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中国近代水利教育发展初探

2012-08-15刘建华

关键词:河工水利测绘

刘建华

(华北水利水电学院软件学院,河南郑州 450011)

19世纪60年代初,洋务运动的兴起使中国开始了引进和学习西方科学技术,兴办近代军事工业和民用工业的进程,并对当时社会的政治﹑经济﹑文化教育等产生了重要而深远的影响。随着近现代科学技术进入中国,近现代技术也逐步渗透到中国的水利事业中,并催生了中国近代水利教育。

一、近现代科学技术在中国水利事业中的应用

随着近现代科学技术进入中国,一些有识之士开始把一些先进的科学技术和设备应用到治水当中。

1878年,开始采用西方测绘技术测量壶口水位。1889年,测量自河南阅乡县金斗关(距潼关五里)至山东利津铁门关海口长达1 021公里的河道,并绘制了新法测图共157幅(比例为1∶3000),此图经光绪帝“留览”,故定名为《御览三省黄河全图》[1](P394)。1889 年后,开始使用电报传递水情。1899年,黄河两岸开始架设电话。从1902年到1908年,山东黄河两岸共设电话线一千四百九十七里,“遇有险工及水势涨落,随时报告,消息灵通,亦是河防一助”[2](P3950)。

1899年,比利时工程师卢法尔来华进行黄河考察,并撰写了《勘河情形原稿》。《勘河情形原稿》由洛口至盐窝沿河情形、盐窝至海口尾闾情形、酌量应办治河事宜、现时应办救急事宜等四大部分组成,约6 000余字。在“酌量应办治河事宜”部分说:“黄河囊延中国境内计一万余里长,地势之高低,河流之屈曲,水之缓急、含沙之多少,向未详细考求,并无图象,问诸水滨,亦鲜有能答之者。”因此,他认为治理黄河关键要做好三件事:“一,测量全河形势,凡河身宽窄、深浅、堤岸高低厚薄以及大水小水之深浅,均须详志。二,测绘河图须纤悉不遗。三,分股派查看水性,较量水力,记载水志。……凡水性、沙性,必须详为记出,以资参考。”有这些,“非凭眼力可为之事,”“非详慎推算不为功”,否则,“无以知河水之怀,以定应办之工,无以导河之流,无以容水之涨”[3](《第44卷》)。《勘河情形原稿》可以说是以科学、严谨的态度,客观地分析了当时山东黄河形势,提出了比较符和实际的治理举措和标本兼治的设想,也是李鸿章向朝廷提出的有关山东黄河的《勘视河工筹议大治办法》的基础。

清朝末期,在黄河治河中,已开始采用西方先进的技术和设备取代黄河堤防工程传统落后的人工操作方式。冯桂芬倡议“用西人刷沙之法”,即“用千匹马大火轮置船旁,可上可下,于潮退时,下其轮,使附于沙而转之,沙四尽随潮而去”,“若自下流选而上,积日累月,锲而不舍,虽欲复地中行之日,不难此也”[4](P837)。郑观应认为“中国之法治之,则劳且费”,而西人之法,“以机船在河中挖起淤泥,即以其泥填高堤坝,法甚便捷。倘能仿而行之,将见从此河安稳,永无冲激之患矣”[5](P30)。1887 年,河南巡抚倪文尉等在工段内安设“西洋铁路土车”,运土效率大为提高。此外还架设了电灯,使用水泥砌石 。1889年,山东巡抚张耀向向德华银行借款购置挖泥轮机[2](P3345)。

但是,在清朝末期,近代科学技术的引进和利用进程非常缓慢,在水利事业上的应用也仅仅是刚刚开始,只是局部的改良。

二、河工研究所的创立

治河工程是一项非常复杂的、实践性较强的工作,参与治河工程的人员只有具备一定的业务素养和操作能力,才能胜任这项工作的。但是,我国传统的河工主要依靠经验来从事治河工作,缺乏受过专门教育的水利人才。

