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人工降雨的原因范文1
探秘人工降雨的魔法
《西游記》里，東海龍王張開(kāi)龍嘴，頓時(shí)烏云翻滾，大雨傾盆。這可不是人工降雨，這是神話。自然的降雨（降雪）是水蒸氣受冷凝結(jié)而形成的，而真正的人工降雨（降雪）是人們根據(jù)一定區(qū)域內(nèi)大氣的溫度、濕度、云、風(fēng)等的變化，向云里噴灑制冷劑，讓天空中的水蒸氣迅速凝結(jié)成水滴，使云層中的小水點(diǎn)增多、變大，從而形成降雨或降雪。其實(shí)，這項(xiàng)工作就是一項(xiàng)管理天氣的工作，氣象專家解釋說(shuō)：“我們用一些技術(shù)去管理云層間的水，讓它發(fā)生變化，凝結(jié)或者升華。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在云間播種，通過(guò)在云層間播撒不同催化劑的方式來(lái)收獲我們想要的天氣。”
看來(lái)，要人工降雨必須要在“云間播種”，而制冷催化劑就是降雨所需要的“種子”。我們現(xiàn)在所使用的“種子”一般是碘化銀催化劑。碘化銀只要受熱就會(huì)在空氣中形成數(shù)以億計(jì)的碘化銀粒子，它們非常小，成百上千個(gè)碘化銀粒子聚在一起才有頭發(fā)絲那么粗。因此，我們才選擇它擔(dān)當(dāng)人工降雨的重任。
要把碘化銀“種子”播撒在云層間，可以使用空中作業(yè)和地面作業(yè)兩種辦法。空中作業(yè)就是用氣象飛機(jī)在云中播撒碘化銀，氣象飛機(jī)的好處在于能夠更好地掌控云層的變化，把握投放催化劑的最好時(shí)機(jī)。地面作業(yè)就是利用高炮、火箭從地面上發(fā)射碘化銀炮彈，炮彈在云層中爆炸，碘化銀也就播撒到了云層中。碘化銀微粒會(huì)隨氣流運(yùn)動(dòng)進(jìn)入云中，在冷云中產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)冰晶，然后再借助一定的氣象條件，就能使降雨產(chǎn)生或使雨量加大。當(dāng)然，在云層中播撒“種子”，必須選擇云層富含水汽的情況，如果水汽不足，“種子”發(fā)不了芽，也就不會(huì)形成降水。
原來(lái)魔法的奧秘在此啊！你也躍躍欲試？絕對(duì)不行，人工降雨必須經(jīng)過(guò)一定的審批程序并由有關(guān)部門(mén)來(lái)實(shí)施。
魔法的發(fā)現(xiàn)之路
如果從人類影響天氣的想法算起，神話傳說(shuō)中的呼風(fēng)喚雨應(yīng)該可以說(shuō)是人工降雨的最初幻想了。把這種幻想付諸實(shí)踐要從19世紀(jì)末說(shuō)起：1890年，美國(guó)國(guó)會(huì)曾撥款支持科學(xué)家利用火炮、火箭和氣球在云中進(jìn)行催云造雨實(shí)驗(yàn)；1918年，法國(guó)科學(xué)家把裝滿制冷物質(zhì)的炮彈發(fā)射到空中，試圖造雨；1921年，美國(guó)科學(xué)家又用飛機(jī)向云層播撒帶電物質(zhì)，設(shè)法促使云層碰撞降雨。不過(guò)，這些人工造雨的實(shí)驗(yàn)最終都以失敗而告終。
然而，人類探尋自然奧秘的腳步并不會(huì)停止。二戰(zhàn)期間，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)促使科學(xué)家歐文?蘭米爾博士和謝弗爾決心把雨雪形成的原因弄清楚。戰(zhàn)后，他們利用一些奇特的裝置開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。1946年7月的一天，天氣異常炎熱，由于實(shí)驗(yàn)裝置出了故障，裝有人工云的類似電冰箱的裝置里的溫度一直降不下來(lái)，他們只好用固態(tài)二氧化碳（干冰）來(lái)降溫。當(dāng)他們把一塊干冰放進(jìn)制冷裝置里，奇跡出現(xiàn)了――水蒸氣立即變成了許多小冰粒，在冰箱里盤(pán)旋飛舞，人工云化為了片片雪花。這一奇特現(xiàn)象令他們興奮不已，他們商定要在空中試試。于是，1948年11月的一天，天氣很冷，謝弗爾駕駛著一架飛機(jī)，在云層上方撒下大量干冰。留在地面觀察的歐文博士看見(jiàn)雪花紛紛揚(yáng)揚(yáng)從天而降，這些雪花落在他臉上，化成了水滴。他們成功實(shí)現(xiàn)了用干冰進(jìn)行人工造雪，將“呼風(fēng)喚雨”的古老神話變成了現(xiàn)實(shí)。人們興奮地把這一實(shí)驗(yàn)稱為“給云層播種”。
從此以后，世界很多國(guó)家尤其是一些農(nóng)業(yè)大國(guó)和缺水的國(guó)家紛紛對(duì)以增雨、增雪和消除冰雹為主要目的的人工影響天氣作業(yè)增加投入。
魔法并不能創(chuàng)造天氣
人工降雨的魔法也只是根據(jù)科學(xué)原理，基于自然規(guī)律對(duì)天氣現(xiàn)象的利用而已，人類并不能夠違背自然規(guī)律創(chuàng)造天氣。以人工降雨為代表的人工影響天氣技術(shù)實(shí)際上就是管理天氣的工作，它只有在接近自然的、正常的條件時(shí)，并且有合適的云來(lái)供催化時(shí)，催化劑才能起作用。人類不僅不能創(chuàng)造天氣，而且連云也創(chuàng)造不出來(lái)，在干旱的條件下，大氣條件不允許的時(shí)候，使用催化劑催化云來(lái)降雨也是困難的。所以，魔法并不是萬(wàn)能的，尊重規(guī)律、愛(ài)護(hù)地球才是人類的最大福音。
人工降雨的原因范文2
關(guān)鍵字：斜拉橋，拉索，風(fēng)雨激振
中圖分類號(hào)：U448.27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
1.引言
斜拉橋是一種由三種基本承載構(gòu)件，即梁（橋面）、塔和兩端分別錨固在塔和梁上的拉索共同承載的結(jié)構(gòu)體系，以其結(jié)構(gòu)受力性能好、跨越能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)造型多姿多彩、抗震能力強(qiáng)及施工方法成熟等特點(diǎn)，而成為現(xiàn)代橋梁工程中發(fā)展最快、最具有競(jìng)爭(zhēng)力的橋型之一，在橋梁工程中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
由于斜拉索質(zhì)量、剛度和阻尼都很小，隨著斜拉橋跨度的增大，拉索振動(dòng)問(wèn)題的影響日益顯著。在各種振動(dòng)情況中，風(fēng)雨激振是拉索風(fēng)致振動(dòng)中最強(qiáng)烈的一種，且風(fēng)雨激振的起振條件容易滿足，振幅極大，對(duì)橋梁的危害最為嚴(yán)重，因而關(guān)于斜拉橋拉索風(fēng)雨激振的研究得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。
風(fēng)雨激振是指干燥氣候下氣動(dòng)穩(wěn)定的圓形截面的拉索，在風(fēng)雨共同作用下，由于水線的出現(xiàn)，改變了拉索的截面形狀，使其在氣流中失去穩(wěn)定性，由此發(fā)生的一種大幅振動(dòng)。
