治黃科技支撐體系簡論

1、治黃科技支撐體系簡論 本項目是黃河流域綜合規(guī)劃的內(nèi)容之一?？偣まk、水文局、水科院參加了本專題的工作。劉斌1 孫建奇1 王琦2 霍小虎3 蘇運啟4（ 1、黃委總工辦；2、黃河出版社；3、水文局；4、黃科院）治黃科技支撐體系是指以“原型黃河”的治理為目標，借助現(xiàn)代儀器、設(shè)備和科技手段，特別是高科技手段，及時、準確地了解、掌握和預(yù)測黃河水沙及其出現(xiàn)的新情況、新問題，通過構(gòu)建流域一體化的平臺，對黃河治理開發(fā)與管理的各種方案進行數(shù)字模擬、分析和研究，在可視化的條件下提供決策支持，并通過試驗場所對“原型黃河”所反映的自然現(xiàn)象進行反演和試驗，揭示“原型黃河”的內(nèi)在規(guī)律，為治黃發(fā)展提供以科技應(yīng)用與開發(fā)為基礎(chǔ)的

2、支撐體系。治黃科技支撐體系主要包括三個子體系，即水沙監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報體系、“數(shù)字黃河”工程和“模型黃河”工程。1、科技支撐體系的起步與發(fā)展1946年人民治黃以來，特別是建國后，黨和國家對黃河進行了大規(guī)模的治理和開發(fā)，治黃科技支撐體系也經(jīng)歷了由弱到強、由低到高不斷發(fā)展的過程，并且中發(fā)揮著越來越重要的支撐作用。黃河流域在民國時期開始按近代水文科學(xué)知識布設(shè)水文測站和進行水文觀測， 1912年在山東泰安設(shè)立雨量站1，1915年在黃河支流大汶河南城子設(shè)立水文站，標志著黃河流域以近代科學(xué)方法進行水文觀測的開始。以后，逐步設(shè)立了各種水文測站。黃河干流最早的水文站陜縣和濼口水文站,于1919年分別在河南、山東設(shè)

3、立2。1946年人民治黃以來，黃河水沙測驗工作有了長足的發(fā)展，開展了站網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)、洪水測驗、洪水調(diào)查、資料整編等一系列工作。 1956 年全流域第一次開展了流域統(tǒng)一站網(wǎng)規(guī)劃3。并先后與1961年、19631965年、19771979年、1983年又進行了四次較大的站網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)整和補充。為了加強水利科研發(fā)展，根據(jù)治黃發(fā)展的需求， 1950 成立了黃河水利科學(xué)研究院，重點開展以河流泥沙為中心的多學(xué)科、綜合性水利科研工作4。為三門峽水庫運用與改建、小浪底水庫的規(guī)劃、設(shè)計、施工中的關(guān)鍵問題等開展了大量卓有成效的實體模型試驗，研究成果為解決工程的重大技術(shù)問題提供了依據(jù)。開展了河道整治、下游河道演變規(guī)律

4、等模型試驗。隨著計算機的應(yīng)用、普及與發(fā)展，針對治黃存在的重點問題，我委建設(shè)和研發(fā)了“小花間致洪暴雨預(yù)報系統(tǒng)”、“小浪底水情自動測報系統(tǒng)”、“黃河防洪決策支持系統(tǒng)”、“黃河水量調(diào)度管理系統(tǒng)”等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。但是，這些系統(tǒng)間存在著基礎(chǔ)設(shè)施及功能不完善、建設(shè)分散、條塊分割、新技術(shù)應(yīng)用不足、管理水平不高、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃等問題5。為提升治黃業(yè)務(wù)的科技含量，加強流域統(tǒng)一管理，推動黃河水利現(xiàn)代化建設(shè)， 2001 年 7 月，我委正式提出建設(shè)“數(shù)字黃河”工程，并編制完成了“數(shù)字黃河”工程規(guī)劃，2003年通過了水利部的批復(fù)（水規(guī)計2003166 號），標志著治黃科技發(fā)展掀起了新的篇章。2、科技支撐體系現(xiàn)狀治黃科技