我国近代水利教育始于1908年(光绪三十四年)创办的河工研究所。当时的永定河道吕佩芬十分注意培养人才,但在其治河过程中,经常出现“素称熟悉工程员,但能举其大略,均少确实见地”,“欲求其措置咸宜,胜任愉快,甚属不易”[6](P389)。在治河实践中,吕佩芬深感治河专业人才的匮乏和河工专业知识的不足,认为要完成治河任务,必须培养一支专业化的河工队伍。便上察直隶总督,拟请设立“河工研究所”,以培养治河的专业人才。经直督杨士镶批准,“河工研究所”于光绪三十四年(1908年)成立。吕佩芬将河工研究所设在永定河南四工防汛公所,以其地作为讲堂。除40岁以上对河务较熟悉者,永定河所有河务管理人员均分期分批进入河工研究所培训。研究所的培训期为一年,每年开设一班,每班定额30名。清政府比较重视河工研究所的工作,每年由贩抚局拨款5 000两用于河工研究所的经费开支,并且给学员每月发放十二两银的津贴。河工研究所不仅重视理论学习,更重视实地操作,该所学员“每遇星期及凌、伏、秋三汛,均会临工实地练习”[6](P389)。河工研究所除培养河工外,还编印了教材讲义,如《河工要义》(章晋墀、王乔年编写,光绪三十四年永定河工研究所铅印本),并对部分河道进行了测量,并编印了测量报告书,河工研究所培养了一批治河工程的专业人才,成效显著。光绪三十四年开所以来,“各学员切实研究,颇著成效”[6](P389)。

河工研究所的设立,是近代以来我国传统水利、水政的一大创举。治河工程涉及到地质学、水文学、工程力学、管理学等多方面的知识,是一项专业性很强的工作。因此,振兴河务的关键是培养具有近代科学精神和技术的专门河务人才。清末直隶永定河道吕佩芬在这方面有清醒的认识,走在了前列。虽然河工研究所的教育仍属培训性质,河工研究所也算不上正规的水利学校,采用的近代科学和技术仍较少,但它把河工当作一门学问看待,开了“培养水利人才”的先风。

1910年(宣统二年),山东巡抚孙宝琦也在山东成立了“河工研究所”,培养专门的治河人才[7]。

河工研究所的设立,开启了我国近代水利教育的先河,为日后我国水利教育事业的发展奠定了基础。

三、建立河海工程测绘养成所

张謇是我国近代著名的实业家、教育家和水利导师。1887年黄河决口,黄河夺淮河入海,苏皖水灾。张謇认为导淮入海是解决苏皖水灾的关键,而导淮入海的关键是测量地形、水准、流量等。为培养测量人员,1906年10月,张謇在通州师范设测绘科,聘请外籍教师教授测量技术。1908年1月,测绘科毕业43人。为进一步培养水利工程人才,张謇于1908年2月在通州师范设土木工科,从测绘科毕业生中挑选9人进一步学习力学、建筑材料学和施工法、三角测量、图根测量、河海测量、河工学、筑港学、道路学等课程。1909年2月,该批学生毕业。这批学生曾参与了测绘通州地形图和淮河水道地形图[8]。

张謇任全国水利局总裁时,当时国内懂水利工程专门技术人员很少,而国内水利建设百废待兴,急需大量人才。张謇认为“人才最重要,外国工程师固然要请,由于需要地方多,国内就应创办”培养。张謇深知“河海工程,非先测量,则规划估计,无从措手”,同时鉴于专业人才匮乏,难以进行的状况,于1915年8月呈请袁世凯批准饬令各省筹设河海工程测绘养成所,“以储治水第一步之人材,其学科专修工程测绘,入学学生,以中学毕业或有中学相当之程度者为合格,毕业年限为二年”。袁世凯也认为“治水以测绘为先”,遂下令“常有水患各省,先行筹设”。紧接着,张謇即拟订了《河海工程测绘养成所章程》18条,呈交袁世凯核准。1915年8月19日,民国政府公布“河海工程测绘养成所章程”[9],测绘养成所“以养成河海工程之测绘人才为宗旨”,直辖于全国水科局及各该省巡按使。其教育方针为:注重学生道德思想与身体健康,以养成高尚之人格与勤勉耐劳之习惯;教授河海工程上必需之学理技术,注重实地练习,以养成切实应用之智识。凡测绘养成所毕业生,由全国水利局及该省巡按使指派服务3年。

