泥沙環境學術管理論文

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一、會議概況

在中國國家自然科學基金委員會和美國國家科學基金委員會的資助下，國際泥沙研究培訓中心秘書長胡春宏、副秘書長王兆印率團參加了2002年7月21–8月2日在美國舉行第二屆中美泥沙學術討論會，我國水利部和國家自然科學基金委聯合支持的重大課題《江河泥沙災害形成機理及防治研究》項目組骨干成員及相關知名專家25人赴美參加交流會，其中水利部所屬成員有胡春宏、王兆印、劉成（國際泥沙研究與培訓中心）、楊小慶（水科院）、張俊華（黃委）5人。有50名美國和6名比利時代表參加了會議。會后，代表們實地考察了美國Sheboygan河生態修復項目、Peoria湖保護工程、伊利諾伊河、周文德水力實驗室、胡佛水壩、科羅拉多河等水利、環境工程。

二、主要內容

1、學術討論會

7月22日–24日進行了學術討論會，主題為輸沙和環境影響。中心議題為：流域泥沙、侵蝕與環境影響、泥沙物理模型與數學模型、湖泊與水庫泥沙、河流水力學與輸沙、濕地開發、粘性泥沙輸沙及污染物吸附、環境修復。

7月22日上午舉行開幕式，首先全體與會者起立，為原美方組委會主席顏本奇（BenChieYen）教授、博士默哀三分鐘，他曾為促進中美學術交流、發起并促成第一屆和本屆中美泥沙學術討論會做出了巨大貢獻。然后由美方組織單位Marquette大學工程學院院長DouglasM.Green(douglas.green@marquette.edu)致歡迎詞，中美雙方組委會主席王兆印、CharlesS.Melching(charles.melching@marquette.edu)分別致開幕詞。上午還由美國地調局地表水辦公室JohnGray(jrgray@usgs.gov)介紹了中美泥沙合作的報告“美國地調局輸沙研究及與中國的合作”，美國伊利諾伊大學MarceloGarcia博士做了主題報告“河流整體的自然化”，我國北京大學倪晉仁做了主題報告“分洪區點面綜合信息損失評估”。

7月22日下午–24日，討論會分10部分進行了論文宣講與討論，共交流了37篇論文，其中中方為19篇。中方代表并在會場展示了22塊彩色展板（中方論文及展板作者及標題見附件1）。討論會交流了中美兩國在泥沙與環境研究上的最新進展，討論熱烈，雙方相互學習、共同提高。

2、會議論文特刊

中美雙方組委會主席王兆印教授、CharlesS.Melching教授在會間就會議論文集事宜進行了討論，商定由國際泥沙研究培訓中心選擇討論會中優秀論文，以特刊形式在InternationalJournalofSedimentResearch上發表。由美方CharlesS.Melching教授負責提供約2000美元，撥至國際泥沙研究培訓中心用于特刊出版。

3、下屆中美泥沙會議

中美雙方代表舉行了專門討論會，討論繼續合作的議題和形式，根據大家的提議，經過磋商，提出第三屆中美泥沙討論會擬于2005年在中國北京舉行，會議主題為：流域的生態修復。中方組委會由北京大學倪晉仁教授負責；美方組委會由Nebraska-Lincoln大學土木工程系DavidADMIRAAL副教授(dadmiraa@unlnotes.unl.edu)、伊利諾伊水調局自然資源處(IllinoisDepartmentofNaturalResources,IllinoisStateWaterSurvey)MisganawDemissie博士(demissie@sws.uiuc.edu)和NaniG.Bhowmik博士(nbhowmik@uiuc.edu)負責。

4、會議、考察報告

中美雙方商定聯合起草本次學術討論會報告及考察報告，以提交給中美雙方自然科學基金委。

5、重大課題項目會議

會議期間，水利部和國家自然科學基金委聯合支持的重大課題《江河泥沙災害形成機理及防治研究》項目組負責人、課題組負責人及主要骨干成員舉行了會議，就項目研究成果專著的編寫和2002年的年會進行了討論。討論并決定：(1)各課題組9月20日以前完成編寫工作，由倪晉仁、王兆印和王光謙三位教授進行審核，10月底將反饋意見返回各課題，各課題根據意見修改，于年底本項目的年會召開前完成修改工作；(2)項目年度工作會議定于2002年12月21日~22日在北京大學召開，主要內容是有關項目結題的工作安排和學術交流。