5、支撐體系的三個子體系起步時期不同，也經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段，在治黃發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。2.1水沙監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報體系水沙監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報體系包括水文站網(wǎng)、測驗設(shè)施設(shè)備、水庫河道濱海測驗、水文情報預(yù)報等方面的內(nèi)容。1) 水文站網(wǎng)根據(jù)河流水系、水文分區(qū)和行政區(qū)域相結(jié)合并尊重歷史分工的原則，開展省區(qū)與黃委全流域一體化的水文站網(wǎng)規(guī)劃。截至2005年，黃河流域現(xiàn)有水文站 416 處；水位站 76 處；雨量站2281 處；泥沙觀測站 252 處；蒸發(fā)站 161處；地下水觀測井 2128 處。流域內(nèi)水文站平均單站控制面積為 1900 km2 ，雨量站平均單站控制面積為 330 km2 ?，F(xiàn)有水文站網(wǎng)在防汛抗旱、

6、水資源管理、水利工程的規(guī)劃設(shè)計、國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用。2) 測驗設(shè)施設(shè)備截止目前，黃河流域水文系統(tǒng)共建成各種水文纜道 592 處,各種測船 163 艘，專用測橋 85 座，水位觀測平臺 561 處。配備無線電臺 532 部， ADCP 24 臺。全站儀 86 臺,全球定位測量宇宙站 66 臺。生產(chǎn)業(yè)務(wù)用房 39.62 萬平方米。配備水文測驗、防汛用車 483 輛。3) 水庫、河道、濱海測驗黃河下游河道淤積測驗工作開始于上世紀 50 年代， 1962 年以后開始進行統(tǒng)一性的河道淤積測驗，并一直不間斷的延續(xù)至今。截至目前，黃委管轄范圍內(nèi)水庫、河道及河口濱海區(qū)淤積測驗斷面數(shù)量為 808 個，

7、主要分布在三門峽庫區(qū)及以下地區(qū)。4）水文情報預(yù)報目前,主要開展的預(yù)報項目有氣象預(yù)報、洪水預(yù)報、徑流預(yù)報等。黃河氣象預(yù)報主要依賴天氣學(xué)預(yù)報方法， MM5 和 AREM 中尺度數(shù)值降雨預(yù)報模式預(yù)報成果，預(yù)見期為 24-72 小時?，F(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)多種黃河干支流主要站的洪水預(yù)報方案，黃委和省區(qū)基本建立了相應(yīng)的洪水預(yù)報系統(tǒng)。實施中的“黃河小花間暴雨洪水預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)”中的氣象水文預(yù)報系統(tǒng)，可實現(xiàn)定量降水預(yù)報與洪水預(yù)報、徑流預(yù)報有機結(jié)合，實現(xiàn)連續(xù)、滾動的氣象、洪水、徑流預(yù)報。2.2 “數(shù)字黃河”工程“數(shù)字黃河”工程總體框架主要由應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)平臺、基礎(chǔ)設(shè)施等三個層次組成，基礎(chǔ)設(shè)施主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸

8、、數(shù)據(jù)存儲與處理等系統(tǒng)。應(yīng)用服務(wù)平臺包括應(yīng)用服務(wù)和資源管理。業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要包括防汛減災(zāi)、水量調(diào)度、水資源保護、水土保持、工程建設(shè)與管理、電子政務(wù)等。經(jīng)過幾年的建設(shè)，“數(shù)字黃河”工程取得了重大進展,并在黃河治理開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。1)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)進展順利防汛：開展了 黃河小花間暴雨洪水預(yù)警預(yù)報系統(tǒng) 建設(shè)；完成了黃河下游工情險情四級信息采集體系試點建設(shè)；建設(shè)了預(yù)報調(diào)度耦合系統(tǒng)；建成了異地視頻會商系統(tǒng)；初步完成了黃河下游基于 GIS 的二維水沙演進數(shù)學(xué)模型；建成了黃河下游防洪防凌信息監(jiān)視系統(tǒng)（試點），全面啟動了國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程。這些系統(tǒng)的建成，為黃河防洪防凌以及調(diào)水調(diào)沙的調(diào)度決策發(fā)揮

9、了積極的作用。水資源管理與調(diào)度：建設(shè)了黃河水量總調(diào)度中心，初步實現(xiàn)了水量調(diào)度信息的計算機管理，黃河下游 77 座引黃涵閘實現(xiàn)了遠程監(jiān)控；開展了黑河水量調(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)。水資源保護：初步建設(shè)了水資源保護監(jiān)控中心；建成水質(zhì)移動監(jiān)測車；開發(fā)了水資源環(huán)境信息系統(tǒng)。水土保持：基本完成水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一期工程建設(shè)。工程建設(shè)與管理：黃河下游防洪工程維護管理試點系統(tǒng)已基本完成，開發(fā)完成了工程管理維護模型，提高了黃河水利工程的建設(shè)管理和維護管理的水平。電子政務(wù)：完成了水利部電子政務(wù)一期工程。2）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益完善基本建成了覆蓋黃河中下游的通信和網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)據(jù)中心一期工程，建成一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和專業(yè)應(yīng)用數(shù)