在张謇的影响下,全国有水患省份陆续设立了河海工程养成所。

民国四年(1915)2月,时任筹浚江北运河工程局总办的马士杰,在高邮设立江北水利工程讲习所,民国政府公布《河海工程测绘养成所章程》后,民国五年(1916)更名为江苏省河海工程测绘养成所,附属于运河工程局,“招集淮扬徐海各县学生”入所学习。该所办至1919年筹浚期满,设立了本科(二年制)和速成科(一年制),本科办了3期,速成科办了2期,共有126名学生毕业,毕业学生大多在运河局工作。

1915年8月,山东省南运湖河流疏浚事宜筹办处在济宁成立“山东省测绘工程学校”,河海工程测绘养成所章程公布后改名“山东省河海工程测绘养成所”,所长谈礼成,设本科(两年)和速成(一年)两班,共招生100名,学习数理、测绘及水利工程科目,1917 年8 月停办[10]。

1922年,冯玉祥在河南创办了为期一年的“河南省水利工程测绘养成所”,我国著名土木工程专家陶述曾在此任教,培养出有关水利工程测量专业人才59名[11]。1927年,他开办为期四个月的“凿井技术训练班”,给各县培养凿井技师100余人。1928年,又筹办了“河南省水利技术传习所”,培养了有关水利工程施工、水文测验专业技术人才150名[12]。为河南培养了一批能够从事一般水利建设工作的专业技术人才。

四、水利专门学校的建立及高等学校水利科系的发展

1914年.张謇就任全国水利局总裁,主持全国水利工作。在工作实践中,他深感水利技术人才的匮乏,认为建立专门的以培养水利技术人才为目标的水利专门学校已迫在眉睫。经张謇的多方努力,河海工程专门学校校址、经费等诸多问题得到解决。张謇聘请黄炎培、沈恩孚为筹备委员会正、副主任,许肇南为校长,李仪祉为教务长,并在冀、鲁、苏、浙4省招收学生。1915年3月5日,河海工程专门学校正式开学,这是我国第一所高等水利工程学校。1924年,河海工程专门学校与东南大学工科合并成立“河海工科大学”,1927并入第四中山大学工学院土木系,1928年成为中央大学工学院土木系水利组,1937年为中央大学水利系。从1917年有首届毕业生开始,到1927年的十年间,河海共培养水利和土木工程类学生233人,该批学生大部分参加了导淮入海工作,也有一部分在海河、长江从事河道整治工程。河海工程专门学校在我国水利教育史上具有重要影响,须恺、汪胡祯、宋希尚等现代著名水利专家学者,都是该校的早期毕业生,其中,汪胡祯先生是中科院学部委员,曾任华北水利水电学院院长18年,为我国的水利高等教育做出了重要贡献。沈百先是我国现代早期著名的水利工程专家,是河海工程专门学校的首届毕业生,他对该校的赞誉是:“水利之有正式专门学校教育,始于民国四年南通张公季直(警)在其实业总长兼全国水利局总裁任内首创之河海工程专门学校。欧美教育及工程专家来校参观,惊为世界仅有之水工大学,赞誉我政府贤明远大之措施,以水国著名之荷兰,且派员观摩,计划仿办,对倡办人谋国之忠、眼光之远,备致敬佩。”[13](P373)