2.研究現(xiàn)狀
2.1.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)
現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)是最早用于研究風(fēng)雨激振的手段。它可以獲得拉索風(fēng)雨激振最準(zhǔn)確的特征，為驗(yàn)證風(fēng)洞試驗(yàn)和理論分析研究結(jié)果的真實(shí)性、可靠性提供寶貴的資料。
Hikami等[1]對(duì)日本名港西(MeikoNishi)大橋的實(shí)測(cè)。20世紀(jì)80年代，在日本建造名港西大橋的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了比較嚴(yán)重的風(fēng)雨激振現(xiàn)象，Hikami等選取了其中24根索進(jìn)行實(shí)測(cè)，對(duì)該橋進(jìn)行了為期5個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，實(shí)測(cè)內(nèi)容包括索面的拉索振幅。
Main和Jone[3]對(duì)美國(guó)Fred Hartman橋的斜拉索風(fēng)雨激振記錄。進(jìn)行了16個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，分析了記錄的5000組5分鐘時(shí)程的斜拉索加速度和氣象資料。
陳政清[4]等對(duì)洞庭湖大橋的實(shí)測(cè)。自2001年1月至2004年4月，陳政清在國(guó)家自然科學(xué)基金資助下，與香港理工大學(xué)合作，在岳陽(yáng)洞庭湖大橋上進(jìn)行了連續(xù)4年的風(fēng)雨激振觀測(cè)研究。
通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外專家對(duì)風(fēng)雨激振現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的結(jié)果，得出了一些結(jié)論：(1) 與拉索振動(dòng)形態(tài)的關(guān)系。進(jìn)入穩(wěn)定的大幅振動(dòng)后，其波形猶如甩鞭狀，拉索表面會(huì)形成振蕩的水線，表現(xiàn)為低階振型。(2) 與環(huán)境參數(shù)的關(guān)系。風(fēng)雨激振存在起振振動(dòng)，只在一定風(fēng)速范圍內(nèi)發(fā)生；在無(wú)雨情況下，很少觀測(cè)到風(fēng)雨激振，而且雨量為小到中雨情況觀測(cè)到風(fēng)雨激振次數(shù)最多。(3) 與拉索本身參數(shù)的關(guān)系。風(fēng)雨激振的振幅大小與拉索的表面材料、長(zhǎng)度、風(fēng)偏角和傾斜方向等參數(shù)有關(guān)。
2.2.風(fēng)洞試驗(yàn)
按照水線的模擬方法，研究風(fēng)雨激振的風(fēng)洞試驗(yàn)可分為兩種類型：人工降雨試驗(yàn)和人工水線試驗(yàn)。
1. 人工降雨試驗(yàn)
人工降雨試驗(yàn)是在風(fēng)洞內(nèi)通過(guò)人工模擬降雨，提供與實(shí)際拉索發(fā)生風(fēng)雨激振相類似的風(fēng)雨條件，對(duì)通過(guò)彈簧懸掛在固定支架上的拉索節(jié)段模型進(jìn)行的一種試驗(yàn)形式。
2. 人工水線試驗(yàn)
人工水線試驗(yàn)是在風(fēng)洞內(nèi)對(duì)帶有人工水線的拉索節(jié)段模型進(jìn)行的一種試驗(yàn)形式。根據(jù)人工水線與拉索的連接形式和試驗(yàn)的測(cè)量?jī)?nèi)容的不同，人工水線試驗(yàn)可分為：固定人工水線測(cè)振試驗(yàn)、固定人工水線測(cè)力試驗(yàn)、固定人工水線測(cè)壓試驗(yàn)和運(yùn)動(dòng)人工水線測(cè)振試驗(yàn)。
2.3.理論分析
目前關(guān)于斜拉索的風(fēng)雨激振問(wèn)題形成機(jī)理大致可分為如下幾類觀點(diǎn)：
1. 馳振機(jī)理
日本的Hikami與Shiraishi[1]1985年在Meiko.Nishi橋最先觀測(cè)到風(fēng)雨激振現(xiàn)象。隨后他們通過(guò)一系列的人工降雨風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了這一現(xiàn)象。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上初步分析了風(fēng)雨振的發(fā)生機(jī)理，認(rèn)為風(fēng)雨激振可能有兩種機(jī)理：一種是Den Hartog馳振機(jī)理；另一種是彎扭兩個(gè)自由度馳振機(jī)理。
2. 上水線振蕩誘發(fā)機(jī)理
H.Yamaguchi[6]認(rèn)為單自由度Den Hartog馳振理論不能解釋風(fēng)雨振的形成機(jī)理水線是風(fēng)雨激振不可缺少的條件，當(dāng)水線的振蕩頻率接近于拉索的自振頻率時(shí)，水線與拉索之間的相互作用導(dǎo)致斜拉索產(chǎn)生負(fù)阻尼，引發(fā)斜拉索發(fā)生大幅振動(dòng)。Peil, U.& Nahrath, N[8]認(rèn)為上水線的運(yùn)動(dòng)是導(dǎo)致風(fēng)雨振的主要原因。Seidel等[9]指出當(dāng)風(fēng)速大于某個(gè)限制，流動(dòng)不存在轉(zhuǎn)變，這時(shí)不會(huì)發(fā)生風(fēng)雨激振；發(fā)生風(fēng)雨激振的速度下限是由風(fēng)偏角和拉索傾斜角決定的。
3. 上水線特定位置致振機(jī)理
顧明和杜曉慶[10]建立了三維拉索風(fēng)雨激振的準(zhǔn)二自由度運(yùn)動(dòng)方程，氣動(dòng)力系數(shù)根據(jù)帶人工水線三維拉索模型試驗(yàn)得到，分析了水線平衡位置和水線振幅的取值，采用數(shù)值求解方法計(jì)算了拉索風(fēng)雨激振振幅，得出了水線特定位置是引起索結(jié)構(gòu)大幅振動(dòng)的主要因素的結(jié)論。
4. 渦激振動(dòng)機(jī)理
Delong Zuo[11]揭示了風(fēng)雨激振與高風(fēng)速下干索渦激振動(dòng)之間的聯(lián)系，認(rèn)為風(fēng)雨激振的內(nèi)在機(jī)理與渦激振動(dòng)的相同，與降水無(wú)關(guān)。由于風(fēng)偏角和拉索傾角的存在使得這種渦激振動(dòng)不同于經(jīng)典卡門(mén)渦脫，是一種三維渦激振動(dòng)。
2.4.CFD數(shù)值模擬
風(fēng)工程的研究方法中數(shù)值模擬是最近30年在前三種方法的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，下面的介紹為CFD技術(shù)在拉索風(fēng)雨激振方面的相關(guān)研究。
