黄万里文集-第19节

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1．含沙水流的分析当今袭用清水流的全部公式，包括连续方程、运动方程、
沿程水头损失、堰流公式、模型试验的模型比公式等等。例如最简单的连续方程
？？
应用时假定含沙浓度ρ在各断面上并不随时变化，即　　　　　=0，这是不合实际的。
？t
详见黄万里《沙流连续方程含义的解释》，1972　　年。必须建立一系列新的水流方


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法格局和系数，包括含沙水流的各种堰流公式，各种槽底糙率的公式和系数，含
沙多少对试验所用模比数的影响，以及上述连续方程和运动方程等等。
2．上述各种试验研究首先只能是针对恒定均匀流的，然后必须进而建立非恒
流的各种同类的公式和系数，也须通过各种试验或实测的分析。从观察实际现象
得知，在自然河槽里，凡泥沙大量的冲淤，输沙率大量的增减，造成河床剧烈的


　
演变，都是由非恒流的　dQ　中内含的加减速度所产生的。这要远比恒定流所产生
dt
的输沙率为大。严格地说，从紊动产生浑流起，到泥沙的输移，其间所有运动本　质上全是非恒定性的。
3．在现有的研究成果基础上，必须进一步研究在横断面上水流情况和泥沙起
落间的关系，从而得出半径验性的力学公式（俗称“数学模式”）。目前许多公式
存在着的缺点，应加以更正或重新建立。例如含沙水流垂线上流速分布的公式仍
袭用卡门的公式，只是把其中卡门常数　K=0。4　改变。这样做，是不正确的。
4。河中泥、沙和卵石的尺度大小差别很大，如今只用颗粒中径一个数值来分
析，即使只对无粘性沙粒的水沙流，其结果也是不可靠的。必须分析水沙流混合
不同粒径的代表方式，及其对于各种水流因子的数学期望值之作用。
5。为了工程设计用到河工模型试验，其适用的范围半世纪前所公认为合理的，
只限于下列三项；（1）河道中局部工程（infrastructure），如丁坝、顺坝、河槽填
挖等的工程试验；（2）溢流坝或泄流孔下游冲刷现象的实验；（3）河口尾水入海
洋、湖泊或其他已知出口水位控制以上的河道冲淤实验。对于长距离河段的河床
演变的试验则公认为只能定性不能定量。但是现今竟不加验证地普遍应用于定量
设计了。这里存在的问题有下列诸端：（1）不同模型设计究竟该用哪些模比定律，
Fnoude　　数，Renold　　数，……？其可靠性如何？（2）它们对于长宽比尺对高度比
尺不同的变形模型是否适用？（3）在同一水流采用不同固体为模型沙的情形下，
模比应取什么改变？等等。这些问题都可先用实验来考查，随后再归纳为定论。

二、明槽水流力学研究课题
前面讨论了现行明槽水流在沿程纵向、螺旋流形态、及含沙水流分析法中存
在的问题。为了解决这些问题，兹试拟计划，定出应于逐步研究的课题。这些课
题须按程度先后逐步研究：必先研究出前一组的各类课题，其中某些结果将应用
于次组的课题，而同一组的各领则可同时独立地进行。这工作需要多人分工合作　地进行，这是一个研究单位例应采取的步骤。