1922年李仪祉离南京回陕西,任陕西省水利局局长,后兼任教育厅厅长。1923年,亲自筹建了陕西水利道路传习所,后改为陕西水利道路工程学校。1924年,陕西水利道路工程学校改隶国立西北大学工科。当时李仪祉兼任西北大学校长,他对水利教育极为重视,不断扩充设备,延聘人才,卓有建树。

1932年,为满足陕西水利建设需要,李仪祉又创办了陕西水利专修班,并亲自授课。1935年,在于右任等陕西元老的支持下,将水利专修班迁往武功,改为西北农林专科学校水利组,不久水利组发展为水利系,培养了一大批水利人才。

1929年3月,为培养河南水利人才,时任河南省建设厅厅长的著名人士张钫创办了河南省建设厅水利工程学校,陈泮岭为首任校长。1929年8月改称为河南省水利工程专门学校,1931年6月,升格为河南省立水利工程专科学校,1942年5月成为教育部直属的国立黄河流域水利工程专科学校,培养了大批治黄水利人才[14]。

抗战时期,水利人才十分缺乏,1943年,全国登记在册的水利技术人员仅1300余人[15]。无论抗战时期和战后国家建设,均需要大量的水利专业人才。当时已有部分大学设置了水利系,如北洋工学院(1938年迁到陕西)、中央大学(1938年迁到重庆)和陕西武功农学院均设有水利系,每年毕业学生约50人[16]。随后,其他内迁高等学校如同济大学、武汉大学、广西大学、浙江大学、西南联大等亦纷纷增设水利系。

为解决水利技术人才不能满足战时水利工程需要的问题,1943年,国民政府教育部与行政院水利委员会拟定了培养高级、中级和初级水利技术人才办法,要求开设土木系的20所大学均增设水利系或组。当年招收各类水利学生400名,并在中央大学和西北工学院招收研究生20名[17]。这些工作为我国水利事业储蓄了大量技术人才。

五、我国水利学科的建立及发展

1895年,北洋西学堂开设有工程学专门学,在工程学中开设有《水利机器学》课程[18]。同年,英国人傅兰雅为上海格致书院拟写了《格致书院会讲西学章程》,章程中明确书院开设水学课目《水重学》,分为静水学与动水学课,并制定了课程大纲。

随后,水利一科逐渐受到重视,其它一些学堂也开始设置水学课目。1896年,孙家鼐在《议覆开办京师大学堂折》中建议:“今拟分十科……七日农学科,种植水利附焉……”[19]1901年,袁世凯在《奏办山东大学堂折》中,把水学作为植物学内容,在艺学一门中设置[19]。1911年,上海高等实业学堂(交通大学前身)在章程中规定,航海专科开设《水面测量学》和《水力学》课程,铁路专科开设修习《水力学》课程,1913年改铁路专科为土木科,开设《水力学》和《河海工学》课程。1916年,同济医工学堂(同济大学前身)工科也开设水学课目,如《河海工学》、《城市灌水学》、《抽水机械学》等课程。1913年,北洋大学颁布《大学规则》,规定矿冶、土木等学门开设《测量学》和《水力学》等课程,土木学门还要另外开设《水力机械学及实验》和《水利工程学》课程[20]。

1915年,河海工程专门学校成立,这是我国第一所专门水利高等学校。河海建校后,一批著名学者、专家如李仪祉、江胡桢、须恺、郑肇经等先后在河海任教。河海的建立对我国现代水利科学的建立与发展起了重要开拓和推动作用。

继河海工程专门学校成立后,水利一学,广受重视。各公立、私立大学及独立学院相继在其土木、机械及电机等工程学系中特列若干水学科目。私立同济医工学校所开相关科目较为全面,1917年开设了《引水学》、《水利学》和《城市泄洪学》,1922年开设了《河渠学》、《隧道学》、《河海工程》、《城市地下工程》、《城市工程学》[21]。