陳文禮和李惠[13]提出物理試驗(yàn)與CFD數(shù)值模擬的混合子結(jié)構(gòu)方法，通過(guò)與圓柱渦激振動(dòng)的流固耦合方法結(jié)果進(jìn)行比較，分析了上水線對(duì)繞流場(chǎng)特性的影響，然后采用有限元程序ANSYS和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)程序CFX對(duì)考慮風(fēng)速剖面的CFRP斜拉索渦激振動(dòng)進(jìn)行流固耦合方法的CFD數(shù)值模擬。
3.結(jié)語(yǔ)與展望
本文參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)斜拉橋拉索風(fēng)雨激振問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié), 并對(duì)今后的研究提出展望。總結(jié)如下:
在現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和風(fēng)洞試驗(yàn)方面，未來(lái)的研究應(yīng)更加關(guān)注水線的形成及其在風(fēng)雨激振中的作用，精確測(cè)量不同拉索運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的水線形狀和位置，為理論分析和數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)。
在理論分析方面，雖然國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者和專家提出了各種理論模型和數(shù)值解析方法分析風(fēng)雨激振發(fā)生機(jī)理，但是迄今為止還是沒(méi)有一種大家公認(rèn)的對(duì)斜拉索風(fēng)雨激振的發(fā)生機(jī)理能夠完全解釋清楚的模型，今后的研究應(yīng)側(cè)重于風(fēng)雨激振的軸向流、風(fēng)場(chǎng)與水線間的氣液兩相耦合現(xiàn)象以及風(fēng)場(chǎng)、水線與拉索間的氣液固三相耦合現(xiàn)象的研究，對(duì)風(fēng)雨激振機(jī)理進(jìn)行更加深入和精細(xì)化的研究。
參考文獻(xiàn)
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人工降雨的原因范文3
河海大學(xué)的河流泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)屬于江蘇省重點(diǎn)學(xué)科，擁有一大批具有中高級(jí)技術(shù)職稱的專門(mén)人才，建有大型試驗(yàn)廳4座，玻璃水槽20余條，可以觀測(cè)記錄水位、流速流向、含沙量、顆粒級(jí)配、淤積地形以及具有先進(jìn)的多邊界潮汐非恒定流數(shù)據(jù)采集、控制、監(jiān)視系統(tǒng)和ADV三維流速測(cè)量系統(tǒng)。多年來(lái)，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對(duì)水庫(kù)、河道、流域、水利樞紐、工礦企業(yè)、河口海岸等方面的泥沙問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的研究，形成了自己的特色，先后承擔(dān)了“七五”、“八五”國(guó)家攻關(guān)及自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，取得了一批成果，獲得各類科技進(jìn)步獎(jiǎng)十余項(xiàng)，培養(yǎng)碩士、博士研究生30多名。
隨著河海大學(xué)首批進(jìn)入“211工程”，給本學(xué)科的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。自1996年以來(lái)，學(xué)校逐步投入200多萬(wàn)元進(jìn)行學(xué)科和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，至2000年，將建成一批較先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為本學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造條件。
2.1降雨特性及雨蝕模擬
通過(guò)分析雨滴降落過(guò)程中的力學(xué)規(guī)律，從理論上導(dǎo)出了雨滴降落在任一高度時(shí)的速度計(jì)算公式，進(jìn)而導(dǎo)出了雨滴的終速公式。該公式由陳國(guó)祥、姚文藝研究完成，提出了雨滴變形的概念，用于描述直徑大于0.3mm的雨滴在降落過(guò)程中形狀因子對(duì)落速的影響。得到的終速公式與國(guó)內(nèi)外同類公式比較，具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，形式簡(jiǎn)單，與實(shí)測(cè)資料吻合好，計(jì)算精度高。可用于計(jì)算雨滴終速，確定雨滴動(dòng)能和設(shè)計(jì)人工模擬降雨裝置。
湯立群在分析雨滴濺蝕規(guī)律的基礎(chǔ)上，運(yùn)用牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出雨滴對(duì)土粒的撞擊力表達(dá)式和雨滴濺蝕量計(jì)算公式。該研究與以往成果相比，具有力學(xué)概念清楚，理論性強(qiáng)，又能反映影響雨蝕主要影響因素等特點(diǎn)，可用來(lái)計(jì)算天然降雨的濺蝕量。
因“211工程”建設(shè)，目前正在改造大型人工降雨水槽試驗(yàn)裝置，使其成為能夠模擬降雨濺蝕、坡面徑流侵蝕和重力侵蝕的室內(nèi)人工降雨裝置，并開(kāi)展這方面的研究。
2.2坡面流水力學(xué)
陳國(guó)祥等通過(guò)理論分析和室內(nèi)人工降雨水槽試驗(yàn)，研究了坡面淺層均勻流和降雨產(chǎn)生的沿程變量流的流態(tài)和阻力規(guī)律，研究表明，坡面淺層流與通常的明渠流不同，降雨、坡度及床面糙度對(duì)水流阻力都有一定影響。降雨條件下的沿程變量流不存在通常意義的層流，而是“偽層流”。坡面淺層水流無(wú)論是均勻流還是沿程變量流的“層流”，其臨界雷諾數(shù)均比天然河道水流的大。
在室內(nèi)人工降雨水槽試驗(yàn)基礎(chǔ)上，得到了降雨作用下坡面流的Darcy-Weisbach阻力系數(shù)關(guān)系式，成果具有坡度大，糙度高和雨強(qiáng)大等特點(diǎn)，公式的適用范圍更廣；李杰友等采用一維淺水波方程描述坡面流運(yùn)動(dòng)，并用運(yùn)動(dòng)波近似，通過(guò)四點(diǎn)隱式差分求其數(shù)值解，較好地解決了坡面流的模擬問(wèn)題。
2.3流域侵蝕產(chǎn)沙模型
