中国社会科学院经济文化研究中心《调查研究通讯》No.2004-8
2004年3月22日
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林老访谈：漫谈河流学
编者按：2003年9月5日、9月19日、9月26日、10月10日、10月17日、10月24日，邓英淘、刘靖先后数次拜访水利界泰斗林一山前辈，请教有关河流学的问题，这里是其中一部分内容。本文根据录音整理，未经本人审阅，错误遗漏之处由编者负责。
邓英淘：科氏力是不是与河流的弯曲有关系？
林老：对于北半球的河流，科氏力使其向右摆的力量大，但从短期看，河流是左右摆。如葛洲坝的水工模型刚出来时，张瑞瑾感到很奇怪，因为河流向左摆了，这似乎与科氏力相矛盾。他就来问我，我没看到模型时，也没想到这个结果，但一看了，我就明白了。这里是下切河床，长期以来它是向右岸崩，但修了坝后，水位抬高了20米，所以水不再走大江了，而是向左转向二江了。但这和科氏定律没矛盾，因为我们修坝之后，恢复了原来长江主泓在二江时的条件，相当于几千万年前它还没有向右下切到大江的情形。由此，也就使我们想到，葛洲坝不能再做为纵向围堰了，必须把它挖掉，因为水流直冲葛洲坝了
另外，原来设想水从三江分一部分（做航道），但模型出来后，水不从三江走，而是在这里倒流。我们受这个结果的启发，就决定把二江挖深，这样二江的R就大了，坡降变缓（这时大江已被围起来了），三江的R小，坡降大，这样水从上面来，走到二江，要再左移到三江，它比三江的水面反而高，三江的水落差大，上面的水过不来，所以水在三江回流了。后来我们就修了个堤，从上面把水隔开，使水不得不有一部分进入了三江。如此，便有了人们后来所说的：没有葛洲坝的葛洲坝，这是一怪，库区里面还有关刀宝剑，它把这里过宽的剩余断面占领了，这又是一怪。我们搞的这些工程方案，在那些留美回来的博士眼里看来，都是不可思议的，因为他们的美国老师从未教过他们这些。但事实证明，是我们对了。
邓英淘：我看到一些书上有这样一种观点，即在武穴附近的卡脖子地段，如果在其两边切切滩，并把那一带河槽挖深，只能使下泄的流量多增加2000至3000个，而且这样做还会对下游有不可预见的影响，因此，不能动。这种说法对吗？
林老：不对。如果在那一带做工程，可以增加10000个流量，而且对下面有好处。因为水从武穴这段的峡谷出来后，九江一带有很多的洲子，那里江面宽得很，河岸变化规律很难掌握，即使你在这里搞护岸工程，说不定什么时候就不行了，因为这里太宽了，上面水流又很乱，失去控制了，下面受到的压力反而大了。
邓英淘：我的一个总的感觉是，人们对于采取积极的措施去治理长江河道很麻木，主要的想法就是要维持现状。
林老：这是必然的。因为他们不懂得河流学，也不研究和学习河流学，所以根本不敢动。例如，在淮河的治理上，他们不敢设想恢复原河床，所以不敢动，只好维持现状，因为动了以后河流会发生什么变化，他们不懂河流学就搞不清。在黄河的治理上也是如此，他们主张挖深河床，这样坡降就小了，而河流为了保持自己应有的坡降，就会在两岸崩岸，这样河床就淤积起来，问题就会更大。他们不懂得河流学，只看到河床不断淤高，因此要挖深，可是他们不知道R（水利半径）和S（坡降）的关系，R没变，S也就变不了。在这种状况下，挖深了河床，问题反而会更大。
要知道，R和S是河流的一个基本关系，抓住了它，就把很多复杂变化的主要矛盾抓住了。例如，在修建葛洲坝时，我并没有进行什么精密的测量，但我就有把握地说：葛洲坝不会淤积，更不会碍航，这是因为我知道那里有很大的剩余坡降（S），抬高20米水头后，坡降还有剩余，这属于活学活用R和S的基本关系。这里的关键问题是河床要窄深。但就这么一个简单的道理，很多水利专家都不懂，他们也不愿意学习河流学；因此，他们不知道在平原河流上去怎么解决问题。
