訪談人:李海靜;整理人:賈偉凱
(浙江水利水電學(xué)院,浙江 杭州 310018)
受訪人:潘存鴻(1963 年—),教授級(jí)高級(jí)工程師(技術(shù)二級(jí)),浙江鄞州人。本科畢業(yè)于杭州大學(xué)海洋地質(zhì)地貎(港口航道治理)專業(yè),碩士和博士分別畢業(yè)于浙江大學(xué)和上海大學(xué)的流體力學(xué)專業(yè)?,F(xiàn)任浙江省水利河口研究院(浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院)名譽(yù)總工程師。先后前往香港科技大學(xué)、丹麥科技大學(xué)、美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)做訪問學(xué)者。長期從事水動(dòng)力、水環(huán)境、泥沙、河(海)床演變及河口規(guī)劃治理等科研及咨詢工作。水利部首批“5151”部級(jí)人才,浙江省“新世紀(jì)151 人才工程”第二層次人員及指導(dǎo)老師,浙江省海外高層次留學(xué)回國人才。獲“浙江省有突出貢獻(xiàn)中青年專家”“浙江省勞動(dòng)模范”“浙江省農(nóng)業(yè)科技突出貢獻(xiàn)者”等榮譽(yù)稱號(hào),國務(wù)院政府特殊津貼獲得者。其研究成果曾獲得浙江省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。與清華大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、河海大學(xué)合作培養(yǎng)博士后、博士、碩士多名。兼任中國海洋工程學(xué)會(huì)理事、浙江省海洋學(xué)會(huì)副理事長、浙江省港口協(xié)會(huì)常務(wù)理事、浙江省力學(xué)學(xué)會(huì)常務(wù)理事、《水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展》執(zhí)行編委、《海洋工程》編委、《水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)》編委等。
訪談?wù)撸ㄒ韵潞喎Q“訪”):感謝潘總接受我們的訪談!您一直從事錢塘江涌潮研究,與前輩有著不同的研究內(nèi)容和研究方向。在您的求學(xué)過程中,是如何開展與此相關(guān)的學(xué)習(xí)和工作?
潘存鴻(以下簡稱“潘”):我祖籍寧波鄞州大嵩城(當(dāng)時(shí)稱大嵩公社),這是一個(gè)有著600 多年歷史的古城,古城背靠象山港,家鄉(xiāng)有海有山有地,算得上是一個(gè)山清水秀的地方。我父親曾做過本地供銷社的廠長,重視子女的教育問題。我的少年時(shí)期正處于國家政治運(yùn)動(dòng)較多的階段(1963—1979 年),學(xué)習(xí)受到不同程度影響,我的普通話很不標(biāo)準(zhǔn),因自小沒有學(xué)過拼音。學(xué)習(xí)時(shí)所用教材也缺乏系統(tǒng)性,相對(duì)而言,我們這代人高中以前的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不是很牢固。
訪:1977 年國家正式恢復(fù)已中斷10 余年的高考制度,這在中國教育史上有著特殊的意義。您是幸運(yùn)者,當(dāng)時(shí)您的情況是怎樣的?又是如何選擇專業(yè)方向的?
潘:1977 年下半年我在大嵩中學(xué)上高中,我們77 級(jí)共有3 個(gè)班。上完第一學(xué)期后,為提高教育質(zhì)量,高中要合并,從大嵩中學(xué)3 個(gè)班級(jí)中抽成績較好的1/3 學(xué)生到咸祥中學(xué)學(xué)習(xí),其他同學(xué)繼續(xù)在大嵩中學(xué)完成學(xué)業(yè)。由于大嵩中學(xué)在高中第一學(xué)期沒有開設(shè)英語課,到咸祥中學(xué)后的高一下學(xué)期只能單獨(dú)編班。高二階段與原咸祥中學(xué)和球山中學(xué)的同學(xué)混班,共有6 個(gè)班,其中4 個(gè)理科班和2 個(gè)文科班,每班有50~60 個(gè)學(xué)生,我被分到理科重點(diǎn)班。當(dāng)時(shí)城鄉(xiāng)差別很大,我們農(nóng)村學(xué)生為“跳農(nóng)門”,讀書幾乎是唯一的出路,所以高二階段讀書非常刻苦,老師們也全心全意撲在教學(xué)上。值得一提的是,我們班主任張布根老師對(duì)待學(xué)生像對(duì)待自己的子女一樣,盡心盡責(zé)。那時(shí)考試分大學(xué)和中專,考慮到我所在的大嵩公社近兩年沒有一個(gè)人考上大學(xué),我父親與我商量決定讓我報(bào)考中專。到報(bào)名截止最后幾天,張布根老師到我家家訪,認(rèn)為我近一年的進(jìn)步很快,建議我報(bào)考大學(xué),所以我從報(bào)考中專改為報(bào)考大學(xué)。我高考發(fā)揮得還不錯(cuò),在咸祥中學(xué)理科排名第二。
