泥沙环境学术管理

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摘要：在中国国家自然科学基金委员会和美国国家科学基金委员会的资助下，国际泥沙研究培训中心秘书长胡春宏、副秘书长王兆印率团参加了2002年7月21–8月2日在美国举行第二届中美泥沙学术讨论会，我国水利部和国家自然科学基金委联合支持的重大课题《江河泥沙灾害形成机理及防治研究》项目组骨干成员及相关知名专家25人赴美参加交流会，其中水利部所属成员有胡春宏、王兆印、刘成（国际泥沙研究与培训中心）、杨小庆（水科院）、张俊华（黄委）5人。有50名美国和6名比利时代表参加了会议。

关键词：中美泥沙与环境学术讨论

一、会议概况

在中国国家自然科学基金委员会和美国国家科学基金委员会的资助下，国际泥沙研究培训中心秘书长胡春宏、副秘书长王兆印率团参加了2002年7月21–8月2日在美国举行第二届中美泥沙学术讨论会，我国水利部和国家自然科学基金委联合支持的重大课题《江河泥沙灾害形成机理及防治研究》项目组骨干成员及相关知名专家25人赴美参加交流会，其中水利部所属成员有胡春宏、王兆印、刘成（国际泥沙研究与培训中心）、杨小庆（水科院）、张俊华（黄委）5人。有50名美国和6名比利时代表参加了会议。会后，代表们实地考察了美国Sheboygan河生态修复项目、Peoria湖保护工程、伊利诺伊河、周文德水力实验室、胡佛水坝、科罗拉多河等水利、环境工程。

二、主要内容

1、学术讨论会

7月22日–24日进行了学术讨论会，主题为输沙和环境影响。中心议题为：流域泥沙、侵蚀与环境影响、泥沙物理模型与数学模型、湖泊与水库泥沙、河流水力学与输沙、湿地开发、粘性泥沙输沙及污染物吸附、环境修复。

7月22日上午举行开幕式，首先全体与会者起立，为原美方组委会主席颜本奇（BenChieYen）教授、博士默哀三分钟，他曾为促进中美学术交流、发起并促成第一届和本届中美泥沙学术讨论会做出了巨大贡献。然后由美方组织单位Marquette大学工程学院院长DouglasM.Green(douglas.green@marquette.edu)致欢迎词，中美双方组委会主席王兆印、CharlesS.Melching(charles.melching@marquette.edu)分别致开幕词。上午还由美国地调局地表水办公室JohnGray(jrgray@usgs.gov)介绍了中美泥沙合作的报告“美国地调局输沙研究及与中国的合作”，美国伊利诺伊大学MarceloGarcia博士做了主题报告“河流整体的自然化”，我国北京大学倪晋仁做了主题报告“分洪区点面综合信息损失评估”。

7月22日下午–24日，讨论会分10部分进行了论文宣讲与讨论，共交流了37篇论文，其中中方为19篇。中方代表并在会场展示了22块彩色展板（中方论文及展板作者及标题见附件1）。讨论会交流了中美两国在泥沙与环境研究上的最新进展，讨论热烈，双方相互学习、共同提高。

2、会议论文特刊

中美双方组委会主席王兆印教授、CharlesS.Melching教授在会间就会议论文集事宜进行了讨论，商定由国际泥沙研究培训中心选择讨论会中优秀论文，以特刊形式在InternationalJournalofSedimentResearch上发表。由美方CharlesS.Melching教授负责提供约2000美元，拨至国际泥沙研究培训中心用于特刊出版。

3、下届中美泥沙会议

中美双方代表举行了专门讨论会，讨论继续合作的议题和形式，根据大家的提议，经过磋商，提出第三届中美泥沙讨论会拟于2005年在中国北京举行，会议主题为：流域的生态修复。中方组委会由北京大学倪晋仁教授负责；美方组委会由Nebraska-Lincoln大学土木工程系DavidADMIRAAL副教授(dadmiraa@unlnotes.unl.edu)、伊利诺伊水调局自然资源处(IllinoisDepartmentofNaturalResources,IllinoisStateWaterSurvey)MisganawDemissie博士(demissie@sws.uiuc.edu)和NaniG.Bhowmik博士(nbhowmik@uiuc.edu)负责。

