李海靜 訪談?wù)?/p>

（浙江水利水電學(xué)院水文化研究所，浙江 杭州 310018）

受訪人林炳堯（1942 - ），正高級工程師，涌潮研究專家。1964年畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系，被分配到長江流域規(guī)劃辦公室工作。1970年，參加葛洲壩水利樞紐工程建設(shè)。1978年，考入清華大學(xué)水利系跟隨許協(xié)慶先生攻讀碩士研究生，研究方向?yàn)楦咚偎鳌?981年，進(jìn)入中國水利水電科學(xué)研究院機(jī)電所工作。1984年，調(diào)入浙江省錢塘江管理局從事錢塘江涌潮研究工作，曾任浙江省錢塘江管理局、浙江省水利河口研究院副總工程師。著有《錢塘江涌潮的特性》《涌潮隨筆—一種神奇的力學(xué)現(xiàn)象》。

訪談時間：2016年4月14日上午；2016年5月23日上午。

訪談地點(diǎn)：杭州市中北花園24 - 4 - 201林先生家中；浙江省水利河口研究院4樓辦公室。

三、錢塘江涉水建筑物研究

訪：您當(dāng)時留在北京水科院工作，那里的平臺和機(jī)會都會更好，您為何會轉(zhuǎn)而來到浙江？

林：因?yàn)閮傻胤志訂栴}，北京無法解決愛人工作。我與海洋二所（國家海洋局第二海洋研究所）的蘇紀(jì)蘭①蘇紀(jì)蘭（1935 - ），男，湖南人，物理海洋學(xué)家，俄羅斯科學(xué)院外籍院士、第三世界科學(xué)院院士、中國科學(xué)院院士，國家海洋局第二海洋研究所研究員。1957年畢業(yè)于臺灣大學(xué)，1967年獲加州大學(xué)伯克利分校的博士學(xué)位，曾任教于美國。1980年起任國家海洋局第二海洋研究所副教授、教授、所長、名譽(yù)所長。1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。熟識，他有意引薦我到海洋二所工作。后因那里也無法解決愛人的工作問題，故將我介紹給戴總（戴澤蘅）②戴澤蘅（1921 - 2019），湖南常德人。1943年畢業(yè)于中央大學(xué)水利系工程系。曾任浙江省河口研究站副站長、浙江省水利科學(xué)研究所副總工程師、浙江省河口海岸研究所名譽(yù)所長、浙江省錢塘江管理局總工程師，參與主持了新中國成立后的錢塘江治理工程。參見：李海靜. 中國科學(xué)報, 2017 - 04 - 17；李海靜, 王淼. 親歷錢塘江河口治理開發(fā)過程的回憶—戴澤蘅、李光炳訪談錄[M].中國科技史, 2015(2)：213 - 226.。戴總經(jīng)多方考察后，認(rèn)為我還可以，并多方奔走幫我解決家人工作和戶口問題，就這樣我來到了錢塘江海塘工程局，開始了新的工作。

錢管局工作的特點(diǎn)是多而雜。我參加的項目主要有：浦陽江高湖水庫改建工程論證，永寧江大閘工程論證，赭山灣整治工程研究，秦山核電廠的水文調(diào)查與分析，三門灣海域的調(diào)查，錢塘江三橋、五橋、四橋的水文分析，錢塘江洪水預(yù)報方法研究，浙江省河道治理研究等。

初來之時，我對海塘、涌潮、波浪完全不懂，之前沒有任何接觸和研究。在同事和一線技術(shù)工人的幫助下，使我熟悉和了解了錢塘江的情況。印象深的是錢塘江北岸標(biāo)準(zhǔn)海塘建設(shè)的水文分析、錢塘江護(hù)塘丁壩研究以及錢塘江涌潮分析3項。