湯立群、陳國(guó)祥運(yùn)用泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)基本理論與方法，結(jié)合地理學(xué)、地貌學(xué)、土力學(xué)及水文學(xué)等學(xué)科知識(shí)，建立了具有物理過(guò)程基礎(chǔ)的小流域產(chǎn)流產(chǎn)沙數(shù)學(xué)模型。該模型可模擬流域上任意時(shí)空分布的水流泥沙過(guò)程，為小流域開(kāi)展綜合治理規(guī)劃提供科學(xué)的決策依據(jù)；針對(duì)黃河中游復(fù)雜的地形地貌條件和徑流泥沙過(guò)程，通過(guò)力學(xué)分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，建立了適用于大中流域長(zhǎng)系列徑流泥沙模擬的物理概念模型，突破了物理概念模型難以在大中流域上應(yīng)用的難點(diǎn)。該模型在“八五”攻關(guān)研究中被用來(lái)模擬大理河流域長(zhǎng)系列的產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)程，在水保效益計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了水沙變化原因分析。
另外，包為民提出了簡(jiǎn)單的概念性坡面匯沙、溝道匯沙模式，與坡面、溝道產(chǎn)沙公式一起構(gòu)成了流域產(chǎn)匯流、產(chǎn)輸沙的耦合模擬物理概念模型。該模型已在黃河中游地區(qū)十多個(gè)流域上得到應(yīng)用。
2.4水土保持減水減沙計(jì)算方法研究
傳統(tǒng)的水保效益計(jì)算方法有水文法和水保法兩種，在指導(dǎo)我國(guó)水土保持規(guī)劃與效益評(píng)價(jià)中發(fā)揮了重要的作用，但也存在不足。在“八五”攻關(guān)項(xiàng)目的研究中，我校湯立群等建立并提出了用模型法計(jì)算水土保持減水減沙效益，分析水沙變化之原因，取得了良好的效果。
但模型法屬于總量評(píng)價(jià)，不能區(qū)分各項(xiàng)水保措施的減水減沙效益。今后的研究是如何應(yīng)用模型法對(duì)水保效益進(jìn)行分離評(píng)估，以便切實(shí)有效地指導(dǎo)小流域綜合治理的規(guī)劃設(shè)計(jì)。
3泥沙基本理論研究
3.1推移質(zhì)對(duì)流速分布和阻力的影響研究
陳國(guó)祥在國(guó)家教委博士點(diǎn)基金的資助下，開(kāi)展了推移質(zhì)對(duì)流速分布和阻力的影響試驗(yàn)研究。研究表明：動(dòng)床輸送推移質(zhì)水流的流速分布受床面粗糙程度、床沙中孔隙流、推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)及推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)后床面邊界條件變化的綜合影響。推移質(zhì)的存在使水流流速分布在整個(gè)水深范圍內(nèi)卡門(mén)常數(shù)減小，水流底部流速偏小于對(duì)數(shù)規(guī)律；而床沙中孔隙流及推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)后床面邊界條件的變化則使底部流速偏大于對(duì)數(shù)規(guī)律。通過(guò)試驗(yàn)和一定理論推導(dǎo)，提出了可反映推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)影響的定床輸沙水流、動(dòng)床輸沙水流的流速分布和阻力公式。
3.2明渠紊流結(jié)構(gòu)及其對(duì)泥沙輸運(yùn)的作用研究
卞華等在水利水電基金的資助下，分別采用不同單元斷面如方形、半圓柱形和三角形的人工加糙，對(duì)明渠二維加糙水流的阻力特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，得到隨著加糙間距的增大阻力增大，至λ/Ks=8時(shí)，阻力達(dá)最大值，其后，隨λ/Ks的增大而減小，并總結(jié)出水流阻力因子的表達(dá)式。
毛野等在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下，開(kāi)展了明渠紊流擬序結(jié)構(gòu)對(duì)泥沙輸運(yùn)的作用研究，該課題尚屬泥沙研究的前沿，以試驗(yàn)研究為主，將定床和動(dòng)床相結(jié)合，采用圖象顯示技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)相結(jié)合的全流場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)，研究床面形態(tài)不同時(shí)紊流擬序結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和對(duì)泥沙輸運(yùn)的作用，成果具有重要意義。
4泥沙數(shù)學(xué)模擬
我校泥沙數(shù)學(xué)模型包括一維、二維和三維，研究對(duì)象主要有河流、航道、水庫(kù)、港口、碼頭、河口海岸等，求解方法主要有有限差分法、有限元法、有限分析法等，其中有限差分解法有ADI法、控制體積法、破開(kāi)算子法等幾種。
一維泥沙數(shù)學(xué)模型用來(lái)解決長(zhǎng)河段長(zhǎng)時(shí)段的泥沙運(yùn)動(dòng)和河床演變問(wèn)題，應(yīng)用比較廣泛，也比較成熟，可以取代實(shí)體模型試驗(yàn)，大大節(jié)省人力物力。湯立群、陳界仁運(yùn)用一維模型對(duì)白沙水庫(kù)泥沙淤積和取水方案進(jìn)行了計(jì)算，在長(zhǎng)河段的贛江航道整治工程一維計(jì)算中，也發(fā)揮了較好的作用。
二維泥沙數(shù)學(xué)模型發(fā)展迅速，在生產(chǎn)上得到了廣泛應(yīng)用，能較好地模擬水流結(jié)構(gòu)和泥沙運(yùn)動(dòng)在平面上的分布規(guī)律，經(jīng)常與實(shí)體模型耦合運(yùn)用，相互印證，相互提供邊界，在某些場(chǎng)合下，部分地取代了實(shí)體模型，取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益，也促進(jìn)了泥沙基本理論的研究。比如，湯立群、金忠青等用擬合坐標(biāo)生成了正交曲線網(wǎng)格，運(yùn)用“露灘凍結(jié)”技術(shù)解決動(dòng)邊界問(wèn)題，考慮了床沙級(jí)配的分層記憶和床沙質(zhì)與沖瀉質(zhì)的劃分，通過(guò)分組解決非均勻沙的挾沙能力表達(dá)式，在水流輸運(yùn)及分組含沙量輸運(yùn)方程的離散過(guò)程中，采用守衡性較好的控制體積法和SIMPLEC計(jì)算程式，建立了k-ε雙方程紊流泥沙數(shù)學(xué)模型，較好地模擬了內(nèi)河恒定流和潮汐河口非恒定流過(guò)程以及河床的沖淤變化，特別在航道整治工程方案優(yōu)化計(jì)算中取得良好效果。張長(zhǎng)寬、張東生等基于長(zhǎng)期波浪序列的沙質(zhì)海岸，建立了河床演變數(shù)學(xué)模型，對(duì)海區(qū)波浪、潮流和海岸演變進(jìn)行了模擬計(jì)算。
