張榮國(guó) 郭樹(shù)芳

摘要黃河治理與開(kāi)發(fā)進(jìn)入了科技信息化、數(shù)字化的新時(shí)期。以“數(shù)字黃河”概念為指導(dǎo),充分吸收當(dāng)今世界先進(jìn)成熟的理論和技術(shù),對(duì)治黃工作的信息化建設(shè)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)部署是治黃通往現(xiàn)代化的必由之路。在此,筆者就“數(shù)字黃河”在治黃工作中的作用談一點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞數(shù)字黃河治黃工作作用

中圖分類號(hào):TV8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 “數(shù)字黃河”的科學(xué)含義

1.1 “數(shù)字黃河”的含義

“數(shù)字黃河”的原理是借助全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量、遙測(cè)、遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等現(xiàn)代化手段及傳統(tǒng)手段采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對(duì)黃河流域及其相關(guān)地區(qū)的自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等要素構(gòu)建一體化的數(shù)字集成平臺(tái)和虛擬環(huán)境,在這一平臺(tái)和環(huán)境中,以功能強(qiáng)大的應(yīng)用軟件系統(tǒng)與數(shù)學(xué)模型對(duì)黃河治理開(kāi)發(fā)和管理的各種方案進(jìn)行模擬、分析和研究,并在可視化的條件下提供決策支持,增強(qiáng)決策的科學(xué)性和預(yù)見(jiàn)性。

簡(jiǎn)單地說(shuō),“數(shù)字黃河”就是“原型黃河”的虛擬對(duì)照體,即通過(guò)全數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的構(gòu)建,建立黃河流域及其相關(guān)地區(qū)的數(shù)字化(虛擬)研究環(huán)境,通過(guò)數(shù)學(xué)模擬系統(tǒng)對(duì)黃河治理開(kāi)發(fā)和管理的各種方案進(jìn)行模擬、分析和研究。

1.2 “三條黃河”建設(shè)

新時(shí)期科技治河體系的核心是“三條黃河”建設(shè),即“原型黃河”、“數(shù)字黃河”和“模型黃河”。

“三條黃河”相互關(guān)聯(lián)、互為作用,共同構(gòu)成了支持黃河治理開(kāi)發(fā)與管理的科學(xué)決策場(chǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中,通過(guò)對(duì)“原型黃河”的研究,提出黃河治理開(kāi)發(fā)與管理的各種需求;利用“數(shù)字黃河”對(duì)黃河治理開(kāi)發(fā)方案進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,提出若干可能方案或預(yù)案;利用“模型黃河”對(duì)“數(shù)字黃河”提出的可能方案或預(yù)案進(jìn)行試驗(yàn),進(jìn)行修改和完善,提出可行方案或預(yù)案;最后將所選方案或預(yù)案在“原型黃河”布置或?qū)嵤?經(jīng)過(guò)“原型黃河”實(shí)踐,逐步調(diào)整、優(yōu)化,以保障治理開(kāi)發(fā)方案的技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全有效和可持續(xù)發(fā)展。

2 “數(shù)字黃河”在治黃工作中的應(yīng)用

如前所述,“數(shù)字黃河”是原型黃河的虛擬對(duì)照體,是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中的黃河。那么,流域中與黃河相關(guān)的重大自然事件和人類活動(dòng)都應(yīng)按一定的時(shí)空尺度反映在“數(shù)字黃河”之中。同時(shí),“數(shù)字黃河”也必須為預(yù)測(cè)管理黃河的重大自然事件、規(guī)范并優(yōu)化人類影響河流的活動(dòng)、進(jìn)而建立和諧的社會(huì)與河流的關(guān)系提供科技支持。為此,“數(shù)字黃河”應(yīng)當(dāng)解決治黃應(yīng)用與相關(guān)科學(xué)技術(shù)幾方面的問(wèn)題。

2.1 水文氣象與水情預(yù)報(bào)

