在南京大学新生开学的第一天，记者在南京大学鼓楼校区东南楼的办公室里，见到了正在查阅资料的薛禹群院士。

  薛院士用略带无锡口音的普通话开始了讲述。时光开始倒流，回到了70多年之前……

结缘地下水

  不管你们未来的路怎么走，都要为国家、为民族做点事。

  1931年11月2日，薛禹群出生在无锡石塘湾，一个有着悠久的人文历史和浓厚的尊师重教社会氛围的百年小镇。“我小时候念书的愿望也非常强烈。”薛禹群回忆说，这与他特殊的家庭背景有关。

  薛禹群的叔叔薛萼果（后改名孙冶方）还担任了中国共产党无锡支部的第一任书记，也是我国著名的经济学家。薛禹群说，叔叔从小就教导我们要报效国家。“我记得他对我们说，中国历史上有许多无名的英雄，他们为国家、为民族牺牲了，连名字都没有留下，不管你们未来的路怎么走，都要为国家、为民族做点事。”叔叔的一席话让薛禹群铭记终身。

  薛禹群说，上个世纪三四十年代，社会动荡，家里的生活也非常不易。“但父亲、母亲都非常开明，支持我去念书。”薛禹群记得母亲曾对他说，“就算家里条件再差，也要让你去念大学”。

  于是，薛禹群从小就接受了比较正规和系统的教育。1949年新中国一成立，18岁的薛禹群便考上了大学，到当时的北方交通大学唐山工学院地质专业学习。“当时，国家的第一个五年计划即将开始，由于国家建设急需专业人才，3年之后，薛禹群与他的同学一道提前毕业，奔赴祖国各地，投身到建设新中国的队伍中。

  回忆起过去的事，薛院士显得很高兴，他在年轻时代充满了报国的热情。

  大学毕业，薛禹群被分配到南京大学任教。1952年夏，薛禹群背着行李，一路南行，来到南京，成为南京大学地质系的一名教师。这一待，就是半个多世纪。

  薛禹群记得他参加的第一个国家项目，是三门峡水库库区和坝址的水文工程地质调查。当时，他和师生日以继夜地做调研，“那时候我们一点也不觉得辛苦，认为为国家做贡献，累一点也是应该的。”

  而由他主持的地下水数值模拟研究后来也成为了水文地质学科一个重要的研究方向。“这类研究依赖于计算机运算，而在上个世纪70年代中后期，南京还没有好一点的计算机，要跑到上海、杭州利用那儿的计算机计算，过年都回不来。后来南京大厂镇的南化公司从德国引进了一台当时比较先进的计算机，我和同事都很高兴，就跑到南化公司去借人家的机器计算。”薛禹群回忆说，由于大厂镇离学校比较远，为了能多算几次，冬天，天不亮就得赶着去乘公共汽车，赶到那里，正好人家上班开门。每天都带午饭在大门口传达室借烤火炉热热就吃了，晚上回到学校已是满天星斗。

  研究条件很艰苦，他和他的同事都不觉得累，每当研究前进一小步，他们都会非常兴奋。

  上世纪80年代，海水入侵被列入国家“七五”期间的重点课题，而山东半岛是海水入侵比较严重的一个地区。“当时我们什么资料都没有。”薛禹群回忆说，“我们从最基本的收集资料做起，在国际上尚无三维海水入侵监测网的时候，建立了三维监测网，同一地点至少打三个观测孔进行监测，5天测一次水位，半个月取一次水样，化验水的成分，通过这些监测资料来揭示海水入侵的特点、规律和机制以及水文地球化学演变规律。在此基础上再创建潜水条件下三维海水入侵模型，再现入侵过程和所发生的化学变化”

  “科研不能靠想象，观测数据做不得半点假。”薛禹群说。“要做学问，先要做人，做一个老老实实的人，做一个立志报国的人。”薛禹群认为，做学问要像做人一样，必须踏踏实实。

  到南京大学工作后，薛禹群就跟着当时地质系的肖楠森老师从事地下水的研究，从此与水结缘。

另起炉灶

  科学需要创新精神，而创新也已经成为薛禹群团队研究的动力。创新，在薛禹群嘴中有另一种表达方式，叫做“另起炉灶”。

  “找地下水的关键是学好地质。”薛禹群说，“而要学好地质必须多考察，多实践。水文地质专业是门实践性、操作性很强的学科，光有书本知识是不行的。”

