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“黄河”在德国

(德)阿梅龙     2019-08-29       来源:学术服务平台

“黄河”在德国

在坐落于德国巴伐利亚州瓦尔登湖旁奥伯纳赫(Obernach)的一处水利试验场上,科学家们于1932年和1934年进行了两次有关黄河治理的大规模实验。这一系列实验推动了自1908年以来中德水利工程师合作的高潮。然而由于政治因素,实验的实际影响有限。尽管如此,对中德在水利工程方面关系的细致研究仍有助于我们更好地了解中国与西方科学交流的发展状况。


01

清政府仍采取保守措施治理黄河



西方对于黄河的兴趣始于1842年中国第一次鸦片战争战败,被迫打开国门后。这一方面是由于在华居住的西方人因黄河流域环境的变化而不断增大他们对中国地理的好奇心;另一方面则受现实经济因素影响,希望以黄河作为水路,将西方资本渗透进中国市场。虽然早在19世纪70年代,西方的工程师们便着手处理与黄河管治相关的问题,然而这些关注并未对黄河治理带来实际改变。1887年郑州大决堤导致了黄河航线的暂时变化,西方对黄河的兴致也与日俱增。中国官员用相当原始的方式修复了决堤,而1898年到1899年间陪同李鸿章在黄河沿岸进行广泛实地调查的比利时工程师罗法德针对黄河治理的提案却并未被采纳。


1

黄河流域水系略图(图片来源于网络)


02

中国水利之父——李仪祉


20世纪初,当时中国政府已经逐渐减少对西方工程师参与黄河治理的阻挠。统治者一方面担心西方工程师的参与会加大中国对西方的依赖程度,但另一方面却已认识到学习西方科学技术的重要性。希望得到西方经验是当时中国选派留学生出国的原因之一。


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李仪祉(1882-1938)(图片来源于网络


其中一位中国留学生便是李仪祉(原名李协,1882~1938),他后来成为中国最著名的水利工程师,也是影响中德20世纪20~30年代水利工程关系的重要人物之一。李仪祉17岁的时候通过童试,成为秀才,并继续在当地传授西学的泾阳崇实书院读书,接受包括英语、数学在内的近代教育。1906年,他获得资助,进入京师大学堂,开始学习德语和自然科学。两年后在叔叔的帮助下,他得到了西潼铁路筹备处的资助,开始了求学德国之路。1916年李仪祉学成归国,他先在一年前才成立的河海工程专门学校教书,并致力于华东地区水利工程的研究。李仪祉在接下来的几年里,迅速成为不断遭受内战困扰的民国政府的主要水利工程师,并参加了20世纪二三十年代国内主要水利工程的建设。从1931年直到1938年去世,他一直担任水利工程师委员会的主任,并在1932年到1935年间任黄河水利委员会委员长。这个由他提议成立的委员会非常重要,因为其有权制定河流跨省管理条例。


辛亥革命后,水利现代化的需求被广泛接受。中国在治水工程方面有悠久的传统,通常动用大量人力使用原始手段治理河流及运河,却缺少处理基本问题的可靠科学数据。例如1889年才出现第一幅按比例绘制的黄河地图,但当中关于流域降水量、河流排水量、水位及沉积物量皆无具体数据。提供基础气象和水文数据的测量站在1918年才建立,但其可测量的数据仍旧不足。20世纪初,中国水利工程的另一个缺陷是现代河流治理观念和基于事实的讨论的缺失。1855年河床转移和黄河决堤的灾难引发了围绕河流线路和堤防距离两大问题的长期讨论。然而,这些讨论并未建立在地形或水文数据的基础上,而仅仅依据中国悠久的水利传统、史书中的记载以及古代水利专家治理河流的办法。


