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    188宝金博页面版: 水文学的研究方法与理论创新

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    内容提示： 第 23卷第 2 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2003 年 4 月 水文学的研究方法与理论创新 芮孝 芳 ( 河海 大学水资源环境学院 ， 江苏 南京210098) 摘要 ： 回顾 了水文学在其 300 余年的形成和发展 中曾出现过的若干引人入胜、 富有启发性 、 对学科 发展起 着重要推动作用的研 究成果 ． 论述 了“假设”、 “猜 想” 、 “推理” 、 “ 比拟” 、 “综合” 和“ 实验”等研 究方法的运用在水文学理论创新 中的重要作用 ． 关键词： 水文学； 产流； 汇流； 水文模型 ； 研 究方法 中图分类 号 ： P33 文献 标识 码 ： A 文章 编号 ： 1006— 7647(2003)02— 0046— 05 科学研...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：19 | 上传日期：2013-10-13 14:12:51 | 文档星级：
    第 23卷第 2 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2003 年 4 月 水文学的研究方法与理论创新 芮孝 芳 ( 河海 大学水资源环境学院 ， 江苏 南京210098) 摘要 ： 回顾 了水文学在其 300 余年的形成和发展 中曾出现过的若干引人入胜、 富有启发性 、 对学科 发展起 着重要推动作用的研 究成果 ． 论述 了“假设”、 “猜 想” 、 “推理” 、 “ 比拟” 、 “综合” 和“ 实验”等研 究方法的运用在水文学理论创新 中的重要作用 ． 关键词： 水文学； 产流； 汇流； 水文模型 ； 研 究方法 中图分类 号 ： P33 文献 标识 码 ： A 文章 编号 ： 1006— 7647(2003)02— 0046— 05 科学研究 旨在对新知识进行探求 ． 科学上的发 现即创新 ， 是科学发展和学科进步的灵魂 ， 科学创新 固然与科学家的聪明才智和勇气分不开， 但更 重要 的是取决于巧妙的研究方法的运用 ． “科学就在于用 理性方法去整理感性材料” ， 所谓理性方法即指科学 研究方法 ． 水文学作为地球物理科学的分支之一 ， 自 17 世纪形成以来 ， 已成为一 门内容丰富、 有重要应 用价值的学科 ， 在其 300 余年的发展过程 中， 科学研 究方法起的作用是十分重要的 ， 也 的确出现过许多 引人人胜 、 富有启发性的研究事例 ． 对这些事例加以 归纳总结 ， 不仅能起到弘扬 自然辩证法的作用 ， 而且 对启发人们的科学创新精神具有一定的意义 ． 本文将通过举例方式来回顾与评论“假设” 、 “猜 想” 、 “推理” 、 “ 比拟” 、 “综合” 和“实验” 等研究方法在 水文 学理 论创新 中的作用 ． 1“ 假设” 与创 新 “假设” 的主要作用是设想 出解决问题的方案或 方法 ． 合理的“假设 ”可使面临的难题迎刃而解 ． 反复 被实践证明是正确 的“假设”一般存在一定 的理论基 。 寻找这一理论基础将有力地推动学科的进步 ． 1． 1 Sherman 单位 线 的提 出 1 932 年 ， ShermanL1 为解决由降落在流域上的净 雨过程线推求流域 出 口断面流量过程线 的问题 ， 提 出了单位线的概念 ． 他假设单位线服从倍 比、 叠加原 理和 总历 时不 变 ． 自那 以后 ， 该法 在世 界 范围 内 的许 多流域的流域汇流计算 中获得 了好的精度 ． 直至现 在 ， 该法仍是极具生命力的流域汇流计算方法 ． 这就 是说 ， 实践反复证 明， Sherm an 提 出的单位线概念及 三项 “假设” 在一定范围 内无疑是正确 的． 1967 年， Dooge 建立 了“系统水文学”的科学体系【 2 J ． 按照系统 理论 ， 自然界的系统有线性和非线性之分 ， 凡满足倍 比和叠加原理的系统称为线性系统 ； 凡不满足倍 比 原理而满足叠加原理 ， 或既不满足倍 比原理 ， 也不满 足叠加原理的系统称为非线性系统 ． 因此 ， 一个流域 的流域汇流系统 只要属于线性系统 ， 那么使用单位 线推流就是符合事物 的客观规律的 ， 并且对于线性 时不变流域汇流系统 ， 单位线 的三项假设也不再是 “假设” 了． 但为什么有的流域 的流域汇流系统属于 线性系统 ， 而有 的则属于非线性系统呢? 这又促使 人们进一步去探求流域汇流的物理机理【 3 J ． 1． 2 Muskingum 法 的建 立 1 934—1935 年 间， MaCarthyL 4 在研 究美 国 Musk— ingum河的洪水运动规律时， 为 了解决 由河段上断面 洪水过程线推求河段下断面洪水过程线的问题， 提 出 了一个假设 ： t 时刻的河段槽蓄量 W( t) 与 t 时刻河 段上、 下断面的流量 I( t) 和 0( t) 呈如下线性关系： W( t) = K [ xI( t) + ( 1 一 式中： 称为流量 比重因子 ； K 称为具有时间因次的 常数 ． 这样 ， 将式( 1) 与有限差分形式 的河段水 量平 衡方程式联立求解 ， 就很容易通过简单的代数 运算 解决由河段上断面洪水过程线推求河段下断面洪水 过程线的问题 ， 而且取得了令人满意的精度 ． 这种洪 水演 算 法 被后 人 称 为 Muskingum 法 ．自那 以 后 ， Muskingum法在世界上许多河流的洪水演算中得 到 成功 的应 用 ． 这 就 必 然 引 起 人 们 的 进 一 步 思 考 ： 由 式( 1) 表达的“假设” ， 如果不是揭示 了某种条件下的 洪水波运动的基本 规律 ， 怎么可能有这样广泛 的适 ) 0 ( t) ] ( 1) 作者简介 ： 芮孝芳 ( 1939一) ， 男 ， 江苏溧阳人 ， 教授 ， 从事水文及 水资源研究 ·46· 维普资讯 http://www.cqvip.com

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