位。葉開沅教授是著名力學科學家錢偉長院士的得意弟子,我國第一個力學專業――北京大學力學專業的五位創辦人之一,1956年獲首屆國家自然科學獎二等獎。此前,周又和參與的圓薄板大撓度非線性問題各種解析解法的收斂性證明與定量研究獲得突出進展。由于求解非線性問題的解法都涉及到無窮展開或無窮迭代,其收斂性是判斷和保證求解方法有效性的基本數學課題,當時沒人做過這方面的研究工作,成為非線性科學的一個難題。他與鄭曉靜一道迎難而上,針對圓薄板大撓度非線性問題,尋找到嚴格的數學證明途徑解決了這一棘手難題,使這一研究獲得重大突破。這些研究成果贏得了非線性力學領域的著名科學家錢偉長院士與郭仲衡院士的高度贊譽,被認為是該領域“國內外少見的優秀工作”,“已處國內外領先地位,是五十年來該課題最完備的一項研究”。周又和的能力由此也深得葉開沅教授的賞識。在此基礎上,葉先生安排周又和就航空儀表中的諧振壓力傳感器的力學特性開展研究。針對這一非線性動力學問題,周又和提出了自己的研究方法。首先將非線性動態解分解為靜平衡部分與在此基礎上的動力擾動部分,從理論上證明了靜態解對小擾動線性自由振動固有頻率的影響,從而確認了諧振壓力傳感器工作原理的可行性;隨后,以靜態非線性問題級數解法的高精度解為基礎,對小擾動線性自由振動的振型函數采用冪級數展開后,提出的展開系數線性變換格式將所導出的無窮階代數特征值問題轉化為有限階,從而使解的精度得到提升且計算量大幅減小;最后,采用奇異攝動法討論了大振幅非線性振動的振幅對固有頻率的影響。在這一研究路徑下,他定量給出了振弦式與振膜式諧振壓力傳感器的高精度壓力-頻率特征關系,并給出了圓板受均勻面內壓力的屈曲失穩臨界值及后屈曲力學特征的定量結果等。周又和的博士生將這一方法還推廣到熱彈性非線性梁板結構與非線梯度材料梁板結構的力學特性分析中。他在這一領域的這兩項研究成果先后獲1992和1996年度甘肅省科技進步獎二等獎。
“機會總是留給有準備的人。”這句話用在周又和身上再合適不過。很多人在看到他的驕人成績時,總會認為他的機會太好了,想啥有啥。但他心里很清楚,為了這些收獲,他常常加班加點超常工作,付出了艱辛與努力。40歲之前,他很少在凌晨一點前睡覺,有時甚至通宵達旦。而每一項研究,都會遇到不少困難。對于困難,他敢于面對并給予有效化解。他說,“對于一名科研工作者,找可做的對象是困難,尋求解決途徑是困難,學習新知識是困難,解決問題仍是困難,表達科研成果還是困難,周而復始。然而,人的能力就是在克服各種困難的過程中得以形成與發展的。”正是這種敢于直面困難的態度和樂于鉆研的拼搏精神,使他打響了研究生涯的“重炮”――建立起了獨立從事科學研究的能力。
跨出國門――攻堅克難勇往前
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光陰如箭穿心過,明媚日月照人還。
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1989年年底周又和獲博士學位后留在蘭州大學任教。隨著薄板非線性力學研究取得重要突破帶來的科研能力和自信心,他接下來的研究便一發不可收拾。1990年前,周又和就在思考轉變研究方向。1985年美國機械工程師協會應用力學分會圍繞“固體力學的未來發展趨勢”撰寫了十余篇綜述論文, 其中4篇提到電磁固體力學為今后固體力學的新方向,指出“必須發展電磁力學理論”,“磁與力學耦合問題將是一個重要的研究領域”。在國內,當時這方面研究尚未展開。1991年,時任中國力學學會理事長的王仁院士在蘭州參加全國現代數學與力學學術會議期間,得知周又和與鄭曉靜要開展這一領域的研究,就對他們的這一選擇給予了極力支持和鼓勵,使他們更堅定了信心。此后,周又和的科學研究也就是圍繞這一與高科技密切關聯的新興交叉學科有針對性展開的。
當時,電磁固體力學遇到的主要問題有:鐵磁梁式板結構在橫向磁場中的磁彈性失穩臨界磁場的實驗結果遠低于理論預測值,致使理論預測偏于不安全;鐵磁殼的力學實驗結果遠低于理論預測值,且不同理論模型預測的結果相差很大;針對仿托卡馬克聚變堆實驗中超導磁體的磁彈性失穩臨界電流的理論預測也與實驗有較大偏差;上述兩類磁彈性力學問題從彎曲發展到失穩的彎曲路徑沒有理論上的揭示;多場耦合非線性的定量分析方法很少,商業軟件不能實現其定量分析等等。周又和圍繞這些基礎問題開展研究,逐漸發展到包括壓電智能結構的動力控制,超導懸浮與斷裂力學、超導交變損耗與磁通跳躍失穩、超磁致伸縮智能材料與控制等的建模及多場耦合非線性力學特性分析,小波方法及其在強非線性問題中的應用等等,均取得了突出成果。而這些新的前沿科學研究的成功探討,要得益于周又和的“走出去戰略”。