  渐渐地，掌握了地下水的埋藏、分布规律，找水已经难不住薛禹群了。

  原有的理论逐渐成熟和完备，随着生产的发展，又会冒出来许多新的问题。如哪里有水的问题基本解决了，接着一个问题需要解决的就是地下水的量有多少？这些有限的资源如何合理利用？随着工农业发展，地下水污染问题愈来愈突出了，污染物在地下水中是如何运移的，如何修复被污染的地下水。这些不断冒出的新问题就不仅仅是地质问题了。

  20世纪60年代末、70年代初，他从国外文献中看到，国外开始用计算机来模拟、再现地下水流过程，通过建立数学模型来刻画实际地下水系统内所发生的物理过程的数量关系和空间形式，达到再现地下水系统的能力。薛禹群非常兴奋，敏锐地感觉到这是未来水文地质学科发展的一个重要方向。

  当时，这种新的研究方法对于薛禹群来说是完全陌生的。“这个我不怕，我不会，人家也不会！我现在抓紧时间学了，我将来就领先了。”薛禹群说。

  于是他毅然放弃了原来以地质为主的研究方向，改攻地下水动力学和地下水模拟。

  针对有些地区过量抽取地下水，造成地面沉降，需要回灌水以控制沉降的情况，1986年他带领研究团队建立了国内第一个较完善的地下水三维热量运移模型，在上海实施后，效果良好。

  随后几年，为了解决山东地区过量抽取地下水导致海水入侵的问题，他又带领团队建立了国内第一个海水入侵潜水含水层的数值模型。

  为了掌握海水入侵的规律，收集有关数据，薛禹群带领大家建立了一个立体监测网。“要建立这样的监测网，不仅要选取不同的观测点，还要在同一地点、不同深度上建立观测点，例如我们在同一含水层的顶部、中部和底部分别建立三个观测点。”薛禹群说，“当时在国际上也没有这样的三维监察网。通过连续7年监测掌握第一手的海水入侵的规律，才可能建立相应的数学模型。”

  模型克服了“降雨入渗和潜水面波动对入侵水质的影响”两大当时国际上也没有解决的难题，得到国际学者的高度评价。后来，薛禹群的研究团队又针对比海水矿化度高七八倍的卤水—咸水入侵以及入侵过程中所发生的水—岩间物理—化学作用进行研究，并把成果应用于山东莱州湾地区，取得良好效果，为全面研究液体与岩石间的物理化学作用的数值模拟奠定了基础。

  中国幅员辽阔，会碰到各色各样的水量、水质（地下水污染）问题，需要建立与之配套的模型，薛禹群团队一一建立了相应的模型，其中有9个模型属国内首先建立，为我国地下水资源评价以及地下水污染预测提供了有效方法和先进手段。如长江三角洲的地面沉降问题涉及2万平方公里，是多种变形同时出现的大区域地面沉降，且地质背景复杂、水位变化模式多种多样，导致出现不同的变形，甚至同一地点同一层土在不同历史时期出现完全不同的变形，因而囊括了所有可能的土体变形类型，如何在同一个模型中反映如此复杂、如此多的变形类型？土体压缩过程中，相应的参数会随之不断改变，传统模型视为常数显然不再合适，应是变系数的水流模型，这样的模型如何和上述沉降模型耦合？最后，该地区12层性质不同的土，每层土厚度只有几米、几十米，而水平方向展布则有2万平方公里，如何解决一个单元水平和垂直方向尺度相差过大造成的单元畸形问题？这些国内外都没有现成答案的难题薛禹群团队2008年都一一解决了，因而获得2010年教育部科技进步一等奖。

  为推动我国地下水模拟科学的发展，薛禹群团队还研究配套了模型求解方法，创造性地提出许多新的数值计算方法，如对数插值法、三次样条函数求解流速、混合有限元法、多尺度有限元法等，其中多项居国内先进水平，有的达到国际先进水平，如三维对数插值法不仅较国外同类方法早提出3年，且功能更强。

  科学需要创新精神，而创新也已经成为薛禹群团队研究的动力。

  创新，在薛禹群嘴中有另一种表达方式，叫做“另起炉灶”。

  “在研究胶东半岛海水入侵的时候，我们另起炉灶，独创了一种潜水含水层三维海水入侵模型。”

  “粘弹塑性变形如何描述，在地面沉降中没有解决，传统思路也难以解决，必须另起炉灶，用新的思路来克服。”

  “水流模型和土的变形模型，必须耦合起来，才能形成地面沉降模型。如何将这两个东西耦合起来？另起炉灶！”“地面沉降模拟中单元畸形问题如何解决，必须突破原有思路，从而引入一种对国内外水文界来说是全新的算法———多尺度有限元法”。

