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        泥沙治理研究領(lǐng)域的“燈塔”
        ——記 中國(guó)科學(xué)院院士錢(qián)寧

        2023-03-11 22:14:03楊云帆
        中國(guó)科技產(chǎn)業(yè) 2023年1期
        關(guān)鍵詞:河床燈塔泥沙

        ◎ 本刊記者 楊云帆

        1955年的一天,當(dāng)留學(xué)生錢(qián)寧夫婦回到寓所時(shí),數(shù)名美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局(FBI)的工作人員已經(jīng)等候多時(shí)。

        “美國(guó)這么富有、文明,你們?yōu)槭裁捶堑没厝???/p>

        “美國(guó)確實(shí)很好,但就像作客,你家客廳再好、沙發(fā)再軟,那是你家的,不是我們家的?!?/p>

        實(shí)際上,1951年錢(qián)寧就拿到了美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的博士學(xué)位,也收到了清華大學(xué)的聘書(shū)。那時(shí),新中國(guó)成立,百?gòu)U待興,急需人才,但美國(guó)移民局規(guī)定:理工農(nóng)醫(yī)科留學(xué)生不能回中國(guó)。就在錢(qián)寧突破重重阻礙,即將踏上歸途前,F(xiàn)BI仍心有不甘地做盤(pán)查。

        “他們那輩人那種‘沒(méi)有國(guó)就沒(méi)有家’的情懷我們無(wú)法感受,那種對(duì)祖國(guó)無(wú)怨無(wú)悔的愛(ài),別人也難以理解。”在近日舉行的“錢(qián)寧先生誕辰100周年紀(jì)念會(huì)暨錢(qián)寧學(xué)術(shù)思想研討會(huì)”上,中國(guó)科學(xué)院院士錢(qián)寧之子錢(qián)心毅在追憶父輩放棄美國(guó)優(yōu)渥生活、選擇回到一窮二白的祖國(guó)搞建設(shè)時(shí)說(shuō),不只是FBI的特工難以理解,沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)軍閥混戰(zhàn)、日軍侵略、在國(guó)外備受歧視的人都無(wú)法理解那一代人急切要用所學(xué)報(bào)效祖國(guó)的家國(guó)情懷。

        作為泥沙運(yùn)動(dòng)及河床演變專(zhuān)家,錢(qián)寧善于把理論和實(shí)踐相結(jié)合,一直倡導(dǎo)將河流動(dòng)力學(xué)和地貌學(xué)結(jié)合起來(lái)研究河床演變,為該學(xué)派創(chuàng)始人之一。他先后參加和領(lǐng)導(dǎo)了中國(guó)科學(xué)院水工研究室、水利水電科學(xué)研究院河渠所和清華大學(xué)泥沙研究室等科研機(jī)構(gòu)的創(chuàng)建,并長(zhǎng)期在黃河現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)試驗(yàn)研究工作,踏遍黃河上游、下游和中游水土流失地區(qū),多次成功組織了重大泥沙問(wèn)題的科技攻關(guān)。早年,他與美國(guó)水文學(xué)家愛(ài)因斯坦(Hans Albert Einstein)合作,發(fā)展了高速不均勻沙的輸沙理論。他繼承并發(fā)展了愛(ài)因斯坦泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論體系,倡導(dǎo)并開(kāi)展了高含沙水流運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究,為開(kāi)拓河流動(dòng)力學(xué)與地貌學(xué)相結(jié)合研究河床演變起了重要作用,獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

        回到“母親河”

        1922年12月4日,錢(qián)寧出生于南京。他的少年和青年時(shí)代是在兵燹和動(dòng)蕩中度過(guò)的。戰(zhàn)亂中,他的父親帶著全家一路從南京遷到長(zhǎng)沙,再?gòu)拈L(zhǎng)沙逃難至重慶。

        在重慶中央大學(xué)土木工程系讀書(shū)時(shí),教授們講黃河水患給錢(qián)寧留下了深刻印象。歷史上,黃河既是孕育中華文明的“母親河”,也是給兩岸人民帶來(lái)巨大災(zāi)難的“問(wèn)題河”。據(jù)黃河水利委員會(huì)統(tǒng)計(jì),3000年來(lái),黃河下游決口泛濫約1500次,較大改道二三十次。淤積、決堤、改道,這條讓人束手無(wú)策的大河成為真正的“洪水猛獸”。

        但直到20世紀(jì)40年代,研究黃河泥沙問(wèn)題的權(quán)威仍是一位外國(guó)學(xué)者,這大大激發(fā)了錢(qián)寧要治理黃河、為人民做點(diǎn)實(shí)事的責(zé)任感。

