小土山)为基准“零点”。
他指挥士卒砍伐大量笔直的长竹竿,用染成不同颜色的麻绳(红绳代表一丈高度差,黄绳半丈,绿绳一尺)在竹竿上标记刻度。
以基准点为中心,他亲自带队,顶着烈日和泥泞,向洪水淹没区和周边未淹没区域辐射勘察。
每前进一段距离(如五十步),便插下一根标尺竹竿。一人持带刻度的基准竹竿立于已知高度点,另一人持另一根标尺竿移动到目标点。周鸣则站在中间,利用视线水平原理(目光与基准竿上某一高度刻度齐平),指挥移动标尺竿的士卒上下调整位置,直到视线也恰好对齐标尺竿上的同一刻度线。
目标点高程=基准点高程+(视线水平高度-标尺竿上对齐刻度读数)。他快速心算,并用赭石(红色矿石)在木板上记录下每个标尺点的相对高程数据。
士卒们用染色的麻绳沿着相同高程的标尺点连接起来,在地面上艰难地勾勒出一条条歪歪扭扭、却意义重大的“等高线”!红色麻绳围出高地,绿色麻绳勾勒出低洼水塘,黄色麻绳标记着平缓的斜坡……一张用绳索和血汗在泥泞大地上编织的、反映沮洳之野地形起伏的“数字高程模型”雏形,正艰难地显现。
(三)
数日不眠不休的勘察与测量,周鸣晒脱了一层皮,双脚被泥水浸泡得发白溃烂,眼中布满血丝,但精神却异常亢奋。他的临时营帐内,铺满了记录数据的木板和兽皮。中央空地上,一个巨大的沙盘已经成型——这是他用收集来的沙土,参照绳测等高线数据和实地观察,亲手堆砌的沮洳之野及周边水系的地形模型。山脉、高地、旧河道、被淹区域、村庄位置……栩栩如生。
他手中拿着代表水流的木屑和代表不同土质、植被的小石子,开始了推演——一种原始的“元胞自动机”模拟:
1.设定规则:
水流永远向最低处流动(重力)。
水流速度与坡度成正比(伯努利原理简化)。
水流携带泥沙能力与流速立方成正比(经验公式简化,流速快则带沙多,流速慢则沉积)。
植被区域(用绿石子标记)阻力大,流速减缓,易沉积。
裸土区域(黄石子)易被冲刷。
2.初始化:在沙盘上游(代表山洪暴发点),他均匀撒下大量木屑(洪水)和细沙(泥沙)。
3.动态推演:
周鸣根据绳测的地形坡度,用手指模拟水流方向,轻轻拨动木屑向下游流动。
他密切观察木屑在沙盘上的流动路径、汇聚点、扩散范围。
他根据记录的流速数据,控制木屑移动的速度。
他根据含沙量估算和规则,在流速明显减缓的区域(如平地、河道拐弯、植被区下游)撒下细沙,模拟泥沙沉积。
当木屑(洪水)流经旧渠入口(被杂物堵塞点)时,他模拟冲击力,但木屑大量堆积无法通过,随即向两侧低洼处漫溢,完美复现了现实中的泛滥景象。
4.方案测试:
他尝试在沙盘上旧渠堵塞点的上游,选择一个地势略高、且靠近天然低洼泄洪区(一片标注为沼泽的洼地)的位置,用木片模拟挖掘一条新的分洪渠。
他精心调整这条新渠的入口角度(利用流体力学,使水流平顺导入,减少对渠口的冲刷)、长度和出口位置(确保洪水能顺畅流入沼泽洼地,不会反灌)。
再次撒下木屑。这一次,大部分洪水被新渠成功分引,汹涌地冲向沼泽洼地。主流洪水因流量减少,对旧渠堵塞点的冲击力减弱,漫溢情况大大缓解!少量通过旧渠的水流也因流速降低,泥沙在可控区域(预设的沉淀池位置)沉积,而非堵塞渠口。
周鸣反复推演,微调分洪渠的角度、长度,甚至模拟在分洪渠中段设置一个小型“束水冲沙”的窄口(利用局部高流速冲刷可能淤积的泥沙)。沙盘上,木屑的流向越来越符合他期望的“最优解”——一条主干渠(旧渠清理后)负责日常灌溉和中小洪水,一条精心设计的分洪渠负责在特大洪水时分流减压,形成一把张