三維泥沙數(shù)模中，要以水流數(shù)值模擬研究為多，成果也相對(duì)成熟些，同時(shí)，三維泥沙數(shù)值模擬也取得了初步成果。比如，劉子龍、王船海等利用破開(kāi)算子法對(duì)長(zhǎng)江口三維水流過(guò)程進(jìn)行了有效的模擬。嚴(yán)愷、周華君對(duì)長(zhǎng)江口渾濁帶特性進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上，建立了三維擬合坐標(biāo)下的水流泥沙數(shù)學(xué)模型。陳國(guó)祥、陳界仁對(duì)國(guó)內(nèi)外三維泥沙數(shù)模研究進(jìn)行了分析比較和綜述，提出三維泥沙數(shù)模研究的必要性和迫切性。
5河工模型試驗(yàn)研究
5.1水利樞紐泥沙
我校70年代以來(lái)，一直堅(jiān)持本課題的理論分析和試驗(yàn)研究，近十年的研究主要包括：庫(kù)區(qū)淤積對(duì)防洪、發(fā)電和航運(yùn)的影響；壩前淤積與樞紐布置的關(guān)系；引航道和取水口淤積及防淤措施；壩下游河道沖刷演變及對(duì)航道的影響；水工樞紐如引水樞紐、地涵泥沙問(wèn)題等，代表性的課題有“新疆烏魯瓦提水庫(kù)泥沙模型試驗(yàn)研究”、“廢黃河地涵整體泥沙模型試驗(yàn)”等近十項(xiàng)。
5.2河道泥沙
主要針對(duì)河道治理、河床演變、港口航道、河口泥沙、碼頭抗沖防淤措施等方面的工作進(jìn)行研究。在航道整治中，多年來(lái)結(jié)合生產(chǎn)需要對(duì)丁、順壩等整治建筑物作用下的水力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)研究，包括實(shí)體丁壩及網(wǎng)壩的不同壩長(zhǎng)、壩高、壩間距、壩與水流交角等情況下的水面形態(tài)和平面流場(chǎng)的研究，取得的成果為我國(guó)東南各省的水利工程及航道整治作出了貢獻(xiàn)，受到工程單位的好評(píng)，代表性的課題有“珠江蓮沙容水道八塘尾航道整治模型試檢研究”，“贛江南昌河段航道整治動(dòng)床模型試驗(yàn)研究”，“閩江圍墾航道整治”等十余項(xiàng)。
5.3工業(yè)取排水口泥沙防治
近10年來(lái)，我校與華東、西北等多家電力設(shè)計(jì)院合作，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與模型試驗(yàn)相結(jié)合等方法，提出了一種新的曲線河床式取水口，充分利用山區(qū)河流上常見(jiàn)的卡口、磯頭附近的深潭河段，準(zhǔn)確地確定取水口位置。與此同時(shí)，對(duì)下游河口段也進(jìn)行了較全面的研究，提出掌握主流變化規(guī)律，根據(jù)河勢(shì)避開(kāi)暗沙運(yùn)動(dòng)范圍，利用深水區(qū)，配合合理的進(jìn)出水口平面布置等措施取得成功。由于在河口、海灣等取水口的選址和防沙問(wèn)題上積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，從而能在大亞灣核電站取水口研究中作出重大貢獻(xiàn)，獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。如“上海石洞口電廠排水口動(dòng)床物模研究”，“漳平電廠擴(kuò)建工程取水口局部動(dòng)床模型試驗(yàn)研究”和“黃埔電廠浪沙回淤試驗(yàn)研究”等。
6量測(cè)技術(shù)及測(cè)控系統(tǒng)研究
近10年來(lái)，我校不僅在泥沙基礎(chǔ)理論及生產(chǎn)問(wèn)題的研究中取得了一定成績(jī)，同時(shí)通過(guò)多年泥沙研究工作的實(shí)踐，還開(kāi)發(fā)研制成功諸多用于泥沙研究的儀器設(shè)備，如：NSY-1型光電顆分儀；NSY-2型寬域粒度分析儀；光電反射式地形儀；自動(dòng)往復(fù)推移質(zhì)加沙機(jī)；大型實(shí)體模型試驗(yàn)計(jì)算機(jī)全流場(chǎng)圖象測(cè)速分析系統(tǒng)；多邊界潮汐非恒定流數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、控制、監(jiān)視系統(tǒng)。這些儀器及系統(tǒng)的研制為研究課題成果質(zhì)量提供了保證，部分儀器設(shè)備處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
6.1光電反射式地形儀
針對(duì)已有地形儀(光電對(duì)射式、電阻式、超聲波式、測(cè)針或鋼尺)會(huì)破壞測(cè)點(diǎn)地形，產(chǎn)生的誤差大等問(wèn)題，唐洪武、李瑾等研制出光電反射式地形儀，該儀器在測(cè)量過(guò)程中探頭不必插入泥沙界面，也能對(duì)1mm厚度以下的淤積層進(jìn)行測(cè)量，光電反射式傳感器自身理論控制精度可達(dá)0.01mm，不受外界光的干擾，還可進(jìn)一步推廣應(yīng)用于測(cè)壓管水位的測(cè)量，尤其在微壓變化情況下使用，更顯其優(yōu)越性。
6.2大型實(shí)體模型計(jì)算機(jī)全流場(chǎng)圖象測(cè)速分析系統(tǒng)
近10年來(lái)，先后開(kāi)發(fā)出CCD氫泡低流速測(cè)量系統(tǒng)、粒子圖象測(cè)量系統(tǒng)和用于大型實(shí)體模型研究的圖象測(cè)速分析系統(tǒng)。CCD氫泡低流速測(cè)量系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的氫泡測(cè)量的基礎(chǔ)上，引入CCD面陣攝象技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行氫泡圖象自動(dòng)采集、處理與分析，做到準(zhǔn)實(shí)時(shí)，減少了人工工作量；粒子圖象測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)是操作方便，設(shè)備成本低，約為國(guó)外進(jìn)口設(shè)備的1/10，工作環(huán)境要求不高，獨(dú)創(chuàng)之處是將微光象增強(qiáng)技術(shù)和聲光調(diào)制技術(shù)引用至該系統(tǒng)，使該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在低功率連續(xù)激光照明條件下，滿足高清晰度、測(cè)速變化范圍大的要求，已用于多項(xiàng)國(guó)家基金、縱向、橫向科研課題中，取得明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益；工程實(shí)體模型圖象測(cè)速分析系統(tǒng)，則是針對(duì)工程模型的特點(diǎn)，特別是渾水泥沙模型中流速場(chǎng)的測(cè)量困難而提出的，其特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)記錄整個(gè)模型現(xiàn)場(chǎng)，不需要錄象機(jī)參與就可以實(shí)現(xiàn)多幅畫(huà)面的拼接，流速測(cè)量精度高(5‰級(jí))，系統(tǒng)的分析軟件功能強(qiáng)。代表性成果有唐洪武等完成的“數(shù)字圖象技術(shù)在雙射流混合流場(chǎng)中的應(yīng)用”和“數(shù)字圖象測(cè)速技術(shù)及在進(jìn)水口漩渦流場(chǎng)中的應(yīng)用研究”等。