        1947年,錢(qián)寧赴美留學(xué)。他先就讀于美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)水利系,在流體力學(xué)權(quán)威亨特·勞斯教授的指導(dǎo)下獲得碩士學(xué)位;后又轉(zhuǎn)入加利福尼亞大學(xué)伯克利分校泥沙專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí),師從物理學(xué)家愛(ài)因斯坦之子、泥沙專(zhuān)家漢斯·阿爾伯特·愛(ài)因斯坦。

        在導(dǎo)師的悉心培養(yǎng)下,30多歲的錢(qián)寧就在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表多篇論文,其中有些結(jié)論被泥沙學(xué)者引用,初步奠定了他在國(guó)際泥沙界的學(xué)術(shù)地位。導(dǎo)師希望他留在美國(guó)進(jìn)行研究,但錢(qián)寧深知,黃河是世界上含沙量最大的河流,在中國(guó)有很多像黃河一樣泥沙問(wèn)題嚴(yán)重的河流亟待研究治理。他沒(méi)有忘記遠(yuǎn)渡重洋出國(guó)求學(xué)的初心:學(xué)成歸來(lái),報(bào)效祖國(guó)。

        “到野外去”

        漢斯·阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的治學(xué)主張是“go out in the field”(到野外去)。作為最受器重的學(xué)生之一,錢(qián)寧重視野外考察的學(xué)術(shù)精神和導(dǎo)師一脈相承。

        1955年6月,錢(qián)寧回到祖國(guó),不久就徒步考察了北京西郊“小黃河”(永定河)。同年9月,他成為中國(guó)科學(xué)院水工研究室(中國(guó)科學(xué)院和清華大學(xué)籌建,后并入中國(guó)水利水電科學(xué)研究院)研究員,并很快開(kāi)始了黃河考察。1955年12月4日,錢(qián)寧在黃河秦廠水文站度過(guò)了33歲生日。

        此后,他查勘了鄭州至河口段,又陪同蘇聯(lián)專(zhuān)家查勘黃河,赴陜北、晉西北及隴東地區(qū)調(diào)查黃河中游的地表物質(zhì)組成……

        回國(guó)后的前11年,錢(qián)寧年年都在黃河考察、參加學(xué)術(shù)研討會(huì)或參與黃河規(guī)劃和工程審查。

        治黃認(rèn)識(shí)的重大突破

        1959年,錢(qián)寧在鄭州花園口黃河灘地考察一座施工挖出的古墓時(shí),發(fā)現(xiàn)歷史時(shí)期淤積下來(lái)的泥沙比黃河河床上的泥沙粗得多。這引起了他的注意。

        回到鄭州,他開(kāi)始廣泛收集河床鉆孔資料,發(fā)現(xiàn)淤積在河床深處的泥沙都比表層泥沙粗,這部分泥沙絕大部分粒徑大于0.05毫米。20世紀(jì)50年代的水文統(tǒng)計(jì)資料顯示,多年平均粗泥沙量達(dá)3億~4億噸,占黃河下游總沙量的1/5。

        1962年,我國(guó)第二次制定黃河規(guī)劃時(shí),錢(qián)寧帶領(lǐng)科研人員深入黃河中游,調(diào)查各地地表物質(zhì)組成。通過(guò)這次資料分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,錢(qián)寧弄清了黃河中游產(chǎn)沙最多的3個(gè)片區(qū),并發(fā)現(xiàn)其中有兩個(gè)粗泥沙區(qū)。他一方面明確了造成黃河下游危害的主要是粗泥沙,另一方面又查清了中游粗泥沙的集中產(chǎn)沙區(qū)。

        此后,錢(qián)寧又組織力量,查明黃土高原43萬(wàn)平方公里的水土流失區(qū)中有80%的粗泥沙來(lái)自10萬(wàn)平方公里范圍,其中5萬(wàn)平方公里的產(chǎn)沙量就占到粗泥沙量的50%,這5萬(wàn)~10萬(wàn)平方公里應(yīng)該作為水土保持的重點(diǎn)。

        這項(xiàng)歷時(shí)20余年的成果被業(yè)界認(rèn)為是“治黃認(rèn)識(shí)上的重大突破”。1982年,該成果獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

        把隊(duì)伍帶起來(lái)

        錢(qián)寧是我國(guó)泥沙研究領(lǐng)域的先驅(qū),也是國(guó)際上享有盛譽(yù)的泥沙研究學(xué)者。他先后著有具有很高理論及實(shí)用價(jià)值的《泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)》《河床演變學(xué)》,并主編了《高含沙水流運(yùn)動(dòng)》。