4、会议、考察报告

中美双方商定联合起草本次学术讨论会报告及考察报告，以提交给中美双方自然科学基金委。

5、重大课题项目会议

会议期间，水利部和国家自然科学基金委联合支持的重大课题《江河泥沙灾害形成机理及防治研究》项目组负责人、课题组负责人及主要骨干成员举行了会议，就项目研究成果专著的编写和2002年的年会进行了讨论。讨论并决定：(1)各课题组9月20日以前完成编写工作，由倪晋仁、王兆印和王光谦三位教授进行审核，10月底将反馈意见返回各课题，各课题根据意见修改，于年底本项目的年会召开前完成修改工作；(2)项目年度工作会议定于2002年12月21日~22日在北京大学召开，主要内容是有关项目结题的工作安排和学术交流。

6、重新启动中美水文备忘录附件4的活动

会议期间，国际泥沙研究培训中心(IRTCES)与美国地调局(USGS)举行了会议，讨论重新启动中美水文备忘录附件4的活动。我方参加人员有胡春宏、王兆印、杨小庆、刘成，美方参加人员有USGS的JohnGray和伊利诺伊水调局自然资源处的MisganawDemissie和NaniG.Bhowmik。双方同意由USGS起草项目建议书，中方进行修改，报送至双方资助单位。中方拟申请资助单位为水利部和国家自然科学基金委。项目建议书包括如下内容：(1)合作单位：IRTCES和USGS；(2)联系人：中方为王兆印，美方为JohnGray；(3)研究方向：推移质、悬移质和泥石流的测量技术。美方希望中方能提供一个清单，列出可以合作进行研究的具体方面及地点；(4)经费：经费能否申请到依赖于好的项目建议书，可分别向美国政府、中国国家自然科学基金委等申请。

7、国际水利协会(IAHR)会刊JournalofHydraulicResearch副主编

会议期间，国际水利协会(IAHR)会刊JournalofHydraulicResearch的主编MarceloH.Garcia(mhgarcia@uiuc.edu)邀请王兆印教授出任本期刊的副主编，最近将寄出邀请函。王兆印教授愉快地接受，这将有助于促进我国学者学术论文在国际期刊的发表。

8、美国咨询公司合作意愿

美国Inter-Fluve咨询公司密尔沃基分部经理（）MartyRye,P.E.(mrye@)表示希望与中国加强合作。美国Inter-Fluve咨询公司主要从事河流、湖泊和湿地的设计、建设和生态恢复，致力于解决与河岸侵蚀、城市化、河道退化、湿地有关的环境问题。该公司在蒙大纳，奥勒冈州和威斯康辛州有全面服务的办公机构，在密西根州和华盛顿有卫星办公室。

9、美国学者赴清华大学讲学

ColoradoState大学自然资源学院地球资源系的EllenE.Wohl教授(ellenw@cnr.colostate.edu)在同与会的清华大学学者讨论时表示，她希望并愿意到清华大学进行2个月的教学工作。EllenE.Wohl于1984年获ArizonaState大学地理专业硕士，1989年获Arizona大学地理科学博士。1989年起在哥伦比亚州立大学工作，2000年任教授。

10、中国留学生回国贡献

参加会议的中国留学生美国西北大学土木环境工程系的任建红(Jianhong-JenniferRen,j-ren@northwestern.edu)、LouisianaState大学的路霄霞(lux@che.lsu.edu)、Buffalo纽约大学地理系的胡世雄(sxhu_2000@)、高鹏(pgao@acsu.buffalo.edu)等人表示愿意早日学成回国，为祖国发展贡献。与会代表们向他们介绍了国内日新月异的发展、国家对人才的重视的现状，鼓励在美的中国留学生尽可能多学习最新科技知识和技术，早日回来报效祖国。

11、悼念颜本奇教授

7月26日在伊利诺伊大学期间，中方代表在美方宋大伟(Ta-WeiSOONG,dsoong@usgs.gov)陪同下到颜本奇（BenChieYen）教授墓前献花致哀，缅怀他为促进中美学术交流做出的巨大贡献。

13、学术考察(7月28－8月2日)

参观考察Sheboygan超级基金资助地(superfundsite)：在威斯康辛–密尔沃基大学，威斯康辛自然资源处的TomWentland、Baird协会的BruceHalverson、威斯康辛–密尔沃基大学的ErikChristensen(erc@uwm.edu)介绍了Sheboygan超级基金资助地的基本概况、生态系统恢复工程情况及基金的获得和使用情况。美国超级基金用于受到工业污染地区的污染土层的清除、处理及处置以及当地生态修复工程，超级基金由美国EPA代为提供，最终追究造成本地污染的工厂、公司根据其对污染贡献的大小支付。美国EPA根据污染情况，确定用于生态修复工程的超级基金数额，通过调查确定应承担责任的工厂和公司，要求他们支付此金额，如果不服，将通过法律程序处理。Sheboygan超级基金资助地曾受到严重污染，Sheboygan河水质恶化，通过钻孔取样和水质监测，发现土层、水质严重污染，PCB和PAH等污染物严重超标，并通过调查确定了这些污染主要是由已经搬迁的数家企业'''');">企业和公司造成的，通过EPA，由这些企业和公司提供基金，对此地污染土壤进行了挖掘、清运和处理，并将处理后的污染土外运处置。目前此地已经是绿草萋萋，环境宜人。这套环境修复工程超级基金的做法对我国污染控制和生态修复工程具有很高的参考价值。代表们实地考察了治理后的Sheboygan河上、中和下游。

