后来舍利弗于1957年又设计出新的河道等级序列划分方案,其基本原则与斯川勒的划分方案并无任何差异,只是在河道的等级晋升中,采用了代数加和的方法。其优点在于能够全面考虑所有河道等级的作用。例如,在斯川勒方案中,一个低等级的河道单独进入一个高等级的河道时,对此高一等级的河道而言并不产生任何影响,它只是遵从唯有两个相等级别河道的交汇,才能形成高一等级河道的概念。而在舍利弗的方案中,倘若一个低等级的河道注入一段高等级河道中时,则此高等级河道在原有级别的基础上,还要加上所汇入的任何级别的河道等级数,因此使全面考虑全部河道的作用成为可能。
1965年,萨伊德格提出了他的河道等级系统划分方案,与舍利弗的方案所不同的是,他不是按照自然数的顺序安排河道等级,而是只采取偶数的顺序表达河道等级,因此在舍利弗的等级序列中,只要将每一个序列乘以2即可复制出萨伊德格的划分方案。
笔者在研究中,根据上述多种划分方案,又独立地设计出一种新的等级序列划分原则。该原则吸取了斯川勒方案和舍利弗方案的共同优点,能够更加明显地体现出各种等级河道的作用及其作用的地理空间(图7-3)。
该方案不要求算出其代数和,而要求列出在各种等级范围内各种低等级流对河道的附加影响,其基本表达形式为:
式中:m,n,P=1,2,3,…,i=1,2,3,…,为河道的等级序号,服从于两个同等级的河道相交形成高一级等级的原则。上式中的i代表了网络中的最高等级;Ui为一个流域中水系的最高等级i及其中所包括的单独加入各个等级流中的各类较低等级河道的总说明。
除i以外,公式7.3内的其余各项为全部非同等级别河道交汇的识别。笔者所提供的等级序列方案,初看起来较为复杂,但是其基本含义却十分明确,便于计算机处理,并且能够相当精确地表达出各类等级中所汇入的低等级河道数目及其空间分布。
以上的前4种河道等级序列方案以及笔者所拟的第5种河
道等级序列方案,均服从于Horton定律所规定的基本原则,现将豪顿本人以及其后的追随者们所揭示的一些基本原则表述如下。
(1)在一个给定的流域内,连续地从较低等级向较高等级变化的河道总数目,服从于几何级数的降低原则。即一个较低等级的河道总数目与其较高等级的河道总数目之比率为3~5,亦即河流的分歧率近似地介于3~5之间(见图7-4)。
(2)在一个给定的流域内,不同等级序列的河道中,每一个等级河道的累积平均长度,随着河道等级序列的提高而呈几何级数形式的增加(见图7-5)。
(3)在一个给定的流域内,一个等级的河流流域面积的平均大小,随着河流等级序列的递增而呈几何级数形式的递增。即等级越高的河流,其流域的平均面积增加越快(见图7-6)。
(4)在所给定的不同流域内,河道的空间分布密度与指标(P—E)呈反比关系(见Melton)。P代表各个流域中每月的平均降水量;E表示各流域中,每月的平均蒸发量。在对美国科罗拉多州、犹他州、亚利桑那州和新墨西哥州的流域集水盆地进行详细统计后,得到的(P-E)指标为: