媒體報道 :
“高山平湖”是我追求的境界
2007年的第一個工作日,我們?nèi)缂s來到清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國家重點試驗室王兆印的辦公室。一進(jìn)門,左邊靠墻柜子里的瓶瓶罐罐吸引了我的注意,我有些納悶,這位著名泥沙專家的辦公室怎么像一個生物實驗室?王兆印笑著解釋,最近在做河流綜合治理和河流生態(tài)修復(fù)的研究,那些都是他和學(xué)生去野外采集回來的生物樣本。
王兆印稱自己是一個“隨遇而安”的人。因為興趣他從學(xué)習(xí)地質(zhì)轉(zhuǎn)向鉆研數(shù)學(xué),因為“運氣”他又從數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)向研究河流泥沙。如今,因為研究思路的拓寬和多年的學(xué)術(shù)積累,他又從單純的泥沙研究拓展到河流綜合治理……他說他自己是一個非常感性的人,但他總能將一些感性思索擦出的火花融入到嚴(yán)謹(jǐn)理性的科學(xué)研究中去,不斷地推陳出新。
眼前的王兆印目光篤定、笑容爽朗。在三個多小時的言談中,他有著很多的感性的表達(dá)!捌皆系暮恿,洪水水位不高就可能泛濫成災(zāi);高山上的湖泊,水位很高但仍然平靜”。他說,他追求的就是這樣一種“高山平湖”的境界。
十九志于學(xué),興趣和天資使他成為“博士”。
1951年10月,王兆印出生于山東濟(jì)南一戶殷實人家。初中畢業(yè)后,17歲的他來到山東生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)。七年的兵團(tuán)生活給王兆印留下了非常深刻的印象。當(dāng)時他在后勤排當(dāng)排長,種地、放羊、喂馬、扛麥包、挖河、小麥育種……什么活都做。雖然艱苦,工作很累,但他做得很開心!拔以谀抢飳W(xué)會了吃苦,學(xué)會了與人相處,磨練了意志,更重要的是我開始主動地學(xué)習(xí)”。
“當(dāng)我讀《光合作用原理》這本書時,很感興趣又很驚奇,書里很多物理、化學(xué)的知識看不懂”。但要學(xué)習(xí)物理、化學(xué)又得先學(xué)數(shù)學(xué)。十九歲的他從這時開始“志于學(xué)”!斑@跟以前的學(xué)習(xí)不一樣,以前是按家長老師的要求學(xué)習(xí),而這時是自己主動求知。比較孔子‘吾十有五志于學(xué)’的人生座標(biāo)是晚了幾年”。
七年兵團(tuán)生活也是奮斗和沉淪的分野。當(dāng)一些人閑聚在一起抽煙、發(fā)牢騷、想盡辦法離開兵團(tuán)的時候,王兆印則訂閱了40多份雜志,“沉迷”于知識的海洋。他學(xué)以致用、“樂此不!保谶B隊里組建了“科研班”,成功地為小麥育種。他驚人的自學(xué)能力也在此時凸顯出來。高中兩年的數(shù)學(xué)課程,他只用一兩個月就學(xué)完;當(dāng)時山東大學(xué)物理系的講義,他也僅用了一年的時間就學(xué)完。
1975年兵團(tuán)解散,知識青年回城。王兆印被分配到山東地質(zhì)局第三地質(zhì)隊當(dāng)鉆工,有人勸他,到地質(zhì)隊是去山里,既辛苦又危險,但他沒有多想,又一次“隨遇而安”。一年后,技術(shù)過硬的他被推薦到中南工業(yè)大學(xué)地質(zhì)系學(xué)習(xí)。在大學(xué)里,他發(fā)現(xiàn)自己的興趣并不在地質(zhì)學(xué),還是偏好數(shù)學(xué)。一次,系里五個班的學(xué)生一起考數(shù)學(xué),他只用了17分鐘就交卷,還得了滿分,這在同學(xué)中引起了轟動。在學(xué)校里他樂于幫助同學(xué),知識面寬,不久贏得“王博士”的稱號。
“師從錢寧是我一生最大的運氣”
因為對數(shù)學(xué)的偏好,1979年大學(xué)還未畢業(yè)王兆印就報考了應(yīng)用數(shù)學(xué)的研究生。他憧憬著成為徐遲筆下《哥德巴赫猜想》里那樣的數(shù)學(xué)家。但他報考的數(shù)學(xué)專業(yè)只收一位研究生,而他考了第三名。這樣,他被調(diào)到中國水利水電科學(xué)研究院泥沙所,師從錢寧先生,開始了他的泥沙研究生涯。