20世紀(jì)70 — 80年代，丁壩遭涌潮沖刷得非常厲害，經(jīng)常被沖毀，需要處理。我完全不懂，非常被動，還出了丑。當(dāng)年海寧圍墾區(qū)是丁壩損毀高發(fā)區(qū)，那里高壩和低壩相間，高壩護(hù)塘的效果好，低壩防護(hù)起來容易。我提出一個問題：為何不做高低壩？靠近海塘的壩段高些，外面低些，成階梯狀。大家一聽覺得也對，還沒等做試驗(yàn)，就立刻修建，大刀闊斧干了起來。結(jié)果，在高低壩交接處一下就被涌潮沖垮。此次信口開河的教訓(xùn)頗深，使我想起了錢寧先生的教導(dǎo)：“老老實(shí)實(shí)學(xué)習(xí)，擴(kuò)大知識面才行”。

韓總③韓曾萃（1936 - ），男，湖北紅安人。1958年畢業(yè)于清華大學(xué)水利工程系。1973年后歷任浙江省錢塘江工程管理局工程師、高級工程師，錢塘江管理局、河口海岸研究所副總工程師，錢塘江管理局局長等職，享受國務(wù)院特殊津貼。參見：李海靜，王淼.我的錢塘江河口科研生涯—韓曾萃訪談錄[M].科學(xué)文化評論，2017(3)：85 - 102.（韓曾萃）他們做錢塘江整治和海塘修筑的整體性研究，我多參與研究局部問題，例如：提高海塘穩(wěn)定性等問題。海塘的整體穩(wěn)定性取決于海塘塘腳外面灘地的高程，灘地越高就越穩(wěn)定。如果灘地過低，低到一定程度就容易引起海塘整體滑動。丁壩的任務(wù)和作用就是促淤，以保證灘地不至于太低。

我們針對丁壩做了很多試驗(yàn)研究，大致有3方面內(nèi)容：一是明確丁壩功能要求；二是研究護(hù)塘丁壩；三是分析丁壩水損原因。

要保護(hù)丁壩，就需要了解毀壞的原因，采取針對性的措施。我們這個問題做得很細(xì)，細(xì)到鉆牛角尖的程度。丁壩破壞有2方面原因，一是頭部、上游根部被涌潮淘刷引起壩體坍塌；二是涌潮掀翻護(hù)面。原有的丁壩全部是堆石壩，表面澆灌1層素混凝土作為護(hù)面。這護(hù)面經(jīng)常被掀掉，露出下面的堆石體，石塊松散，極易被沖毀。

我們分成幾組分別做了詳細(xì)的試驗(yàn)，黃世昌仔細(xì)測量了涌潮翻越丁壩過程中壩內(nèi)、壩外的壓力過程，還請上海應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所做了數(shù)值模擬，我沉溺于機(jī)理研究。有時機(jī)理可能很復(fù)雜，但是防御措施卻非常簡單：只要壩面適當(dāng)?shù)奈恢瞄_些排氣孔就能有效降低揚(yáng)壓力④揚(yáng)壓力（uplift pressure），因上下游水位差而產(chǎn)生的滲流作用于建筑物基底截面或其他截面的力（等于浮托力與滲透壓力之和）。揚(yáng)壓力是一個鉛直向上的力，它減小了結(jié)構(gòu)作用在地基上的有效壓力，從而降低結(jié)構(gòu)的抗滑力。。最后的突破是把堆石丁壩進(jìn)化為排樁式丁壩，就是錢管局做的那個試驗(yàn)，這是一個很不錯的進(jìn)步[1-6]。這個想法最早是林斌炎局長提出來的，他搞過工程設(shè)計，并不細(xì)究現(xiàn)有丁壩破壞的機(jī)理，而是設(shè)法改進(jìn)丁壩本身。他當(dāng)時主張在丁壩上下游都打上密密麻麻的木樁。后來趙渭軍通過試驗(yàn)證明保持一定程度漏空的丁壩有很好的效果，嚴(yán)盛設(shè)計了很好的排樁丁壩，并申請發(fā)明專利，在錢塘江江道上被廣泛使用。

訪：據(jù)我了解，9號壩是最難修的一段壩，民國時期已開始修筑。

林：9號壩早在1928年就開始修筑。錢塘江有一個特點(diǎn)：游蕩（江道擺動），沙坎頂端游蕩得尤其厲害。明代至光緒末年，江道在現(xiàn)今浦陽江口附近游蕩。錢塘江江道在赭山灣一帶南北擺動頻繁，史稱三門變遷。江道擺動位置的改變反映了江底沙坎的頂端的移動。為解決江道擺動問題，清康熙年間首次嘗試開挖中小門引導(dǎo)水流，雍正、乾隆年間工程持續(xù)開展，江道穩(wěn)流10余年，但后來江流還是向北擺動[7]。