例如，上荆江比过去淤高了20米左右，过去的坡降能解决过水问题，为什么现在不能解决呢？我现在把它挖深，诱导它向下切10米，那就不存在三峡下来的超额洪水过不去的问题了，我不用修堤，两边的滩就高了。为什么他们不敢这样设想呢？因为要这样做的话，汉口以上河段的坡降就要统一考虑解决，下面的坡降不能解决，上面的也就难以解决。为什么几百年以前的坡降是缓的，现在反而高了呢？我现在只是恢复以前的坡降，这也是活学活用。
又如淮河要在盱眙以下恢复原河床的窄深形式，要大大刷深，出来的泥沙往哪儿去？有人会提出这个问题。我是这么看的，我们现在改造的河床有个过渡期，还不是永久河床。过渡期的办法是它有一个很大的坡降，从下游往上进行溯源侵蚀，下面坡降越大，向下刷深就越厉害，洪水时两面摆得就越大，到枯水时，裁它一下，这样每年的摆动就不大了，因为河床约束水流。第二年它又刷深，我到冬天再整一整。这样，从海或长江到这里的这段河床就变成了一个窄深的河床，再往上是个临时的河床，不断向上溯源侵蚀，使上游的河床向下切，越往上走，可下切的少一些，这对老百姓也带来好处。但总的来说，是利用溯源侵蚀。这样，在冲刷得最厉害的地方，泥沙产生得也就多了。它在本地呆不住，我就有计划地在稳定河段以上、或这个河段的某一部分，找到哪个地方需要淤高，就把泥沙送到哪里去。这样，我就不怕你产生的泥沙多，因为我有地方用。由于坡降大、流速快，我就让泥沙到该去的地方。要利用河流的力量，尽量地冲刷，辅之以小部分开控。这可根据河段和地形来做。例如，运西的那群湖，要在那里挖深，也可在附近淤高一些地方。永久河床的泥沙要进出平衡，过渡段的河床要用河流冲刷的能力对泥沙进行重新调整。如同治黄搞放淤稻改一样，淤积低洼的盐碱地，一增产，群众的积极性就起来了，国家就可以少花钱了，等到盐碱地治好了，稻田也可变为水浇地或旱地。
邓英淘：河流在不同情况下，好像也在不断调整自己的R和S。
林老：对。河流有一个它自身需要的坡降，它是如何调整这个坡降呢？例如，下荆江不断弯曲，坡降变小，到一定程度以后，它就裁直了，裁直以后坡降又变大了，再刷深，这样，弯曲、裁直、再弯曲、再裁直，这样一个过程就是河流调整自己坡降的过程。这是下荆江的一个快速变化过程。当河流的坡降过大，超过了它自身的需要，就必然要冲刷河岸，从而就延长了河长，这样它就缓和了坡降。也就是说河流用加大弯曲的方式，延长了河长，缓和了坡降。河流坡降大了，就要冲刷河岸，造成崩岸，增加了弯曲，延长了河道，崩岸以后，泥沙多了，它就丢下了，泥沙少了，它就带走了，泥沙与河床自己也维持一个平衡。如果我们采取措施使河流的R变大，或者说更窄深了，坡降就变小了，这样相对冲刷力变小，崩岸也就少了。
另外，河流越到下游，土壤颗粒越细，粘度越强，这样河岸的胶结度就越好，于是河流变得更加窄深，即R大了，这样坡降S就变小了，这就是河流越是到下游坡降越小的道理。另外，泥沙颗粒变细，糙率（N）也就小了。当然还有过渡段的问题，即还没形成稳定河道的过渡段，这时坡降大，流速快，它就两面冲，如此延长了河道，从而使坡降变缓。
邓英淘：从下荆江三口分流前后的情况看，剩余坡降是否也是弯道形成的一个重要因素？
林老：下荆江有个变化过程，当它从大流量变成小流量时（既水进了洞庭时），它就产生了淤积，越淤积坡降越大，即下荆江的流量越小，它的坡降越大，淤积也就越重，这是一个过程（洞庭的水从城陵矶出来是另一个过程）。在这个过程中，不仅下荆江，上荆江也淤高了。为什么呢？因为藕池口不能刷深（岩石地质条件），当洪水过去后，在枯水流量时，相当一部分水就走下荆江的九曲回肠了。由于这个原因，上荆江大流量来了，藕池口是倒坡，上荆江的河床也就不得不淤高了。