考察周文德水利实验室(VenTeChowHydrosystemsLab.)：周文德水利实验室是以伊利诺伊大学著名的美籍华裔科学家周文德命名的水利实验室，主要进行河流水力学、环境水力学、海洋潮流等方面的实验研究。MarceloGarcia介绍了实验室概况并带领代表们参观了实验室，演示了大型波浪水槽进行的波浪对沙床的影响实验、环形水槽中波浪作用下粘性泥沙的再悬浮实验、沙质河床河道演变实验、水库曝气产生气泡羽流改善水库水质实验等。

考察伊利诺伊河及Peoria湖：在伊利诺伊水调局自然资源处的MisganawDemissie和NaniG.Bhowmik带领和介绍下，代表们参观、考察了伊利诺伊河和Peoria湖及其生态恢复项目。伊利诺伊河是密西西比河的主要支流，起源于伊利诺伊东北部，向西南流向密西西比河，总长约273英里。伊利诺伊河是联结Great湖到墨西哥湾的唯一陆上水道，因此是美国重要的商业航道。流域面积为75156平方公里，其中64000平方公里位于伊利诺伊。•伊利诺伊河生态恢复项目主要是解决人类活动引起的生态问题，如泥沙淤积引起的回水及边滩的损失、不稳定的支流、改变了的水动力条件等其它问题对河流系统的生态影响。主要包括4个方面：(1)流域和支流恢复–––着眼于河流恢复、湿地恢复、水土保持等方面，解决支流退化和不稳定问题；(2)河流边滩和回水区恢复–––恢复水生生物环境，包括深水河道环境、回水湖、边滩和岛屿等；(3)水位管理–––降低快速波动，恢复自然水流；(4)洪泛平原恢复和保护–––评估洪泛平原的使用、洪泛平原功能的恢复以及自然生态保护项目的价值。•Peoria湖生态恢复项目：泥沙淤积毁坏了Peoria湖的鱼类和自然生物的生活环境，与1903年相比，湖容积减少了68%，水深从8.1英尺减少至2.6英尺。水深的减少，促使了泥沙的再悬浮，增加了紊动水平。松软的湖底不利于水生植物的生长。通过实施生态恢复项目，新增的岛屿降低了湖水一些部分的波浪，从而降低了泥沙再悬浮和紊动；改善的水质并没有刺激岛屿边滩水下和漂浮植物的生长；草木丛生的湿地保护区提供给迁移的鸟类足够的食物；河道的疏浚形成了新的河岸线并恢复了边滩的水生动植物生活环境。

考察胡佛水坝：胡佛坝是美国综合开发科罗拉多(Colorado)河水资源的一项关键性工程，位于内华达州和亚利桑那州交界之处的黑峡(BlackCanyon)，具有防洪、灌溉、发电、航运、供水等综合效益。大坝系混凝土重力拱坝，坝高221.4m，大坝形成的水库叫米德（Mead）湖，总库容348.5亿m³，水电站装机容量原为134万kW，现已扩容到208万kW，计划达到245.2万kW。于1931年4月开始动工兴建，1936年3月建成，1936年10月第一台机组正式发电。胡佛大坝基岩为坚硬的安山岩、角砾岩。河床狭窄、两岸陡峭。低水位到基岩的深度为33~40m，最低点为42.4m，低水位的水面宽度为88~113m。坝址处流域控制面积43.25万km²，总流域面积的69%。水库面积663.7km²。坝址处最大年径流量为274亿m³，多年平均径流量160亿m³。