03

弗里曼和恩格斯


有意思的是,美国工程师弗里曼(1855~1933)在促成中德水利合作中发挥了重要的作用。弗里曼是美国著名的工程师, 1917年到1920年间他任中美合资的大运河改善委员会(CGIB)顾问职。弗里曼很快意识到治理黄河是提高运河通航能力的先决条件。为此,他对黄河进行了部分考察,并以此作为报告依据。他的成果在1922年发表,题为“洪灾在中国”。他以西方的视角,对黄河的全面治理提出意见,认为应该使河床变窄,以加大河床侵蚀,同时使用T型坝以使水流偏离河岸,防止堤坝侵蚀。然而,防波堤的形式和安置方式需要在实验室实验的基础上确定。


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John Ripley Freeman(1855~1933) (图片来源于网络)


当时世界范围内,在水利实验方面无可争议的权威便是任教于德累斯顿工业大学的休伯特·恩格斯教授(Hubert Engels,1854-1945)。恩格斯在那里建立了世界上第一个水利工程常设实验室。


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Hubert Heinrich Engels(1854-1945) (图片来源于网络


1923年根据弗里曼的建议,恩格斯在德累斯顿的实验室对黄河治理进行了首次水利实验。这些实验激发了恩格斯对黄河的兴趣,而他关于黄河治理的思路与弗里曼截然不同。他认为黄河是“大尺寸的野生小溪”,所以弗里曼垂直河床的建议是不合理的。在恩格斯看来,最重要的是保持河床平均水位的稳定,而为了保持深泓线的稳定,河床需要被设计为S型。他还担心,弗里曼提出的狭窄型河床,在侵蚀未严重到一定程度时,无法控制洪水的泛滥。并且根据弗里曼的意见,河床建设速度较慢,所以尚未被开发的河段堤坝断裂的危险会大大增加。恩格斯完成一系列实验后,于1923年底写了一部题为《驯服黄河》(Die Bändigung des Gelben Flusses)的手稿,总结了他一系列关于黄河治理的思想。恩格斯在手稿中写道,只有亲自考察河流后,才能做出最终的决定性评估。在文章最后他写道:中国政府最近派出了一批非常有才智的年轻人在国外大学学习技术,而正是这群人有能力将实验经验用科学的方式传播给他们的同胞,以取代纯粹的经验主义,从而科学地处理水利问题。这篇文章暗示了在中德水利合作方面的两位重要先驱。


04

沈怡和郑肇经


这里提到的有才智的中国人是参与1923年恩格斯实验室关于黄河实验的沈怡(1901~1980)和郑肇经(1894~1989)。关于郑肇经职业生涯的介绍只有少量资料,相反,沈怡却留下了有关他辉煌职业生涯的自传。沈怡出生于浙江省,11岁时来到当时德国在中国的租借地青岛,在中德特别高等学堂接受教育。这个学校的多数学科采用德语教学。1914年一战开始,日本迅速占领青岛,沈怡继续在上海的同济德文医工学堂(同济大学的前身)学习,专攻结构工程。


5

郑肇经(1894~1989)(图片来源于网络


一战期间学校被法国人占领,战争结束后,大批德国教师被强制遣送回国,而由于德国人占当时学校教学人员的80%~90%,正常教学难以持续。因此,学校开始聘请外校教师临时授课,沈怡正是以这种方式,认识了时任南京河海工程专门学校的教授李仪祉。沈怡对李仪祉印象深刻,原因之一是在同济这样的由西方人创办的学校中,中国教师能获得在此授课的权利,被民族主义情绪日渐高涨的学生们认为是国家解放的象征。1921年,忙碌于内政工作的沈怡获得政府提供的资助,开始在德国学习。时任同济大学老师的斯隆那林(Slonarin,恩格斯的学生)建议沈怡选择德累斯顿作为学习的地方,于是1921年8月沈怡从上海出发前往该处。此时从同济毕业一年的26岁的郑肇经也前往德累斯顿开始学习。1921年共有九名中国学生在德累斯顿学习,他们大部分毕业于同济大学。


