小型水库的合理蓄放问题 [复制链接]

第2版()
专栏：

小型水库的合理蓄放问题
华罗庚
入夜偶读唐代大诗人白居易《钱唐湖石记》一文，爱不释卷。中云：“钱唐湖一名上湖，周迴三十里。北有石函，南有笕，凡放水溉田，每减一寸，可溉十五余顷；每一复时，可溉五十余顷。先须别选公勤军吏二人，一人立于田次，一人立于湖次，与本所由佃户据顷亩，定日时，量尺寸，节限而放之。若岁旱，百姓请水，须令经州陈状刺史，自便押帖所由，即日与水。若待状入司，符下县，县帖乡，乡差所由，动经旬日，虽得水，而旱田苗无所及也。大抵此州春多雨，夏秋多旱，若堤防如法，蓄泄及时，即濒湖千余顷田无凶年矣。”白居易之诗文，风格高逸，深入民间，妪妇称道，千古流诵，为世人所周知。至及水利运筹，今幸识其见解之卓绝，立论之精辟，一如诗文，殆无逊色，感而书兹文。
必须算水账
我们把水库分为大中小三个类型，大中小并不是按水面积、蓄水量来分的，而是按任务的繁简来分的。这里所说的小水库是指仅有灌溉任务的水库来说的；“中”是指既灌溉又发电的水库而言；至于灌溉、发电、航运三者兼顾者称为大型水库。本文仅涉及只有灌溉任务的小水库。
种什么庄稼都需要用水，一般农作物的含水量在百分之八十五到百分之九十左右。水，是制造碳水化合物的原料，也是输送养料的纽带。可见，兴修水利，开发水源，对农业增产非常重要。在有了水以后，如何算好水账、合理用水，更是大可研究的问题。在夏天，偶有小旱，我们若将水库中所蓄的水漫无限制地用了，如果继之以秋旱，岂不要造成大损失！但如果无打算地把水留着，有水不用，有余不放，不仅不能发挥水库的最大效益，而且一旦秋雨连绵，地上有水，库里又不能再蓄水，怎办？如果水库漫溢，失却控制，就可能酿成巨灾，甚至会出现溃堤倒坝、毁庄稼、危人畜、冲走村庄等不幸事件。因而量入为出、量出为入地控制小水库是农业灌溉中的一件重要事情。要是做好了“水预算”，就有可能做到“水大不过坝、水小能灌溉”，因而增加生产。
放水一寸，水量几何？——
测量出水库蓄水量
白居易的碑文上说：每减一寸，可溉十五余顷；每一复时，可溉五十余顷。这是十分简要的说法，并且容易普及的说法，但不是十分确切的说法。水库不像洋铁桶，上下一般粗，桶口一寸水，与底部一寸水可以等量齐观。水库有的如盆盏，口头一寸水与底部一寸水就大不相同了，因此要测量水库容积，作为算水账的起点（水库容积的计算方法，详见人民日报一九六○年四月十日《数学的用场》一文）。
经过测量列成一表，水位多少，蓄水多少，这样我们就充分了解我们的“水头寸”“水家底”了。当然，如在水库中树立一水泥杆，上面刻着水容量的标志，那也很好，一看水面上的标杆刻度，便知道还有多少水，做到这儿，我们可以达到千年前的白居易水平。
“下雨一寸，涨水几何？”
——掌握来水情况
“下雨一寸，涨水几何？”这是一个来水问题。这虽可以根据“流域面积”来估计，但其中还包括不少其他因素，如久旱之后的一寸雨和久雨之后的一寸雨，涨水的情况不同；土质不同，渗透的情况不同。有些地质情况，下雨之后渗透到地下去的多，流进水库的少；有些又有相反的情况。蒸发量也是决定水库水位的因素之一。因此，在水库上设立一记录点，并附有计量的仪器，每天记录一下气温、湿度、雨量与水位，一、二年后便能摸出规律来。这一工作，可以与气象工作结合起来，并不费事。
画出需水曲线
庄稼不同，季节不同，需水量也不同。水多则涝，水少则旱，根据种植面积及庄稼类别算出每一时期的最高需水量（再多则涝）及最低需水量（再少则旱），画出二条曲线。（见示意图）
这二条曲线必须与从事农业的工作者合作，特别要和有经验的老农合作，在他们的指导下绘制出来，作为经常放水的参考。
计划用水
有了这些资料，就可以做好预算，以达到“水大不过坝，水小能灌溉”的要求，结合天气预报，“预算靠中期，修整靠短期”，可以订出本水库农作物的用水计划表，即便不能全部做到，仅仅树立一个库容标杆，也会在用水问题上心中有数。总之，水库有如金库，必须了解库存，进出大致有谱，方能使周转灵活自如。
逐步创造出一套方法来
这项研究课题的实际意义和价值是不言而喻的，我们希望经过若干试点取得经验后进而推广和普及。此外，我认为，这项课题还有其理论价值——它是一个方兴未艾、大有发展前途的研究课题。
小水库的多和它们分布的广是我国的特点，从“小”“群”出发，创造出一套方法来，并加以总结提高，很可能会出现一整套“灌溉型”的水库的调度方法来。有了小水库的经验，兼顾灌溉和发电的中型水库的研究就有基础了，更进一步就可以研究灌溉、发电、航运等因素十分复杂的大型水库的合理调运问题了。
因此，小水库不仅对祖国农业有现实的普遍的意义，而且为大水库的研究创造条件，做先行官；从而它在研究工作中具有战略上的意义。预计搞二、三年小水库，再搞二、三年中水库，再及大水库，这样将来很可能会获得一整套土生土长的水库调运方法，这比起直接搞想像中的（或一时还不能实现的）十分复杂的大型梯级水库可能容易入手些，得益收效快些，做法步调稳些，切实可靠些，在研究和实践过程中又紧密地联系着支援农业的重要任务而不是离开了这项任务。
数学也为农业出一分力
绝大部分的数学都是通过其他部门而与社会主义建设相联系的。以上所说的工作与其说是数学问题，毋宁说成与其他科学工作者互相配合，共同协作的问题。植物生长的需水量要靠农学家，水的渗透系数要靠地学工作者，天气预报要靠气象工作者，测量也要靠测量工作者。总之，希望各行各业的同志们共同协作，我们才能把工作做得更好。
在支援农业上，数学可以发挥作用的方面还是较多的。我们数学工作者，如其他各行各业的同志们一样，响应党的号召，尽心尽力地工作。这篇文章是粗浅的、不成熟的，但是抱了抛砖引玉的目的，希望大家给以批评指正，并给我们多提问题。同时，也希望数学工作者在搞“尖”搞“大”之余，不要以其“小”而忽视之。
（注：引文中着重点是本文作者所加）（附图片）