10、據(jù)庫。3）建設(shè)管理體系基本形成成立了專門的管理機構(gòu)，制定了“數(shù)字黃河”工程標準體系，編制了多項技術(shù)標準，發(fā)布了相關(guān)規(guī)章制度。2.3 “模型黃河”工程“模型黃河”是由專用的實體模型所組成的科學(xué)試驗技術(shù)體系。一方面“模型黃河”直接提供黃河治理開發(fā)方案，另一方面為“數(shù)字黃河”工程建設(shè)提供物理參數(shù)。早在 1923 年，德國恩格斯教授就利用實體模型開展了黃河丁壩試驗6。新中國成立后，實體模型試驗在治黃中逐步得到發(fā)展并發(fā)揮了較好的指導(dǎo)作用，模擬技術(shù)也得到迅速發(fā)展。經(jīng)過幾十年的建設(shè)和發(fā)展，目前已建成了包括小浪底至陶城鋪河段河道模型，小浪底庫區(qū)模型、三門峽庫區(qū)模型、部分概化模型、基礎(chǔ)研究試驗水槽和土壤侵蝕土槽

11、等在內(nèi)的諸多實體模型，黃土高原模型、黃河河口實體模型的設(shè)計和建設(shè)也在進行之中。1）開展了洪水演進和河道整治模型試驗1992 年以來，多次開展了黃河下游游蕩性河段洪水演進試驗，增強了黃河下游防洪預(yù)案制定及防洪調(diào)度決策的科學(xué)性。近年來，針對小浪底水庫運用后新的水沙條件，開展了大量的模型試驗研究和檢驗，研究成果已在當(dāng)前黃河下游游蕩性河道整治中得到應(yīng)用實施。2）重大生產(chǎn)項目模型試驗包括潼關(guān)高程控制及三門峽水庫運用方式、利用桃汛洪水沖刷降低潼關(guān)高程、三門峽水庫汛期運用方式試驗研究、黃河調(diào)水調(diào)沙、小北干流放淤等重大試驗項目。3）開展了基礎(chǔ)試驗研究在進行大量實體模型試驗研究的同時，也開展了基本理論和基本規(guī)律

12、等基礎(chǔ)試驗研究，并都取得了可喜的成果。4）促進了數(shù)學(xué)模型的發(fā)展在理論分析的基礎(chǔ)上，借助實體模型試驗，黃委先后研發(fā)了多項二維（準二維）數(shù)學(xué)模型。總之，60余年來，黃河實體模型試驗，不僅解決了黃河治理開發(fā)規(guī)劃、設(shè)計和工程建設(shè)中的眾多關(guān)鍵問題，發(fā)揮了科學(xué)指導(dǎo)作用，而且，也極大地促進了治黃科技水平提高和黃河實體模型模擬理論及技術(shù)的發(fā)展。3、存在問題3.1 水沙監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報體系難以適應(yīng)新的治黃形勢要求1) 水文站網(wǎng)建設(shè)不適應(yīng)黃河治理開發(fā)需求長期以來，水文主要是為防汛指揮決策，水利工程設(shè)計、建設(shè)和管理等方面服務(wù)。隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展的新歷史時期，當(dāng)前，迫切需要水文在防洪、抗旱減災(zāi)、水量調(diào)度管理、水沙調(diào)控

13、體系建設(shè)、水環(huán)境保護、生態(tài)環(huán)境恢復(fù)等多方面提供強有力的支撐。但是，黃河水文站網(wǎng)體系在功能、布局、密度等方面均不能滿足黃河治理開發(fā)及經(jīng)濟社會發(fā)展的要求。2) 水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展要求目前，黃河流域國家重要水文站進行改造的站僅占 30% 。未改造的測站多數(shù)設(shè)施設(shè)備已老化落后，多數(shù)測站采用傳統(tǒng)測驗方法，部分站為人工觀測，測報水平和能力低，不能適應(yīng)水利現(xiàn)代化發(fā)展的要求。3) 水庫、河道、河口、濱海區(qū)水文泥沙測驗體系不適應(yīng)構(gòu)建黃河水沙調(diào)控體系的整體要求目前在上游梯級水利樞紐密集區(qū)、寧蒙河道沖淤變化劇烈區(qū)、中游水土流失嚴重區(qū)和河口濱海區(qū)的淤積測驗斷面和設(shè)施都存在著嚴重的不足和空白；下游河道淤

