2011年11月24日，清华大学教授王兆印通过总结自己多年的研究成果，提出了有关河流的21个问题，对这些问题的回答不仅涉及到科学研究层面，同时也涉及到更为广阔的人与自然和谐相处的社会和哲学层面。2011年11月2日，王兆印应邀详细阐述了其中的5个问题。
黄河网：河流水系服从什么组织规律？
王兆印：按照霍顿分级法，流域内最末端的河流被定义为1级河流，两个1级河流交汇后形成2级河流，两个2级河流交汇形成3级河流，以此类推组成整个河流水系。同时，N级河流和小于N级的河流交汇后仍然是N级河流。利用霍顿分级法对河流进行分级后，各级河流具有明确的统计规律，实际河流网络的分支霍顿比和面积比大约等于4，而比降比和长度比大约等于2，简称“四二”定律。即N级河流和N+1级河流的数量和流域面积相差4倍，而比降和河长则相差2倍。
一般情况下，河流的分级都服从“四二”定律，只有在以下几种情况下会偏离：
①缺少石块的地区，如黄土高原地区。
②地质作用扭曲了地貌过程，如青藏高原边缘区，长江、怒江、雅砻江、澜沧江、雅鲁藏布江、黄河等6条河流的河床比降前面6级服从“四二”定律，7级河流坡降最小，然后8级河流不降反升，正是青藏高原抬升的缘故。
③不同级别的河流发育期不同，如青海龙羊峡上游同德盆地的刺状水系。
④寄生河流。阳性河流的三角洲发育一些所谓的寄生河流。寄生河流起源于主河大堤，基本上没有汇水流域。寄生河流网不服从“四二”定律，黄河、滦河都有较多的寄生河流。
黄河网：河流地貌是弹性还是塑性的？人类能不能任意改变河流地貌？
王兆印：从横向上看，弯曲是河流的本性，是弹性的，即使在外力作用下河流会变得比较顺直，一旦外力撤去或河流在自身动力作用下超出外力的约束范围，河流仍旧会变为弯曲。我们开展了两组野外试验，一组为河流设置顺直的河槽，另一组为河流设置低频率的大弯道，试验发现，当达到稳定状态时，两组河流均变为具有一定波长的弯曲型河道。说明当泥沙和坡降不变时，在一定的流量变化范围内，河流能够形成稳定的、固有频率的弯道。
从纵向上看，河流的纵剖面是可以改变的。我们在野外某河段的上游挖一个大坑，用来沉淀推移质，试验发现，该河段及其下游均发生了冲刷下切，有推移质和无推移质的河道纵剖面完全不一样。同样，人工增加河道阻力、人为抬高纵剖面，其结果也是改变了河流的纵剖面。我们在对康定河、鱼子溪、虎跳峡等河流的野外考察中发现，由于河流两岸的崩塌，在河道中形成巨大的尼克点，因此，从根本上改变了河流的纵剖面。大坝建设相当于在河流中创造了尼克点，改变了河流的纵剖面，这种改变一般情况下不会反弹。
黄河网：河流必须携带泥沙吗？德国人通过人工喂沙能很好地解决莱茵河河床冲刷问题么？
王兆印：德国的莱茵河中游河段经过图拉工程治理后，由弯曲型河道变成顺直型河道，干支流大量堰、坝拦截泥沙，造成河床下切、航道破坏、港口废置、地下水位下降。从20世纪80年代开始，德国人不得不采用人工喂沙方式治理莱茵河，每年大约喂20万吨泥沙，虽然能一时解决河道的冲刷问题，但代价较高，从长远来看，并不是最理想的方法。台湾的浊水溪，经集集拦河堰拦截泥沙后，下游基岩河床急剧下切，每年下切0.5米。从以上两例来看，似乎河流必须要携带泥沙。但是，金沙江虎跳峡和九寨沟堰塞坝造成清水下泄，河流形态仍然很稳定，生态良好，景观宜人。也就是说，河流也可以不携带泥沙保持稳定。那么，其中的内在机制如何？