走出國門,是周又和實現科研跨越的一個重要歷程。1993年9月至1994年7月,他作為訪問學者在美國肯塔基大學從事合作研究。1994年7月至1995年7月,作為外國研究員在日本東京大學核工程研究實驗室與國際電磁固體力學知名學者Kenzo Miya教授在電磁固體力學領域開展合作研究,取得有實質性進展的創新成果,促成日本應用電磁材料與力學學會于1995年和2007年兩度向蘭州大學捐資共400萬日元設立優秀研究生獎勵基金。1998年6―12月和2002年3~5月,他作為高級訪問學者兩度赴美國加州大學河濱分校與Q.Jiang教授開展合作研究。
從美國到日本,從壓電智能結構的力學研究到鐵磁、超導等電磁固體力學研究……周又和馬不停蹄,盡自己最大可能擴展著前沿知識,豐富著所涉及的先進領域。很多人會詫異地問他:“只見過從日本轉到美國學習深造的,為什么你要從美國這樣好的環境跳出去到日本呢?”周又和的回答表明了他自己的態度:“當時純粹從學術角度去考慮問題,從哪兒到哪兒無所謂,哪里能促進發展就到哪里,出國是為了增強能力、擴展視野。”
“認真鉆研、敢于挑戰”的科學精神和品格貫穿于周又和的整個求學生涯中。初到日本時,恰逢他的合作教授Miya出差歐洲,他沒有因此受到影響,而是整日埋首于Miya教授研究組的書房中,閱讀各種學術書刊。當時,一本國際學術會議論文集上發表的關于鐵磁板在面內磁場作用下振動頻率上升的實驗研究,引起了周又和的關注與興趣。在此之前,他對此也有過理論分析,所得結果為對應于固有頻率下降的失穩,而實驗結果卻是頻率上升。對于一位以理論研究見長的年輕學者來說,這是極好機會,因為實驗結果是不容否定的,問題只可能出在理論模型或定量分析方法上。兩周后,Miya教授從歐洲回到東京大學,周又和就向Miya教授提到了這一實驗。在得知相關研究沒有給出理論解釋后,他表示想做這一問題的研究。對此,Miya教授既沒有表示支持也不反對。因為Miya教授知道,這一研究難度相當大,他的研究組擁有最強的計算程序,曾開展過這一問題的定量計算,卻屢試都沒有進展。但周又和并不因此而退縮,反而更來勁,開始尋找突破口。不到三個月,他通過建立新的磁力表征模型就把這一問題解決了!當周又和將整理成的研究論文拿給Miya教授時,Miya教授十分驚訝:這位既不是學電力工程、也不是從事電力工程工作的中國年輕力學學者如此快速地解決了這一難題,所寫論文中涉及的電磁學部分是如此嚴密和準確!而這一快速突破和嚴密準確的背后,是周又和在大學期間良好的電磁學與數學知識積累,當然更離不開他持續的付出和努力。回國后,周又和通過系統深入研究基本模型與定量方法,完全解決了這類鐵磁材料結構磁彈性力學研究中所存在的基本問題。烏克蘭力學學者Podilchuk等人在2005年發表的論文中對這類模型的研究進展進行評述時,將周又和的完整模型與這一領域的國際知名學者的其它模型并列給出,由此評述展示了周又和的模型是自Maxwell提出電磁應力張量以來該領域幾項代表性發展中最新的一個。意大利學者Nobili等人在2007年發表的論文中評述這一磁固體力學研究的線性化處理所存在的缺陷后,采用了周又和中的觀點指出“最后也是最重要的是線性假設導致刻畫磁性體內的分布力有眾多表征方式”。國際學者Soh等人在2007年的評述中指出,日本學者“Takagi等人完成了軟鐵磁板在沿長度方向的磁場中的振動,結果顯示為磁化影響使得頻率增加。”并通過引用周又和的,指出周又和發現了“經典磁彈性理論得到的由磁效應引起的頻率是下降的。”隨后又進一步指出,周又和建立的完整模型是“放棄了磁彈性應力張量,發展了一個類似于彈性應力的新的理論.由這一新的理論得到的結果可解釋這一實驗結果。
周又和研究組后來在超導力學方面的研究也是源自于在東京大學的工作。日本作為新能源裝置的磁約束熱核聚變反應堆開發研究的主導國家之一,對相關研究投入很大,東京大學在東海就建有一座小型的實驗聚變反應堆供研究使用。雖然此前周又和知道一些這方面的信息,但身臨其境更加深了認識,加之Miya教授繼美國康乃爾大學的Moon院士后,也做了仿托卡馬克裝置中超導磁體磁彈性失穩的實驗測量和理論研究。周又和在發現理論預測與實驗結果有偏差,且彎曲過程沒有給出理論揭示后,也同時開展了這一問題的理論建模和分析方法研究,追蹤出磁彈性彎曲路徑并得到失穩臨界電流,所得結果與實驗十分吻合。隨后他又將這一研究推廣到與日本名古屋在建螺旋型聚變反應堆相關聯的超導磁體的磁彈性力學分析中。相關的2篇論文均在國際期刊Fusion Engineering and Design發表。回國后,除了將這一研究推廣到動力特性分析外,周又和研究組還開啟了超導磁懸浮、超導塊材斷裂、超導變形與超導特性的相互作用、超導交變損耗與磁通跳躍失穩、超導CICC導體復合股線等的力學理論與實驗研究,取得了顯著成效。有關超導磁懸浮動力特性的理論研究論文在學術期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity發表后,2008年獲IEEE超導委員會這一國際學術組織授予的最佳貢獻論文獎,他指導的超導懸浮力特性實驗研究的博士論文于2010年獲全國優秀博士論文獎。