14、積測驗斷面較少；測驗方法、成果分析、儀器研發(fā)、測量技術(shù)提高、成果和資料的整編方法研究等方面都存在著不同程度的滯后現(xiàn)象。4) 水文預(yù)報不適應(yīng)治黃工作的總體要求近年來，水文預(yù)報在預(yù)報項目上有所拓展，預(yù)報精度也在不斷提高，但仍不能滿足精確預(yù)報的需要；暴雨預(yù)報需提高洪水預(yù)報預(yù)見期；降水預(yù)報與洪水預(yù)報、徑流預(yù)報尚未有效結(jié)合，沒有實現(xiàn)氣象、洪水、徑流的連續(xù)、滾動預(yù)報；泥沙預(yù)報和冰凌預(yù)報剛剛開始研究，處于摸索階段。3.2 “數(shù)字黃河”工程亟待加強建設(shè)1）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)急需加強 近年來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了有效加強，但隨著業(yè)務(wù)應(yīng)用功能和范圍的不斷擴展，仍不能滿足應(yīng)用需求的增長。通信及計算機網(wǎng)絡(luò):數(shù)據(jù)點接入、網(wǎng)絡(luò)覆

15、蓋規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)運行及網(wǎng)絡(luò)安全問題都有待完善。在數(shù)據(jù)存儲與管理方面，數(shù)據(jù)中心的作用尚未完全發(fā)揮、資源共享體沒有形成、存儲空間不足、數(shù)據(jù)安全隱患等問題有待解決。在遙感和基礎(chǔ)地理信息管理方面，先進技術(shù)的應(yīng)用深度和廣度還遠遠不夠。2）業(yè)務(wù)應(yīng)用水平亟待提高針對治黃業(yè)務(wù)工作的主要流程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，六大應(yīng)用系統(tǒng)中相應(yīng)的系統(tǒng)功能依然不夠完善。3）應(yīng)用的基礎(chǔ)研究滯后現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)功能較為單一，普遍缺乏成熟的數(shù)學(xué)模型支撐，急需加快相應(yīng)的基礎(chǔ)研究。4）信息資源共享依然存在難題一方面是黃委內(nèi)部的共享發(fā)展問題，另一方面是與流域相關(guān)省區(qū)資源共享問題。3.3 “模型黃河”工程有待于深入和完善1）部分迫切需求的實體模型和野外試驗場

16、仍未得以構(gòu)建如古賢水庫模型、東平湖防洪調(diào)度模型、大型水利樞紐模型、堤防工程模型、寧蒙河段河道模型和陶城鋪利津河道模型等均未建設(shè)，難以滿足黃河治理開發(fā)與管理多方面的重大實踐需求。2）一些模型的功能需要進一步擴展例如，目前所建水土保持實體模型均為小型的坡面土槽，不具備研究溝道治理方案的功能，甚至還不具有對坡面工程措施方案進行優(yōu)化研究的功能。3）對實體模擬理論與技術(shù)開展的專項研究不夠如目前對岸坡或灘岸等重力侵蝕模擬、土壤侵蝕產(chǎn)沙模擬、多沙陸相弱潮河口海岸演變模擬等方面仍缺乏成熟的理論和方法，直接制約了“模型黃河”工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展進程。4）模型試驗測控系統(tǒng)的建設(shè)缺少專項研究黃河實體模型多屬于高含沙

17、動床模型，目前缺乏高含沙水流模型試驗測控系統(tǒng)研發(fā)的專項支持，制約了模型試驗參數(shù)量測精度和工作效率的提高。5）“模型黃河”工程建設(shè)基地規(guī)模需要適度擴展目前“模型黃河”沙門試驗基地已趨飽和，已無法滿足未來實體模型發(fā)展和試驗研究的需要。迫切需要擴展試驗基地規(guī)模。3.4 科技支撐體系管理體制存在問題由于治黃科技支撐體系的三個子體系的工作分別由不同的單位承擔(dān)，委內(nèi)也沒有一個部門專門負責(zé)這一方面的管理工作，因此，在三個子體系的發(fā)展上存在很大的不平衡、不匹配，三個子體系之間的信息共享缺乏統(tǒng)一管理，在一定程度上制約了“三條黃河”的聯(lián)動發(fā)展。 4、需求分析4.1水沙監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報體系4.1.1 進一步完善水文站