“這是我一輩子的運氣”,如今王兆印回憶起來還感慨萬千!拔耶(dāng)時還不知道,后來才曉得錢先生是非常了不起的科學(xué)家。我跟錢先生學(xué)習(xí)和工作7年。毫無疑問,錢先生是對我一生影響最大的一個人”!皬膶W(xué)習(xí)到研究是一個很大的跨越。是錢先生教會了我怎么做科研,怎樣從學(xué)習(xí)別人的知識到創(chuàng)造新的知識”
從地質(zhì)、數(shù)學(xué)到泥沙,轉(zhuǎn)變起來有一定的難度,好在王兆印擁有過人的自學(xué)能力,又有錢先生的指導(dǎo),他很快就適應(yīng)了。他從1979年開始作“高含沙水流運動機(jī)理”研究,先后建立了包括偽一相高含沙水流、紊流型兩相高含沙水流、層移質(zhì)運動及泥石流運動的理論體系。他通過實驗和分析發(fā)現(xiàn)了高含沙湍流的分層規(guī)律、脈動頻譜、高含沙遏紊和減阻機(jī)理,建立了高含沙明渠水流不穩(wěn)定性理論,得出了無量綱數(shù)Sy 和Svis以及它們在流動失穩(wěn)發(fā)展中的作用。王兆印從動力學(xué)角度研究河道在非恒定流條件下在沉積物構(gòu)成的空間中的運動規(guī)律,提出了河道運動強(qiáng)度、水流沖刷率、水流移床力和河床慣性的概念并發(fā)現(xiàn)了他們的動力學(xué)關(guān)系。這些成果已經(jīng)應(yīng)用于河流治理工程研究和埋設(shè)石油天然氣穿河管道的技術(shù)規(guī)范中。
“錢先生待人接物真誠、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度,因材施教培養(yǎng)學(xué)生的方法都潛移默化地影響了我”。如今王兆印帶11個博士生,3個博士后,他根據(jù)每個學(xué)生的特點,給他們提出不同的創(chuàng)新思路。他給學(xué)生的忠告是“研究從實際出發(fā),要看一百條河,進(jìn)入‘國家隊’,走上大舞臺,關(guān)注新方向,望眼全世界”。
走向國際舞臺
1989年,林秉南先生和德國的普拉特教授(曾任國際水利學(xué)會主席、德國減災(zāi)十年委員會的主席)為爭取德國大眾汽車公司基金會資助的一個科研項目,請王兆印寫項目合作建議書!爱(dāng)時申請截止日期快到了,要得很急,我手快,只花了一天一夜就完成了”。項目申請成功后,王兆印作為研究成員之一來到了德國卡爾斯魯厄大學(xué)水工研究所作訪問學(xué)者,這是他第一次到德國,與普拉特教授合作研究非恒定流輸沙。雖然只有不到半年的時間,但普拉特教授對他的工作非常滿意,并幫助他申請了德國洪堡基金;貒痪,王兆印就接到“洪堡”的通知。1991年,他作為中國水利行業(yè)第一位獲得德國洪堡基金資助的學(xué)者,再次赴德,研究非牛頓體湍流運動。
如果說是錢寧先生把王兆印領(lǐng)入了泥沙研究領(lǐng)域的大門,那么林秉南先生和普拉特教授則把他推向了國際舞臺!拔以诘聡ぷ鞯95年年初,在這期間,普拉特教授有意識地將我向歐美學(xué)術(shù)界介紹,他幫助我開闊了視野并建立了國際聯(lián)系網(wǎng)!碑(dāng)然,這些跟王兆印自己的努力是分不開的。為了遵守出國前的承諾,1995年年初,他放棄了在德國的永久性位子,回到祖國。此后,王兆印由于學(xué)術(shù)成就和國外的經(jīng)歷,經(jīng);钴S在國際學(xué)術(shù)舞臺上,在國際學(xué)術(shù)界的影響日益擴(kuò)大。
1994-2000年,王兆印與普拉特教授等組織“中德非恒定流輸沙”合作研究,得到德國大眾汽車公司基金會、中國自然科學(xué)基金委員會和德國科研基金會支持,在中國和德國各舉辦了三次非恒定流輸沙學(xué)術(shù)討論會。如今雙方仍在繼續(xù)深入這項合作研究。