在长江藕池口决口以后。下荆江就由大流量变成小流量，在这个过程中，它越淤高，就使得更多的水进入洞庭了，这样它的坡降过大时，就开始越来越弯曲了。另外，水进洞庭越来越多，使得洞庭被逐渐淤高。开始水先进西洞庭，转了一圈再回来，后来都淤高了，洞庭湖的分流量又开始减少了，这样就逼着下荆江逐步增加流量，流量越增加，就使它坡降不能不变缓。这两个过程有个共同现象，既弯段越来越弯，很快又裁直了，用裁直的方法刷深河床，并抬高水位；在逐渐增加坡降的过程里，也是用这个办法，扩大流量也是用这个方法，因此，它不断弯曲，不断裁直，不断裁直后很快又产生一个弯曲，在弯段不断增加的过程中，使河床刷深。在这样一个过程中，地方的同志不懂得裁弯有个条件：如果这个弯段正好是个凹，这里也是个凹，这是最有利的时候，一裁就下去了。如果不是这样，而是凹岸走到对面去了，变成泥沙不断往这儿输送了。这样就失去了机会，使得下荆江向有利于我们方向变化的时间不得不延长。
邓英淘：三八滩是不是在修了宝塔围墙以后形成的？
林老：不是。在宝塔河围墙修了以后的很长时间，长江与这里无关。后来，它才弯曲到这儿来，于是这个围墙才起了挑流作用。从哪儿可看到这点呢？在太平口这个地方，这里原来是凹岸，后来逐渐变凸，直至上面的百里洲，长江是在南道。长江主流在这一带摆幅最大，在这当中摆来摆去。在太平口以下的荆江分洪区有条老堤。
在1949年2月，我们有个老工程师叫雷鸿基，在勘察荆江分洪区时，他说了个意见，我说这不对，他不太高兴。但他有个想法，我表扬了他。他说，如果能在那个老堤处修分洪闸，那就很好了。当然他也知道，不能在那儿修，因为河流早已变了。他说这个地方不知多少年了，老堤把地基压实了，如果把老堤挖走，那基础就很好了。我说：你这个想法很好，因为过去的关于地基基础的理论没有提出"预压"这个概念。也就是说，如果我们在别的地方选了个坝线，可以先修个堤进行"预压"，因为堤比闸重多了，闸是空的吗！等到建闸时，再把堤挖走，这样基础就没有问题了。这就是"预压工程"。我说：你这个想法虽然在这里不能用，因为河流主流走远了，过去这里是凹岸，现在是凸岸了，水放不进来了，但我们可以在别的地方用。
邓英淘：这在以前的工程实践上有先例吗？
林老：没有。这是他的想法启发我提出了"预压工程"这个概念。我说这个想法好，这个地方不能用，在别的地方可以用。他能这么想，说明他的思想很活跃。
邓英淘：那这个概念后来在别的地方用过吗？
林老：后来，果然用上了，就在杜家台分洪区。那时水利部让很多单位来参观。我们就在分洪闸那个地方搞了"预压"，压了几个月，等到修闸时把堤挖走了。当时，汉江灾害太大了，非修工程不可，李先念为此很感谢我。这为湖北的秋收解决了大问题。以往，水稻正收割的时候，大水来了，一片汪洋，老百姓吃了大苦头。
分洪闸只能修在那儿，而那个地方土壤很松，基础很差，没法修。我们就根据上述理论，进行了预压。刚预压以后，周围的地方都往上冒水呀，土壤密实了，把下面的水都压出来了，预压了几个月，把堤挖走了，基础就好了，再修闸就没问题了。当时水利部很多人来参观，对我们的创新很感兴趣。
雷鸿基提出个想法，我为什么很快就形成了概念？因为我在别处有过思考和总结。一是洪湖修堤。49年大水，湖北很多堤垮了，在洪湖甘家码头，有个大决口，垮坝800多米，分了洪水到洪湖，所以武汉水位下降了。水后复堤，在这里组织老百姓修堤，但白天修了，过了一晚上，明天就不见了，不管你怎么修，都是如此。时间一长，周围都鼓起来了，这样压力就平衡了。为此，浪费了不少民力。因此，在荆江分洪区，有的工程师提出要在软基上修闸，我说：不好，你宁可把软基挖走再建闸。在无法预压的地方，我就把软基挖走。这是一个来源。另外，建楼挖地下室，你挖一层地下室，可盖十层楼，因为楼是空的。工程师修地下室，开始也不知道这个道理，是后来总结出来的，这同时也就解决了基础的问题。这也可以看做一种"预压"吧！等到修杜家台工程时，我们就用上了"预压"工程。这个概念是我提出来的，具体工程是他们干的。
我们长办的工程师有很多创造。所以我常说：这个队伍离不开我，我也离不开这个队伍。没有这个队伍，我说的很多道理，他们不相信，那你就没法干。但他们不是盲目地相信我，而是因为我说的有道理。别的队伍不能体会我的想法，这个队伍能体会。