18、網(wǎng)結(jié)構(gòu)與布局過去，治黃的主要任務(wù)是防洪和減淤，尤其是防御大洪水，因此，水文站網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，布局集中。如今，黃河面臨的是洪水威脅依然嚴重、水資源供需矛盾日益尖銳、水土流失尚未得到有效遏制、水污染不斷加劇等方面的重大問題，以往的水文站網(wǎng)結(jié)構(gòu)與布局是不能滿足當(dāng)前治黃發(fā)展的需求的，結(jié)構(gòu)上應(yīng)重點加強對水土流失和水質(zhì)方面的站網(wǎng)規(guī)劃，布局上應(yīng)在流域范圍內(nèi)擴大，建立較為完善的水文站網(wǎng)體系。4.1.2 加強水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)目前，黃河流域水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚難以滿足要求，國家重要水文站進行改造的站僅占30%，未改造的站存在著建設(shè)標準低、設(shè)施設(shè)備陳舊老化的現(xiàn)象，難以經(jīng)受大洪水的考驗；低水測驗設(shè)施設(shè)備缺乏，影響測驗精度，

19、難以滿足抗旱工作的要求。4.1.3 提高水文測報能力 由于長期的歷史原因，以及水文工作的行業(yè)特殊性，水文測報能力與水利現(xiàn)代化及社會經(jīng)濟的發(fā)展要求尚存在一定差距，水文測報的時效性和精度要進一步提高需要。4.1.4開展水文科學(xué)實驗開展水文科學(xué)實驗，為水文生產(chǎn)實踐提供有力的科技支撐。當(dāng)前，需要在水文基本規(guī)律、水文監(jiān)測技術(shù)、水文測報新儀器設(shè)備、水文自動化測報系統(tǒng)等方面開展系統(tǒng)研究。4.1.5 重視治黃水文工作的特點水文工作具有多項并重的特點：超前性和基礎(chǔ)性并重；長期性和連續(xù)性并重；實時性和準確性并重；整體性和區(qū)域性并重；艱苦性和危險性并重。由于黃河具有含沙量高、河床沖淤變化大、一年四個汛期（伏汛、秋汛

20、、凌汛和桃汛）、局地暴雨洪水頻發(fā)等復(fù)雜性，給黃河水文測報帶來許多困難和問題。重視水文工作特點，結(jié)合黃河實際，加大水文基建投入力度。4.2 “數(shù)字黃河”工程4.2.1加強應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)防汛：目前，黃河防汛的重點也從黃河下游拓展到包括渭河下游、寧蒙河段、流域大中型水庫等，相應(yīng)防汛應(yīng)用系統(tǒng)需統(tǒng)一加強建設(shè)。另外，還應(yīng)開展應(yīng)急防汛的方面的工作。水量調(diào)度：目前水量調(diào)度業(yè)務(wù)范圍已從黃河干流擴展到重要支流，將逐漸覆蓋全流域，涉及其他11個省區(qū)，需要建立完善的水量調(diào)度應(yīng)用系統(tǒng)，并加強安全保障。水資源保護：近年來，水生態(tài)保護規(guī)劃列入流域水資源保護的業(yè)務(wù)范疇。急需加強水生態(tài)保護應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，重點是黃河河源和河口等濕地

21、生態(tài),以及黑河下游的生態(tài)變化。水土保持：隨著3S、遙感等新技術(shù)的飛速發(fā)展和治理措施的不斷完善，在加強重點區(qū)域水土保持的同時，要盡快擴大監(jiān)測和治理范圍，并建立流域水土保持支持體系。工程建管：自動化程度還有待提高，以全面滿足水利工程建設(shè)管理、水利工程運行管理和水利移民管理等業(yè)務(wù)需求。4.2.2擴大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)：建設(shè)層次分明的黃河流域通信網(wǎng)絡(luò)，開展黃河通信交換專網(wǎng)改造。采用多種方式,方便信息采集點就近接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。數(shù)據(jù)存儲：數(shù)據(jù)存儲容量要滿足“數(shù)字黃河”工程業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的總體需求，并留有余地。加強數(shù)據(jù)庫建設(shè)，提高數(shù)據(jù)安全與保護能力，多方位解決數(shù)據(jù)共享問題。基礎(chǔ)信息采集：增加數(shù)據(jù)采集的范圍