錢塘江江道游蕩帶來了有很大的問題。錢塘江江寬水淺，江道穩(wěn)定之時所形成的大片灘地被開發(fā)利用，當(dāng)?shù)匕傩战ǔ闪宿r(nóng)田、村莊，乃至城市建筑，忽然江流改道，江岸坍塌，已有田、荘頃刻間被沖沒。以前黃河“三十年河?xùn)|，三十年河西”，錢塘江比它還嚴(yán)重。我統(tǒng)計過，1 a可以游蕩21 km。乾隆后期，錢塘江走北大門，主溜一直游蕩到鹽官。當(dāng)時海寧縣城關(guān)鎮(zhèn)設(shè)在鹽官，到20世紀(jì)50年代才搬到硤石⑤硤石，現(xiàn)為浙江省海寧市轄街道，地處杭嘉湖平原，境內(nèi)因有東、西兩山，取兩山夾一水之意。 唐朝始，峽石更名為硤石。。錢塘江主溜走北大門，一直逼到海寧城下，乾隆不得不花大力氣來修海塘，控制錢塘江不繼續(xù)北進(jìn)。到了光緒末年，錢塘江突然又往南走了，到1926年南岸坍塌了2.53萬hm2（38萬畝）熟地，威脅南岸安全。這時候提出赭山灣整治任務(wù)，不能讓它再這樣繼續(xù)走下去。事實(shí)上走南門并沒什么壞處，但已經(jīng)建成的村莊、土地、縣城都被沖毀了。當(dāng)?shù)赜幸粋€說法：“火燒一半，坍江全完”，坍江之害甚于火災(zāi)，頃刻間全被沖毀。從1928年開始修筑丁壩，采用歐洲以丁壩治理河道的思想，相當(dāng)艱苦，屢沖屢修⑥說明：1928年8月，錢塘江工程局改組擴(kuò)充為浙江省水利局，全面負(fù)責(zé)全省水利建設(shè)。水利局聘請戴恩基為局長，奧地利水利工程師白朗都（Ludwig Brandl）為總工程師，著力開展錢塘江治理工程。參見：李海靜，石云里.從“防”到“治”—國民政府時期錢塘江防治理念的發(fā)展[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版)，2017，25(5)：81 - 89.；到了1932年，修了5條丁壩，現(xiàn)在還可以看到美女山壩和9號壩。修建后，9號壩中的一段（現(xiàn)錢塘江南岸順壩村附近）一直不能合攏。這一段（順壩村江段）潮流頂沖厲害，通過修建9號壩來逐步促淤，新中國成立后此段的圍墾也非常困難，最深水深可達(dá)- 21 m，很難圍，直至20世紀(jì)90年代才成功合攏[8-9]。

我剛來的時候徐有成、樓越平帶著我到處察看。跑到9號壩，錢管局的呂文德就給我介紹工程情況，那時候還沒有合攏，是最艱苦的一段，他說他在那兒工作了20 a，花了3 000萬元。我回來后與當(dāng)時的局長匯報，建議做模型試驗(yàn)，用不了3 000萬元，不料被他訓(xùn)了一頓：現(xiàn)場是最好的1:1模型！

就這樣，我慢慢懂了一點(diǎn)工程知識。聽到韓總（韓曾萃）一句話我很感動，他說“您的理論和實(shí)際聯(lián)系得比較好。”這是對我最高的褒獎。

圖1 1986年12月31日，林秉南院士致信戴澤蘅談關(guān)于開展數(shù)學(xué)模型研究事宜

圖2 1918年錢塘江涌潮

四、錢塘江涌潮研究

訪：您當(dāng)時除了做排樁式丁壩、赭山灣整治以外，涌潮方面有研究嗎？

林：我在涌潮研究方面大致分3部分：第一部分是涌潮防御，丁壩、赭山灣整治都是針對涌潮；第二部分是數(shù)學(xué)方面，從水動力學(xué)角度分析涌潮[10-15]；第三部分是錢塘江涌潮的美學(xué)分析[16]。