6、重新啟動中美水文備忘錄附件4的活動

會議期間，國際泥沙研究培訓中心(IRTCES)與美國地調局(USGS)舉行了會議，討論重新啟動中美水文備忘錄附件4的活動。我方參加人員有胡春宏、王兆印、楊小慶、劉成，美方參加人員有USGS的JohnGray和伊利諾伊水調局自然資源處的MisganawDemissie和NaniG.Bhowmik。雙方同意由USGS起草項目建議書，中方進行修改，報送至雙方資助單位。中方擬申請資助單位為水利部和國家自然科學基金委。項目建議書包括如下內容：(1)合作單位：IRTCES和USGS；(2)聯系人：中方為王兆印，美方為JohnGray；(3)研究方向：推移質、懸移質和泥石流的測量技術。美方希望中方能提供一個清單，列出可以合作進行研究的具體方面及地點；(4)經費：經費能否申請到依賴于好的項目建議書，可分別向美國政府、中國國家自然科學基金委等申請。

7、國際水利協會(IAHR)會刊JournalofHydraulicResearch副主編

會議期間，國際水利協會(IAHR)會刊JournalofHydraulicResearch的主編MarceloH.Garcia(mhgarcia@uiuc.edu)邀請王兆印教授出任本期刊的副主編，最近將寄出邀請函。王兆印教授愉快地接受，這將有助于促進我國學者學術論文在國際期刊的發表。

8、美國咨詢公司合作意愿

美國Inter-Fluve咨詢公司密爾沃基分部經理（）MartyRye,P.E.(mrye@)表示希望與中國加強合作。美國Inter-Fluve咨詢公司主要從事河流、湖泊和濕地的設計、建設和生態恢復，致力于解決與河岸侵蝕、城市化、河道退化、濕地有關的環境問題。該公司在蒙大納，奧勒岡州和威斯康辛州有全面服務的辦公機構，在密西根州和華盛頓有衛星辦公室。

9、美國學者赴清華大學講學

ColoradoState大學自然資源學院地球資源系的EllenE.Wohl教授(ellenw@cnr.colostate.edu)在同與會的清華大學學者討論時表示，她希望并愿意到清華大學進行2個月的教學工作。EllenE.Wohl于1984年獲ArizonaState大學地理專業碩士，1989年獲Arizona大學地理科學博士。1989年起在哥倫比亞州立大學工作，2000年任教授。

10、中國留學生回國貢獻

參加會議的中國留學生美國西北大學土木環境工程系的任建紅(Jianhong-JenniferRen,j-ren@northwestern.edu)、LouisianaState大學的路霄霞(lux@che.lsu.edu)、Buffalo紐約大學地理系的胡世雄(sxhu_2000@)、高鵬(pgao@acsu.buffalo.edu)等人表示愿意早日學成回國，為祖國發展貢獻。與會代表們向他們介紹了國內日新月異的發展、國家對人才的重視的現狀，鼓勵在美的中國留學生盡可能多學習最新科技知識和技術，早日回來報效祖國。

11、悼念顏本奇教授

7月26日在伊利諾伊大學期間，中方代表在美方宋大偉(Ta-WeiSOONG,dsoong@usgs.gov)陪同下到顏本奇（BenChieYen）教授墓前獻花致哀，緬懷他為促進中美學術交流做出的巨大貢獻。

13、學術考察(7月28－8月2日)

參觀考察Sheboygan超級基金資助地(superfundsite)：在威斯康辛–密爾沃基大學，威斯康辛自然資源處的TomWentland、Baird協會的BruceHalverson、威斯康辛–密爾沃基大學的ErikChristensen(erc@uwm.edu)介紹了Sheboygan超級基金資助地的基本概況、生態系統恢復工程情況及基金的獲得和使用情況。美國超級基金用于受到工業污染地區的污染土層的清除、處理及處置以及當地生態修復工程，超級基金由美國EPA代為提供，最終追究造成本地污染的工廠、公司根據其對污染貢獻的大小支付。美國EPA根據污染情況，確定用于生態修復工程的超級基金數額，通過調查確定應承擔責任的工廠和公司，要求他們支付此金額，如果不服，將通過法律程序處理。Sheboygan超級基金資助地曾受到嚴重污染，Sheboygan河水質惡化，通過鉆孔取樣和水質監測，發現土層、水質嚴重污染，PCB和PAH等污染物嚴重超標，并通過調查確定了這些污染主要是由已經搬遷的數家企業和公司造成的，通過EPA，由這些企業和公司提供基金，對此地污染土壤進行了挖掘、清運和處理，并將處理后的污染土外運處置。目前此地已經是綠草萋萋，環境宜人。這套環境修復工程超級基金的做法對我國污染控制和生態修復工程具有很高的參考價值。代表們實地考察了治理后的Sheboygan河上、中和下游。