我填報(bào)了杭州大學(xué)①杭州大學(xué),1952 年全國院系調(diào)整之時(shí),浙江大學(xué)重新分別組建浙江大學(xué)、杭州大學(xué)、浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江醫(yī)科大學(xué)。其中,杭州大學(xué)以人文學(xué)科為主,史地系在全國較有影響力,1996 年通過評(píng)審成為211 大學(xué)。1998 年,四校合并,重新組建浙江大學(xué)。地理系的海洋地質(zhì)地貌專業(yè)(當(dāng)時(shí)由交通部撥培養(yǎng)經(jīng)費(fèi),專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容已是港口航道治理,但專業(yè)名稱沒有改),因?yàn)槟菚r(shí)候高中畢業(yè)年齡也小,對(duì)各專業(yè)的情況實(shí)際上并不了解,是因我的表兄1978 年考入這個(gè)專業(yè),他覺得這個(gè)專業(yè)不錯(cuò),在他的推薦下,我填報(bào)了此專業(yè)。
我們當(dāng)時(shí)的學(xué)習(xí)主要是河口和海岸兩方面內(nèi)容,主要涉及地貌學(xué)和水動(dòng)力學(xué)。當(dāng)時(shí)這些基礎(chǔ)內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)間較長,像普通地質(zhì)學(xué)、河口河床演變、海岸動(dòng)力地貎學(xué)等課程都要上一學(xué)年,教材由任課教師自行編寫,專業(yè)性更強(qiáng),與現(xiàn)在的普適性大學(xué)教育不同。
圖1 1983 年杭州大學(xué)地理系海地專業(yè)畢業(yè)留影
我所在班級(jí)共30 個(gè)同學(xué),15 位是浙江人,另外15 位來自其他沿海省份。畢業(yè)時(shí)約1/2 同學(xué)留在浙江。1983 年畢業(yè)之時(shí),浙江省錢塘江管理局(浙江省河口海岸研究所)(以下簡稱錢管局)有1 個(gè)工作名額,同學(xué)們對(duì)這個(gè)專業(yè)對(duì)口的唯一留杭名額都非??粗?,最終我因?yàn)槌煽儽容^優(yōu)異而被選中。
1983 年9 月初到單位,我跟陳希海工程師一起做慈溪的一個(gè)圍墾項(xiàng)目,他后來當(dāng)過錢管局設(shè)計(jì)院副院長、總工程師。直到1983 年底,開始跟時(shí)任規(guī)劃研究室主任的黃菊卿②黃菊卿(1940—2014),女,浙江寧波人。1961 年,畢業(yè)于浙江大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系。畢業(yè)后,來到浙江省水利科學(xué)研究所從事錢塘江河口潮汐水力學(xué)研究工作。在林秉南先生指導(dǎo)下,進(jìn)行泥沙在非恒定流的運(yùn)動(dòng)計(jì)算,參與過椒江河口、永寧江口建閘、三門核電站等多項(xiàng)研究工作。[1]一起從事研究工作。此時(shí),椒江河口需要航道治理,我協(xié)助做一些數(shù)模工作,另外還做過椒江上游涌泉的過江鐵塔、永寧江建閘、三門火電廠等工程的專題研究,當(dāng)時(shí)所做項(xiàng)目很多。
自20 世紀(jì)60 年代起,錢管局戴澤蘅總工希望能夠拓展研究方法,學(xué)習(xí)國外開展數(shù)學(xué)模型計(jì)算工作,引進(jìn)大批理工科人才。在我之前,單位引進(jìn)了趙雪華、施麟寶、黃菊卿、林炳堯等數(shù)學(xué)、力學(xué)專業(yè)畢業(yè)的早期大學(xué)生開展相關(guān)研究工作。單位所開展的數(shù)模研究在全國水利系統(tǒng)中是比較早的,可以講,基本上與當(dāng)時(shí)國內(nèi)最前端研究同步,最早與中科院計(jì)算所合作。上面談到的幾位,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都非常好,趙雪華畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)系,韓曾萃畢業(yè)于清華大學(xué),林炳堯作為文革后第一屆研究生,本科和碩士分別畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系和清華大學(xué)水利系,施麟寶和黃菊卿畢業(yè)于浙江大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系,還有耿兆銓、熊紹隆等也是文革后第一屆研究生。這批人底子都很好,引領(lǐng)水利系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的科研水平。
