科学网有关我探讨汇流专题的回想

时间: 2019-07-29 08:25    来源: 澳门银河网站   
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有关我探讨汇流专题的回忆

葛维亚

       河流与流域汇流计算在抗洪、排涝和水文水资源规划、设计以及管理运用中占有十分重要的地位。对水情预报如此,对水文计算也是如此。  

       在我国,淮河流域出于水文预报的需要,最早开始对水文汇流进行了探索。上个世纪50年代初期,建立了上游净雨强度与单位线要素经验相关预报方法。1952年至1953年,淮委工程部设计处应用当时的一些水文分析计算成果,进一步整理、分析,制作了一套预报方案。其中包括根据降雨径流关系和谢尔曼单位过程线或综合单位过程线预报淮河上游息县等站的流量过程。1954年淮河流域发生了特大洪水,淮河上游干支流主要控制站如淮河息县、潢河潢川、史河蒋家集以及洪汝河、淠河、颍河的上游控制站均采用降雨径流关系和单位线进行预报,取得成功。根据淮河流域在水文预报中形成的具有淮河特点的洪水预报方法和经验,以我国水文界权威华士乾为主编,出版了《洪水预报方法》专著。其中有关单位线方面的内容和具体计算分析方法首次向全国推广,获得广泛应用。

       前人栽树,后人乘凉。我是个后来者。1960年开始学习领会谢尔曼单位线和经验性地区综合单位线的有关概念和方法。并且在该年安徽阜阳淮北河网化探索总入流 时,利用用谢尔曼单位线建立综合单位线,对河网地区汇流进行分析。获得水文专家尤家煌、刘方芹、顾慰祖的赞同。在1965虎跳峡水电站设计洪水计算、1966年三峡流域水利化设施对洪水影响分析计算中,作为一个待选技术方案之一,都不可避免涉及到流域汇流问题。那时候使用最多的现行方法又是谢尔曼单位线和综合单位线。

       1961年我在华东水利学院(现为河海大学)水文系担任助教,有一天我参加了水文系赵人俊科研报告会,他介绍了基于马斯京根的新汇流方法, 觉得很有创意, 但同时对他解决汇流系数的思路不解, 于是我约他在第二天谈谈。面谈中我提出对于n个河段, 采用n个联立方程求解, 当n很大时, 很难求解汇流系数, 即便得出计算结果,,误差也很大赵人俊十分同意我的看法, 因为那时电脑尚未在我国使用, 单靠算盘和计算尺相当费时费力, 赵认为n超过5计算起来就很麻烦, 而且误差很大。我经过一段时间的思考和摸索,受到谢尔曼单位线启发, 在使用雨洪资料推求单位线时采用线性逐一求解方法, 在利用单位线推求雨洪流量过程时采用线性叠加的方法, 对于线性汇流,完全可以采用这一思路,将时间线性叠加变为空间线性叠加, 从n = 1开始,逐步扩展到n = 2、3、4、5、6……,能够避开上述麻烦,求得各种n个河段的汇流系数。我向赵人俊表达了这种思路,赵人俊听过后, 表示这或许是个好办法。可是不知道什么原因他并没有去尝试。

       1963年我调往长江流域办公室(即长江实力委员会)工作。几年来结合生产和科研项目,逐步感觉到谢尔曼单位线是一种经验性汇流方法,数学、物理和水文机制不清;采用实测资料推求单位线,任意性很大;要素的地区综合缺乏严格的定量化指标。1964年开始,我阅读国内外有关汇流方面的科技文献。最吸引我的就是爱尔兰水文学家纳希提出的瞬时单位线。把它和一些我国常用的流域与河道汇流方法进行对比,反复推敲,深入研究探索。

       1971年,一次在合肥中国科技大学图书馆检索查阅文献时,查到一本苏联俄文原版,有关伽玛函数的数学专著,喜出望外,澳门银河官方网棋牌, 借出后仔细阅读几个月,受到启发, 茅塞顿开。因为水文汇流计算技术领域刚刚兴起“纳希瞬时单位线”热,这一新技术正在全国水平较高的单位试用摸索。当时认为,瞬时单位线S曲线为皮尔逊三型函数,长办几年前已由水文处李新铭利用布阿松分布计算出纳希瞬时单位线正整数的n、k汇流参数表,而非正整数的汇流参数表,由于数学障碍和计算工作量过大,一直未能如愿。我在进一步研究纳希瞬时单位线的数学推导过程时,其中使用的拉普拉斯卷积与伽玛函数有关,证明了长办汇流曲线以及皮尔逊曲线族也为伽玛函数。由此找到计算非正整数汇流参数的简便方法,利用手摇机械计算机,经过大量计算,1971年在尚未有电子计算机的情况下,得出了纳希瞬时单位线精确到一位小数的n、k新汇流参数表,在长办和湖北省有关单位试用,受到欢迎。后来于1975年依据伽玛函数以及线性叠加,使用DJS一6国产电子计算机获得两位小数的长办汇流曲线和华水汇流曲线的汇流系数表,作为“中小型水利工程实用水文水利计算”一书的附录,被全国大范围使用。

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