智者乐水:林秉南传
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北京房山
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作者程晓陶，王连祥，范昭等著
出版社中国科学技术出版社
ISBN9787504664785
出版时间2013-09
装帧平装
开本其他
定价50元
货号8208514
上书时间2024-11-27
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目录
老科学家学术成长资料采集工程简介
总序一
总序二
总序三
序
导言
第一章 林家有楠初长成
第二章 彼岸求学游子心
第三章 艰难创业奠基础
第四章 忍辱负重度困境
第五章 重整旗鼓攀高峰
第六章 高峡平湖遂夙愿
第七章 交流结纽带
结语 洒下浓荫庇后人
附录一 林秉南年表
附录二 林秉南主要论著目录
附录三 我的求学之路
参考文献
后记
内容摘要
林秉南在高坝溢流边界层问题的研究中，抢先发售认识到它的自模性质，应用紊流自模理论简化了计入水流加速、减速影响的掺气发生点计算，提出了等空穴数溢流坝面曲线，1964年1月，提交《坝面6曲线的计算研究》报告，后来写成论文《高坝溢洪道反弧的合理形式》发表在《水利学报》1982年第2期，作者为林秉南、龚振瀛、潘东海。
同时，在林秉南的建议下，陈炳新开始研究掺气对挑流消能的影响，在陡槽中开展出射角为60°的反常挑坎试验。试验初步表明，大挑射角可以加大射流长度，增加掺气，从而降低水流的冲刷作用，这是掺气水流不同于清水水流的一个方面，也是它能增进大挑角射流消能效果的原因。但由于历史的原因，这项研究被迫中止，林秉南等与这一创新研究失之交臂。许多年以后，他从文献《1975年靠前大坝会议论文集》中发现，西班牙新建的一项水利工程正是采用600挑流墩获得了良好的消能效果，而且利用纵向扩散消能原理，还发展了收缩（窄缝）挑坎。
林秉南是我国靠前个进行溃坝波试验的学者。他在美国留学时就注意到，在第二次世界大战中，德国的一些大坝被炸毁，造成鲁尔军火工业区被淹。在后来的朝鲜战争中，鸭绿江上的一些水电站也曾被美军炸毁。由此联想到中国的长江三峡建设也必须考虑这些安全问题。所以在回国之前，林秉南就利用业余时间阅读和收集了不少相关资料。
1956年回国后，林秉南得知国家已在考虑三峡工程的建设，他感到无比兴奋。1958年春，林秉南参加了在武汉召开的靠前次全国三峡科研协调会议。会议的技术工作实际由一个苏联专家组主持，他们建议的课题包括了三峡水库水体突然泄放的研究。所谓水体突然泄放就是溃坝波问题。当时，三峡工程按照正常水位200米、库容700多亿立方米来考虑，大坝安全面临着严峻挑战。这次会上提出，在次年的第二次协调会上要对大坝下游全线的水流情况作出预报。完成这项任务在当时十分困难。
回到北京后，水利水电科学研究院进一步要求，三峡水库水体突然泄放实体模型研究工作要在当年10月拿出成果。按常理，要在短期内完成这样重大的工作几乎不可能。林秉南认识到问题的高度重要性，果断地将课题承担下来。接手后，他发觉问题比预料的还要困难。院里连建造模型的基本材料（如水泥和三合板）都无法充分供应；水工所三组还有其他任务，人力也远远不足。在副组长陆茂竹、武琪和庞昌俊、牟平恕等全组成员的共同努力下，他们苦干了多个通宵，并在北京水电学校师生的帮助下，终于将模型赶制出来。在制模中，林秉南和同事们想出了许多节约用材的办法，比如用厚纸板代替三合板、用黄泥掺水泥作为模型抹面材料以节约水泥等。当然，在关系模型精度的主要环节上，他们仍旧不折不扣地依据正确的原理、经验和方法来操作。
为了确定三峡水体突然泄放实体模型的规模和范围，林秉南接连熬了十几个日夜，在认真审视数百张地形图后，提出了模型范围的初步设想。从地形图上可以见到，洞庭湖和荆北平原南北有山脉环绕，与黄石附近山脉接近，在黄石上游形成一个大盆地，长江在中间通过。由于在很好情况下，大盆地将大量储水，估计过黄石的流量已衰退至和1931年的洪水差不多，对下游广大地区的水情可根据1931年的洪水估计。所以，林秉南提出，模型下游可以止于黄石，模型范围可以大为缩减。
基于对已有溃坝洪水研究经验的认知，林秉南认为，库区只要水量的空间分布近似于实际便可以，不必确切模拟地形。这又进一步简化了制模工作，建造模型变得更加现实可行。出于节约材料同时保证模型有效性的考虑，要尽可能缩小模型，林秉南和组员们参考已有案例，采用了水平比例尺达三万分之一、垂直比例尺百分之一的变态模型方案。按照相似准则，要求模型具有很大的糙率来适应如此大的几何变态率。为此，林秉南小组采用了当时的新技术——荷兰插棒加糙法，并根据计算选定了棒距。他们大量收购吃冰棍者余下的小木棒作为插棒，密密麻麻的插棒保证了水流为紊流状态和阻力相似，整个模型的下游看起来就像一片森林。
由于当时没有优选的仪器，林秉南和小组决定采用土办法进行试验测算：在关键地点插木条，在木条上贴坐标纸，定时在其上画线。试验后，便可根据水印整理出水位过程线。他们就是在这样简陋的条件下，动脑子、想办法，获得了原理正确、精度基本满足要求的初步成果。
林秉南带领课题小组赶在1958年国庆前完成了模型试验，并提出初步研究报告，给出了三峡以下的主要淹没范围和洪水行进路线。当时的三峡科研领导小组组长、中国科学院副院长张劲夫和副组长，科委副主任张有萱以及学部委员刘恢先一行曾专程前往视察模型。整座模型虽小，但在溃坝洪水行进路线、荆江大堤为首先溃决地区、淹没的范围等方面，提供了许多有益的资料。模型试验中，甚至还能看到对减少下游淹没具有重要意义的洪水波在南津关的反射现象。
1959年初，在汉口召开的第二次三峡科研会议上，苏联专家组在大会上表扬了林秉南课题小组负责的这项工作。后来，物资供应有所改进，由林秉南指导，借用北京水电学校的实验室按原设计重建了规模更大的模型，并用原方法进行项目更为丰富的试验。1959年7月，试验小组完成“长江三峡水库水体突然泄放问题研究”课题，提交了《三峡洪水演进计算方法研究报告（1958年11月一1959年8月）》。
1962年前后，由陶思由执笔写出两厚册的很终研究报告，经林秉南修改后送交长江三峡办公室。当时有人对这一项工作不理解，批评说“工程还未建，为什么就研究它垮？”实际上，从当时的世界时局看，我国周边强敌环伺，这项研究显得尤为必要。模型虽小、仍能看出不少问题，如洪水波在南津关的反射等。当然，后来正常高水位降为175米，又实行蓄清排浑等应用方式，情况便是不同了。令林秉南团队自豪的是，他们曾在三峡工程的科研工作中担任过先锋。
P79－81
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