訪:我在網(wǎng)上查到您最早的文章是1990 年3月發(fā)表在《東海海洋》上的文章《河口、港灣潮流數(shù)值模擬中的區(qū)域分裂法》[2],合作者是黃菊卿,主要就是關(guān)于數(shù)值模擬計(jì)算的內(nèi)容,能談?wù)剢幔?/p>
潘:剛到單位時(shí),我跟隨黃菊卿一起工作,做了不少研究,但那時(shí)不善于總結(jié)提煉,很多項(xiàng)目成果都沒有寫成論文發(fā)表。你講的這篇文章主要是寫一、二維數(shù)學(xué)模型如何連接。我開展的數(shù)學(xué)模型研究工作,主要是對(duì)河口海岸地區(qū)的水沙環(huán)境開展模擬,水動(dòng)力模擬內(nèi)容包括潮位、流速和流向等。數(shù)學(xué)模型建立后,需要通過實(shí)測資料驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果,在驗(yàn)證過程中,對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整,直到計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果誤差最小。參數(shù)調(diào)整好以后,進(jìn)行工程方案計(jì)算,評(píng)估方案的合理性并進(jìn)行優(yōu)化分析,同時(shí)預(yù)測分析工程建成后對(duì)周邊水環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。
我當(dāng)時(shí)所做的數(shù)模工作主要目的是預(yù)測水沙變化,同時(shí)優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案。比如我們做椒江河口治理工程研究,那時(shí)候海門港本身就有淤積,為解決椒江支流永寧江防洪排澇問題,水利部門提出在永寧江口門建閘。永寧江大閘建成后,引起椒江進(jìn)潮量減小,導(dǎo)致海門港進(jìn)一步淤積。為減小上述影響,需在椒江河口中間建造一條長順壩,將落潮流挑流到海門港。對(duì)于這個(gè)整治方案,需要預(yù)測海門港碼頭前沿流速能夠加大多少,水深能夠加深多少,工程實(shí)施以后,能不能達(dá)到預(yù)期目標(biāo),會(huì)不會(huì)對(duì)其他工程產(chǎn)生不良的影響。這些都需要通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測,同時(shí)通過數(shù)學(xué)模型優(yōu)化整治工程方案,包括壩高、壩長等,從而提出既能夠達(dá)到目標(biāo),又對(duì)其他工程影響較小的優(yōu)化方案。
訪:工作后,您為什么會(huì)選擇去浙江大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)繼續(xù)學(xué)習(xí)深造?
潘:工作幾年以后,感覺本科學(xué)的知識(shí)不夠,工作上遇到一些難題難以解決。所以想繼續(xù)深造,完成更多具有挑戰(zhàn)性的工作。此時(shí),我主要從事數(shù)值模擬等方面的工作,而這些對(duì)數(shù)學(xué)功底的要求比較高。我本科數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)還不夠扎實(shí),流體力學(xué)專業(yè)在數(shù)理基礎(chǔ)上要求更高,深造有助于我提高數(shù)理基礎(chǔ)水平。我報(bào)考了定向培養(yǎng)的研究生,單位領(lǐng)導(dǎo)也很支持。
訪:我聽李(光炳)先生曾談起:您在讀碩士的時(shí)候?qū)W習(xí)非常刻苦和認(rèn)真,曾因?qū)W習(xí)過度而暈倒?
潘:學(xué)習(xí)認(rèn)真是肯定的,但沒有因?qū)W習(xí)過度而暈倒。因?yàn)槟菚r(shí)(1990 年)我已經(jīng)參加工作,是單位第一個(gè)定向培養(yǎng)攻讀研究生的職工,再次走進(jìn)校園學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)來之不易,所以我很珍惜。當(dāng)時(shí),班級(jí)共有22 人,其中10 人為流體力學(xué)專業(yè),12 人為固體力學(xué)專業(yè)。流體力學(xué)專業(yè)中包括我在內(nèi)的3 人為歷屆生。應(yīng)屆生中,除一位本科不是學(xué)流體專業(yè)的,其他都是流體力學(xué)專業(yè),他們的數(shù)理功底肯定比我好,所以我要付出更多的努力。
訪:您在浙江大學(xué)流體力學(xué)學(xué)習(xí)時(shí),所選碩士學(xué)位論文題目為《用MAC 方法模擬局部水流、水深平均的K-ε 紊流模型及其在潮汐河口的應(yīng)用》[3],您當(dāng)時(shí)的導(dǎo)師是哪位?為什么會(huì)選擇這個(gè)研究題目?