其实，无论是有推移质运动的河流，还是河床结构发育较为完善的河流，如九寨沟，其内在机制都是消耗水流能量，在防止河床下切方面具有同样的作用，可以称其为等价律。一些山区河流中，巨石和大卵石在水流长期作用下达到最稳定的排列结构，包括阶梯深潭、肋状结构、岸石结构、石簇群、满天星等，这些河床结构在保持河床稳定、消除水流能量、防止河床冲刷下切方面具有重要的作用。而一旦这些结构遭到破坏，水流便会冲刷河床，引起推移质运动。我们利用特制的仪器测量河床结构发育完整和几乎无河床结构的两类河流的推移质运动规律，发现二者的推移质输沙率可以相差几万倍。
利用等价律，可以通过改变河床结构来减少推移质运动，起到修复河床下切的效果。我们在西南山区进行了人工阶梯—深潭的野外试验，结果发现，修建了人工阶梯—深潭结构的河流，河床十分稳定，即使在发生洪水期间，其结构也仅仅有少量损坏。而没有人工阶梯—深潭结构的河流，河道上修建的挡水坝往往在洪水期被冲毁。三峡工程修建后，下游冲刷造成洞庭湖与长江的连通度降低，鱼产量急剧下降，采用人工消能结构可以控制河床下切，恢复洪水水位，修复河湖连通。而德国莱茵河人工喂沙也可以用人工结构消能替代，很好地解决河床冲刷问题。
黄河网：大坝建设对河流健康有利还是有弊？拆坝是恢复生态的好办法吗？
王兆印：近年来，国内对大坝建设十分关注，争论也较为激烈。尤其是近两年来，对三峡工程的批评不绝于耳，认为其破坏地区水资源平衡、造成重庆大旱、渔业损失巨大、引起珍稀物种消亡、下游冲刷下切以及污染加剧等。尤其是大肆渲染的美国拆坝运动使很多人认为建设大坝已经过时、得不偿失。其实美国所拆的坝主要是以下几种：超期服役的、生态修复需要的、维护费用太高的、无人宣称对大坝拥有主权的、政府认为不安全的。而对于中国来说，大坝建设正方兴未艾。如青藏高原周边河流蕴藏着巨大的水能，进行开发不仅可以为人类造福，同时还可以改变河流的纵剖面、防止河流冲刷下切、防止滑坡崩塌灾害发生。另外，对河流生态来讲，生态良好的第一要求是河流栖息地稳定，对于不断发生演变和冲刷下切的河流，建设大坝有利于稳定河床，从而稳定河流栖息地，有利于河流生态。另一方面，我们必须承认，高坝大库的建设隔离了生物栖息地、阻碍洄游鱼类的迁徙，因此，建设由小型坝组成的坝群，如梯级开发，对稳定栖息地效果好，其生态破坏作用也小。综上所述，拆坝不一定是恢复生态的好办法，拆坝后反而会引起河床的冲刷下切，造成栖息地的失稳，只有通过有效措施消除大坝的负面影响，充分发挥大坝的积极作用，才是维持河流健康、恢复河流生态的良策。
黄河网：您认为今后泥沙研究的方向有哪些？
王兆印：总结国内外的研究成果和研究趋势，结合当前水利科技发展的趋势，我认为泥沙研究的方向有以下几点：
①减沙对河床演变和江湖关系的影响；
②山区河流的河床演变；
③河床演变的方向——推移质运动基本公式；
④泥沙概算方法；
⑤尼克点的发育及对河流纵剖面的改变；
⑥河床结构在河床演变中的作用；
⑦泥沙与生态综合治理；
⑧生态泥沙学；
⑨青藏高原抬升对河床演变的影响。
（王兆印，清华大学水利系教授，担任国际泥沙研究培训中心顾问委员会主席、《国际泥沙研究》主编、世界泥沙研究学会副主席、国际水利学会副主席等职，于2011年获汉斯·阿尔伯特·爱因斯坦奖，是首位获此殊荣的大陆籍华人。）