1995-1997年,他作為聯(lián)合國開發(fā)計劃署核心專家參加支持黃河三角州可持續(xù)性發(fā)展項目,研究控制黃河尾閭擺動, 水資源及生態(tài)、環(huán)境保護(hù)的方略, 并負(fù)責(zé)整個項目組向聯(lián)合國開發(fā)計劃署提交學(xué)術(shù)報告和進(jìn)展報告。
1999-2002年,他和美國學(xué)者嚴(yán)本奇、梅爾卿(音譯)組織了中美環(huán)境泥沙合作交流,在中國自然科學(xué)基金委員會和美國自然科學(xué)基金聯(lián)合支持下分別在北京和密爾沃基舉辦了學(xué)術(shù)討論會。
2000年,他作為大會主席, 主持了國際水利學(xué)會隨機(jī)水力學(xué)學(xué)術(shù)大會。2002年又以大會組委會主席的身份主持了“第二屆國際防洪學(xué)術(shù)大會”,成功地組織了防洪大會委員會并且把秘書處設(shè)在了中國。
自1996年以來,王兆印十多次應(yīng)邀在國際學(xué)術(shù)大會上作大會主題報告,例如29屆國際水利工程學(xué)會大會、13、15屆亞太水利工程學(xué)會大會、第一屆國際防洪大會、2006年河流水力學(xué)大會等,每次報告都引起各國學(xué)者的強(qiáng)烈反響。許多國際水利界學(xué)術(shù)大會請他作大會報告以吸引更多學(xué)者參與,在國際上為我國贏得了聲譽。
“能夠開展這些國際學(xué)術(shù)活動首先是由于中國的日益強(qiáng)大,其次才是我本人的國際背景、語言能力和學(xué)術(shù)水平。如果我繼續(xù)在德國工作,參加國際會議既不能代表德國,也不能代表中國,F(xiàn)在可以堂堂正正地代表中國參加所有的國際活動!
“‘高山平湖’是我追求的境界!
現(xiàn)代水利周刊:您覺得自己成功么?
王兆。我認(rèn)為是成功的,但每個人對成功的認(rèn)識不一樣。其一,成功多是主觀概念而不是客觀概念,簡單地說,樂觀向上就是成功;其次,成功是一個過程而不是目標(biāo),也就是說沒有終極的成功;其三,成功不能用榮譽、地位和金錢來衡量。我個人更喜歡具體化的成功,比如實驗效果很好,這就是成功。
現(xiàn)代水利周刊:您如何看待榮譽?
王兆印:榮譽是科研成果的副產(chǎn)品,也是國家科學(xué)研究管理的手段。但我個人認(rèn)為大量人力物力用于榮譽的管理和評價體系有點浪費。評價一個人要看他干了什么而不是得到什么,根據(jù)得到的榮譽來授予新的榮譽的做法更不可取。
現(xiàn)代水利周刊:您如何評價自己?
王兆。錢先生說我是一個很好的科學(xué)工作者,但是不適宜做管理工作。我覺得非常準(zhǔn)確。科研工作我可以做得很好,但我可能承受不住管理工作中的那些心理負(fù)擔(dān)。我覺得自己還是一個很好的探索者,雖然年紀(jì)大了,但腦子和體力一直沒有退化,對新的有挑戰(zhàn)性的研究還有濃厚的興趣。
現(xiàn)代水利周刊:您有哪些處世經(jīng)驗?
王兆印:我總結(jié)了生活中的十三條定律,介紹其中的四條:
“進(jìn)出口定律”:當(dāng)你的獲得比你的付出還要多的話,實際上處于“貿(mào)易逆差”,別看現(xiàn)在得意,但對你將來的發(fā)展不利。相反,如果你付出的多,獲得的少,實際上是處于“貿(mào)易順差”,對你將來是很有利的。
“奇正律”:“奇不可久,正不可守”,出奇可以制勝,用手段可以達(dá)到目的,但是終究會垮臺。君子坦蕩蕩,做人正派,但如有人攻擊,就會受到傷害。所以做人要正大光明,但最好不要樹敵。
“十一律”:如果要把工作做的更好一倍,就要準(zhǔn)備付出更多十倍的努力;
“高山平湖律”:平原上的河流,洪水水位不高就可能泛濫成災(zāi);高山上的湖泊,水位很高但仍然平靜。比如搞研究,把自己置身于大師之間,水平很高但仍然平淡。我要追求的就是這樣一種境界。
現(xiàn)代水利周刊:您這么多年有沒有什么遺憾?
王兆。最大的遺憾有兩個,一是錢先生過世太早,不能和他討論泥沙研究的新方向并得到他的指導(dǎo);二是父親去世太早,不能在他生前好好孝敬他。
現(xiàn)代水利周刊:對于將來您有何打算?