  ……

  “科学的发展是随着生产的需求改变，并不断向前推进的。”在攻克了大大小小的各类科研项目之后，薛禹群和他的同事们已经习惯了“另起炉灶”。薛禹群说，“没有困难，谁会找你研究？你只有另起炉灶，提出解决的办法，才会超过其他人。”

严谨治学育人

  对误差可以分析其原因，但不能随意改动数据，尤其不能成为一种不良的习惯，一流的成果只能建立在真实的数据上。

  许多复杂的专业知识，从薛禹群的嘴里说出来都变得很亲切，也特别容易被学生理解。他喜欢用一些拟人的方法来形容他的研究对象。他形容的地下水都是有生命的，都很顽皮，会“跑”，会“溜”。也许，这跟他长期从事教学工作有关吧。

  如今薛禹群院士年事已高，但他非常关心大一新生的教学。当2009年南大开设一门名为新生研讨课的公选课时，他报了名。2010年教务处征求他意见时，他继续报名开设此课，为新生介绍水资源和水环境的相关知识和学习方法。

  多年的教书育人让薛禹群桃李满天下。目前，他的学生中已经是教授或教授级高工的就有逾百人，博士生导师近20人。薛禹群在培养年轻人方面也倾注了大量心血。

  薛禹群常常说的一句话是：“个人的事业是短暂的，学科的发展是长远的。”薛禹群十分重视培养年轻人。当年南京大学最年轻的博士生导师吴吉春教授是薛禹群院士的学生。他在接受媒体采访时深有感触地说：“薛老师严谨的治学态度和奖掖后学的精神我的感受最直接。”1989年，面临大学毕业的吴吉春因家中贫困，曾想早点找个挣钱的事做，薛禹群听说后，亲自找他聊天，劝他要把眼光放远些。后来吴吉春考入薛禹群门下读研。

  至今，吴吉春还记得第一次与老师见面时，薛禹群诚恳地对他说：“我懂的也不多，但我一定会倾全力手把手教给你。”当时正值海水入侵课题研究进入关键时刻，薛禹群让吴吉春参加到该课题中去，并在工作中一点一滴地帮助他。师徒俩在计算机旁一干就是几个月。后来，吴吉春仅用1年半时间就圆满完成了硕士学业。

  对从事理科研究的学生来说，如何对待科研数据最能体现一个人的治学态度。地下水研究涉及的数据尤其多，在工作中，薛禹群不容许修改数据。他认为对误差可以分析其原因，但不能随意改动数据，尤其不能成为一种不良的习惯，“一流的成果只能建立在真实的数据上”。薛禹群每次都要求学生再三核实研究中涉及的数据，并制成相应图表，确保准确无误。

  长期的严谨治学结出了丰硕的成果。薛禹群撰写了《地下水动力学》、《水文地质学的数值法》、《地下水数值模拟》，以及《海水入侵咸淡水界面运移规律研究》等教材和专著7本。其中《水文地质学的数值法》为我国第一部水文地质数值法著作，而《地下水动力学》30年来一直作为国内大学的通用教材，1999年获得教育部科技教材二等奖，先后重印7次，修订3次，发行了3个版本，。他发表论文150余篇，其中32篇被SCI、EI收录，研究成果多次荣获江苏省和国家教委（教育部）科技成果一、二等奖。

  今年是薛禹群到南京大学工作的第59个年头。他说，现在回想人生，觉得最欣慰的是，这一辈子没有虚度人生，而是能够为国家做点事情。

  在一次由南京大学组织的“院士送箴言”活动中，薛禹群给学生们写下了十六个字————“淳朴无华、严谨求实、勤奋创新、自强不息”。这十六个字表达了他对学生们的殷切期望，也正是他人生的真实写照。

水文地质学

  水文地质学（hydrogeology）是研究地下水的科学，它研究在与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律以及如何运用这些规律兴利除害，为人类服务。

  主要的研究内容包括地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源评价、开发及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。   随着科学的发展和生产建设的需要，水文地质学又分为水文地质基础、地下水动力学、水文地球化学、水文地质调查方法、区域水文地质学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。近年来，水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透，又形成了若干新领域，如环境水文地质学、地下水资源管理、同位素水文地质学等。

图1： 青年时代的薛禹群。

图2： 薛禹群与家人在一起。

图3： 薛禹群在野外考察。

图4： 薛禹群在科考途中。