潘:學(xué)校的導(dǎo)師是許學(xué)咨教授,單位還有一位導(dǎo)師是林炳堯先生。最開始的碩士論文題目是兩位導(dǎo)師同我一起確定的。林炳堯主要從事涌潮機(jī)理研究[4],聽取他的意見后,我與兩位老師商量,最終確定現(xiàn)在這個(gè)題目。這個(gè)題目是我自己定的,在耿兆銓先生研究的有限元模型中增加紊流模型。
2001 年我有幸到香港科技大學(xué)做訪問學(xué)者,這個(gè)經(jīng)歷讓我收獲頗豐。我的合作導(dǎo)師是香港科技大學(xué)的許為厚③許為厚,男,1958 年畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系力學(xué)專業(yè),畢業(yè)后在廈門大學(xué)工作。1966 年,考入英國南安普頓(Southampton)大學(xué)攻讀碩士研究生,1968 年博士畢業(yè)后留校任講師。1974 年受聘加拿大滑鐵盧(Waterloo)大學(xué);1990 年受聘擔(dān)任香港科技大學(xué)數(shù)學(xué)系教授。[10]教授,他學(xué)術(shù)成果豐碩,被業(yè)界廣泛認(rèn)可。許教授畢業(yè)于北大流體力學(xué)專業(yè),林炳堯先生通過朋友與他認(rèn)識(shí)。林先生邀請(qǐng)他到我們單位來交流,他了解我們開展的涌潮研究工作后,很有興趣。當(dāng)時(shí),他正在開展一個(gè)數(shù)學(xué)計(jì)算方法的研究,這個(gè)方法應(yīng)用于空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算非常有效,他想把這個(gè)方法推廣到涌潮計(jì)算中去。此后不久,他獲得了一個(gè)香港基金項(xiàng)目(類似于國家自然科學(xué)基金),使我有機(jī)會(huì)跟隨許教授開展相關(guān)研究,訪學(xué)費(fèi)用全部由許教授承擔(dān)。
圖2 2001 年與許為厚教授合影
我在香港訪學(xué)期間,專門從事涌潮數(shù)值研究。工作進(jìn)展沒有想象中順利,該計(jì)算方法即便已在空氣動(dòng)力學(xué)模擬上應(yīng)用非常成功,但運(yùn)用到水動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域還是有很多困難,因水動(dòng)力模型存在一個(gè)叫“底坡源項(xiàng)”的“和諧”難題[5]。我花了很大的力氣才解決這個(gè)問題,由此建立了基于四邊形網(wǎng)格的數(shù)學(xué)模型[6]。但是四邊形網(wǎng)格相對(duì)來講欠缺靈活性,重要的區(qū)域難以加密,為了改進(jìn)網(wǎng)格技術(shù),2005 年我第二次到香港科技大學(xué)訪學(xué)2 個(gè)月,此次與徐昆教授合作,終于解決了這個(gè)問題,把四邊形網(wǎng)格變成了三角形網(wǎng)格[7],提高了計(jì)算域剖分的靈活性。實(shí)際上,我還做了很多其他改進(jìn),包括在計(jì)算中因潮位變化出現(xiàn)的灘面移動(dòng)邊界問題[8-9]。因涌潮間斷流與動(dòng)邊界同時(shí)出現(xiàn),處理難度較大,所以這方面也作了一些改進(jìn),使得模型日益完善和成熟。
2001 年我已考取上海大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)的博士研究生,因前往香港科技大學(xué)訪學(xué)所以延期一年入學(xué)。2002 年,我進(jìn)入上海大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí),師從戴世強(qiáng)④戴世強(qiáng)(1941—),男,浙江定海城關(guān)鎮(zhèn)人,上海大學(xué)終身教授,博士生導(dǎo)師。1962 年,畢業(yè)復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系;1966 年,中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究生畢業(yè)(導(dǎo)師:郭永懷教授;專業(yè):電磁流體力學(xué))。先后任職于七機(jī)部、中科院力學(xué)所、上海工業(yè)大學(xué)、上海大學(xué)?,F(xiàn)為中國力學(xué)研究學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)方法專業(yè)委員會(huì)副主任,水動(dòng)力力學(xué)專業(yè)組副組長,中國力學(xué)學(xué)會(huì)第八屆理事會(huì)副理事長,復(fù)旦大學(xué)兼職教授,《上海大學(xué)學(xué)報(bào)》(自然科學(xué)版)主編。他一直致力于流體力學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及力學(xué)史和方法論的研究。他所提出的“修正的完全近似法”“推廣的KBM 方法”等引起學(xué)術(shù)界的廣泛重視。教授。我的學(xué)習(xí)和研究工作得到錢管局的大力支持。這些業(yè)界的導(dǎo)師都是通過林炳堯等老一輩學(xué)者介紹,他們?yōu)槲覀兇罱艘粭l與國內(nèi)外一流研究機(jī)構(gòu)交流學(xué)習(xí)的通道。
訪:您的研究工作更偏向于理論研究?錢塘江治理屬于工程活動(dòng),為什么要開展涌潮數(shù)學(xué)模型研究?