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第　1　组研究课题
I1．最大能量消散率定律 研究者（黄万里）
（推论：热动力学最大增熵率定律）
本定律已由黄万里写成论文两篇．将逐深为普遍性的物理学定律，　拟定论文名为：
《物体运动在随时不断改变的平衡状态里能量最大消散率定律》
“The　　Law　　of　　Maximum　　Rate　　of　　Continuous　　Energy　　Dissipation　　from
the　Ever－Changing　State　of　Instantaneous　Equilibrium　in　Body　Motion。”
Collorary：“The　　Law　　of　　Maximum　　Rate　　of　　Increase　　of　　Entropy　　in　　the
Motion　of　Body．”一　The　reformed　Second　Law　of　Thermodynamics．
I2。　　明槽水动力学基本理论方程 研究人（黄万里）
从改正　Euler　　和　Navier…Stokes　　定理方程出发．考虑进能耗及下游控　制和河槽阻力的影响，建立新的方程组（黄，？）
I3。　　明槽恒定均匀流流线中质点的　Lagrange　方程（？）
I4．明槽恒定流垂线流速分布公式（黄）
I5．清水非恒堰流公式——尖顶堰试验研究（黄，李……）　自然落水线堰　Ogee（？）
I6．清水非恒流落水槽控制公式试验研究（？）
I7．明槽浑水恒定均匀堰流公式试验研究（？）
I8．变形模型（twisted　models）试验模比律的合理性试验研究（？）
I9．泥少粒径分布公式，对张仁忠等的研究成果进一步深入（？）　第　II　组研究课题
II1．一维非恒流能耗公式研究及各种槽底糙率的分析和试验（？）
II2．恒定含沙水流垂线水沙流速分布及挟能力公式研究（黄，？）
II3．固液两体恒定均匀流动力学基本方程（？）
II4．非恒定含沙水流尖顶堰流公式（？）
II5．非恒含沙水流　Ogee　　溢水汇流公式（？）
II6。　　非恒含沙水流落水槽控制公式（？）
II7．明槽恒定均匀流复式断面冲淤试验研究（？）
II8．明槽恒定含沙水流模型试验模比律试验研究（？）



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第　III　组研究课题
III1．固液两体非恒流力学基本方程
III2．非恒流河槽糙率与能耗试验研究
III3．明槽非恒流冲淤与挟沙能力试验研究
III4．明槽非恒含沙水流动床试验模比律试验研究。
















































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水经论从　？ 治水原理　*







著　者：铁沙　黄万里
唐山交通大学土木工程系，BSCE，1932。
美国康乃尔大学土木工程硕士，MCE，1935。
美国意利诺大学工程博士，　Ph。　D。；　Engg；　1937。
世界名人传记院宣称为“1997　年世界名人”
（“Wan　　Li　　Huang；　　Man　　of　　the　　Year　　1997”；　　proclaimed
by　the　Biographical　Institute；　U。S。A。）


目　录：
第一篇。 总论
第二篇。 对于黄河治理开发的意见　第三篇。 论黄河断流及其对策
第四篇。 论黄淮海流域水利与交通的整治　第五篇。 治理黄河分流策总结
第六篇。 论海河　1963　年导洪的失误　第七篇。 长江　1998　年的洪水
第八篇。 概论江淮的治理
第九篇。 关于长江三峡修建高坝的可行性问题　第十篇。 治水原理概论
附 录：　致水利系的一封信







*　　讲稿，1998　年　3　月。

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第一篇 总 论


一、人生和土地、水流、环境的关系
人类在地球上生活直接依赖的物质是土地、含氧的空气和水流，所依赖的各
种能源来自太阳。“上善若水”，老子认为水是人间最好的物质。宇宙学家考察人
类、能否在其他星球上生存，首先要看那里有无冰存在，有冰或水，连同其所含　氧，才会有人类生存。
水古简作河流之称，黄河古简称河，长江简称江，某河流简称某水。
人类生活在陆地上所消耗的水量中，约　80％用于农业，12％用于工业，8％用
于日常生活。这　80％的农业用水中过半是由降水直接供给的，降水供给农作物、
草木、及蒸发等之馀，便以地面迳流、地下渗流等方式汇入溪沟、大小河槽里成
为川流。部分川流人类用于农业灌溉、工业和生活用水，依靠自流引导或机械抽
水等方式，这是人为部分消费的水资源。在河道川流中扣除洪水和污水、另加上
降水、地下水所直接供应农作物的自然水源才是地区的水资源。
人类在陆地上主要利用土地上的气流、水流、植物、动物和矿物等生活。我
国人口众多，今称　12　亿。史载唐朝初曾调查人口只有　4，000　万，当然是不完全、
不可靠的。当时食粮主要是粟（小米）和少量稻（大米）；衣着完全靠丝织品，原
料是桑树。文人公职下岗后自称“家有十亩农田、十亩桑田，可以安居养老矣”。
直到明朝中下季才从印度传来美利坚洲的红人种植的玉蜀黍（玉米）和棉花，我
国才以玉米、小米、大米为主食，以棉织品（布）为衣着，于是人口大增。
及至近世，我国疆土虽广，由于人口多，仍嫌耕地不足。世人称道中国仅以
全球　7％的耕地、养活着全球　22％的人口，允为奇迹。今我国人口达　12　亿，设以
每人年耗　1500　立方米水量计，总量为世界各国之冠。我们必须认清：当今我国最
欠缺的乃是养活　12　亿人口的耕地，而水量尚在其次。这点是决定治水方略的关键
问题。
除了土地、水资源以外，影响众多人口生活的还有生态环境问题。在任何一
流域里为了改善人的生活，必须有配合人口的耕地、水源和环境，这是和治水有　关的基本原理。