        在泥沙治理實(shí)踐中,錢(qián)寧意識(shí)到泥沙問(wèn)題不是一兩個(gè)人能解決的,他希望培養(yǎng)出一支專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍。在黃河治理委員會(huì)工作時(shí),錢(qián)寧利用午休時(shí)間給大家講泥沙課程,那時(shí)候夏天連電風(fēng)扇都沒(méi)有,錢(qián)寧脖子上搭條毛巾、手拿蒲扇就走上了講臺(tái)。

        在清華大學(xué)三門(mén)峽基地,錢(qián)寧指導(dǎo)師生修建了400多米的河道泥沙模型,研究葛洲壩水庫(kù)回水變動(dòng)區(qū)的泥沙沖淤和治理措施。當(dāng)三門(mén)峽基地準(zhǔn)備撤回北京時(shí),他說(shuō)服學(xué)校和教育部領(lǐng)導(dǎo),在清華大學(xué)建立泥沙研究室。他一面承擔(dān)研究任務(wù),一面組織教師學(xué)習(xí),同時(shí)爭(zhēng)取相關(guān)部門(mén)資助,在清華園建設(shè)起規(guī)模宏大、設(shè)備先進(jìn)的泥沙實(shí)驗(yàn)室。

        1979年,錢(qián)寧被查出罹患癌癥。面對(duì)突如其來(lái)的打擊,他一面積極配合治療,一面爭(zhēng)分奪秒拼命工作。他希望上天能給自己5年時(shí)間,把“清華這支泥沙隊(duì)伍帶起來(lái),也可以把幾本書(shū)寫(xiě)出來(lái)”。

        一座“黃學(xué)”研究的燈塔

        錢(qián)寧曾7次住院,在病床上,只要眼睛能看、手還能寫(xiě),他就沒(méi)停止過(guò)思考、閱讀和寫(xiě)作。同事和學(xué)生去看望他,他立下規(guī)矩:不談病情、只談工作。

        1979年,第二屆泥沙研究班結(jié)束后,學(xué)員李九發(fā)暫留清華園,協(xié)助錢(qián)寧開(kāi)展黃河下游挾沙能力計(jì)算和河床調(diào)整機(jī)理研究?!霸诖似陂g,錢(qián)先生每周六下午定時(shí)對(duì)我一周的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢查,并利用美國(guó)友人送他的小型計(jì)算器進(jìn)行復(fù)驗(yàn)?!爆F(xiàn)在已是華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授的李九發(fā)說(shuō),“錢(qián)先生對(duì)科學(xué)研究的責(zé)任心,激勵(lì)我堅(jiān)持進(jìn)行復(fù)雜條件下水流挾沙能力的計(jì)算?!?/p>

        中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)教授倪晉仁是錢(qián)寧最后招收的一批博士生之一。1985年,倪晉仁碩士即將畢業(yè),導(dǎo)師推薦他報(bào)考錢(qián)寧的博士生。聯(lián)系報(bào)名時(shí),錢(qián)寧將倪晉仁的碩士論文草稿要去。一周后,看到回復(fù)意見(jiàn)的倪晉仁愣住了。

        “錢(qián)先生的回復(fù)意見(jiàn)竟然整整寫(xiě)了9頁(yè)稿紙?!贝撕蠛芏嗄?,倪晉仁每次翻開(kāi)論文,看到頁(yè)尾“4月13日,錢(qián)寧”的署名時(shí)總是感嘆,“當(dāng)時(shí)先生病體弱,還關(guān)心著三峽、黃河、中國(guó)水利建設(shè)等一系列大問(wèn)題。我的一篇碩士論文,在沒(méi)有電腦和互聯(lián)網(wǎng)的年代,先生一筆一畫(huà)寫(xiě)了9頁(yè)稿紙的回復(fù)?!痹?600多字的深刻評(píng)論和建議中,倪晉仁還能看到筆畫(huà)間隱約的顫抖?!懊看蜗氲竭@些,對(duì)先生除了懷念,還有敬重?!蹦邥x仁說(shuō),“這就是科學(xué)精神。這些又有幾人能做到?”

        病榻之上,錢(qián)寧依然關(guān)注黃河并寫(xiě)下《“黃學(xué)”研究前景廣闊》,號(hào)召人們研究黃河。垂危之際,他連翻書(shū)的力氣都沒(méi)有了,聽(tīng)看望他的同志談泥沙、談試驗(yàn)、談?wù)撐?,成了他的一種特殊享受?!板X(qián)老師像一座燈塔、一座豐碑。”中國(guó)工程院院士、河海大學(xué)教授唐洪武說(shuō),“他是我們水利科技工作者和教育者的楷模,感召后學(xué)沿著他開(kāi)辟的科學(xué)道路攀登?!?/p>

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