到錢塘江后很長一段時間，我不知道從哪入手研究涌潮，沒有突破點(diǎn)，無從切入。最初，曾用空氣動力學(xué)方法分析涌潮形成原因，發(fā)表了一篇文章[14]。除了這個以外，我就不知道再研究什么了。沒有一個物理數(shù)學(xué)模型，我很難聯(lián)系實(shí)際下手，一直在徘徊。后來，波狀涌潮研究打開了窗口。

我在現(xiàn)場見到涌潮有時像波浪一樣，一列一列的，力學(xué)中稱為“波列”。當(dāng)時一想這應(yīng)該是涌潮的初級形態(tài)。后來回清華大學(xué)參加一個研究生的答辯，知道張涵信院士發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬空氣中激波時，存在一種色散波，這是數(shù)值化過程中，流動方程增添三階項引起的。這一項如果是正的，附加的波動在激波的上游，如果是負(fù)的則在下游。激波是沒有高頻震蕩的，必須想方設(shè)法消除數(shù)值色散的影響。涌潮是物理的色散，客觀存在的。波狀涌潮就是典型的射散波，回來后花了半年時間，把涌潮的形態(tài)搞清楚了[17-18]。那時戴總講：“這波狀的到底是不是涌潮呀？”后來很多人也問過我同樣的問題。我就用了一個比喻來說明：“狼崽子很可愛，但是它也是狼?。　?/p>

我欽佩戴總，他在我寫的論文中很認(rèn)真地做了不少批注，分別給這2種涌潮取了名字：波狀涌潮和旋滾涌潮。這樣一下子就把涌潮的形態(tài)搞清楚了，一開始是波狀涌潮，當(dāng)表面斜率到1/2的時候，就破碎形成旋滾涌潮。我們看到的浪花飛濺是它表面破碎引起的。后來戴總鼓勵我去漢城（韓國首爾）作報告，在那兒評價還是挺高的。

訪：您把波的形態(tài)研究清楚是不是為建立數(shù)學(xué)模型打基礎(chǔ)？還是有其他用意？

林：其實(shí)水動力學(xué)分析基本上沒有什么工程實(shí)際用途，只是一種理論層面上的認(rèn)識。為什么呢？因?yàn)榻ㄖ锸前凑赵O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的。例如，錢管局在20世紀(jì)60 — 70年代測量過涌潮最大壓力是74 kPa，根據(jù)這個數(shù)設(shè)計，再考慮安全系數(shù)，錢塘江涉水建筑一般規(guī)定應(yīng)該能夠承受1 t/m2左右的壓力。沒有必要了解什么時候、什么情況下涌潮會產(chǎn)生那么大的壓力。

后來我寫小書《涌潮隨筆》，唯恐脫離實(shí)際，寫到清朝時，曰：“海塘建設(shè)對涌潮認(rèn)識有很大推進(jìn)作用”云云。戴總把這句話劃掉了，因?yàn)樵O(shè)計不需要知道多少涌潮知識，工程建設(shè)對涌潮研究的推動作用頗為有限。

在我看來，科學(xué)和技術(shù)其實(shí)是2個概念?？茖W(xué)研究的是不隨人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀事物的規(guī)律，一般說來，不要求科學(xué)必須“有用”。技術(shù)研究的是人與客觀環(huán)境的關(guān)系，因此必須“有用”。實(shí)施技術(shù)之前要認(rèn)識客觀規(guī)律，但是認(rèn)識客觀規(guī)律未必一定要、也未必能用于技術(shù)實(shí)施。波狀涌潮這篇文章作為一個切入點(diǎn)，在日后的研究中起了很大的作用。退休后，在林斌焱、徐有成兩局長的支持下寫了2本書[19-20]，對一些基本現(xiàn)象做些解釋。

當(dāng)時在局、所的支持下，由黃世昌協(xié)調(diào)組織了1次為時15天的錢塘江涌潮大測量，將涌潮最基本的情況搞清楚，主要工作有：一是記錄9個水文站的潮位，每0.5 h記錄1次，涌潮來前1次/min；二是觀測澉浦的潮流量，即了解一個斷面的潮流量；三是觀測富春江電站的過閘流量，即上游流量。