此外,在日本期間,周又和對新興學術前沿的敏銳能力也值得稱道。Miya教授除了電磁固體力學研究外,開展的另一研究領域為無損探傷檢測。當時,Miya教授的一名博士生正在采用剛剛形成的最新數學方法――小波理論來從事核電工程中金屬結構無損檢測方法的理論研究。由于小波理論對短時信號處理的有效性,這一新的數學方法得到了不同領域學者的廣泛關注,以圖改進和解決工程應用中的一些遺留問題,提高其有效性。但是,對小波理論的理解,需要有良好的數學知識,多數非數學專業學者剛入門時就往往被難住,加之當時數學界知道這一理論的人也不多。在此情形下,Miya教授雖已多次聽取博士生的匯報,卻一直沒能理解和接受。1994年11月,周又和在得知這一情形后,以他數學知識的優勢,結合傅里葉分析方法的相關特性,先從不同簡單小波的特點、計算格式及應用舉例出發,再到小波理論的一般框架及小波應用進行介紹,就容易理解了。在短短兩周內,他寫出了50頁的英文小冊子,Miya教授看后很快就理解了,隨后安排他在研究組講授。周又和回國后,將這一新的數學方法及應用給予了有效拓展。他與研究生一道將小波方法最先運用于梁板結構的力學分析以及壓電智能結構的動力控制特性研究中,提出的延拓技術解決了小波方法應用于初、邊值問題時的邊界跳躍問題。基于小波理論建立的計算量小且精度高的拉普拉斯數值反演方法及改進的小波生成方法獲得了英國、波蘭、國防科大等國外國內動力學與控制學科學者的多次大篇幅采用,近期所提出的求解非線性問題的小波方法成功地解決了求解非線性問題的封閉性問題,為求解強非線性問題提供了通用方法。控制理論和控制工程知名學者柴天佑院士在發表的論文中指出,周又和他們“將小波理論中的函數逼近方法引入到壓電智能結構的動力控制問題之中,得到了該領域理論研究的一種新思路”。
在去日本之前,周又和先是在肯塔基大學土木工程系從事其合作教授交給的扇形板力學研究,在不到二個月的時間就得到了滿意的結果,其論文后來在Computer and Structures發表。一個偶然的機會,使他能師從壓電智能結構動力控制的國際知名學者H.S. Tzou教授。1993年的10月下旬,周又和參加了肯塔基大學華人留學生會舉辦的一次聚會,認識了Tzou教授的一名博士生,得知Tzou教授正在物色合作者以開展非線性壓電智能結構的力學特性的定量研究。結合到自己正要開展的電磁固體力學研究,他也想在這方面有所拓展。他也得知,Tzou教授已出版了幾部專著,3篇論文獲美國機械工程師協會授予的“Best Paper Award”獎勵,要求的門檻很高,一般不輕易接受,因為要他提供資助。在周又和簡要介紹了他在薄板非線性力學方面的研究工作后,該博士生答應轉達周又和的意圖。11月初,Tzou教授約周又和去面談,當即答應次年起開始在他的研究組工作。到1994年5月底,周又和接到東京大學Miya教授的邀請函,歡喜不已。當時,Miya教授是日本應用電磁材料與力學學會的會長,Int. J. Appl. Magnetic Material & Mechanics國際學術期刊主編,國際著名電磁固體力學學者。出國前,周又和就與Miya教授聯系過,想去他那里做研究,但一直沒有收到回復。到7月上旬辦好手續后,周又和于7月中旬中斷美國的工作去了日本。這期間他與Tzou教授合作完成的三篇論文日后在國際期刊上發表,首次給出的非線性壓電結構力學特征與控制特性的定量結果被后來的同行學者大量引用,其研究也為周又和回國后將小波理論運用到壓電智能結構動力控制的理論研究和開展壓電梯度功能材料的斷裂力學特性研究奠定了基礎。
在美國加州大學河濱分校機械工程系學術訪問期間,周又和與Q. Jiang教授就旋轉壓電體表面聲波的傳播力學特性開展合作研究。這是Jiang教授正在開展的一項研究工作,主要為尋找新的旋轉體轉速測量傳感器在力學原理上進行探討,即建立表面波傳播速度隨轉動角速度的變化特征關系。周又和進入后,針對這一力學問題從數學上證明了表面波的存在性,給出了波速存在范圍的判別公式,定量給出了波速隨轉動角速度變化的特征關系,相關合作研究論文在The Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP)學術期刊上發表。