水文氣象情報(bào)預(yù)報(bào)已經(jīng)由傳統(tǒng)的僅為防汛減災(zāi)提供服務(wù)擴(kuò)展為防汛、水資源管理和調(diào)度、水資源保護(hù)和監(jiān)測(cè)、調(diào)水調(diào)沙等重大治黃實(shí)踐提供決策依據(jù),“數(shù)字黃河”其主要任務(wù)是接收處理各類氣象、水情信息,制作和發(fā)布?xì)庀箢A(yù)報(bào)和水文預(yù)報(bào),為指導(dǎo)治黃決策提供依據(jù)。

2.2 防凌防汛與減災(zāi)

防汛減災(zāi)的核心是對(duì)洪水資源實(shí)施調(diào)度與管理,將其對(duì)人類造成的損失減少到最低程度?！皵?shù)字黃河”必須能模擬預(yù)測(cè)洪水泥沙演進(jìn)和洪水致災(zāi)情況、優(yōu)化水庫(kù)及相關(guān)工程的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用方案,為防汛減災(zāi)提供科學(xué)高效的支持。

2.3 水資源管理與調(diào)度

黃河水資源的統(tǒng)一管理與調(diào)度其核心是根據(jù)黃河水資源動(dòng)態(tài)情況,優(yōu)化確定黃河水資源在不同時(shí)空的配水方案,實(shí)施水資源的精細(xì)調(diào)度?！皵?shù)字黃河”能模擬黃河水資源的狀態(tài)、黃河流域及相關(guān)地區(qū)典型的需水和用水情況,能夠動(dòng)態(tài)編制、管理和模擬水資源配置與調(diào)度的不同方案,同時(shí)能夠監(jiān)視水資源的調(diào)度情況并進(jìn)行適時(shí)控制。

2.4 水資源保護(hù)與預(yù)測(cè)

黃河水資源保護(hù)工作的核心任務(wù)是對(duì)水質(zhì)、水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)督和分析評(píng)價(jià)。“數(shù)字黃河”必須能夠及時(shí)采集大量的水質(zhì)、水環(huán)境數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行模擬、評(píng)價(jià);能夠計(jì)算模擬不同時(shí)空黃河水環(huán)境的承載情況以及納污情況,并對(duì)水資源的變化進(jìn)行模擬預(yù)警預(yù)報(bào)。

2.5 水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理

黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)旨在通過(guò)相對(duì)完善的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),為水土保持規(guī)劃提供支持,對(duì)各類水土保持措施進(jìn)行評(píng)價(jià)分析?！皵?shù)字黃河”必須建立相對(duì)完善的水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),采集水土流失的基本數(shù)據(jù),準(zhǔn)確掌握關(guān)于流域內(nèi)特別是黃土高原的水土流失、生態(tài)環(huán)境信息。

2.6 水沙、水環(huán)境變化規(guī)律研究與整治

為使“數(shù)字黃河”能夠模擬仿真“原型黃河”的水沙過(guò)程和現(xiàn)象,必須研發(fā)一系列反映機(jī)理的數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用“數(shù)字黃河”和“模型黃河”提出的方案或預(yù)案進(jìn)行黃河治理試驗(yàn)、修改和完善,提供可行方案或預(yù)案;最后將所選方案或預(yù)案在“原型黃河”布置或?qū)嵤?/p>

綜上所述,加強(qiáng)“三條黃河”建設(shè),促進(jìn)“數(shù)字黃河”在治黃工作中的應(yīng)用,就必須逐步調(diào)整和優(yōu)化科技治河理念,以保障治理開(kāi)發(fā)方案的技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全有效和可持續(xù)發(fā)展。從而使黃河除害興利、造福人民、長(zhǎng)治久安,真正使“數(shù)字黃河”在治黃工作的應(yīng)用實(shí)踐中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,實(shí)現(xiàn)科技治河、人水和諧的治黃工作新局面。