05

恩格斯的中国之行


沈怡和郑肇经也选了恩格斯的课,如前所述,恩格斯此时正接受弗里曼的建议,进行第一次黄河水利实验,因此对中国学生加入他的课堂非常高兴。在与沈怡的私下交流中,恩格斯一再表示解决黄河问题的重要性,认为派遣中国学生到国外学习水利工程是可取的方案。恩格斯邀请沈怡和郑肇经加入关于黄河的实验;也正是由于这些实验,德累斯顿成为了解决黄河治理问题的中心。在这期间,李仪祉与恩格斯首次会面。黄河水利实验及与中国水利工程师的接触,激发了恩格斯对黄河治理的兴趣。第一次黄河实验结束不久,恩格斯便写了一篇名为《黄河治理》(The Regulation of the Yellow River)的文章,由沈怡翻译成中文,在《申报》上以《治河刍议》为名发表。


在恩格斯的帮助下,他们(沈、郑二人)获得萨克森州教育部的特别许可,在1924年拿到了工程师文凭。那时,恩格斯希望能亲自到中国考察河流状况,他得到了医生的许可,并邀请沈怡陪同,负责他的中国之行。与此同时,毕业后回国的郑肇经也开始四处询问邀请恩格斯来华治水的可能性。他首先去南通拜访张謇,张謇虽表示愿意支持他的想法,但却担心中国国内的安全问题。此后,他见了时任江苏省长的韩国钧(1857~1942)。韩国钧在清末曾担任河南多县的知县,所以不得不经常处理黄河水患。韩氏同意恩格斯来华治水,并建议由江苏、安徽、直隶、陕西、河南和山东等省份共同出资,保护恩格斯的安全。然而,就在上述省份已经决定邀请恩格斯来中国之时,第二次直奉战争打响,韩国钧被剥夺江苏省长的职位,也意味着恩格斯的中国之行将被搁置。


06

恩格斯与弗朗西斯关于黄河治理的论争


在水利工程领域,不能不提及1925年从美国归来的张含英(1900~2002)和李赋都(1903~1984)。李赋都是李仪祉的侄子,关于他的生平少有记载。在李仪祉的影响和经济支持下,李赋都于1922年至1928年间在德国汉诺威工业大学学习工程学。奥托·弗朗西斯(Otto Franzius)是这所大学的水利工程教授,也是恩格斯的学生。


1927年国民党在南京建立政府后,于第二年成立了导淮委员会。淮河是中国第二大水患流域,特别是下游河段的治理非常困难,因淮河没有独立入海口,这对当时的工程师而言是一个巨大挑战。1929年起李仪祉开始在委员会任要职,他决定邀请恩格斯来华担任顾问。但年事已高的恩格斯不得不拒绝这一邀请,并转而推荐自己的学生弗朗西斯代为前行。弗朗西斯在李赋都的陪同下,在中国考察了7个月,这期间他不仅考察了淮河,还全面考察了大运河及黄河,他的考察结果发表在一系列刊物中。弗朗西斯针对黄河治理的建议与恩格斯早前的提案相差甚远。恩格斯认为应该首先考虑河床的稳定,而弗朗西斯与弗里曼意见相同,认为应该缩小堤坝间的距离,以加大河流的垂直侵蚀,但他反对建造直堤的设想。


弗朗西斯的提案引发了他与老师恩格斯之间激烈的争论,几个月时间内两人信件往来二十余次。看上去弗朗西斯认为恩格斯并未受邀来到中国,便没有参与黄河治理的权力,他进一步指称,如果恩格斯坚持自己的想法,将会损害德国科学在中国的声誉。恩格斯首先将治理黄河视为一次科学尝试,他希望凭借自己丰富的经验找到永久解决黄河水患的办法,并以此推动自己的职业生涯走上高峰;对弗朗西斯而言,他的治理思路深受当时政治经济环境的影响,他希望借助德国在科学技术领域的优势,增加德国在中国的影响力。