從本科生到一名高校教師與在職碩士生,從華中工學院到蘭州大學師從葉開沅教授攻讀博士學位,從蘭州大學留校任教再到赴美國肯塔基大學合作研究,從美國到日本,再到回國后又赴美國加州大學……周又和用近20年的時間畫了一個“圓”,而這一“圓”里有豐碩的果實。周又和的科研之路,是一條伴隨著面對一個又一個科學問題的挑戰并將它們加以解決的綿延起伏之路。這樣的循環在外人看來也許充滿艱辛和挑戰,但對他來說,正是這一次又一次的挑戰成就了不一樣的風景,使他的人生更為豐厚和挺拔,也使他的科學研究“開枝散葉”,“舊貌換新顏”。
立足國內――開疆拓土竟馳騁
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似曾相識非舊貌,錦色百花開滿園。
1995年7月底回國前夕,周又和在日本突然接到大哥的信,告知父親病重,于是返回國內就從上海直接趕往家鄉看望父親。看到父親的重病不可逆轉時,他傷心不已。陪伴兩周后,在父親堅持的下,他回到了蘭州大學。8月底,父親離世,這給周又和帶來了沉重的打擊。父親在世時,周又和因工作太忙又遠離家鄉,沒能盡到陪伴與照顧之責。對此,父親總是說這沒有什么,只要他們在外面好就可以了。在周又和的境況剛有好轉時,父親卻離他而去。周又和每每想起父親的諄諄教誨、養育之恩與大度情懷,就使他的內心不能平靜。2011年1月11日,他還為父親寫下了題為《育兒成才之艱難歲月》和《思念與感激》的兩首詩,用來表達他對父親的思念與感激之情。他用繁忙的工作來減輕悲傷之情并用工作成績來告慰父親的在天之靈,進而使他的內心能得到安慰和平靜。
周又和在處理完父親的后事后,就立刻進入到工作狀態,通過長期的持續不斷努力,他推動了電磁固體力學中的壓電智能結構與控制、鐵磁、超導懸浮與斷裂、常導磁懸浮、超磁致伸縮材料等先進材料結構的多場耦合力學研究的發展,解決了這些材料與結構多場耦合力學中存在的一些理論與實驗不符問題,建立了有效的理論模型與多場耦合定量分析方法及程序,揭示出了一些規律。到1999年,周又和研究組在電磁固體力學領域的研究取得了顯著的實質性進展,在總結這一階段性研究成果后,他們撰寫的《電磁固體結構力學》專著獲國家科學技術學術著作出版基金資助由科學出版社出版。王仁院士欣然為這部專著作序,指出“近十年來,他們經過堅毅的摸索,已經深刻掌握了這門學科的全面情況,做出了許多創造性的成果……這方面的專著在國際上也少有,本書無疑將對我國開展這方面工作起到重要的作用”。周又和的這些研究成果也得到電磁固體力學的兩位開創人、美國工程院院士、康乃爾大學理論與應用力學系的兩任系主任Y.H.Pao教授及其學生F.C.Moon教授的高度贊譽。世紀之初,兩位院士應邀到蘭州大學講學與學術交流。后來,Pao院士在給周又和的信中指出“蘭州大學力學系,近以電磁力學之研究聞名國內。經與師生座談,果然名不虛傳”。
截止目前,周又和已主持各類研究項目30余項。正是他的這些豐碩研究成果,使他于1999年入選為第二批教育部長江學者獎勵計劃特聘教授,2000年獲國家杰出青年科學基金,他領銜的科研團隊于2006年入選教育部新世紀長江學者創新研究團隊,2011年入選國家自然科學基金創新研究群體,2012年主持申報的“大型超導磁體結構力學分析”立項為國家磁約束聚變能發展規劃專項的“托卡馬克聚變堆關鍵技術研究”項目的一級課題,目前還主持超導力學研究的國家自然科學基金重點項目。已在Appl. Phys. Lett.、《中國科學》等國內外學術期刊和學術會議上表學術論文360余篇,其中SCI收錄論文180余篇。主持的“電磁結構非線性力學”研究項目于2005年獲教育部自然科學一等獎,參與的研究項目“中國北方沙漠化過程及防治”獲2007年度國家科技進步二等獎;2007年發表在國際學術期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity上的研究論文于2008年獲IEEE超導委員會授予的最佳貢獻論文獎即Van Duzer Prize,研究項目“電磁材料結構多場耦合非線性力學行為的理論研究”獲2008年度國家自然科學獎二等獎。
在不斷推動電磁固體力學深入研究的同時,周又和研究組還結合我國重大風沙環境問題,開拓了風沙環境力學的研究。直到上世紀末,周又和他們的研究難度雖然不斷加大,但主要還是在固體力學范圍內。1999年,在強沙塵暴刮到北京引起中央高層重視后,科技部就此研究專門立項973項目。在加強力學基礎研究的需求下,經過近十次會議論證,周又和最終爭取到將他研究組主持的“風沙環境力學及土壤風蝕的定量研究”課題列入這一項目。
從力學層面上講,風沙力學研究的主要難度在于沙粒散體與大氣流體的相互作用還沒有成熟的力學模型可資利用,從而使可控條件的風洞實驗測量與野外觀測之間無法關聯,加上沙粒粒徑與風速等的隨機性、風流動與沙粒運動耦合作用的非線性,使這一研究難度劇增。針對這些存在的問題,周又和研究組同時從理論建模和實驗兩方面來展開研究。此前,周又和的研究一直在理論方面,使用國外的實驗結果。隨著研究的深入,開展實驗研究進入了他的視野。蘭州大學雖有一些力學實驗設備,也只能供本科生教學用,少且老化,達不到科研的要求。同時,他還苦于實驗研究人員的缺乏,雖有想法卻一直沒能展開。