潘:20 世紀(jì)90 年代初期,我參與了錢塘江海塘、丁壩等工程相關(guān)的水沙專題研究,也包括橋梁、港口工程的水沙工作。因?yàn)殄X塘江涌潮的作用力太大,開展橋梁等涉水工程設(shè)計(jì)時(shí),需要計(jì)算工程所要承受的涌潮作用力以及流速等參數(shù),工程建設(shè)必須要考慮涌潮的作用。
涌潮研究的有些內(nèi)容我們暫時(shí)看不到經(jīng)濟(jì)效益,但多一些對(duì)涌潮的認(rèn)識(shí),可以為工程建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,無形中帶來了社會(huì)收益。我們所做的涌潮研究成果,對(duì)工程建設(shè)發(fā)揮了很好的作用。同時(shí),將成果服務(wù)于社會(huì),單位也獲得了經(jīng)濟(jì)收益。開展涌潮數(shù)學(xué)模型研究成為我們研究工作的重要內(nèi)容之一,如錢塘江上開展的治江圍墾、橋梁和風(fēng)電等眾多工程,我們開展了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算研究,預(yù)測工程建設(shè)對(duì)錢塘江涌潮的影響,并優(yōu)化工程建設(shè)方案,為項(xiàng)目建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。
訪:您能談?wù)剺?gòu)建數(shù)學(xué)模型對(duì)錢塘江防治及涌潮研究產(chǎn)生了怎樣的影響?
潘:一是進(jìn)一步增加了對(duì)涌潮的認(rèn)識(shí)。因?yàn)橐郧昂芏鄶?shù)據(jù)都無法測定,像流速數(shù)據(jù)資料就特別少。但是用數(shù)學(xué)模型計(jì)算以后,對(duì)涌潮特征、傳播規(guī)律都能夠有新的認(rèn)識(shí),后來有更好的儀器設(shè)備,能夠測到更多的實(shí)測數(shù)據(jù)。數(shù)模結(jié)果跟實(shí)測數(shù)據(jù)就可以比較,相互印證。實(shí)測數(shù)據(jù)盡管有缺陷,但可以提供給數(shù)學(xué)模型作驗(yàn)證,驗(yàn)證后的數(shù)學(xué)模型可以改變計(jì)算條件,這樣得到的計(jì)算結(jié)果能夠加深對(duì)涌潮自身規(guī)律的認(rèn)識(shí)。
二是應(yīng)用方面發(fā)揮了重要作用。錢塘江上相繼建起多座橋梁,需要進(jìn)行數(shù)學(xué)模型計(jì)算進(jìn)行論證,以求橋梁設(shè)計(jì)對(duì)涌潮影響最小化。后續(xù)我們通過數(shù)學(xué)模型將研究內(nèi)容推廣到潰壩波計(jì)算研究,為水庫建設(shè)和管理提供預(yù)測預(yù)警。因?yàn)闈尾ǜ砍毙再|(zhì)有點(diǎn)類似,水庫大壩潰坡后引起潰壩洪水波,模擬洪水波傳播過程,為水庫風(fēng)險(xiǎn)管理提供依據(jù)。潰壩后對(duì)下游流速影響很大,會(huì)產(chǎn)生特別大的變化,是一個(gè)突變過程,水位漲得很快,類似于涌潮的性質(zhì)。我們的研究主要是預(yù)測潰壩洪水的影響范圍、水深和到達(dá)時(shí)間,一旦發(fā)生潰壩,可能對(duì)下游村莊產(chǎn)生影響。
訪:您當(dāng)時(shí)已經(jīng)把涌潮的問題解決了,在實(shí)際應(yīng)用中是不是您的數(shù)學(xué)模型也要根據(jù)實(shí)際情況不斷地調(diào)整?
潘:那倒不是,我的數(shù)學(xué)模型還是二維模型,二維問題已基本解決[11],但是涌潮是三維問題?,F(xiàn)在,團(tuán)隊(duì)開始用 FVCOM 三維模型,為了將模型適用于模擬涌潮,對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)。三維模型能夠更精細(xì)地模擬流場,這是二維模型達(dá)不到的,二維模型物理量沿水深平均分布,應(yīng)用三維模型可以分層,在不同的高度(水深)都有一個(gè)流速,計(jì)算數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)。涌潮研究的挑戰(zhàn)是沒有止境的。比如說涌潮引起的泥沙問題,我們做了很多研究,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決。泥沙問題本身就很復(fù)雜,很多泥沙基本問題都沒有解決好,對(duì)泥沙沖淤的預(yù)測就會(huì)存在很大誤差。
訪:有一種說法,中國河流的泥沙含量是世界上最高的,流域治理的難點(diǎn)就在于泥沙問題?
潘:這個(gè)話不一定完全正確。中國河流里含沙量高,尤其是黃河,主要因?yàn)橛悬S土高原。河流泥沙含量高導(dǎo)致泥沙淤積,尤其是20 世紀(jì)90 年代之前。但現(xiàn)在我們水土保持做得好,河流上游造了很多水庫,部分泥沙被攔截,像長江、黃河的泥沙都在減少,我們浙江省幾條河流的入海泥沙也在減少,錢塘江河口的泥沙基本上都是幾千年來留下的泥沙。泥沙問題是河流治理的主要難點(diǎn)之一,因?yàn)槟嗌硨W(xué)科發(fā)展水平還很不成熟。
訪:今年(2017 年)錢塘江北岸明清老海塘附近出現(xiàn)大片淤灘,同時(shí)南岸也有同樣的淤灘出現(xiàn),這是什么原因?