水工试验所是重要的水利科学研究机构。1931年8月,中国水利工程学会第一届年会在南京举行期间,水工试验所的筹备工作正式纳入议事日程。李仪祉以学会的名义,向南京国民政府提交了《呈请设立国立中央水工试验馆文》,力陈其对水利建设的重要意义。1933年,由华北水利委员会与河北省立工业学院合作,决定设立“天津第一水工试验所”。据1934年9月的天津报章披露,该所委托西门子公司和礼和洋行,“向德国购备各项应用之机械设备”,计有储水池、回水池、大试验渠、溢水管、引水管、泄水管、玻璃渠以及高水箱、低水箱等。1935年11月12日,天津第一水工试验所举行开幕典礼。当时,该所已经承担了官厅水库坝下消力试验任务。后又开展了卢沟桥溢流坝消能工消力试验等。在模型试验基础上科学治水,这在国内开了先河。1934年9月,全国经济委员会决定成立中央水工试验所,“兴起水利科研试验事业”,作为全国水利科学研究中心,其试验基地于1935春在南京开工,但因日本帝国主义全面入侵中国,未及竣工便西迁重庆,并改名为中央水利试验处。

为更好地开张水利科研工作,部分大学非常重视实验室建设。1925年,北洋大学就设有水力机室[22],后建立水力实验室。1928年,水力实验室拥有反动力水轮、拍尔唐水轮、离心抽水机、电动机、汽机抽水机、水压力试验机、压力水罐式水速表、试水量表等主要设备。1935年,北洋大学土木工程学系设水力学及水力机试验室。该校教师利用相关试验室积极开展科学研究,成果颇丰。1934年春,清华大学土木系的水力实验室规模大,设备较为先进、充实,设备多为德国制造[18]。实验室不仅能满足教学需要,更着眼于研究工作,对教学和科研有较大帮助。同济大学的水利实验室特色明显[23],工学院的水利馆有一小型河道及水堰等建筑物,学生只有通过学会修建丁坝、顺坝,才能加深河道,进而达到适航程度。该馆还利用回水槽建设了一个能将水面提升不同高度的升水设备,利用三种不同的活动堰能将水面升至三种不同的高度,该活动水堰在国内是首创。

20世纪40年代,我国的水利科研取得了一定进展,并建立了相应的学术团体,出版了相关学术期刊。1933年,李书田提出了“对数图解河水流量计算法”,该计算法既迅速又准确,实用价值大。1934年,北洋大学《工科研究所研究丛刊》登载的何之泰的《考察广西水利报告》,徐世大的《洪水流量估计方法之检讨》等文章,均具有较高的学术水平。1931年,成立了我国第一个民间水利学术团体——中国水利工程学会(中国水利学会的前身),著名水利专家李仪祉被推举为该学会会长。学会成立后,为传播和交流水利科学技术,中国水利工程学会创办了学会会刊——《水利月刊》。同时期的水利学术刊物还有《水利杂志》、《河海水利月刊》、《黄河水利月刊》、《导淮委员会月刊》和《陕西水利月刊》等。

总之,我国近代水利教育起始于业余教育类型的河工研究所,后在张謇等有识之士的推动下,创建了一批河海工程养成所,进行中等教育类型的专门水利教育,随后又创建了河海工程专门学校、河南省水利工程专门学校等机构进行专门的高等水利教育,在水利事业发展的推动下,一些大学也开始设立水利科系。在水利专门教育发展的同时,水利学科也逐步建立,设立了一些水利学科实验室,开始进行水利科学研究,并成立了水利学科学术组织,并出版了水利学术刊物。早期的水利教育主要在水患较多的地区进行,培养治水人才。河工研究所设在永定河道和山东,河海工程养成所主要设在江苏、山东、河南、陕西等淮河、黄河水患较多省份,后来建立的河海工程专门学校、河南省水利工程专门学校,陕西水利专修班等也同样是在水患较多的江苏、河南和陕西等省。我国近代水利教育建立了初步的水利教育体系和水利学科,培养了一批水利人才,为我国以后的水利事业大发展做了技术和人才的准备。

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