周又和涉入力學實驗研究是從參加一次風沙運動的風洞實驗開始的,沒想到也是一發不可收。2001年暑假,他帶領兩名研究生到離蘭州幾百公里的沙坡頭開展風沙力學的風洞實驗測量,中科院沙漠所也派了一名博士生協助實驗操作,實驗是在40℃的沙漠地帶進行的。在開始實驗前,需要對風洞進行無沙風速廓線測量的校準工作。哪知一連幾天,計算機上顯示的測量結果均不對,無論協助的博士生采用何種手段檢查與調試,都沒找出問題所在。就在學生們幾乎要放棄的情形下,周又和以他在調試計算程序中排查錯誤的經驗,提出檢查方法與步驟,按此進行后,再開機測量,結果就正常了。隨后,在了解實驗規程的基礎上,他對風沙力學測量的實驗流程作出安排,在兩周的實驗測量后,回到蘭州進行數據處理與分析。在這一過程中,周又和他們通過對輸沙率廓線的實驗數據經擬合再沿高度積分所得到的單寬輸沙率公式,不僅可以提高實驗結果的精度,而且還能給出這一物理量實驗值隨摩阻風速變化的關系式,這在以前是沒有做到過的。單寬輸沙率是土壤風蝕研究中的重要物理量,其隨摩阻風速的變化關系一直是學界關注的話題。在當時,這方面的關系式已多達50余種,或經驗的或半經驗的,對于同一情形,這些公式的預測結果之間相差很大,可達2~4倍,這就需要高精度實驗結果來檢驗它們的適用性。當周又和的研究生將數據處理結果提交到他手上,并報知可擬合出手頭的全部實驗結果但卻不能反映風沙運動中實際存在的臨界啟動特征時,周又和對此不滿足,親自改進擬合函數的選擇,使之能擬合出全部實驗結果及特征。就這樣反復嘗試,一周后就得到了結果。這一研究成果于2002年發表在國際物理期刊Physical Review E上,評閱意見指出“這是一項引人關注且完整的研究,作者們給出了一系列給人印象深刻的實驗,并積累了大量好的數據。受本領域經典工作的啟示,他們擬合得到了切實可行的公式”。這一發表在國際物理期刊上的實驗研究論文,既為他們日后的實驗室建設及實驗研究的展開,也為日后在國際物理期刊上發表近百篇研究論文開了好頭,積累了經驗。在此過程中,實驗研究隊伍也得以成長。
蘭州大學的風沙環境力學理論研究也取得了長足的進展,這里我們介紹周又和在其中的一個方面――碰撞接觸力學。風沙流中的沙粒在重力作用下落到沙床面經碰撞后的起跳初速度分布函數一直是風沙物理(即力學)研究中的基礎物理量。周又和他們在立項973項目的課題時,就敏銳感知到這一力學問題的重要性。由于沙粒-沙床面碰撞過程具有隨機性,此前他沒有涉足過隨機性問題的研究,一時難于下手。于是,他一方面找來隨機過程與數理統計教科書學習,另一方面與在美國從事非線性隨機動力學與控制研究的Sun教授聯系,于2002年通過國家自然科學基金海外青年學者合作基金的立項來開展合作。2003年暑假,Sun教授應邀來蘭州大學講授《隨機振動基礎》40小時,周又和除了將這一英文講稿復制給所有聽課人員外,還堅持全程聽課。此后不久,周又和就弄清了研究顆粒隨機碰撞的方法與途徑,與研究生一道成功地建立了這一問題的唯象模型,給出的理論預測結果能很好地對實驗給出有效預測。除了采用唯象模型的方式來研究沙粒碰撞起跳初速分布函數外,2003年周又和還安排他的一名博士生采用離散動力學方法在大量隨機碰撞的數值實驗基礎上通過統計方法來給出。除了對所研究問題給出了一新的統計公式外,獲得的一些起跳特征整理成論文投送到地學權威期刊Journal of Geophysical Research,評閱人在同意接受發表的同時,提出了所采用的最基本兩顆粒碰接觸力模型中的等效參數如何得到的問題。此前,博士生曾告知這是程序中的,文獻中也是如此。雖然論文得以接受發表,但周又和對此要弄個明白,于是就自己推公式。真是不推不知道,一推放不了。他調閱文獻發現,目前宏觀離散動力學方法(也稱離散單元法)具有廣泛的應用,包括巖土、泥沙、風沙、水沙、建筑橋梁結構接頭處受強地震的連續碰撞毀損、粒料輸運等領域都在應用這一方法開展研究,其中所采用的碰撞接觸力模型為線性剛度線性阻尼模型,輸入的碰撞恢復系數為常數,后者在所有的物理與力學教科書中也是如此表述的。然而,周又和從《彈性力學》教材中很早就知道,兩圓球(或顆粒)靜態接觸力在線彈性范圍內于100年前就由德國學者赫芝給出了解析解,其接觸力隨接觸位移的變化呈3/2次冪的非線性關系,即剛度是非線性的,從而引起了周又和的興趣。與此同時,他還得知,從上世紀40年代后期開始,就有實驗結果顯示出恢復系數隨碰撞速度的增大而減小,即不是常數。