6.3多邊界潮汐非恒定流數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、控制、監(jiān)視系統(tǒng)
多年來(lái)通過(guò)河工模型工作實(shí)踐，在學(xué)校“211工程”建設(shè)資助下，徐夕榮，周汝盛等完成了多邊界潮汐非恒定流數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、控制、監(jiān)視系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用PID原理自動(dòng)調(diào)節(jié)尾門(mén)，能準(zhǔn)確模擬各邊界的水位和流量過(guò)程，同時(shí)檢測(cè)64個(gè)測(cè)量流速，32個(gè)測(cè)站水位和32路模擬量輸入(如含沙量等)。各測(cè)量數(shù)據(jù)可隨時(shí)從計(jì)算機(jī)顯示器上觀看，并打印輸出。為配合自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，還在該系統(tǒng)上配上監(jiān)視系統(tǒng)，工作人員可在與模型現(xiàn)場(chǎng)隔離的控制室內(nèi)對(duì)模型的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視、錄象，遇有緊急情況還可隨時(shí)通過(guò)話筒通知模型現(xiàn)場(chǎng)工作人員，因此該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，不僅提高模型試驗(yàn)成果的質(zhì)量，還節(jié)省了大量人力和物力。
6.4河流泥沙顆分儀
盧永生等自1977年開(kāi)始研究河流泥沙顆分儀，先后研制出(1)GDY-1型光電顆分儀；(2)NSY-1型光電顆分儀；(3)NSY-2型寬域粒度分析儀。三種儀器共推廣約150臺(tái)。NSY-2型寬域粒度分析儀于1990年通過(guò)水利部鑒定，創(chuàng)新之處在于：(1)使用長(zhǎng)管渾勻沉降原理進(jìn)行顆粒分選，使儀器和傳統(tǒng)的水沉法具有可比性；(3)用IBM計(jì)算機(jī)完成采樣、繪圖任務(wù)，實(shí)現(xiàn)量測(cè)自動(dòng)化。
7水流泥沙運(yùn)動(dòng)的多媒體動(dòng)態(tài)演示
水流泥沙運(yùn)動(dòng)和河床演變過(guò)程貫穿于一個(gè)動(dòng)字，特別適合于用多媒體進(jìn)行動(dòng)態(tài)和過(guò)程的描述。但如何把水流泥沙模擬過(guò)程中大量枯燥的數(shù)據(jù)、圖表以生動(dòng)、活潑、直觀、友好的方式表現(xiàn)出來(lái)，并不是一件易事，這是泥沙研究工作者為之努力的方向之一。
7.1水流泥沙運(yùn)動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)
該系統(tǒng)就是把水流泥沙運(yùn)動(dòng)狀況或河床邊界的變化過(guò)程，在計(jì)算機(jī)屏幕上逼真地表現(xiàn)出來(lái)。近年來(lái)，我校在這方面進(jìn)行了嘗試。紀(jì)元、張東生研制完成了南中國(guó)海潮波傳播的動(dòng)態(tài)變化，污染物質(zhì)擴(kuò)散過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化，熱污染溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化；金忠青、王玲玲等研制出三峽庫(kù)區(qū)三維地形俯視動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，湯立群、王加虎等完成了潮汐河口潮位動(dòng)態(tài)變化和潮流仿真動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)等。
人工降雨的原因范文4
5月16日，中國(guó)飛龍通用航空公司證實(shí)該公司一架注冊(cè)號(hào)為B-3801的運(yùn)12II型通用飛機(jī)在沈陽(yáng)執(zhí)行人工降雨作業(yè)時(shí)墜毀。
當(dāng)日上午10時(shí)36分，該機(jī)從沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)起飛后，上升到180米左右高度時(shí)疑似飛機(jī)故障，做場(chǎng)外迫降。在迫降過(guò)程中，飛機(jī)與跑道附近樹(shù)木和鄉(xiāng)間公路電線桿相撞，起火，墜地。當(dāng)時(shí)機(jī)上共有3人，包括1名機(jī)長(zhǎng)，1名副駕駛和1名人工增雨作業(yè)人員。飛機(jī)墜毀后3人均不同程度受傷，所幸沒(méi)有生命危險(xiǎn)。飛機(jī)除兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)外，大部分均已燒毀。據(jù)報(bào)道，當(dāng)時(shí)天氣符合適航標(biāo)準(zhǔn)，具體的事故原因仍在調(diào)查之中。
2009年4月，飛龍通航的“雪鷹”號(hào)直升機(jī)從停靠在上海港的南極科考船上起飛不久后墜海，機(jī)上當(dāng)時(shí)共有4名機(jī)組人員，3人獲救、1人失蹤。
飛龍通航是由哈飛公司與國(guó)土資源部航空物探遙感中心合資組建的。其經(jīng)營(yíng)范圍包括（甲類）國(guó)內(nèi)陸上石油服務(wù)、人工降水、私用或商用飛行駕駛員執(zhí)照培訓(xùn)等多種業(yè)務(wù)，是目前中國(guó)機(jī)隊(duì)規(guī)模最大、作業(yè)范圍最廣的通航公司，年作業(yè)量占全國(guó)通航的10%。2009年，公司依照《公司法》更名為“中國(guó)飛龍通用航空有限公司”，它因此成為了中國(guó)民用航空局批準(zhǔn)成立的第一家地方通用航空公司，也是全國(guó)唯一以“中國(guó)”冠名的通用航空公司。
評(píng)述
照片里的運(yùn)12雖然透著些許滄桑，但是仍然精神飽滿。聯(lián)想現(xiàn)實(shí)，不禁讓人唏噓。筆者在網(wǎng)絡(luò)上看到不少當(dāng)?shù)厥忻窬痛耸略u(píng)論，抱怨通航飛機(jī)噪聲大，墜機(jī)事件更讓他們對(duì)頭頂?shù)摹拌F鳥(niǎo)”產(chǎn)生了不信任感。面對(duì)這樣的輿論，筆者不免深思，人工降雨、城市規(guī)劃、應(yīng)急救援……通用航空為城市創(chuàng)造了難以估量的價(jià)值，是非功過(guò)，大眾當(dāng)以寬容之心待之。當(dāng)然，對(duì)于航空，安全永遠(yuǎn)是首要問(wèn)題。