通過這次觀測，對涌潮的宏觀情況有了清楚的認(rèn)識。涌潮形成之前，澉浦的流量過程線首先開始變化，在澉浦上游不遠(yuǎn)處形成涌潮，之后逐步增大，到距鹽官大概10 km左右達(dá)到最大；然后逐漸減小，小到一定程度，突然有另一個涌潮跟上，先漲后落；到了七堡一帶，涌潮過后馬上落潮，但是這個臨界點(diǎn)我還是沒抓??；再之后會有2個高潮，直到現(xiàn)在我還是沒有搞清楚為什么會有這種現(xiàn)象。從數(shù)學(xué)模型中無法分析為什么會出現(xiàn)2個波。此后，到達(dá)距離聞家堰不遠(yuǎn)處，2個潮波就消失了，波狀涌潮會一直上溯到桐廬。

根據(jù)工作需要，戴總（戴澤蘅）說：“波浪交由黃世昌去研究，您就專心研究涌潮” 。我們習(xí)慣把海洋波浪研究稱為“波浪”，涌潮當(dāng)然也是一種水波，但它是潮汐波變形產(chǎn)生的，是一種潮汐現(xiàn)象，和海洋中因風(fēng)產(chǎn)生的波很不一樣，海洋的情況復(fù)雜得多。特別是風(fēng)暴潮方面造成的增水，對兩岸影響極大。

根據(jù)我了解，河口所（現(xiàn)浙江省水利河口研究院）最早從事涌潮數(shù)值模擬研究的是趙雪華，已經(jīng)去世了。他是北京大學(xué)力學(xué)專業(yè)畢業(yè)的，到中國水科院研究水輪機(jī)一段時間后，調(diào)到河口所研究涌潮。他研究涌潮概括起來涉及2個方面：首先，第一個用數(shù)值方法研究涌潮[21-22]；其次，特別做了丁壩上游沖刷坑的試驗(yàn)，他做事情非常仔細(xì)。

訪：您曾經(jīng)觀測過涌潮的馬赫反射⑦馬赫反射是一個超音速流體動力中的現(xiàn)象，以恩斯特 · 馬赫命名，是一個包含有3種模式的反射激波。當(dāng)入射角大于極值角時，理論上就不可能有規(guī)則反射了。在這種入射角下，觀察到的是馬赫型的反射。這種類型的反射由交于一點(diǎn)的3道激波組成，同時在這個交點(diǎn)產(chǎn)生密度不連續(xù)線或滑線。，為什么要觀測這些？

林：它是一種現(xiàn)象。馬赫反射是指激波的反射。20世紀(jì)初，一個叫馬赫的人，發(fā)現(xiàn)了一種反射，與地面有一段是垂直的，稱之為馬赫反射。還有一種反射稱為規(guī)則反射，強(qiáng)的時候馬赫反射，弱的時候規(guī)則反射。我觀潮的時候看到馬赫反射形成馬赫結(jié)。后來我又說服所里撥錢造了3個30多米高的觀測架，站在上面看得非常清楚。

錢塘江南岸的美女山壩涌潮很大，但是潮來之前水位很低，一幅和平景象，潮來后則非常洶涌。這就是因?yàn)轳R赫反射，馬赫結(jié)生成以后會不斷擴(kuò)大，一直擴(kuò)大到比美女山壩還要長，所以它始終處于馬赫結(jié)最強(qiáng)的部分。以此來解釋那里為什么兇猛，7號壩、8號壩為什么總是被沖毀。

訪：我看到一部分關(guān)于戴總的資料，有一段時間他和國內(nèi)外專家交往的信件，林秉南先生也建議能夠開展錢塘江數(shù)學(xué)模型的研究工作，好像此項工作難度較大，開展的并不十分順利。