直到2005年,美國、德國和波蘭等國學者還在開展顆粒碰撞恢復系數隨碰撞速度變化的基礎實驗測量和接觸力表征模型的理論研究,只是各碰撞模型的預測結果與實驗相差太大。到2006年,周又和針對碰撞的力學基本過程,在考慮彈塑性變形后,成功地建立了一碰撞接觸力模型,使現有恢復系數隨碰撞速度變化的實驗結果得到了很好的預測。這一研究結果被德國佛萊貝格工業大學巖土工程研究所所長、歐洲離散動力學方法及程序應用推廣中心負責人Konietzky教授知曉后,主動與周又和聯系開展合作,2007年專此來蘭州大學講學。Konietzky教授是采用離散動力學方法從事巖土力學研究的國際著名學者,2010年他申請到德國科教部的國際合作項目,用于與周又和開展學術合作與學術交流。2011年11月,周又和率團赴德國報告了這一工作,后經Konietzky教授推薦,周又和于2012年10月在該校召開的國際學術會議上作大會報告。
最近,周又和研究組將離散單元法的研究拓展到復合超導CICC導體的橫向壓力-位移特征的理論研究中,成功地對實驗結果給予了理論揭示。CICC導體是ITER核聚變新型能源裝置中產生超強磁場的大型磁體的基本結構,目前,ITER建堆與運行預算投入100億歐元,我國是這一大型新能源實驗裝置國際合作研究的七方國家之一,承擔10%的費用。因為ITER裝置內要求達到11特斯拉的超強磁場,超導磁體在強磁場作用下的力學變形與超導性能退化就成為這一裝置的設計功能能否實現及其后功能提升的主要課題。經對超導CICC導體樣品在類ITER磁場環境條件下的實驗測量表明,目前設計制備出的樣品只能運行6000次左右,遠低于預期要求的2~3萬次。其次,目前針對提高運行次數的力學設計理論所得結果也與實驗結果相反,即理論預測為增大絞纜節距可升高運行次數,但實驗卻是降低。為此,相關工程界與理論界正在尋找新的有效力學方法,以期希望能解決這一問題。在2012年5月他們將這一研究論文投到國際期刊Superconductor Science and Technology后,論文送到國際ITER超導磁體設計總負責人Around教授評審。Around教授看到針對這類問題研究的這一新方法后,主動與我國科技部ITER中心聯系,希望進行直接交流。經科技部ITER中心的協調與安排,在Around教授的技術代表Denis博士來甘肅白銀檢查超導絞纜制備工藝期間,7月2日,周又和帶領七位教師與研究生前往白銀長通電纜廠,與Denis博士、中科院等離子研究所的研究人員、長通電纜廠的技術人員、科技部ITER中心的管理人員一道就這一研究的深入展開進行了交流與研討。2012年10月,這一論文正式發表。
目前,蘭州大學在電磁固體力學與風沙環境力學兩個研究領域都建立起了能開展實驗研究的實驗室,還建有風沙野外觀測臺站,累積設備費2000多萬元。相關理論與實驗的基礎研究已納入到周又和主持的“復雜環境與介質相互作用的非線性力學”國家創新研究群體,并獲得國家自然科學基金重點項目等的資助。在科技部相關重大研究計劃的支持下,他們正緊密圍繞國家重大需求來展開這兩大工程領域的關鍵力學研究。周又和研究組仍在不斷努力,以期通過他們的研究來提升我國在這兩大工程領域的科學技術水平。
夯實基礎――教書育人譜樂章
甘坐板凳十年冷,追求一流代代新。
何懼征程險難阻,收獲自有后來人。
2011年4月24日,周又和賦詩一首,表達自己在辦學上的所思、所為、所獲的心路歷程。從1989年底博士畢業后留校任教至今,周又和在蘭州這片熱土上,見證了蘭州大學力學學科發展歷程;同時也作為重要推動者之一,親歷了這一學科的重塑、發展、強壯。
蘭州大學力學學科創建于1959年,在葉開沅教授帶領下,1981年固體力學碩士與博士學科培養點獲國務院學位委員會批準設立,1986年獨立建系。葉開沅教授相繼培養出劉人懷院士、鄭曉靜院士、孫博華院士等杰出人才。
“江山代有人才出”,“長江后浪推前浪”。到上世紀90年代中期,一批教師相繼調離或退休,蘭州大學力學學科的發展也一度成為關注的話題。1995年7月,周又和從國外返回蘭州大學,開始了推動力學教學與科研工作的發展,并逐漸發展成為這一學科的領軍人才,建立起了一支隊伍。
“高水平的科學研究需要高素質的人才,而高素質的科研人才則有賴于高水平的本科教育與研究生培養,這就需要將本科教學、研究生培養、科學研究、隊伍建設作為統一的整體來綜合考慮與實施”。周又和不僅這樣講,而且著力用心去實踐。在總結現代高等教育成功經驗的基礎上,面對西部的現實環境,將本科教學、研究生培養和隊伍建設作為統一體系來實施,從而在教書與育人兩方面都取得顯著成效。