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二、治水工程的类别、方法、步骤与可行性分析
（1）　分类水利工程
治河工程 River　Regulation（通常包括防洪，有时兼及航道）　防洪工程 　Flood　Control
航道工程 　Navigation　Engineering（包括航道渠化工程）　排水工程 Drainage　Engineering
供水工程 Water　Supply　Engineering
灌溉工程 Irrigation　Engineering
水力发电工程 Water　Power　Engineering
港湾工程 Harbour　Engineering
这八类工程在一条河上应尽量综合起来利用，以发挥最大的效益。
任何水利工程都涉及治河，可以说治河工程或治水工程是最基本的水利工程。
（2）　四类治河方法：　拦河截流—蓄 Storage　筑堤防洪—塞 Levee　浚深河道—浚 Dredge
溢洪疏浚—疏 Diversion
（3）　六项工程步骤
查勘 Reconnaissance—用简化的调查测量方法在短时间内估计出工程的规　模、投资和效益。
规划 Planning—治水方略、区域经济要求，纳入地区规划。　测量 Survey—得出平面、横断面及纵断面图。
设计 Design—依规划中得出的那个最优计划进行设计。　施工 Construction—按设计规定的施工程序进行。
运行 Maintenance—执行、维持，以产生工程效益。　必依次进行，前者有误，随后各步皆误。
前两步骤皆须最高级工程师担任。
（4）　两类可行性分析
治水设计中的全面筹划包括生态环境效应（Ecological　　environmental　　impact）
的分析及四种工程本部的个体分析（Infrastructural　analysis）　　：
a：　　科技可行性　Scientific　technological　feasibility　study；
b：　　经济可行性　Economical　impact　feasibility　study；
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c：　　社会影响可行性　Social　impact　feasibility　study；
d：　　国防可行性　Defense　impact　feasibility　study。　必须各部门可行性皆分别成立，工程才可施行。
库区和全流域所需规划的是：个体分析和全面筹划，或称整体运营（运筹），
或称宏观调控。今被误译成“系统工程”（System　engineering）。
凡个体分析用到的学术，除土木工程学、水力学、水文学等外，是数学力学　和经济数学，统计法。
凡全面筹划用到的是水文地貌学的概率统计法。这里只算总帐，不用力学分　析，即对大河的各个段落综合起来全面分析。


三、学术正名　Nomenclature
“必也先正名乎，名不正，则言不顺”。孔子这样说。对于任何学术，也莫
不如此。我国科学技术一部分袭用日本翻译欧美惯用的专门名词，有的恰当，有
的转译后并不合适。下面笔者建议一些常用水经名词，用于本书，并说明通俗名　词之错误所在。
（1）时刻与时间，流率与流量　Discharge；　　Rate　　of　　flow　这在有些外文初级物
理教科书中一开始就解释清楚：时程先从共同一致假定的某一计时起点，例如公
历某年某月某日零时起算。设这一起始的时程为　T0　=0。经过一定时间　t　后，其时
程使成为　Tt　=　t　了。其间所经过的历时是　t　=　Tt　…　T0　。这里时程的改变是：起始时刻
=　T0　=0，经过时间　t　　后的时刻变成　Tt　　=　t。这些说明时程、时刻、和时间的不同概
念。
假使物体在变速运动中，其计程距离　L　当起始　T0　时为　L　0　=0。经过时间　t　后，
当时刻　Tt　的距离改为　Lt　=l，即在这时间　t　　内运动了　l　　距离。因为运动速率是随时
变化着的，我们只知道这时间　t、距离　l　间的平均速率　V　　=l／t　　。但这期间各时刻
不同速率　V　却是随时刻变化着的。我们只能用微分的推算法推论：


Vt　　　=

？　l dl
Lim　　　 =
？　t　？　0　　　？　t dt


这里指出随时刻　t　　变化着的速率　Vt　乃是其时的微分时间△t