潘:錢塘江河口河床的沖淤幅度很大,并且沖淤速度很快。這是錢塘江泥沙一個(gè)很重要的特點(diǎn)。為什么錢塘江治理難度這么大?其一是涌潮動(dòng)力很大。普通河口、河流一般流速達(dá)到近2 m/s,已經(jīng)不算小了。但錢塘江小潮期正常流速就有2 m/s,2010 年實(shí)測流速最大超過6 m/s。流速大動(dòng)力強(qiáng),隨之帶來一系列問題。其二是錢塘江的泥沙為粉砂,粉砂是起動(dòng)流速最小的泥沙,易淤易沖。錢塘江流速大,泥沙很容易被起動(dòng),造成河水含沙量大。流速變小,就會(huì)淤積,形成淺灘;流速變大,就會(huì)沖刷。由此引起錢塘江主槽擺動(dòng),沖淤幅度很大,這也是錢塘江治理難度大的根源。
縱向上在枯水年、枯水季海寧塔山壩以上發(fā)生淤積,橫向上錢塘江漲、落潮流路不一,徑流大時(shí)主流走直,徑流小時(shí)主流走彎,主槽位置不同,泥沙有淤有沖,近岸就會(huì)出現(xiàn)不一樣的淤漲或沖刷情況。
訪:隨著科技發(fā)展,錢塘江防治理念出現(xiàn)過多次改變。自20 世紀(jì)80 年代末起,錢塘江治理尤其是對(duì)待涌潮的態(tài)度發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變,由“消滅涌潮減小涌潮”逐步改變?yōu)椤氨Wo(hù)涌潮”,為什么會(huì)有這樣的變化?
潘:這個(gè)思想轉(zhuǎn)變是對(duì)的。涌潮對(duì)錢塘江影響很大,破壞力強(qiáng),海塘及護(hù)塘工程每年都要維護(hù),且成本很高,1997 年前僅浙江省省管海塘每年要花400 萬~600 萬元,1997 年以后增加到2 000 萬元,這對(duì)財(cái)政是較大的負(fù)擔(dān)。加之,當(dāng)時(shí)海塘的施工技術(shù)水平不高,經(jīng)費(fèi)又不足,為了保護(hù)兩岸安全,自然希望減小涌潮的破壞力。隨著科技和施工技術(shù)水平的提高,國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng),有實(shí)力和能力建造更為堅(jiān)固的海塘工程。由此,涌潮的自然景觀價(jià)值也就引起了關(guān)注。這與科技發(fā)展、人們生活水平提高,以及人們對(duì)美和自然的欣賞力提升密切相關(guān)。
2017 年5 月26 日浙江省第十二屆人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第四十一次會(huì)議通過了《浙江省錢塘江管理?xiàng)l例》的修編,新條例增加了錢塘江涌潮的保護(hù):“縣級(jí)以上人民政府應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)錢塘江河口涌潮資源的保護(hù)”,涌潮保護(hù)已上升到法律層面。為了將涌潮保護(hù)落實(shí)到錢塘江管理上,我們最近與錢管局一起編制《錢塘江涌潮影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)定》。
涌潮保護(hù)工作還在路上,經(jīng)濟(jì)社會(huì)要發(fā)展,錢塘江河口作為大灣區(qū)和長三角核心區(qū)不可能不要經(jīng)濟(jì)建設(shè)而單一保護(hù)涌潮。以后,錢塘江河口所建的重要涉水建筑物都要通過對(duì)涌潮影響的研究方可立項(xiàng),但每個(gè)工程影響涌潮幾厘米,疊加效應(yīng)還是很大的。所以,如何處理好保護(hù)涌潮與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系,并沒有想象中那樣簡單。
訪:早在20 世紀(jì)70 年代,戴澤蘅總工曾提出在杭州灣建造人工島以減少涌潮[12]。據(jù)了解,近年來再次提出了人工島的設(shè)想,是這樣嗎?
潘:是的。提出人工島設(shè)想有幾個(gè)原因:一是土地資源,可以開發(fā)利用的土地比較多;第二是通航,可以加深航道⑤錢塘江江寬水淺,通航問題一直無法解決。。第三是岸線利用,建一個(gè)人工島,增加深水岸線,可以建港口?,F(xiàn)在我們的設(shè)想是做一些小的人工島(戴澤蘅提出的人工島比較大),以減小可能對(duì)環(huán)境的影響。這些年一直通過“治江圍墾”的方略來治理錢塘江河口,修建人工島可能會(huì)比縮窄岸線對(duì)涌潮的影響更小。
訪:另外還有錢塘江的航運(yùn)問題。孫中山先生曾在《建國方略》中提出在乍浦一帶建東方大港[13]。這個(gè)設(shè)想影響著民國時(shí)期的錢塘江防治工程,通航一直是治江的目的之一。到現(xiàn)在為止,應(yīng)該說錢塘江上是否沒有1 個(gè)大港口?