王兆。未來十年里繼續(xù)以科研工作為主,想做兩件事。一是從泥沙研究出發(fā),拓展到包括環(huán)境、生態(tài)的綜合河流學(xué)。泥沙研究的發(fā)展不再能保持單一學(xué)科的發(fā)展。可以先在環(huán)境泥沙學(xué)、生態(tài)泥沙學(xué)、經(jīng)濟(jì)泥沙學(xué)等多個方向發(fā)展,但最終還要攏在一起,發(fā)展宏觀的河流學(xué)理論。二是在較短的時間里(比如五六年)提出可持續(xù)性發(fā)展的河流水沙生態(tài)綜合治理方略。例如在云南吊嘎河利用人工階梯-深潭系統(tǒng)治理滑坡泥石流、改善生態(tài)和創(chuàng)造景觀,在此基礎(chǔ)上建成山區(qū)河流綜合治理示范。十年之后我想以國外教學(xué)為主,讓中國的研究成果影響和主導(dǎo)國際河流動力學(xué)研究。
“植被—侵蝕動力學(xué)”和河流水沙生態(tài)綜合治理 :
▲ 未來泥沙研究將“從微觀的泥沙顆粒運動研究向著宏觀泥沙輸移和河床演變研究”發(fā)展,向著“跨學(xué)科”發(fā)展,向著“河流綜合治理”發(fā)展。
▲ 采用植被或工程措施把渤海灣沿岸泥質(zhì)海灘固定,或者在河口建設(shè)雙導(dǎo)堤隔斷高含沙帶可以控制河口萎縮。
▲ 利用階梯-深潭系統(tǒng)治理山區(qū)河流,既能控制河道下切、減少泥石流和滑坡,又能維持較高的生物多樣性,保持健康的河流生態(tài)系統(tǒng)。
▲ 利用植被-侵蝕狀態(tài)圖,可以分析得出流域是否可能以及如何才能盡快的控制侵蝕和發(fā)育植被,由此來評價各種水土保持措施效果,提出優(yōu)化治理方略,指導(dǎo)流域治理。
現(xiàn)代水利周刊:您認(rèn)為中國泥沙問題的研究水平在國際上處于什么位置?未來的泥沙研究有何發(fā)展趨勢?
王兆印:總體講中國的泥沙研究處于世界的先進(jìn)行列,如水庫泥沙、泥沙測量、河流泥沙、高含沙水流理論、泥石流觀測治理、河流泥沙實體模型等。但是有的方面還稍顯遜色,如河口海岸、河床演變基本理論和數(shù)學(xué)模型。先進(jìn)的方面是由于我們國家問題多投入大,但我們還欠缺統(tǒng)領(lǐng)國際泥沙研究潮流的氣魄領(lǐng)袖人物。
在中國,泥沙問題正從淤積向著沖刷轉(zhuǎn)變。未來泥沙研究的發(fā)展將體現(xiàn)在綜合性的河流學(xué)理論中,融合泥沙運動、河床演變、河流生態(tài)以及工程治理。
我認(rèn)為未來泥沙研究有三個趨勢:一是從微觀的泥沙顆粒運動向著宏觀的泥沙輸移和河床演變發(fā)展,遙感技術(shù)提供了有利條件;二是向著跨學(xué)科發(fā)展,如植被-侵蝕動力學(xué),環(huán)境泥沙、生態(tài)泥沙、經(jīng)濟(jì)泥沙學(xué)等;三是向著河流水沙生態(tài)綜合治理發(fā)展,如河流水沙概算,生態(tài)修復(fù)和綜合管理等。
現(xiàn)代水利周刊:河口淤積萎縮是近年來出現(xiàn)的一個比較嚴(yán)重的問題,作為泥沙專家,您認(rèn)為該如何應(yīng)對?
王兆。黃河口和海河水系諸河口由于徑流減少而萎縮。在最近的將來用水增加徑流減少不可逆轉(zhuǎn),河口會繼續(xù)萎縮。對于黃河,利用水庫調(diào)水調(diào)沙,可能將入海水量穩(wěn)定在200億,經(jīng)過調(diào)整河口可達(dá)到平衡。海河水系諸河口幾乎沒有徑流,波浪沖起的泥沙由潮流帶入并淤堵河口,可采用植被或工程措施把渤海灣沿岸泥質(zhì)海灘固定,或者在河口建設(shè)雙導(dǎo)堤隔斷高含沙帶可以控制河口萎縮。
現(xiàn)代水利周刊:您最早接觸的是地質(zhì),緊接著又是數(shù)學(xué)和泥沙,后來又轉(zhuǎn)向流域和河流生態(tài)。那么目前您研究的重點在哪方面?