例如，1972年搞葛洲坝工程，当时我正在上海开刀做眼睛手术，文伏波去看我，问下一步该怎么办。我说：别的先别管，先解决河势规划。他回来后与大家讨论，什么是河势规划。后来张瑞瑾说：这个概念有道理，我们的祖先说过因势利导，这就是河势规划的核心。我提出这么个概念，但很多具体问题是我们这个队伍解决的。为什么要搞河势规划，因为有很多复杂的矛盾纠缠在一起，不好解决，必须做河势规划，从整体上进行把握。
在这里我们长办有很多创造。例如，气蚀问题，以往全世界都没有解决，但我们解决了它。要解决这个问题，需要懂得河流学。修高坝的工程师是靠鼻坎挑流来消能，这不懂河流学也可以做。但葛洲坝是个低水头大流量的矮坝，不能用鼻坝挑流来消能。我们长办的杨贤溢总工是用模型试验的方法来逐步摸索，找出了个办法，我是从理论上解决的。以往我研究过低坝消能怎么办，但没和气蚀的问题联系起来。过去为什么会有气蚀问题，是因为过水断面不够，这又是R的问题了。现在我把底流消能池挖深，这就加大了R，池子挖深了，过水断面大了，水的流速变缓了，气泡也就不爆裂了，这样气蚀就解决了。与此同时，消能和水跃反打闸门的问题也都解决了。气蚀可以把消力坝、消力墩乃至钢板都吃掉。国外是靠不断修复这些装置来维持的，这个很费钱。我们一举解决了这个问题。这也是长办工程技术队伍的一个创造。
邓英淘：现在有人说应该少修坝或不修坝，还说美国人为了保护生态，开始拆坝、炸坝，您怎么看？
林老：这不对！这是自然主义在作崇，它对我们水利建设指导思想的干扰和破坏很大，应该进行批评。
中国的国情有几个特点：一是大陆季风气候，降水年内、年际分布极不均衡，洪、涝、旱灾非常严重，且人均水资源十分短缺，因此必须对宝贵的水资源进行调蓄，否则缺水和灾害就会更加严重，而要调蓄水资源就必须建坝。二是中国有70%的大陆面积属于山地和丘陵，具有建坝的好条件，而这也是我国拥有世界最大的可开发水能资源的优势之所在，应该加以有效的综合开发和利用。因此，对于我国而言，不在于要不要建坝，而在于要在哪儿建坝、如何建坝以及怎样对有限的水资源进行综合开发和有效利用。这就要懂得河流学和河流运动规律。
说那些话的人持有的一种错误的或过时的生态观和环境观，我把它称为类人猿的生态学。它的主要思想就是：在我们的祖先类人猿时代，那时的生态怎么样，现在的生态也就应该怎么样。从实质上说，它是要我们回归到穴居野人的自然。这怎么行呢？实际上，人类发展的历史也就是人类改造自然的历史，这是不可避免的，否则野人就不会变成人。关键在于人类应该如何认识和改造自然。这是一个很大的问题，在这个问题上，表现出各种各样的世界观和方法论。如果我们不从自己的国情出发，一味地跟着美国人走，那是不会有好结果的。现在在很多具体问题上都有相似的表现。
例如，现在强调植树造林和保护原始森林，这当然是对的，但由此而说森林特别是原始森林造氧比农作物多，这就不顾客观事实了。在早些时候，我曾到农业科学院，我说请你们找几个专家，我想和他们谈几个问题。我说是森林供氧多，还是农田供氧多？他们说：当然是农田供氧多。我说：这就对了。我的分析是：从生成的干物质看，同等面积上，森林生长若干年之后，它的生产率就走下坡路了，从这点看，原始森林的年生产率并不高。以50年的轮伐期来计算，在同样地区的同等面积上，50年森林得到的干物质与50年农田得到的相比，前者不能和后者相比。我的这个分析，他们也同意。
又如，丹江口水库修建之后，形成了很大的水面，它比现在三峡水库的水面还要大得多，结果是那里的生态和气候比以前变好了。因为那里原来不能长橘子，修了水库之后，橘子可以生长了。
总之，自然主义的生态观和类人猿的生态学是要不得的，我们要提倡的应该是一种积极的新生态观，而不是一种穴居野人的消极的旧生态观。在我国今后水利建设的指导思想上也应该如此。
邓英淘整理