林：我們花了不小力氣，希望得到“外援”。先是國內(nèi)，最早請復(fù)旦大學(xué)我的老師忻孝康教授，后找清華大學(xué)蘇銘德教授、上海應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所戴世強(qiáng)教授前來指導(dǎo)，他們在流體力學(xué)造詣很深，有一批博士、碩士生幫忙，得到很不錯的結(jié)果。但是存在一個問題沒有教會我們，我們無人能夠使用已編好的程序，無法應(yīng)用到工程實(shí)踐中去。后來，香港理工大學(xué)的石濟(jì)民教授來觀潮，了解這事情后，介紹認(rèn)識香港科技大學(xué)許為厚⑧許為厚，男，香港科技大學(xué)數(shù)學(xué)系教授，力學(xué)專家, 研究專長為流體力學(xué)。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)；1968年在英國南安普敦大學(xué)(University of Southampton)獲得博士學(xué)位，因表現(xiàn)出色破格留校任教。1974年受聘于加拿大滑鐵盧大學(xué)(University of Waterloo)任教；1992 年受聘香港科技大學(xué)數(shù)學(xué)系教授。參考：武際可.記香港科技大學(xué)的兩位力學(xué)家—謝定裕、許為厚[J].力學(xué)與實(shí)踐，1997(3)：70 - 71.教授，許教授在香港申請到了項目。我們派潘存鴻到香港科技大學(xué)訪問1 a，在許為厚先生的指導(dǎo)幫助下，完成了程序的編寫，我們終于掌握了“先進(jìn)武器”。

訪：您怎么會去搞錢塘江涌潮美學(xué)分析？這跟您的專業(yè)相差太大。

林：這是一件很偶然的事。1998年，中央電視臺一套想要直播錢塘江潮，因?yàn)槲铱邶X比較清晰，便找到了我。但與1998大洪水發(fā)生沖突，被延期至2 a后啟動。直播給我打開了窗口，知道水動力學(xué)之外，還有廣闊的天地。讀了一些美學(xué)的書，認(rèn)識了另外一個世界。當(dāng)時，好友戴世強(qiáng)正在編輯一套力學(xué)叢書，叫我寫錢塘江涌潮。盡量用大家都能懂得語言描述涌潮的力學(xué)機(jī)理、說清楚涌潮的前世今生，另外，也在考慮涌潮到底有什么“用途”，歸納了涌潮的特點(diǎn)，從而了解它的價值，把這些內(nèi)容整理成《涌潮隨筆》。

徐有成局長非常重視青年職工的業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，叫我給青年職工講解涌潮，這正是我整理美學(xué)知識的機(jī)會。我也在其他單位、學(xué)校講涌潮。互教互學(xué)，啟發(fā)、督促我思考有關(guān)問題。也希望年輕人有興趣研究涌潮，畢竟涌潮是我們的，也是世界的。

訪：您覺得涌潮還有哪些方面沒有研究深透，需要再深入研究嗎？

林：從力學(xué)角度看，局部結(jié)構(gòu)基本上沒有研究透，流速分布也是一個很大的問題；還有涌潮河段的阻力特性也沒有研究。至于涌潮美學(xué)分析，我僅僅開了個頭，以后研究必定寬闊深入。

訪：您如何看待未來的涌潮研究？

林：我覺得涌潮今后的研究不太樂觀，一個很基本的原因，涌潮越來越弱，看到一張1918年的照片，涌潮高4.0 m，而如今的涌潮絕對不到3.5 m。現(xiàn)在任何工程都做評估，但是都有一個很致命的弱點(diǎn)，把本底作為0，每一個建筑影響都不大，但是，所有建筑綜合起來，恐怕就是個不小的數(shù)目。第二個原因是現(xiàn)在的海塘受到的威脅越來越小，我覺得今后的涌潮不會再大起來，大家的注意力不會再集中到防御方法研究上來，僅僅把它當(dāng)成一種力學(xué)現(xiàn)象，或一種景觀來研究。

訪：那您對一些消滅涌潮的說法是怎樣看待的呢？

林：第一，如果杭州市成了一個海港，海船即便到不了杭州市區(qū)，也會到下游不遠(yuǎn)，真能這樣，是一件不得了的事。有人問我，用一個海港換涌潮換不換，我說當(dāng)然換。第二，省事，現(xiàn)在從宏觀方面來講，現(xiàn)今海塘堅固，已經(jīng)沒有被沖毀的危險了。

訪：感謝您接受我們的訪談！