王兆。最近5年來我一直在做河流綜合治理和河流生態(tài)修復(fù)的研究。例如泥沙概算、河道運動、植被-侵蝕動力學(xué)、河流生態(tài)評價和生態(tài)修復(fù)。最近我和學(xué)生們在云南東川利用人工階梯-深潭進(jìn)行了滑坡泥石流防治和生態(tài)修復(fù)綜合治理野外實驗,相當(dāng)成功。1999年對階梯-深潭的形成過程和發(fā)育機(jī)理進(jìn)行過室內(nèi)試驗,后來對長江上游山區(qū)河流進(jìn)行調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)階梯-深潭系統(tǒng)顯著提高河流生物多樣性。自然條件下許多河流不能發(fā)育階梯-深潭系統(tǒng),河道下切、滑坡泥石流頻發(fā),生態(tài)惡化。云南小江支流吊嘎河就是這樣一條河流。我們在這條河上人工培育階梯-深潭系統(tǒng),增大阻力、控制下切、穩(wěn)定河勢,泥石流減少并且降解為高含沙水流,河流底棲動物的種類和數(shù)量大大增加,同時河流景觀得到改善。由于我們的工作取得成效,清華大學(xué)水利系與中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害研究所聯(lián)合在吊嘎河建立定點觀測試驗站,為長期研究人工階梯-深潭系統(tǒng)在控制河道下切和泥石流、恢復(fù)河流生態(tài)奠定了基礎(chǔ)。
現(xiàn)代水利周刊: “植被—侵蝕動力學(xué)”是一個新的研究方向,您是在什么背景下提出來的?
王兆。1996年和1997年我考察了黃土高原和長江上游干熱河谷,1998年參加中央西部考察團(tuán)考察西部后,開始思考侵蝕與植被的相互作用過程。為了解答土壤侵蝕嚴(yán)重植被退化的流域是否可能以及花多大努力才能恢復(fù)和達(dá)到山川秀美,我和研究小組開始研究植被發(fā)育和土壤侵蝕以及人類活動三者之間的動力學(xué)關(guān)系。2003年我們初步創(chuàng)建了植被-侵蝕動力學(xué),應(yīng)用植被-侵蝕動力學(xué)模型于云南小江及其子流域植被發(fā)育及土壤侵蝕演變過程的模擬。此后,又將其推廣到黃土高原西部和東部、北京西山地區(qū)、以及廣東東江流域等。
現(xiàn)代水利周刊:“植被—侵蝕動力學(xué)”的研究對具體的流域治理有何意義?
王兆印:植被發(fā)育和土壤侵蝕相互遏制、相互適應(yīng), 具有一定的動力學(xué)規(guī)律,同時受到許多自然和人類活動造成的生態(tài)應(yīng)力影響,如火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、干旱、滑坡泥石流、以及砍伐、污染、放牧和植樹造林等。生態(tài)應(yīng)力可以定量表達(dá)并且統(tǒng)一在植被-侵蝕動力學(xué)方程組中。方程組中的特征參數(shù)值a、c、b、f要用實測資料來確定。這些特征參數(shù)決定于流域氣候、土壤和地形地貌,而與人類活動沒有關(guān)系,是流域的不變特征值。確定參數(shù)后就可以得出植被-侵蝕動力學(xué)方程組的解。在此基礎(chǔ)上建立植被-侵蝕狀態(tài)圖,可以用來探討植被和侵蝕在沒有或停止人類干擾作用后的演變趨勢。
利用植被-侵蝕狀態(tài)圖分析發(fā)現(xiàn),黃土高原東南部可以發(fā)育出具有自我修復(fù)能力的植被,西北部則不能。通過小流域治理在黃土高原西北部可以發(fā)育較好的植被,但是必須在人類維護(hù)下才能長期維持。長江上游干熱河谷區(qū)雖然植被很差,但是可以發(fā)育出具有自我修復(fù)能力的植被,通過小流域治理可以一片一片把植被改善,改善后的植被不需人工護(hù)理甚至于遭受不嚴(yán)重的破壞仍能自我修復(fù)。華南紅壤區(qū)具有最好的植被-侵蝕狀態(tài)圖,嚴(yán)重破壞后植被仍然可以慢慢修復(fù),而選用適當(dāng)物種人工造林可以大大加快植被修復(fù)和植被演替的過程。這些提高到理性上的認(rèn)識可以幫助我們制定優(yōu)化治理方略,指導(dǎo)土壤流失植被退化去的綜合治理工作。