22、，提高遙感信息服務(wù)質(zhì)量，滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。4.2.3完善應(yīng)用服務(wù)平臺建立功能完善的應(yīng)用服務(wù)平臺，實現(xiàn)多層次資源的高度共享和集成。4.2.4完善數(shù)學(xué)模型研發(fā)擴大數(shù)模開發(fā)范圍，加強模型的邊界更新。建立和完善滿足專業(yè)需求的業(yè)務(wù)數(shù)模。4.3 “模型黃河”工程建設(shè)“模型黃河”工程是研究黃河復(fù)雜演變規(guī)律、解決治理措施與對策等諸多重大應(yīng)用基礎(chǔ)問題及關(guān)鍵技術(shù)問題的重要手段的之一。4.3.1 水土流失治理的需求在黃土高原水土保持生態(tài)建設(shè)生產(chǎn)實踐中，仍有一些重大的應(yīng)用基礎(chǔ)問題和關(guān)鍵技術(shù)未能得到解決，迫切需要在開展野外原型觀測的同時，結(jié)合黃土高原小流域?qū)嶓w模型和水土保持室外試驗場試驗觀測的方法，進行深入研究。4.3

23、.2 構(gòu)建水沙調(diào)控體系的需求黃河水沙調(diào)控及防洪減淤體系主要由已建的干流龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底和規(guī)劃的磧口、古賢、黑山峽水庫7座骨干工程，以及支流已建的陸渾、故縣水庫和規(guī)劃的河口村、東莊水庫組成。要充分發(fā)揮水沙調(diào)控體系的作用，對已建水庫、待建水庫、水庫群的聯(lián)合調(diào)度等多方面開展模型試驗研究是必不可少的。4.3.3 河道治理及泥沙處理利用的需求根據(jù)治黃發(fā)展的要求，近期需要研究解決重點河段的河道治理和泥沙處理利用，包括寧蒙河段、小北干流河段、渭河下游河段、小浪底至陶城鋪河段、陶城鋪至利津河段等。4.3.4 河口治理的需求黃河口是黃河水沙的承瀉區(qū)，總體上處于淤積延伸狀態(tài)。黃河口的演變受河流動力和

24、海洋動力的雙重作用，以及河口河道、口門和濱海邊界條件的共同制約。由于黃河口演化環(huán)境復(fù)雜，觀測資料少且不系統(tǒng)，河口數(shù)學(xué)模型尚不成熟，涉及黃河口的關(guān)鍵技術(shù)問題，須借助于模型試驗的手段，結(jié)合其他方法綜合研究。4.3.5 水資源管理與水生態(tài)修復(fù)需求水資源管理與水生態(tài)修復(fù)研究跨越水文、水資源、生態(tài)、環(huán)境及社會、經(jīng)濟等多個學(xué)科，開展室內(nèi)外試驗，取得第一手觀測資料，是深入研究的基礎(chǔ)。4.3.6 堤防安全的需求堤防是黃河下游防洪工程體系的重要組成部分，是保衛(wèi)黃河安瀾的最后一道防線，有必要建設(shè)堤防工程模型，開展堤防安全與防汛搶險中的關(guān)鍵技術(shù)問題研究，以滿足保障堤防安全與防汛搶險的重大需求。4.3.7 研究黃河基

25、本規(guī)律需求黃河演化規(guī)律復(fù)雜，仍需對于一些基本規(guī)律的進行深化研究，通過實體模型試驗并結(jié)合其它研究手段開展對黃河基本規(guī)律研究。5、今后發(fā)展建議1）重視科技支撐體系在治黃實踐中的重大作用在治黃事業(yè)的建設(shè)和發(fā)展上，科技支撐體系屬于非工程措施，以往的發(fā)展并沒有得到應(yīng)有的重視。隨著科技進步的日新月異，科技支撐體系在黃河的治理開發(fā)與管理中的作用會越來越重要。2）加大科技支撐體系的硬件建設(shè)當(dāng)前，黃河的治理開發(fā)與管理面臨四大問題，即洪水威脅依然是嚴重、水資源供需矛盾十分突出、水土流失尚未得到有效遏制、水污染日趨嚴重。在總結(jié)治黃60多年經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，圍繞當(dāng)前治黃存在的重點問題，加大設(shè)施設(shè)備、模型基地等科技支撐體系