潘:現(xiàn)今的嘉興港還算是大的,有3 個(gè)港區(qū):海鹽港區(qū)相對(duì)規(guī)模較小,另2 個(gè)是乍浦港區(qū)和獨(dú)山港區(qū)。孫中山先生設(shè)想的東方大港,是建在乍浦—澉浦一帶?,F(xiàn)在這些地方已經(jīng)建起了港口,但杭州一帶缺少港口。像杭州、海寧、紹興包括上虞,從經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而言,需要建港口。但這些水域自然條件不好,不僅有涌潮,水也太淺。
錢塘江通航條件比治理前要好,相對(duì)而言現(xiàn)在江道比較穩(wěn)定;但還是不太理想,因水淺大船無法進(jìn)入,還要避開涌潮時(shí)間,需候潮進(jìn)船。杭州到海寧這一段,通航情況不太好?,F(xiàn)今,很多船只通過京杭運(yùn)河進(jìn)入。若繼續(xù)治理就會(huì)對(duì)涌潮產(chǎn)生很大的影響。
訪:歷史上,錢塘江北岸不開口子,以避免咸水內(nèi)灌。20 世紀(jì)70 年代在鹽官段建起排澇閘,后來又修建三堡船閘與運(yùn)河溝通,從而結(jié)束了錢塘江不與京杭運(yùn)河連通的歷史,是這樣嗎?
潘:修建三堡船閘,主要是為了解決航運(yùn)問題,讓京杭運(yùn)河與錢塘江溝通,這也是自民國以來一直存在的治江設(shè)想之一。京杭運(yùn)河的南方部分及江南運(yùn)河一直發(fā)揮著航運(yùn)作用,航運(yùn)成本最低,運(yùn)輸船也很多。我們正開展在八堡再建一個(gè)二線船閘的相關(guān)研究工作。
訪:現(xiàn)今,錢塘江河口治理工程已經(jīng)基本完成。您覺得未來在錢塘江河口還可以開展哪些工作?
潘:未來的錢塘江河口應(yīng)更關(guān)注資源保護(hù)與開發(fā)的關(guān)系。從治江這個(gè)角度而言,它已經(jīng)不是最重要的工作了,江道已基本穩(wěn)定。未來主要是資源開發(fā)與保護(hù)的關(guān)系如何協(xié)調(diào)。因?yàn)楹涌诘貐^(qū)有很多資源,如灘涂資源、水資源、岸線資源、航運(yùn)資源、涌潮資源、沙資源等。
還有水環(huán)境問題。因?yàn)榕R江的桐廬、富陽、蕭山、紹興、上虞、海寧等幾個(gè)市縣區(qū)都將污水排入錢塘江,下游的海鹽、平湖、余姚、慈溪等地也排污到錢塘江,對(duì)環(huán)境產(chǎn)生比較大的影響。根據(jù)我們所做的計(jì)算分析,面源污染超過了污水處理廠的污染物總量。另外,杭州灣是我國沿海污染最嚴(yán)重的水域之一,水環(huán)境問題任重道遠(yuǎn)。
訪:未來的涌潮研究工作,您覺得哪些方向和內(nèi)容值得繼續(xù)深入開展?
潘:針對(duì)錢塘江的科研工作很有挑戰(zhàn)性,很多方面還需要深入研究,比如說防災(zāi)減災(zāi)和預(yù)報(bào)系統(tǒng),雖然已經(jīng)做了很多工作,但還需要繼續(xù)改進(jìn)完善。前期研究側(cè)重局部和具體問題,比如研究風(fēng)暴潮就談風(fēng)暴潮問題。未來要將錢塘江作為流域來研究,上下游綜合協(xié)調(diào),如:上游開始下雨,就要及時(shí)預(yù)報(bào)形成多少徑流量,同時(shí)考慮上游水庫調(diào)度、洪水匯入量,下游的潮汐、風(fēng)暴潮、波浪以及涌潮等,做成一個(gè)綜合分析系統(tǒng),這樣可以進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。上游發(fā)大水時(shí),可以實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)水位變化,供政府部門決策使用,這對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)意義很大。涌潮研究方面需要更精細(xì)化,包括涌潮水力學(xué)結(jié)構(gòu)、特性和演變規(guī)律,提高涌潮預(yù)報(bào)精度。這就需要改進(jìn)現(xiàn)有的觀測儀器,實(shí)現(xiàn)精密測量,掌握涌潮更多的詳細(xì)數(shù)據(jù),這是研究的基礎(chǔ)。另外,涌潮對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的研究剛剛起步;在涌潮泥沙研究方面,要提高預(yù)測精度,如何能夠做到這一點(diǎn)是一個(gè)很大的難題。這些工作都值得進(jìn)一步深入探討。
訪:您應(yīng)該是大學(xué)畢業(yè)即參加工作,工作過程中,完成了碩士、博士階段的學(xué)習(xí)。您認(rèn)為這樣的學(xué)習(xí)—工作—再學(xué)習(xí)—再工作的過程,有哪些值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)或是不足?