07

1932、1934年在奥博纳赫的两次水利实验


弗朗西斯和恩格斯的争论,推动了他们在德国开始新的实验,双方皆试图证明其立场的正确性。1931年弗朗西斯在汉诺威进行了关于黄河的水利实验。与此同时,恩格斯却得到了更好的施行大规模水利实验的契机(1929年奥伯纳赫的水利试验场开始运行)。奥伯纳赫的水利实验迅速引发国际学界的关注。恩格斯在1931年10月给李仪祉的一封信中称,现在是进行黄河实验的好时机,因为可以利用现有的模拟河床,虽然仍需花一些时间对模拟河床进行修复,但中方只需承担1.6万马克以及工人的薪资。恩格斯希望会有一位中国的水利工程师参加实验,同时表示愿意邀请弗朗西斯加入实验。接受这一非常有吸引力的提议在当时仍面临一些困难,此时中国虽已经有一个相对稳定的中央政府,但将治理黄河的机构整合为一个统一组织仍需要一段时间。当时黄河水利委员会还未成立,治水仍旧归各省管辖,资金严重缺乏。不过,在恩格斯的努力推动下,李仪祉成功说服山东、河北和河南等省出资支持黄河实验和中国工程师赴德学习。


这一系列黄河实验在中国引发轰动,因为这与早期提出的治理黄河的提案不同。在恩格斯黄河实验之前,中国和西方的工程师都认为深化河床侵蚀的唯一方式是缩短直堤之间的距离,这种方式是由明代治水专家潘季驯首次使用。恩格斯的提案引发关注的另一个原因,是由于其花费更低。以弗里曼和弗朗西斯的方案建设堤坝,花费昂贵,特别是在他们的提案中需要使用石头来保护堤坝侵蚀,而石头的运输也是问题。


李仪祉试图尽快筹款以进行后续实验。早在1931年他便向老朋友、时任国民政府监察院院长的于右任(1879~1964)寻求支持,并得到了3.8万马克来资助后续实验。然而还未拿到资助,1933年黄河便发生洪灾,改变了当时的情况。此后,恩格斯的两位学生郑肇经和沈怡参与了治理黄河的讨论,并试图为后续的实验求得财政支持。虽然郑肇经希望从国家经济委员会的委员长宋子文(1894~1971)手中获得财政支持的计划失败了,不过因为沈怡与宋子文的私人关系,后者最终认同了沈怡关于进行黄河实验重要性的说法。1934年的实验与1932年的主要区别是,这一次的实验使用了弯曲河床。恩格斯如以往一样认为,实验的结果恰恰证明了他自1924年起便坚持的想法,治理黄河最好的办法是使用直堤平衡水位,并沿着翼堤将水排出。靠近河流的翼堤被设计为低于水流位置,这样当水位增高或者泥沙积聚在堤坝后面时,它们可能被倒灌。这些措施在一定程度上会加剧垂直侵蚀,并有利于保持河岸泥沙沉淀。然而,恩格斯明白,这些设想与事实还有距离。因此他决定进行更多的模拟实验,采用新的与黄河自然状态相似的布局模式,他希望这一系列实验能够在奥伯纳赫完成。但最终由于抗日战争的爆发,这些想法难以付诸实践。


08

恩格斯的提案被接受


除了验证第一次实验的结果,在奥伯纳赫进行的第二次实验也是为了推动中德两国黄河水利合作。中国方面参与第二次实验的是沈怡,沈怡写道,他希望借助这次实验找到恩格斯与弗朗西斯在这一问题上的争议焦点,同时将恩格斯的经验与传统中国的治水方法联系起来。