26、的硬件投入，推動治黃現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展。3）促進科技支撐體系的軟件發(fā)展科技支撐體系的軟件包括人才和技術(shù)兩方面。在重視專業(yè)人才的培養(yǎng)、培訓(xùn)的同時，重視程序編排、模型研發(fā)、科技成果推廣等非物質(zhì)產(chǎn)品，使科技支撐體系成為治黃事業(yè)快速發(fā)展的基石。4）加強管理，全面發(fā)揮科技支撐體系的作用科技支撐體系由三個子體系組成，不可或缺。近幾年，一些重大實踐項目都采用了“三條黃河”聯(lián)動的形式，為治黃事業(yè)提供最先進的方法、最及時的成果。 在總結(jié)這些經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提升各項業(yè)務(wù)的科技含量，充分發(fā)揮科技支撐體系的作用，全面推進科技治黃的發(fā)展。參考文獻1、 2、 3、 李國英，建設(shè)“原型黃河”完善的測驗體系，4、 5、 黃委編，“

27、數(shù)字黃河”工程規(guī)劃，黃河水利出版社，2003年9月第一版;6、 黃委編，“模型黃河”工程規(guī)劃，黃河水利出版社，2004年1月第一版;Brief Exposition on Science and Technology Support System for the Yellow River The project is one of the contents of Comprehensive Planning in the Yellow River. Chief Engineer Office, Hydrology Bureau, and the Yellow River Institute o

28、f Hydraulic Research joined this work.Liu bin Sun jianqi 1 Wang qi 2 Hui xiaohu3 Su yunqi4 （1Chief Engineer Office；2.Yellow River Conservancy Press； 3.Hydrology Bureau；4.the Yellow River Institute of Hydraulic Research.）Aiming at “Prototype Yellow River”, science and technology support system (STSS)

29、 for Yellow River (YR) regard “Prototype YR” as governing aim. New circumstances and new issues for water and sediment of YR could be timely and accurately known, mastered and predicted by dint of modern apparatus, equipments and technology especially high-tech. Various schemes could be digital simu

30、lated, analyzed, and studied to provide decision support in visual condition through building integrated basin management platform. And the internal law could be revealed，so that to provide support system for YR development basing on the application of technology and its development through in testi

31、ng place the inversion of the YR natural phenomenon and testing. STSS for the YR includes three sub-systems, namely water and sediment monitoring and forecasting system, “digital YR” project and “model YR” project system.1、The first step and developmentSince 1946, especially after the year of 1949,

32、the YR has been given a large-scale exploitation and management. STSS for YR experienced from weak to strong, from low to high, a course of developing continuously, playing an increasingly important supporting role.Hydrometric station and hydrological observation were set in YR basin from 1911 accor

33、ding to modern hydrological knowledge. The first rain gauging station was set up in 1912 in Taian, Shangdong province 1, and the first gauging station was set up in 1915 in Dawenhe River, a tributary of YR, which two are the symbol for YR basin to start hydrological observation with modern scientifi

34、c method. And gradually variously hydrometric stations were set up. The earliest gauging stations on YR mainstream were set up in 1919, namely Shanxian station, Henan province, and Luokou station, Shandong province 2. After 1946, a series of working, such as hydrologic network planning and building,

35、 flood gauging, flood investigation, hydrologic data processing, was started, which means water and sediment monitoring working has made a big progress. The first basin-wide network planning was carried out in 19563, and four times of larger adjustment in 1961, 19631965, 19771979, 1983.In order to s

36、trengthen the development of water conservancy scientific research, according to needs of development of YR, the YR Institute of Hydraulic Research was found in 19504 to start multi-disciplinary and comprehensive water conservancy scientific research with focusing on river sediment. A large number o

37、f effective physical model test have been carried out for Sanmenxia Reservoir operation and reconstruction, and for the key issues of Xiaolangdi Reservoir in the planning, design and construction. The results of research provide a basis for solving the major technical problems. Model tests, such as

38、channel realignment, downstream channel evolution law was carried out.With computers application and development of universal, for the key issues, some business application systems were constructed and developed by different departments respectively. However, there are many problems among the system

39、s 5. In order to enhance scientific and technological content of YR business, to strengthen the unified management of the basin, and to promote the modernization of YR water conservancy, YYCC raised official to build “Digital YR”project in July,2001, and finished Planning of “Digital YR”Project, app