考察周文德水利實驗室(VenTeChowHydrosystemsLab.)：周文德水利實驗室是以伊利諾伊大學著名的美籍華裔科學家周文德命名的水利實驗室，主要進行河流水力學、環境水力學、海洋潮流等方面的實驗研究。MarceloGarcia介紹了實驗室概況并帶領代表們參觀了實驗室，演示了大型波浪水槽進行的波浪對沙床的影響實驗、環形水槽中波浪作用下粘性泥沙的再懸浮實驗、沙質河床河道演變實驗、水庫曝氣產生氣泡羽流改善水庫水質實驗等。

考察伊利諾伊河及Peoria湖：在伊利諾伊水調局自然資源處的MisganawDemissie和NaniG.Bhowmik帶領和介紹下，代表們參觀、考察了伊利諾伊河和Peoria湖及其生態恢復項目。伊利諾伊河是密西西比河的主要支流，起源于伊利諾伊東北部，向西南流向密西西比河，總長約273英里。伊利諾伊河是聯結Great湖到墨西哥灣的唯一陸上水道，因此是美國重要的商業航道。流域面積為75156平方公里，其中64000平方公里位于伊利諾伊。•伊利諾伊河生態恢復項目主要是解決人類活動引起的生態問題，如泥沙淤積引起的回水及邊灘的損失、不穩定的支流、改變了的水動力條件等其它問題對河流系統的生態影響。主要包括4個方面：(1)流域和支流恢復–––著眼于河流恢復、濕地恢復、水土保持等方面，解決支流退化和不穩定問題；(2)河流邊灘和回水區恢復–––恢復水生生物環境，包括深水河道環境、回水湖、邊灘和島嶼等；(3)水位管理–––降低快速波動，恢復自然水流；(4)洪泛平原恢復和保護–––評估洪泛平原的使用、洪泛平原功能的恢復以及自然生態保護項目的價值。•Peoria湖生態恢復項目：泥沙淤積毀壞了Peoria湖的魚類和自然生物的生活環境，與1903年相比，湖容積減少了68%，水深從8.1英尺減少至2.6英尺。水深的減少，促使了泥沙的再懸浮，增加了紊動水平。松軟的湖底不利于水生植物的生長。通過實施生態恢復項目，新增的島嶼降低了湖水一些部分的波浪，從而降低了泥沙再懸浮和紊動；改善的水質并沒有刺激島嶼邊灘水下和漂浮植物的生長；草木叢生的濕地保護區提供給遷移的鳥類足夠的食物；河道的疏浚形成了新的河岸線并恢復了邊灘的水生動植物生活環境。

考察胡佛水壩：胡佛壩是美國綜合開發科羅拉多(Colorado)河水資源的一項關鍵性工程，位于內華達州和亞利桑那州交界之處的黑峽(BlackCanyon)，具有防洪、灌溉、發電、航運、供水等綜合效益。大壩系混凝土重力拱壩，壩高221.4m，大壩形成的水庫叫米德（Mead）湖，總庫容348.5億m³，水電站裝機容量原為134萬kW，現已擴容到208萬kW，計劃達到245.2萬kW。于1931年4月開始動工興建，1936年3月建成，1936年10月第一臺機組正式發電。胡佛大壩基巖為堅硬的安山巖、角礫巖。河床狹窄、兩岸陡峭。低水位到基巖的深度為33~40m，最低點為42.4m，低水位的水面寬度為88~113m。壩址處流域控制面積43.25萬km²，總流域面積的69%。水庫面積663.7km²。壩址處最大年徑流量為274億m³，多年平均徑流量160億m³。