30年的教師生涯,周又和邊走邊看,邊學邊思,總結出了一套屬于自己的“教學經”。他把最美好、最寶貴的時光奉獻給了大西北,奉獻給了高等教育和科學研究事業。他用自己豐富的智慧、淵博的學識、堅定的信念和無私的奉獻,引導學生樹立報效社會的責任、敢于擔當的志向和堅實深厚的能力。他對待教書和育人始終一絲不茍,將科研精神與科研成果有機地融入到教學實踐中,培養學生的創新能力和科學精神,不斷激發他們的學習激情。
早在1982年周又和任教于華中工學院期間,他除了教師職業的自豪感外,更多的是深感責任重大,至少不能誤人子弟。為此,他在任《理論力學》課程輔導老師的三年中,除了完成好輔導老師的任務、從老教師那里學好教學方式方法外,還主動做完了原蘇聯《理論力學習題集》中的4000多道題,從而對這一課程的掌握有了全面的提升。周又和備課認真、推導嚴謹、思路開闊、深入淺出,加上熱情輔導和作業全批,教學效果深得學生好評。1986年,教研室從北京弄到一份《理論力學》教學評估的統考試卷,用于同期四個大班的期末考試。考試下來,按大班與小班成績排名的第一都在周又和主講的班上,在四位主講教師中他是最年輕的。這一“果實”的得來,與他對這一課程的用心鉆研分不開。此前,他認真參考不同教材,從各章節內容的銜接、體系布局、例題與作業題精選,到斟酌有關內容表述的科學性和可接受難易程度,都細致過濾了一遍,獲得認可后形成自己的講稿與講授方式。就是在此期間,他發現教材中多個地方的表述不精確,就寫下注記一直保存著,直到2006年他在蘭州大學再講這門課程時又進行修改,并于2009年發表在《力學與實踐》上。也是在華中工學院期間,他看到《力學與實踐》上就動矩心的動量矩定理的公式如何正確表征開展持續討論,但沒有達成統一認識與表征公式。他就從嚴格的矢量表征方式出發導出了統一的表征公式。這一教學論文投到《力學與實踐》后,于1990年發表,從此這一問題就沒有再討論了。這些,也為周又和主講的《理論力學》在2007年入選國家精品課程和他本人于2008年獲高等學校“國家教學名師獎”奠定了基礎。
截至目前,周又和已為本科生主講8門課程,累計3000余學時;為研究生主講7門課程,累計2400余學時。在主管力學系后,周又和在堅持為本科生講課的同時,還按力學學科的認知規律,主導了本科生培養方案與各課程教學大綱的修訂,加強了實踐教學、實驗教學和科研訓練各環節,增設《力學與工程概論》課程并制作該課程的PPT為學生講授,提出由碩士學位以上的新留教師擔任班主任,設立本科生科研基金,親自聽課并獎勵優秀授課教師,要求教授與副教授既要做科研也要為本科生講課,等等。正是這些得力的措施和實踐,使得培養的本科生成為優質研究生的主要來源。在研究生培養中,他將科學研究與研究生的科研能力、科學精神培養緊密結合在一起,從研究生培養方案制訂到培養過程各環節,他都親歷親為,給出有見地的建議性意見,鼓勵學生要敢于創新和善于創新。正是這樣,周又和的研究范圍越擴越大、越做越深,研究隊伍也日益壯實。
“春播桃李三千圃,秋收碩果香滿園。”周又和多年在教育上的努力和付出換來了碩果滿園。2000年獲寶鋼教育基金會“全國高校優秀教師特等獎”,2006年被中國科協授予“西部開發突出貢獻獎”,被中國教科文衛體工會授予“全國師德標兵”稱號。主講的《理論力學》于2007年入選為國家精品課程,2008年獲國家級“高等學校教學名師獎”,主持的“理論與應用力學創新人才培養團隊”于2008年入選國家質量工程的教學團隊, 2009年獲教育部授予的“全國優秀教師”稱號,主持的本科教學研究項目“高水平力學人才培養與教師隊伍建設的互動模式及實踐”于2009年獲國家教學成果二等獎,他指導的20篇博士學位論文中,有兩篇分別于2010年和2012年獲全國優秀博士論文獎與提名獎,直接培養和協助培養的博士中7人入選為教育部新世紀優秀人才支持計劃、8人成長為教授,成為蘭州大學力學的骨干力量……
回首30余年的教書育人工作,面對一張張年輕探索者的面孔,周又和一直告誡學生,要想發展、做出成績,就要敢于超越前輩老師,至少要敢于超越眼前“高不可攀”的老師,無論何時、無論何地,都要有這股勁。看到學生們一個個成長成才,他歡喜著,更期待著。
扎好圍欄――領航管理出奇效
聽天門長嘯松濤依舊
凌絕頂遠眺風物日新
2011年6月23日,周又和就他領銜申報的國家創新研究群體現場答辯完后,他等待著。次日上午得知成功后,就利用空出的一點時間去登泰山,抄下了山頂南天門的這幅楹聯。想起自己的點點滴滴,他感慨良多,哪樣的進步不是蘊含在這絕妙的楹聯中!人生中的種種“風物”,又何嘗不是陣陣“濤聲”的回響!眼前“濤聲”的喜悅,更讓他深感尋找“絕頂”去發現新“風物”的重任。
