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“模型黄河”:构建黄河治理开发的科技平台

来源:中国水利网 作者:通讯员 田志娟 记者 刘自国 发布时间:2003-12-31 15:28 浏览次数:


 

 

微缩的河道,仿真的堤防,模拟的水流缓缓流过,工作人员认真地测水位,取水样,这是黄河物理模型试验厅里常见的一个场景。如今,几乎每个来黄委参观访问的人都会到黄科院的北郊试验基地去看一看“模型黄河”,也就是我们所说的试验室里的黄河,就是它让国内外众多专家投来了关注的目光。“模型黄河”不仅仅是一个成比例微缩的黄河,它更凝聚着科技工作者的无数心血,孕含着现代治黄科技腾飞的希望。

“模型黄河”自2001年提出的两年多来,它已经从一个全新的治黄理念转变为治黄重大决策的有力科技支撑。随着工程建设的全面实施,治黄的科技水平将大大提高,其必将有力促进黄河治理开发与管理事业的现代化进程。

众所周知,黄河是世界上最复杂、最难治理的河流,仅靠已有的理论分析、实践经验,以及数值模拟计算的方法来决策各种重大的治理开发方案,已满足不了现代治黄的要求。2001年11月7日,李国英主任从黄河治理开发及国民经济发展的重大需求出发,首次提出了21世纪要加大治黄科技含量,着力建设“三条黄河”,“模型黄河”作为其中的重要组成部分被提上议事日程。

“模型黄河”是一个庞大而复杂的系统工程,为有计划地进行这一工程建设,黄委专门成立了“模型黄河”工程领导小组,并自2002年以来,先后邀请国内有关专家、学者,就“模型黄河”工程建设问题进行多次咨询,在广泛听取各方面意见的基础上,组织黄科院、山东黄河河务局、黄河上中游管理局、水文局和黄委设计院等单位联合编制《“模型黄河”工程规划》。在广泛征求委内外专家意见的基础上,经过多次修改,数易其稿,最终于完成规划的编制。

2003年8月25日,《“模型黄河”工程规划》在北京通过水利部审查。2003年11月26日,水利部正式批复了《“模型黄河”工程规划》,标志着“模型黄河”工程建设进入了全面实施阶段。

“模型黄河”工程的建设将采用先进的实体模拟理论和技术,测控技术和信息技术,通过建设“模型黄河”工程体系,对黄河的自然现象进行复演、模拟和试验,探求黄河的演变规律,为黄河治理开发的重大决策提供科学的依据,为各项水利基础设施的建设和运行提供强有力的技术支撑,为“数字黄河”工程的建设提供物理参数,提高治黄的科技含量,推动黄河水利现代化。

“模型黄河”与“数字黄河”都是研究“原型黄河”演变基本规律和治理开发方案的手段,“模型黄河”为数学模型的建立和验证提供更多的物理参数,同时,通过数学模型演算,也可为“模型黄河”补充运行的控制参数,实现对一系列更为复杂的过程进行物理模拟试验。原型资料用于指导模型的建设,同时模型研究的结果反作用于黄河的治理开发,总之,“三条黄河”的建设是相互关联、互为作用的。

根据《规划》,“模型黄河”工程体系建设包括实体模型建设、测控系统建设、模型厅及配套设施建设,其中实体模型建设包括黄土高原模型、水库模型、河道模型、河口模型等。为使“模型黄河”测控自动化系统建设项目能紧密结合“模型黄河”建设,黄委将通过技术引进,自主和联合开发等形式,将逐步实现量测和数据采集处理的自动化,并最终实现“模型黄河”测控的系统化、网络化、自动化。建成后的“模型黄河”将能系统联系影响黄河治理开发的各种因素,并直观看出它们之间的相互关系,使黄河的各种自然现象具体化甚至量化,可直观呈现不同条件下各种治黄方案的效果,使决策更为便捷、准确。

在编制规划的同时,“模型黄河”的建设也在紧锣密鼓地进行,根据黄河治理开发与管理的需要,黄委相继建设了小浪底至苏泗庄、小浪底库区、花园口至东坝头、三门峡库区等实体模型,测控系统建设也初具规模。由于黄河含沙量高,流速低的特殊性,普通的量测仪器在黄河上难以适用,黄委还自主研发了高含沙浑水地形量测仪、高含沙浑水流速量测仪等一批测量仪器。

已建的模型已经在近期的治黄工作中已发挥了重要作用,在2001年黄河首次调水调沙试验过程中,黄委组织开展了库区模型试验和河道模型试验,按照小浪底水库调水调沙的实际过程,包括入流、泄流过程的各个环节,进行复演试验,实际的洪水过程与模型上的水流过程同步进行,并通过计算机与数学模拟实现了互动,真正实现了“三条黄河” 的联动。

2003年的防汛合成演练和汛期中,“模型黄河”通过不同的物理条件,模拟自然水沙运动,观察变化要素,对验证防洪调度方案的合理性起到了积极作用。此外,在下游河道整治方案及小浪底水库运用方案的确定中,“模型黄河”的功效也已经初步显现。随着“模型黄河”工程规划的批复,下一步,黄河河口模型、渭河下游河道模型等将陆续展开,整个“模型黄河”建设将进入快车道。

黄科院总工姚文艺自信的告诉我们,“模型黄河”工程是直接结合黄河治理开发与管理需求建设的,其研究成果将直接用于“原型黄河”治理开发方案的决策中,并指导治理措施的实施,同时为“数字黄河”提供重要的物理参数和建模的基础理论等,此外,还可以利用“模型黄河”工程开展黄河水质污染输移、河流生态等方面的试验研究,为黄河治理开发提供更多领域的科技服务,因此,“模型黄河”工程建设有着广阔的应用前景和长远的意义。

“模型黄河”工程建设作为一项构成复杂、技术难度大、理论性强的重大项目,对其建设黄委将继续坚持面向社会、开放合作的原则,通过科学、有效的管理体制和优良的服务体系,吸引过内外所有关注黄河的专家、学者利用“模型黄河”工程开展黄河问题的研究,从而把“模型黄河”工程建设成为一项开放的工程,使其真正成为国际河流模型研究的一个窗口和平台。

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