考察科羅拉多河：科羅拉多河被稱為美國西南部的生命線，它發源于落基山脈科羅拉多山西側，流經美國的科羅拉多、猶他、亞利桑那、內華達、加利福尼亞等州，最后在墨西哥北部匯入加利福尼亞灣。1935年，美國在科羅拉多河上建成了第一座大壩——胡佛水壩，在此之后又先后興建了14座控制性水庫和32項灌溉工程，使該河在美國境內的水庫總庫容達740億立方米，約是美國境內年平均徑流量208億立方米的3.6倍。科羅拉多河水利工程體系形成后，該河水資源被大規模地開發利用，但總體上水資源一直保持供大于求。1997年，由于美國部分州將自己剩余水量引走，用于補充地下水，部分州超量使用1922年協議的用水量，終于使水資源出現了求大于供的局面。近幾年，每年大約缺水12億立方米。多年來水資源的大規模開發利用，導致了河道萎縮、水質惡化、下游濕地面積大幅度減少、不少野生生物瀕臨滅絕等一系列問題。科羅拉多高原整體是由中生代的石灰巖層所構成的，結晶巖、片麻巖、結晶片巖等都是中生代地層的底盤，經科羅拉多水系沖蝕形成峽谷幽深、色彩斑斕的峽谷，其中著名的大峽谷的地貌和景色蔚為奇觀。大峽谷位于美國西南部亞利桑那州西北部的凱巴布高原上，總面積兩千七百多平方公里，由于科羅拉多河穿流其中，故又名科羅拉多大峽谷，由一系列迂回曲折、錯綜復雜的山脈和深谷組成，氣勢雄偉，巖壁陡峭。大峽谷長約350公里，峽谷寬6—29公里，平均谷深1600米，最深處達1620米，每天平均挾帶的沉積物多達50萬噸。科羅拉多大峽谷是考察和研究地質史，分析和劃定巖古石層系的理想場所。

三、體會與建議

1、通過中美泥沙與環境學術討論會的討論與參觀，交流與討論了中美雙方在泥沙與環境影響方面近年的最新研究成果，一方面介紹了我國重大科研項目的研究成果，擴大了我國的學術地位和影響；另一方面了解了美國在泥沙與環境影響方面的最新研究和工程情況，“它山之玉，可以攻石”，對我國未來的科研具有重要的借鑒作用；同時，學術討論會也使與會代表交接了新朋友，增加了中美學術探討和合作的機會，并達成了一些合作意向。因此，中美合作交流活動具有重要意義，希望水利部繼續并加強支持這項活動，使中美泥沙討論會按系列會議形式繼續辦下去。

2、通過國際泥沙研究培訓中心與美國地調局討論重新啟動中美水文備忘錄附件4的活動，認識到國際泥沙研究培訓中心具有國際交流、國際影響、人才等方面的優勢，可以負責協調并參與中美和其它雙邊合作交流，充分發揮國際泥沙研究培訓中心的國際交流作用。

3、由于美國的河流大多不象我國黃河存在嚴重的泥沙災害問題，目前美國的泥沙研究多是結合環境影響、環境評估和環境修復進行的。當然，傳統的河流泥沙、水庫泥沙及利用先進設備和儀器進行泥沙運動機理的研究仍占據著一定的地位。相比之下，因為國情的不同，我國在傳統的泥沙研究和泥沙災害問題的研究上仍是居于國際領先水平，結合環境問題的泥沙研究雖有涉及，但在研究深度與廣度上仍有待加強。

4、近年來，國際上時有“拆除大壩”的討論，以恢復和保護生態環境。討論會中，兩國學者也就此問題進行了討論。過去一百年來美國在興建水庫方面一直領先世界各國，最近幾年美國各地已著手拆除逐漸喪失作用的老舊水庫，并且恢復原有的河川面貌。根據統計，截至目前，美國已拆除了465座沒有繼續存在價值的水庫。美國拆除大壩的原因主要是：(1)達到使用壽命：水庫的平均壽命是五十年，美國超過五十年的水庫已有四分之一，到二○二○年時將高達百分之八十五。(2)維修成本以及構成的安全威脅與日俱增：大約百分之三十的美國水庫業已達到有用壽命的末期，它們的維修成本以及構成的安全威脅都將與日俱增。修復的費用將超過拆除它們的支出。即使兩者的費用不相上下，拆除它們將可免除未來繼續監督與維修的需要與成本。(3)已發展出不興建水庫而滿足人類需求的方法：例如防洪作用，因為美國幅員遼闊，人口相對較少，從恢復生態環境考慮，美國現多采用如下的防洪對策：恢復濕地、維持河岸緩沖地帶、或是協助住家和企業遷離泛濫平原，從而更有效而節省成本地達成防洪效果。因此，可以看出，美國“拆除大壩”實際上是拆除毫無存在價值、存在潛在威脅的水庫，和我國一些小型水庫因淤積、質量低劣、效益很小或自然受損等原因造成的水庫的自然廢除相似。