“要將一個學術單位搞好,尤其作為高校,形成良好的學術氛圍對于快速發展是極其重要的。這就需要我們的管理人員懂得教學、科研與人才培養規律,具備公心和敬業精神,在吸取現代高等教育成功經驗基礎上,面對遇到的現實問題提出切實可行的辦學思路和采取行之有效的措施,才有可能帶好隊、辦好學。”周又和如是說。周又和進入管理并不是他刻意追求的。在2000年他獲得國家杰出青年科學基金并擔任長江學者特聘教授后,學校為結合應用研究發展的需要,推動工科發展,決定辦土木工程專業。2003年學校準備成立工學院,請他出任院長,被他婉拒。這樣,從2002年開始招生的土木工程專業就只好掛靠在力學系。此前的1999年6月,他接受了沒有行政級別的管理工作――力學系主任。他從本科教學各環節、研究生培養模式的改進、科研氛圍的形成、教師隊伍建設的思路、實驗室建設等方面,都提出了新的有效辦法,并逐漸得以推進實施,不僅使力學學科得到了快速發展,而且也使后來學院的其它學科得到了有效提升。
周又和出任力學系主任后,改變了力學學科長期沒有擴展的局面。1999年底,他主導申報的固體力學成為甘肅省重點學科,2003年新增工程力學碩士學科點,2004年新增力學一級學科博士后科研流動站,2005年新增工程力學博士學科點,同年力學一級學科碩士點獲批設立。
2005年6月,面臨新辦土木工程專業急需步入正常的迫切要求,蘭州大學最終做出決定:將力學學科與地質工程學科、土木工程學科一道成立土木工程與力學學院,讓周又和出任院長。他從學校大局出發,接受了這一任命。對周又和來說,這絕對是個挑戰。新組建的學院面臨重重困難,尤其是新建土木工程專業缺少足夠的師資和設備。當時,學院教師只有31人,實驗設備老化,連本科實驗教學都不能維持。周又和面對的首要問題是如何撐起學院并使之發展壯實。他說,“在其位,就要謀其政,而且要謀好政、善于謀政”。周又和接任院長這一重任后,就一直思考著學院的發展方式與實現途徑,在不同階段提出相應的發展措施。通過深思熟慮,決定采取逐步發展的長遠策略,并將隊伍建設始終放在首位。他通過主持的211工程和985工程的建設項目,將學院的其它學科納入到力學的建設平臺,使它們也能得到發展。2005年下半年,學校投入400多萬元建設教學實驗室以備國家的教學檢查,他綜合考慮三個學科的本科生實驗教學需要,領銜組建了工程實驗中心。在他的建議下,有些設備選擇了較高性能,可開展一些科研與社會服務的實驗測量。建成后,他親自帶領全院教師參觀實驗室,讓實驗人員講解各儀器設備的功能,以便老師們使用。就這樣一步步,在保持力學學科發展的同時,也使原本基礎薄弱的土木工程學科和地質工程學科通過夯實基礎,呈現出階梯式良性發展的格局。
周又和主持學院工作以來,學院的學科建設、科研平臺、教師隊伍、科學研究、人才培養各方面都取得了驕人的成績。在本科生人才培養方面,2005年底申報的“理論與應用力學”本科專業成為甘肅省人才培養與科研基地,2009年工程實驗中心成為甘肅省本科實驗教學示范中心,2010年“理論與應用力學”本科專業入選國家特色專業建設點,此外,還建成國家精品課程1門、省級精品課程4門,獲國家教學成果二等獎1項。在學科建設方面,2005年底力學一級學科成為甘肅省重點學科,新增防災減災工程及防護工程碩士點,2007年固體力學成為國家重點學科,2008年新增結構工程碩士點,2009年新增地質工程學科博士后科研流動站,2010年力學一級學科博士點、土木工程一級學科碩士點獲批設立,2012年新增地質工程一級學科甘肅省重點學科。在科研平臺建設方面, 2005年凝聚學院力量申報的“西部災害與環境力學”教育部重點實驗室被批準建設,周又和任主任;2007年協同甘肅省地震局一起申報的“蘭州地球物理”國家野外科學觀測站被批準建設,周又和兼任副站長;2007―2008年由周又和領銜協調校內其它學院一起申報的“特殊功能材料與結構設計”教育部重點實驗室(B類)被批準建設,周又和任學術委員會主任;2009年學院協同敦煌研究院等單位一起申報的“國家古壁畫保護工程研究推廣中心”被批準建設,周又和兼任副主任。在教師隊伍方面,目前學院有教師54人,含教授15人和副教授16人,其中2位院士、10位教授、13位副教授是在建院后成長起來的,并建成一個國家質量工程的教學團隊(2008)、一個教育部長江學者獎勵計劃科研團隊(2007)和一個國家創新研究群體(2011),國家教學名師1人(2008)。在科學研究方面,建院來3項科研成果獲國家自然科學或科技進步獎二等獎、2項獲省科技進步獎一等獎,承擔國家與地方的科研任務都顯著增強增多,2012年的科研經費較建院初的2005年增長了2倍多。在研究生人才培養方面,培養的兩名博士分別于2010年和2012年獲全國優秀博士論文獎與提名獎。這一系列辦學指標,已使土木工程與力學學院名列蘭州大學的前列。
如果說教學與科研為“雙肩”,那么管理與教研又為“雙棲”。事實上,無論是教學、科研還是管理,無非是能力的使用與貫通。對周又和來說,自己就是一粒“種子”,放到哪里,就要在哪里好好“生根”、“開花”、“結果”,而“收獲自有后來人”。