美國(guó)通航平均每天發(fā)生4起事故，事故率高于運(yùn)輸航空40倍。可以說(shuō)，通航確實(shí)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。在我國(guó)通航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展初期，社會(huì)上的偏見(jiàn)和誤解在所難免，這就要求整個(gè)行業(yè)都要把安全擺在首位，盡量提高公眾對(duì)通航為社會(huì)貢獻(xiàn)的認(rèn)知，使通航在我國(guó)能夠健康地發(fā)展。（武）
“劫機(jī)”鬧劇
5月15日，有媒體報(bào)道一架貝爾206直升機(jī)在山東省德州市被“劫持”，并冠以“中國(guó)第一例通用航空劫機(jī)事件”的標(biāo)題。隨后，陸續(xù)有新聞披露，事發(fā)飛機(jī)系湖北銀燕通用航空公司的直升機(jī)。而“劫機(jī)者”則是德州萬(wàn)里通用航空公司的人員，所謂“劫機(jī)”事件不過(guò)是兩家通用航空公司之間的經(jīng)濟(jì)糾紛所致。警方介入此事后，直升機(jī)和“劫機(jī)人員”都很快被找到。
看似撲朔迷離的“劫機(jī)謎案”實(shí)則是一場(chǎng)“劫機(jī)鬧劇”，雙方各執(zhí)一詞……
湖北銀燕通航在山東市場(chǎng)占據(jù)七成份額，公司的貝爾206此次出現(xiàn)在山東，是在執(zhí)行“飛防”（即飛行防治病蟲(chóng)害）任務(wù)。銀燕通航認(rèn)為，由于公司在山東的作業(yè)觸碰到了本地通航企業(yè)——德州萬(wàn)里通航的利益，“搶了他們的飯碗”，因此發(fā)生了上述鬧劇。
德州萬(wàn)里通航則控告銀燕通航欠有其200萬(wàn)元人民幣債務(wù)，雙方經(jīng)口頭協(xié)商后，“飛防”直升機(jī)上的飛行員李軍駕駛該機(jī)前往萬(wàn)里通航基地商議債務(wù)問(wèn)題。不料該機(jī)飛離現(xiàn)場(chǎng)后，銀燕通航報(bào)警稱發(fā)生“劫機(jī)”事件。
最新消息稱，5月17日下午，銀燕通航董事長(zhǎng)賈福祥已從德州警方手中領(lǐng)回了被“劫持”的直升機(jī)。賈福祥表示，不放棄法律追究權(quán)利，今后仍將繼續(xù)在山東開(kāi)展“飛防”作業(yè)。
目前，相關(guān)調(diào)查仍在進(jìn)行當(dāng)中。
評(píng)述
5月，天氣逐漸轉(zhuǎn)暖，但對(duì)于我國(guó)通航產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，似乎進(jìn)入了一個(gè)多事之秋。墜機(jī)事件、“劫機(jī)”事件接連發(fā)生，使很多本不了解通用航空的人通過(guò)這種不怎么光彩的方法認(rèn)識(shí)了通用航空。
人工降雨的原因范文5
自從地球上有了人類，知識(shí)便萌芽在人類的智慧中，從茹毛飲血的遠(yuǎn)古到高度文明的當(dāng)代，每一次社會(huì)的進(jìn)步。無(wú)不顯示出知識(shí)的巨大作用。知識(shí)的進(jìn)步，推動(dòng)了歷史的發(fā)展，促進(jìn)了人類的文明。知識(shí)就是力量！
當(dāng)前，世界上流行這樣一種說(shuō)法：看一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族是否繁榮、富強(qiáng)，就看這個(gè)國(guó)家、這個(gè)民族的人民文化知識(shí)水平。我認(rèn)為這種說(shuō)法不無(wú)道理。即使一個(gè)國(guó)家暫時(shí)還不夠富裕，但只要它有智慧的人民，有重視知識(shí)的傳統(tǒng)，那就可以斷言：這個(gè)國(guó)家是有前途的。而如果一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族目前很富裕，卻供養(yǎng)著一群“不學(xué)無(wú)術(shù)”之徒，其結(jié)果必然是可悲的。它一定會(huì)漸漸地衰落下去。
歷史上的唐朝之所以形成“開(kāi)元盛世”的繁榮景象。除了皇帝的開(kāi)明之外，最主要的原因是當(dāng)時(shí)各行各業(yè)科學(xué)技術(shù)得以充分發(fā)展。國(guó)內(nèi)人才濟(jì)濟(jì)，國(guó)家力量強(qiáng)大、威震四海。
古時(shí)候，風(fēng)雨雷電等自然現(xiàn)象都被視作神的行為。每逢大旱，老百姓就殺豬宰羊。送上祭壇，磕頭求神，聽(tīng)命道士呼鳳喚雨。在今天看來(lái)，這些似乎太愚蠢可笑了，然而它正是沒(méi)有知識(shí)而導(dǎo)致的必然結(jié)果。現(xiàn)在我們有了科學(xué)知識(shí)，有了人工降雨的辦法，即使遇上大旱，莊稼照樣可以長(zhǎng)得很好。“老天”也不能卡我們的脖子了。人定勝天，就是因?yàn)槿藗冇辛酥R(shí)。
由此可見(jiàn)，國(guó)家的繁榮、富強(qiáng)是離不開(kāi)知識(shí)的。
人工降雨的原因范文6
北京市順義區(qū)的彩虹大橋是橫跨潮白河的交通要道。坐車從大橋經(jīng)過(guò)，能看到橋下的水面寬達(dá)600 多米，波光粼粼儼然一條大河。北京真的是缺水城市么？
就像電影《楚門(mén)的世界》里的楚門(mén)觸摸到天盡頭一樣，往上游只要走上十幾分鐘就能看到河面的盡頭。往下游走，水面結(jié)束于一個(gè)橡膠壩，這是一條兩三米高的橡膠管子，可以通過(guò)充水調(diào)節(jié)蓄水高度。往下再?zèng)]有水了，除了污水管道排出的水流淌了幾千米，消失在一片荒草灘中；上游的水也到一個(gè)土壩為止，只有一小股滲漏出來(lái)的流水，這一段潮白河儼然成為了倒流河。
河到哪里去了
潮白河是北京最大的河流之一，它由潮河與白河匯合而成，而它們的源頭來(lái)自河北山區(qū)。7 個(gè)大壩把河水?dāng)r截在山前，成為了密云水庫(kù)，這是北京最重要的飲用水源。河水通過(guò)京密引水渠送到北京，引水渠下游的平原河道就此干涸。在下游河床上牧羊的農(nóng)民說(shuō)，這兒已經(jīng)有十幾年沒(méi)有過(guò)水了。而順義城區(qū)約2 平方千米的水面來(lái)自溫榆河的調(diào)水。用橡膠壩蓄起人工水景，已經(jīng)成為北方城市常見(jiàn)的做法。而即使是重復(fù)利用的中水?dāng)?shù)量也是有限的，一個(gè)冬天過(guò)去，從下陷的冰面可以看出，水面已經(jīng)因?yàn)闈B漏下降半米多了。
而另一條被稱為“北京的母親河”的永定河，情況也好不了多少。從官?gòu)d水庫(kù)往下的永定河水，在門(mén)頭溝的三家店水閘前止步，下游的平原河道則干涸多年，長(zhǎng)滿蘆葦?shù)幕臑┥蠀s仍然剩下“禁止游泳，禁止釣魚(yú)”的標(biāo)牌。就連永定河上著名的盧溝橋下，也只蓄有1300 米長(zhǎng)的水面，勉強(qiáng)能看到當(dāng)年盧溝曉月的風(fēng)光，而且還不是全年有水。一些干河床被開(kāi)作農(nóng)田，另一些河道成為采挖沙石的大坑，廢棄的采沙坑則成為垃圾填埋場(chǎng)。大興區(qū)榆垡鎮(zhèn)的河堤內(nèi)還形成了西北荒漠一樣的沙丘。進(jìn)入河北境內(nèi)后，甚至連河道的痕跡也消失在廣大的農(nóng)田中了。永定河在這里似乎是歷史。而全北京的五大水系：薊運(yùn)河水系、潮白河水系、北運(yùn)河水系、永定河水系、大清河水系，在流入平原之后，就只有北運(yùn)河水系的溫榆河一條還常年有水了。
