“数字黄河”在治黄工作中的作用

［内容摘要］黄河治理与开发进入了科技信息化、数字化的新时期。以“数字黄河”概念为指导，充分吸收当今世界先进成熟的理论和技术，对治黄工作的信息化建设进行统一规划、设计和开发部署是治黄通往现代化的必由之路。在此，笔者就＂数字黄河＂在治黄工作中的作用谈一点认识：

关键词：数字黄河　治黄工作　作用

一、“数字黄河”的科学含义

（一）＂数字黄河＂的含义。就是把黄河装进计算机，从而可方便地模拟、分析、研究黄河的自然现象，探索其内在规律，为黄河治理、开发和管理的各种方案决策提供科学技术支持。其原理是借助全数字摄影测量、遥测、遥感、地理信息系统、全球定位系统等现代化手段及传统手段采集基础数据，通过微波、超短波、光缆、卫星等快捷传输方式，对黄河流域及其相关地区的自然、经济、社会等要素构建一体化的数字集成平台和虚拟环境，在这一平台和环境中，以功能强大的应用软件系统与数学模型对黄河治理开发和管理的各种方案进行模拟、分析和研究，并在可视化的条件下提供决策支持，增强决策的科学性和预见性。

简单地说，“数字黄河”就是“原型黄河”的虚拟对照体，即通过全数字化数据库平台的构建，建立黄河流域及其相关地区的数字化（虚拟）研究环境，通过数学模拟系统对黄河治理开发和管理的各种方案进行模拟、分析和研究。“数字黄河”包括三个层次的内容：一是覆盖全流域的、完善的数据采集及高质量的数据通信传输系统；二是海量数据的存储管理与信息资源共享系统；三是能够对黄河的现在、过去及其将来各自然现象进行模拟仿真的数学模拟系统和各类业务应用系统。以便优化帮助确定既利于维持黄河健康生命又利于流域经济社会的持续发展的黄河治理开发与管理模式。 

（二）“三条黄河”建设。在新时期我们提出的黄河治理开发与管理的整个科技治河体系中，“数字黄河”的地位和作用十分重要。新时期科技治河体系的核心是“三条黄河”建设，即“原型黄河”、“数字黄河”和“模型黄河”。

“三条黄河”相互关联、互为作用，共同构成了支持黄河治理开发与管理的科学决策场。在实际应用中，通过对“原型黄河”的研究，提出黄河治理开发与管理的各种需求；利用“数字黄河”对黄河治理开发方案进行计算机模拟，提出若干可能方案或预案；利用“模型黄河”对“数字黄河”提出的可能方案或预案进行试验，进行修改和完善，提出可行方案或预案；最后将所选方案或预案在“原型黄河”布置或实施，经过“原型黄河”实践，逐步调整、优化，以保障治理开发方案的技术先进、经济合理、安全有效和可持续发展。

二、“数字黄河”在治黄工作中的应用

如前所述“数字黄河”是原型黄河的虚拟对照体，是计算机和网络中的黄河。那么，流域中与黄河相关的重大自然事件和人类活动都应按一定的时空尺度反映在“数字黄河”之中。同时，“数字黄河”也必须为预测管理黄河的重大自然事件、规范并优化人类影响河流的活动、进而建立和谐的社会与河流的关系提供科技支持。为此，“数字黄河”应当解决治黄应用与相关科学技术几方面的问题。

（一）水文气象与水情预报。水文气象情报预报已经由传统的仅为防汛减灾提供服务扩展为防汛、水资源管理和调度、水资源保护和监测、调水调沙等重大治黄实践提供决策依据，“数字黄河”其主要任务是接收处理各类气象、雨水情信息，制作和发布气象预报和水文预报，为指导治黄决策提供依据。 

（二）防凌防汛与减灾。防汛减灾的核心是对洪水资源实施调度与管理，将其对人类造成的损失减少到最低程度。洪水是河流的自然现象，“数字黄河”必须能模拟预测洪水泥沙演进和洪水致灾情况、优化水库及相关工程的联合调度运用方案，以洪水资源利用的最大化和洪水致灾的最小化为目标，为防汛减灾提供科学高效的支持。

（三）水资源管理与调度。黄河水资源的统一管理与调度是维持黄河健康生命、优化水资源在黄河流域及相关地区配置的重要措施和保证。其核心是根据黄河水资源动态情况，优化确定黄河水资源在不同时空的配水方案，实施水资源的精细调度。“数字黄河”是能模拟黄河水资源的状态、黄河流域及相关地区典型的需水和用水情况，能够动态编制、管理和模拟水资源配置与调度的不同方案，同时能够监视水资源的调度情况并进行适时控制。

（四）水资源保护与预测。黄河水资源保护工作旨在为保证流域及相关地区的环境与社会生活引水和用水安全提供科技支持。其核心任务是对水质、水环境进行监测、监督和分析评价。“数字黄河”必须能够及时采集大量的水质、水环境数据，在此基础上对其状态进行模拟、评价；能够计算模拟不同时空黄河水环境的承载情况以及纳污情况，并对水资源的变化进行模拟预警预报；对污染物在特定河段的输移扩散过程进行模拟仿真、预测预报。

（五）水土保持生态环境监测与治理。黄河流域水土保持生态环境监测旨在通过相对完善的监测网络，为水土保持规划提供支持，对各类水土保持措施进行评价分析。“数字黄河”必须建立相对完善的水土保持监测网络，采集水土流失的基本数据，准确掌握关于流域内特别是黄土高原的水土流失、生态环境信息。同时，应建立土壤侵蚀模型群，特别是黄土高原水土流失的机理模型，模拟预测黄土高原的水土流失，评价、比较不同的治理方案等。

（六）水沙、水环境变化规律研究与整治．探索黄河的水沙、水环境等相关因素的变化规律、把握其机理并建立相应的数学模型。因此，为使“数字黄河”能够模拟仿真“原型黄河”的水沙过程和现象，必须研发一系列反映机理的数学模型，运用“数字黄河”和“模型黄河”提出的方案或预案进行黄河治理试验、修改和完善，提供可行方案或预案；最后将所选方案或预案在“原型黄河”布置或实施。

综上所述，加强＂三条黄河＂建设，促进＂数字黄河＂在治黄工作中的应用，就必须逐步调整和优化科技治河理念，以保障治理开发方案的技术先进、经济合理、安全有效和可持续发展。从而使黄河除害兴利、造福人民、长治久安，真正使＂数字黄河＂在治黄工作的应用实践中发挥越来越重要的作用，实现科技治河、人水和谐的治黄工作新局面。

审稿：石建民  副局长

　　　郭乐军　高级工程师

作者：郭树芳  经济师

             单位：东营黄河河务局

                         　　　地址：山东省东营市东营区西四路866号