40、roved by the Ministry of Water Resource in 2003.2、The statusStarting in different time and experiencing different stages of development, the three sub-systems of technology support system have played important role for YR.2.1 Water and sediment monitoring and forecast systemThis system includes hydr

41、ologic network, facilities and equipment, sediment measurement, hydrological information and forecast, etc.1) Hydrologic networkAccording to some principles, including combining river system and hydrologic regionalization with administrative area, respecting history division, basin-wide integrative

42、hydrologic network planning was carried out in provinces and YRCC. As of 2005, in the YR Basin the existing gauging stations 416; stage gauging station 76; rain gauging station 2281; sediment observation station 252; evaporation station 161; groundwater observation well 2128. Within basin, gauging s

43、tation on average one-station control area is 1900 km2, rain gauging station on average a single station control area is 330 km2. The existing hydrologic network played a huge role in flood control and drought relief, water resources management, water planning and design, and the development of nati

44、onal economy.2) Facilities and equipmentTo date, hydrologic system in YR basin has built variety hydrometric cableway 592, hydrometric boat 163, special measuring bridge 85, stage survey platform 561, wireless radio station 532, ADCP 24, GPS universe station 66, and flood control vehicle 483.3) Silt

45、ation measurementSilt measuring of the lower reaches YR started from 1950s. The unified channel silt measuring began after 1962, and has continued to this day. So far, 808 silt measuring crossing-sections, distributing in Sanmenxia dam and its hereinafter area, are dominated by YRCC.4）Hydrological i

46、nformation and forecastAt present, the major forecast projects include weather forecast, flood forecast, runoff forecast, and so on. YR weather forecast relies largely on synoptic meteorology forecast method. Various flood forecast schemes on main stations in mainstream and tributaries have been dev

47、eloped. YRCC and provinces have set up corresponding flood forecast system. Hydro meteorological forecast system on some ongoing project could achieve continuous forecast on weather, flood and run off.2.2 “Digital YR”projectThe framework of “Digital YR” project consists of three levels, application

48、system, application services platform and infrastructure. Infrastructure includes data collection, data transmission, data storage and processing. Application service platform includes application service and resource management. The business application system includes flood control and disaster mi

49、tigation, water regulation, water resources protection, soil and water conservation, engineering construction and management, e-government, and so on. After several years of construction, Digital YR project has made significant progress and has played an important role for YR.1) Application system b

50、uilding smoothlyFlood control: We carried out construction for rainstorm flood warning and forecast system in YR Xiaohuanjian, finished YR downstream four-level information collection system pilot trials construction, built forecast regulation coupling system, built off-site video meeting system, an

51、d so on. These systems have played active role for YR on flood control and ice prevention, water and sediment regulation.Water resources management and regulating: We built YR water regulation center, the initial achievement of the computer information management for water regulation information wit

52、h 77 sluices achieved remote monitoring, and carry out the management of the Heihe River water regulation system.Water resource protection: We preliminarily built water source protection monitoring center, built water quality moving monitoring vehicle, and developed water resource environment inform

53、ation system.Water and soil conservation: We finished basically water and soil conservation environment monitoring system first stage construction.Engineering construction and management: We finished basically the lower of YR flood control works maintenance pilot trials system, developed works maint

54、enance model, advanced the level of construction management and maintenance management on YR water conservancy engineering.E-government: We finished the Ministry of Water Resources e-government first stage works.2）Infrastructure improvementWe built basically communication and network covering the mi

55、ddle and lower of YR, finished data center first stage works, built some basic data base and special application data bases.3）Construction and management system has basically taken shapeWe set up special management organization, established “Digital YR”project standard systems, worked out some techn

56、ique standard, and issued some corresponding bylaws.2.3 “Model YR” projectModel YR is a scientific testing technology system consisting of special physical models. On the hand, the model of YR provides directly development program for YR, on the other hand, provides physical parameters for the Digit

57、al YR.Early as 1923, Professor Engels, a German, carried out a test on the YR dike 6 with physical model. After 1949, physical model test in the YR got progressive development and played a good guide, while simulation technology also developed rapidly. After decades of construction and development many physical model have been completed, including the Xiaolangdi to Taochengfu reach channel model, the Xiaolangdi reservoir area model, the Sanmenxia reservoir area model, part of the generalized model, basic research test flume, and soil erosion dust groo