河水去哪里了？水庫(kù)攔下來(lái)的河水多么？從密云水庫(kù)大堤上只能看到半的湖岸，似乎給出了否定的答案。2009年2 月，北京市水務(wù)局表示，截至去年底密云水庫(kù)蓄水量達(dá)到11.3 億立方米，是2003 年以來(lái)的最高蓄水量。而密云水庫(kù)的滿庫(kù)容量是43.75 億立方米，就是說(shuō)只蓄了1/4 的水。而且?guī)烊葜械?.37 億立方米是所謂的死庫(kù)容，也就是水庫(kù)中無(wú)法排出利用的水量。能夠用的只有6 億立方米。而北京市水廠的年供水量是11 億立方米，水庫(kù)的水只夠半年使用。
其他水庫(kù)的形勢(shì)更為嚴(yán)峻。官?gòu)d水庫(kù)在2008 年底蓄水只有庫(kù)容的1/15，1.64 億立方米，而它的設(shè)計(jì)庫(kù)容是22.7 億立方米。著名的十三陵水庫(kù)已經(jīng)多年沒(méi)有上游來(lái)水。十三陵水庫(kù)管理處工程科的段衛(wèi)軍科長(zhǎng)介紹說(shuō)， 前幾年水庫(kù)的水源來(lái)自白河堡水庫(kù)的調(diào)水，而近年來(lái)還需要從下游抽取地下水補(bǔ)給。因?yàn)槭晁畮?kù)屬于抽水蓄能電站的一部分，在華北電網(wǎng)的調(diào)節(jié)上至關(guān)重要。為了防止庫(kù)水滲漏，甚至在水庫(kù)上游也做了防滲措施。
北京城的水往事
北京歷史上也是這樣缺水的么？并非如此。曾經(jīng)在水利部工作，退休后致力于考察北京水問(wèn)題的王建介紹到，北京城是建立在一片沼澤濕地上的。它三面環(huán)山，永定河和潮白河帶來(lái)的沖積物造就了肥沃的平原，而河流在平原上泛濫、改道，留下了大量的湖泊。北京城是依水而建的。
從三國(guó)時(shí)期開(kāi)始，人們開(kāi)鑿運(yùn)河，加固堤防，還引永定河水灌溉開(kāi)辟了大片農(nóng)田，在元明清三代達(dá)到極盛。那時(shí)地下水很淺，自家院里打幾米深的井就能出水。但是這些歷史只保存在地名中，“海淀”這個(gè)名字說(shuō)明了北京西北遍布湖泊沼澤，而“胡同”一詞本身就是蒙語(yǔ)里“井”的音譯。
而在北京豐水的年代里，永定河水甚至可能淹沒(méi)北京城。這樣的情況至少持續(xù)到20世紀(jì)60 年代。1963年8 月， 北京發(fā)生過(guò)暴雨洪水，護(hù)城河漲成地上河，城內(nèi)積水深度達(dá)到0.3 米至1.5 米。從那以后，北京城的防洪工程已經(jīng)幾十年沒(méi)有派上過(guò)用途，開(kāi)挖蓄洪通道的挖泥船也已經(jīng)擱淺在亮馬河的淤泥中。北京城的水為何發(fā)生這么大的變化？雖然從1999 年起北京已經(jīng)連續(xù)9 年干旱，年降水只有平均值的2/3，但是這點(diǎn)降水的變化并不足以解釋河水與過(guò)去的天壤之別。水利部水文局的總工程師劉春蓁認(rèn)為，全球氣候變化是原因之一，但是更重要的因素是人類活動(dòng)的影響。
被人類改變的水循環(huán)
“人類的活動(dòng)強(qiáng)烈改變了水循環(huán)。”王建這樣講解道。水循環(huán)是水資源的核心，水資源并不像煤炭、石油那樣可以用儲(chǔ)量來(lái)衡量。人們可以享用的淡水，來(lái)自于水在海洋、大氣、河流湖泊、冰川和地下水之間不斷的循環(huán)。
而大城市周邊人類的活動(dòng)，已經(jīng)徹底改變了水循環(huán)的面貌：干旱季節(jié)，人工降雨的炮彈把云中的水分打下來(lái)；河水被水庫(kù)截留，供居民們的生活使用；不足的部分，還需要抽取地下水補(bǔ)充；河水不再流過(guò)河床，而是改道做過(guò)防滲措施，用水泥砌好的渠道，而城區(qū)也布滿水泥和瀝青硬化過(guò)的地面，淺層地下水很難得到補(bǔ)充，更不用說(shuō)需要上萬(wàn)年才能形成的深層地下水。
這樣做的直接后果就是，整個(gè)水循環(huán)以人類的用水為中心，周轉(zhuǎn)的速度越來(lái)越快，而留存的淡水量越來(lái)越少，河流變成荒灘，水庫(kù)和地下水被榨干。在北京這樣的半干旱區(qū)，后果特別明顯。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，北京市一年的平均降水量是600 毫米，而蒸發(fā)量在1800~2000 毫米之間，所以被稱作半干旱區(qū)。降水量小于蒸發(fā)量，并不一定就會(huì)讓水量入不敷出，因?yàn)檎舭l(fā)量不是指實(shí)際的蒸發(fā)的水分，而是指如果有水面的話會(huì)蒸發(fā)的水分，而且山區(qū)的河流也能為北京城補(bǔ)充水源。
但是當(dāng)所有能用的水資源都被人們征用之后，降雨對(duì)于河流和地下水的恢復(fù)就無(wú)能為力了。
據(jù)十三陵水文站的記載，從上世紀(jì)90 年代以來(lái)，降雨形成的流水就已經(jīng)不再有蓄滿產(chǎn)流，全部為超滲產(chǎn)流，這意味著土壤已經(jīng)像是吸不飽的海綿，只有當(dāng)雨量大到超過(guò)它吸收的速度，才可能有水流產(chǎn)生。因此華北平原上的河流即使在雨季也很少有流水。人類用水對(duì)水資源的循環(huán)的影響，已經(jīng)迫切需要一門(mén)專門(mén)的知識(shí)來(lái)解讀。
社會(huì)水循環(huán)，這門(mén)研究人類對(duì)水循環(huán)的影響的學(xué)科才剛剛上路。傳統(tǒng)的水文學(xué)是研究自然狀況下的水，水利學(xué)是研究如何利用水，而社會(huì)水循環(huán)則是把人類作為水循環(huán)中的一個(gè)要素來(lái)考慮。2008 年3 月，在中國(guó)水科院召開(kāi)了“社會(huì)水循環(huán)原理與知識(shí)體系研究”立項(xiàng)研討會(huì)。但愿人們這一次對(duì)于水的領(lǐng)悟不會(huì)太遲。
TIPS
超滲產(chǎn)流
地面徑流（河流）的形成是在降雨、植物截留、填洼、雨期蒸發(fā)及下滲等幾個(gè)過(guò)程組合下的發(fā)展過(guò)程。超滲產(chǎn)流是指地面徑流產(chǎn)生的原因是同期的降水量大于同期植物截留量、填洼量、雨期蒸發(fā)量及下滲量等的總和，多余出來(lái)的水量產(chǎn)生了地面徑流。這種產(chǎn)流方式一般發(fā)生在干旱區(qū)，濕潤(rùn)區(qū)則通常在土壤缺水量得到完全滿足后產(chǎn)生徑流，稱為蓄滿產(chǎn)流。
一起調(diào)查北京的河流
城市樂(lè)水行是由北京的環(huán)保NGO 聯(lián)合項(xiàng)目“自然大學(xué)”組織的公益活動(dòng)，讓普通人親身認(rèn)識(shí)身邊的水環(huán)境。每個(gè)周六，會(huì)帶領(lǐng)大家考察一條與北京命運(yùn)息息相關(guān)的河道，也會(huì)有水文與歷史的專家沿途解說(shuō)。當(dāng)然更鼓勵(lì)每個(gè)人參與到講解中，把個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與大家分享。