潘:我們的研究工作還蠻有挑戰(zhàn)性,特別是涌潮非常復(fù)雜,挑戰(zhàn)性更大一些,在工作中會(huì)碰到的很多問題以現(xiàn)在的學(xué)科發(fā)展水平還沒法解決,沒有很好的成熟的方法,這樣就促使我們不斷學(xué)習(xí),去解決這些問題。工作以后再學(xué)習(xí)既有優(yōu)點(diǎn),也有缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是帶著問題去學(xué)習(xí),目的性和針對(duì)性都很強(qiáng);缺點(diǎn)是精力有所分散,因?yàn)榧纫紤]家庭,又要照顧工作。
訪:您的工作學(xué)習(xí)過程是一個(gè)往復(fù)過程,在此過程中接觸了眾多水利界的專家學(xué)者,哪些人對(duì)您產(chǎn)生的影響比較深?能談?wù)劸唧w的人和事嗎?
潘:曾一起工作過的同事、老師對(duì)我影響很大。剛進(jìn)入錢管局工作時(shí),1984—1990 年都是和黃菊卿高工一起工作。她非常敬業(yè),做事仔細(xì)認(rèn)真,很值得學(xué)習(xí)。當(dāng)時(shí),戴澤蘅是總工,我沒有與戴總一起做過項(xiàng)目,但他會(huì)審核我們的報(bào)告。20世紀(jì)90 年代以后,韓曾萃總工指導(dǎo)我的機(jī)會(huì)逐漸多起來。我碩士階段的院內(nèi)導(dǎo)師林炳堯,以及熊紹隆、耿兆銓、余祈文等幾位前輩都對(duì)我產(chǎn)生了深刻影響,他們對(duì)待工作都非常敬業(yè)。我主要做數(shù)學(xué)模型研究,熊紹隆(熊總)以物理模型為主,我也曾跟熊總做過幾個(gè)項(xiàng)目,很多東西都是相通的,交叉學(xué)習(xí)有助于我們?nèi)跁?huì)貫通。
訪:2008 年您入選“5151 人才工程”,2013年您獲得浙江省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng),這些都說明您的科研成果得到了學(xué)術(shù)界認(rèn)可。這些成果主要源自您哪些方面的突出貢獻(xiàn)?
圖3 潘存鴻入選5151 部級(jí)人才
潘:這些成果應(yīng)該說是很多人集體研究的成果,從韓(曾萃)總到我們這代人,也包括年輕一代,很多人的工作共同形成了關(guān)于錢塘江治理體系的相關(guān)成果,內(nèi)容涉及水動(dòng)力、泥沙、水環(huán)境等方面的研究。在對(duì)自然機(jī)理認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,闡釋我們?nèi)绾伪Wo(hù)與治理錢塘江河口,包括基礎(chǔ)研究、防災(zāi)減災(zāi)、兩岸岸線利用開發(fā)、土地資源開發(fā)利用、涌潮保護(hù)、古海塘保護(hù)、鹽水入侵和預(yù)報(bào)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等多個(gè)方面,是一項(xiàng)綜合性的研究成果[14]。
訪:您如何看待科研技術(shù)工作的代際傳承?
潘:代際傳承非常重要。從我認(rèn)識(shí)的算起,第一代以戴(澤蘅)總為代表,戴總對(duì)工作兢兢業(yè)業(yè),為人謙遜,注重單位的人才培養(yǎng);第二代以韓(曾萃)總為代表。這些前輩對(duì)我們影響非常大,長期的工作接觸,會(huì)產(chǎn)生潛移默化的影響。一方面,在技術(shù)層面,我們從他們身上學(xué)到了很多研究方法、研究思路;第二方面,就是現(xiàn)在講的企業(yè)文化。他們的敬業(yè)精神,認(rèn)真態(tài)度,勤奮好學(xué)的品格以及對(duì)科研技術(shù)的孜孜追求,無形中都傳承下來。戴總、韓總都是七八十歲時(shí)還繼續(xù)堅(jiān)持錢塘江研究工作,而且追求的是更高層面的貢獻(xiàn)。年輕一代若能夠達(dá)到這樣的境界,工作肯定能夠做得好。
圖4 2018 年,潘存鴻與韓曾萃左起:潘存鴻、韓曾萃