考察科罗拉多河：科罗拉多河被称为美国西南部的生命线，它发源于落基山脉科罗拉多山西侧，流经美国的科罗拉多、犹他、亚利桑那、内华达、加利福尼亚等州，最后在墨西哥北部汇入加利福尼亚湾。1935年，美国在科罗拉多河上建成了第一座大坝——胡佛水坝，在此之后又先后兴建了14座控制性水库和32项灌溉工程，使该河在美国境内的水库总库容达740亿立方米，约是美国境内年平均径流量208亿立方米的3.6倍。科罗拉多河水利工程体系形成后，该河水资源被大规模地开发利用，但总体上水资源一直保持供大于求。1997年，由于美国部分州将自己剩余水量引走，用于补充地下水，部分州超量使用1922年协议的用水量，终于使水资源出现了求大于供的局面。近几年，每年大约缺水12亿立方米。多年来水资源的大规模开发利用，导致了河道萎缩、水质恶化、下游湿地面积大幅度减少、不少野生生物濒临灭绝等一系列问题。科罗拉多高原整体是由中生代的石灰岩层所构成的，结晶岩、片麻岩、结晶片岩等都是中生代地层的底盘，经科罗拉多水系冲蚀形成峡谷幽深、色彩斑斓的峡谷，其中著名的大峡谷的地貌和景色蔚为奇观。大峡谷位于美国西南部亚利桑那州西北部的凯巴布高原上，总面积两千七百多平方公里，由于科罗拉多河穿流其中，故又名科罗拉多大峡谷，由一系列迂回曲折、错综复杂的山脉和深谷组成，气势雄伟，岩壁陡峭。大峡谷长约350公里，峡谷宽6—29公里，平均谷深1600米，最深处达1620米，每天平均挟带的沉积物多达50万吨。科罗拉多大峡谷是考察和研究地质史，分析和划定岩古石层系的理想场所。

三、体会与建议

1、通过中美泥沙与环境学术讨论会的讨论与参观，交流与讨论了中美双方在泥沙与环境影响方面近年的最新研究成果，一方面介绍了我国重大科研项目的研究成果，扩大了我国的学术地位和影响；另一方面了解了美国在泥沙与环境影响方面的最新研究和工程情况，“它山之玉，可以攻石”，对我国未来的科研具有重要的借鉴作用；同时，学术讨论会也使与会代表交接了新朋友，增加了中美学术探讨和合作的机会，并达成了一些合作意向。因此，中美合作交流活动具有重要意义，希望水利部继续并加强支持这项活动，使中美泥沙讨论会按系列会议形式继续办下去。

2、通过国际泥沙研究培训中心与美国地调局讨论重新启动中美水文备忘录附件4的活动，认识到国际泥沙研究培训中心具有国际交流、国际影响、人才等方面的优势，可以负责协调并参与中美和其它双边合作交流，充分发挥国际泥沙研究培训中心的国际交流作用。

3、由于美国的河流大多不象我国黄河存在严重的泥沙灾害问题，目前美国的泥沙研究多是结合环境影响、环境评估和环境修复进行的。当然，传统的河流泥沙、水库泥沙及利用先进设备和仪器进行泥沙运动机理的研究仍占据着一定的地位。相比之下，因为国情的不同，我国在传统的泥沙研究和泥沙灾害问题的研究上仍是居于国际领先水平，结合环境问题的泥沙研究虽有涉及，但在研究深度与广度上仍有待加强。

4、近年来，国际上时有“拆除大坝”的讨论，以恢复和保护生态环境。讨论会中，两国学者也就此问题进行了讨论。过去一百年来美国在兴建水库方面一直领先世界各国，最近几年美国各地已着手拆除逐渐丧失作用的老旧水库，并且恢复原有的河川面貌。根据统计，截至目前，美国已拆除了465座没有继续存在价值的水库。美国拆除大坝的原因主要是：(1)达到使用寿命：水库的平均寿命是五十年，美国超过五十年的水库已有四分之一，到二○二○年时将高达百分之八十五。(2)维修成本以及构成的安全威胁与日俱增：大约百分之三十的美国水库业已达到有用寿命的末期，它们的维修成本以及构成的安全威胁都将与日俱增。修复的费用将超过拆除它们的支出。即使两者的费用不相上下，拆除它们将可免除未来继续监督与维修的需要与成本。(3)已发展出不兴建水库而满足人类需求的方法：例如防洪作用，因为美国幅员辽阔，人口相对较少，从恢复生态环境考虑，美国现多采用如下的防洪对策：恢复湿地、维持河岸缓冲地带、或是协助住家和企业迁离泛滥平原，从而更有效而节省成本地达成防洪效果。因此，可以看出，美国“拆除大坝”实际上是拆除毫无存在价值、存在潜在威胁的水库，和我国一些小型水库因淤积、质量低劣、效益很小或自然受损等原因造成的水库的自然废除相似。