李赋都首先对恩格斯的实验结果提出质疑。他在奥伯纳赫参加完第一次黄河系列测试后,于1933年在汉诺威师从弗朗西斯,完成了以治理黄河为主题的毕业论文。李赋都直言恩格斯的方案会导致前滨水土沉积,从而会加快垂直侵蚀,削弱河床能力,最终增加决堤的风险。李赋都在自己的中文论文中,指出对黄河而言不存在一个平均水位的河床。李仪祉赞同他的观点,并进一步对维持河床平衡所需的材料提出质疑。他指出为了维持河床稳定所需要的石头,花费高昂,而由于水位的不断变化,有机物质会迅速腐烂。显然,恩格斯也注意到了成本的问题,他支持使用凿井或者填石的办法,并认为如果为了节约成本,使用砖块也是可行的。恩格斯同时指出,事实上,潘季驯也赞成通过平衡水位的河床来治理黄河,他提出的缕堤便具备此种平衡功能。恩格斯还在给沈怡的信中表示,基本的概念问题已经在实验中被解决,他现在会转而考虑实际问题。他认为自己的观点有一个优势,即平衡水位的河床,有一个由泥沙冲击形成的前滨,这有助于减少泥沙对堤防的冲刷,而这会使得昂贵的防护工程变得多余。显然恩格斯的方案更能吸引中国的水利工程师们,他的提案在1935年被完全接受。


09

恩格斯提案能否用于黄河治理的实践


需要被关注的问题是,恩格斯关于黄河治理的设想能够在多大程度上应用于实践,根据现有资料回答这个问题并不容易。无疑,关于黄河的模拟实验以及这一过程中发生的争论对黄河水利委员会选择何种治河方案有很大影响。其他的事实可以佐证这一观点,比如黄河水利委员会的出版物中会定期报道黄河模拟实验的进程。而根据沈怡回忆,恩格斯的治理方案曾被纳入黄河水利委员会关于黄河水利工作的基础决议,但决议最终因1937年开始的抗日战争无疾而终。1938年花园口决堤以及黄河航线的转移,使得委员会不得不重新评估最为紧急的任务。恩格斯本人因其对黄河治理的关注,在中国获得了极高声誉,1935年在沈怡和郑肇经的提议下,他被黄河水利委员会授予了非凡成就奖章。


10

回顾20世纪二三十年代中德水利合作


综上所述,20世纪二三十年代中德在黄河水利方面的合作非常密切。德国与中国的这种“水利合作关系”,同其他国家不同。虽然其他国家的工程师也愿意协助中国治水,然而这些努力多受制于技术能力的不足。来自各国的水利专家虽然帮助中国修复了大量黄河决堤,却并未像恩格斯以及弗朗西斯一样,绘制一幅整体的治理黄河水患的蓝图。


李仪祉在德国的学习及其本人的影响力是中德水利关系之幸,其推动两国科技交流取得丰硕成果。他首次将德国科学技术与中国传统水利结合,在河海工程专门学校任教期间,他一直致力于推动德国水利工程知识在中国的传播。


中德水利工程师的交流也受益于当时的全球科学技术合作网络,正是在弗里曼的帮助下,黄河水利工程才引起了当时世界上最为优秀的水利工程专家恩格斯的注意。另一方面这也是德国文化在中国渗透的结果。德国在中国建立的学校以及同济大学的成立,使得中国的年轻人可以学习德语和德国的科学技术。三位毕业于德国学校的学生对推动中德水利事业交流起着决定性影响,这一现象并非偶然。


不同于经济和军事,德国治理黄河方面的政治诉求并不显著。虽然德国外交部欢迎中德在这一领域的合作,也有公众认为弗朗西斯视中德水利合作为增强德国在中国影响力的契机,但是并无证据证明,作为中德水利合作领导人物的恩格斯也有这一方面的考虑。


对20世纪20~30年代中德之间的水利合作的细致考察,有助于我们获得有关黄河水利建设的新知。到目前为止,学界对于中德在黄河水利工程方面的合作是忽视的。被中国政府所接受的恩格斯的治理方案,是建立在科学治理理念和省时省力两个原则的基础上。出于对20世纪二三十年代的中国经济和政治状况的考虑,这一方案比建造巨型堤坝更为合理。虽然建设一个巨型堤坝对开发黄河流域极为必要,但这需要投入大量的财力,以及政府必须拥有高度的政治控制能力。



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