九曲黃河治本探索記

王靜琳

1950年10月，黃河水利委員會（簡稱“黃委”）泥沙研究所在迫切的治黃需求下成立。

如今，當(dāng)年的泥沙研究所已經(jīng)發(fā)展成以河流泥沙研究為中心的多學(xué)科、綜合性科學(xué)研究機(jī)構(gòu)——黃河水利科學(xué)研究院（簡稱“黃科院”），是全國四大公益性水利科研院所之一。

誕生于百廢待興之時

黃河是世界上含沙量最大的河流，加劇黃河洪水災(zāi)害的直接原因是泥沙淤積?！芭沙隼鑫迳?，一支黃濁貫中州。吹沙走浪幾千里，轉(zhuǎn)側(cè)屋閭無處求?！北彼挝膶W(xué)家王安石的詩句，形象地描繪了泥沙給黃河兩岸人民帶來的沉重災(zāi)難。正是這些泥沙，使黃河洪水多次沖出大堤，淹沒了無數(shù)村莊、良田、基礎(chǔ)設(shè)施……

新中國成立伊始，百廢待興，人民治黃事業(yè)隨即全面鋪展開來，提出了包括修建三門峽水利樞紐在內(nèi)的一系列治黃新主張，主要目標(biāo)是防洪減沙。

治黃必先治沙，但不了解黃河泥沙運行規(guī)律怎么治？黃河的巨量泥沙，使它不同于世界上任何一條河流，治黃無經(jīng)驗可供借鑒。

1950年10月，在迫切的現(xiàn)實需求下，在水利部領(lǐng)導(dǎo)和中外專家的建議下，黃委宣布成立黃委泥沙研究所，專門研究黃河泥沙。

之后，伴隨著黃河治理開發(fā)事業(yè)的發(fā)展壯大，泥沙所又經(jīng)歷了3次更名、5次重組。

1956年，經(jīng)水利部批準(zhǔn)，以黃委泥沙研究所為基礎(chǔ)，成立綜合性的黃委水利科學(xué)研究所，泥沙所更名為泥沙研究室;1961年，泥沙研究室與水工研究室合并為水工泥沙研究室，至1963年又分開;1991年，黃委水利科學(xué)研究所組建為黃河水利科學(xué)研究院，泥沙研究室組建成泥沙研究所;2001年，為進(jìn)一步優(yōu)化人員結(jié)構(gòu)和學(xué)科建設(shè)方向，將工程水力學(xué)所并入泥沙研究所;2012年，由于專業(yè)問題，水工研究室和工程泥沙研究一室與泥沙研究所分離。

時光荏苒，一晃65年過去了，泥沙研究所（以下簡稱泥沙所）作為黃科院8個所（中心）的核心力量，始終把目光聚焦于泥沙，因為泥沙問題仍是困擾黃河治理的最大難題。

目前，泥沙所下設(shè)河情咨詢及治黃戰(zhàn)略、工程泥沙、河床演變、河道整治、河口海岸及生態(tài)環(huán)境、數(shù)學(xué)模型、量測技術(shù)等7個研究室及辦公室。66名在職職工中，有教授級高工19人，9人擁有博士學(xué)位，38人擁有碩士學(xué)位。

泥沙所還是水利部黃河泥沙重點實驗室、模型黃河基地、黃河超級計算中心的主要技術(shù)依托單位，主要研究領(lǐng)域包括河流泥沙運動基本理論、水庫調(diào)控理論與技術(shù)、河床演變與河道整治、河情咨詢與治黃戰(zhàn)略、涉河建筑工程技術(shù)評價、泥沙資源利用技術(shù)、水利量測技術(shù)與儀器開發(fā)等。

孜孜探索為了黃河安瀾

65年來，泥沙所立足治黃、站位高遠(yuǎn)，為各項重大治黃實踐和決策提供了有效支撐，尤其在三門峽水庫改建與運用、黃河調(diào)水調(diào)沙、黃河下游河道整治、黃河流域綜合規(guī)劃編制等方面，提出了一些前瞻性的觀點，引領(lǐng)了治黃事業(yè)的發(fā)展方向。

近10年來，泥沙所更是躋身治水國家戰(zhàn)隊，承擔(dān)及參與完成了國家科技支撐計劃、973基礎(chǔ)研究計劃、自然科學(xué)基金等20余項國家級科研任務(wù)。除此之外，泥沙所還完成水利部、黃委重大項目40余項;獲得大禹科學(xué)技術(shù)獎、河南省科技進(jìn)步獎、黃委科技進(jìn)步獎在內(nèi)的60余項獎勵;在核心期刊發(fā)表論文400余篇，出版專著50余部。

這里，擷取其中7項科研成果，雖是“管中窺豹”，亦可見泥沙所思維之新、研究之實、成果之豐。

——跟蹤研究黃河河情和治黃戰(zhàn)略性問題，為宏觀決策提供參考。自2003年黃委啟動基礎(chǔ)研究計劃以來，黃科院依托泥沙所成立黃河河情跟蹤咨詢研究團(tuán)隊。10多年來，該團(tuán)隊持續(xù)跟蹤黃河水沙情勢變化、暴雨洪水事件，及時向有關(guān)部門反饋重大河情。同時，團(tuán)隊根據(jù)流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展趨勢及其對治黃的新要求，重點開展治黃全局性、戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)研究，并在每年汛前向黃委黨組及各職能部門專題匯報咨詢意見和建議。目前，《黃河河情年度咨詢報告》已出版為系列專著，在國內(nèi)產(chǎn)生了廣泛影響。

——提出潼關(guān)高程控制指標(biāo)和三門峽水庫運用方式，確保渭河安瀾。潼關(guān)位于黃河和渭河匯流區(qū)下游，距離三門峽水庫大壩113.5公里，三門峽水庫建成運用后，由于庫區(qū)淤積上延，曾一度使潼關(guān)高程上升，威脅到渭河下游和黃河小北干流河道防洪以及三門峽庫區(qū)周邊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境，甚至引起了三門峽水庫存廢的爭論。泥沙所聯(lián)合其他4家單位組成項目組，經(jīng)過3年攻關(guān)，提出了潼關(guān)高程控制目標(biāo)和三門峽水庫運用調(diào)整方式，才平息了爭論。該成果2005年通過水利部驗收，2006年被鑒定為國際領(lǐng)先水平，至今還在應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。

——深入認(rèn)識黃河下游游蕩性河道河勢演變規(guī)律，提出整治方案，確保黃河下游防洪安全。黃河下游河道游蕩多變，是世界聞名的地上“懸河”。主流的大幅度擺動，不僅給灘區(qū)人民留下了難以磨滅的苦難記憶，還可能導(dǎo)致堤防出險，威脅防洪安全。

泥沙所研究揭示了“河性行曲”和“大水趨直、小水坐彎”等河勢演變規(guī)律，建立了河道整治工程設(shè)計指標(biāo)體系，提出了“分段整治、突出‘節(jié)點工程、實現(xiàn)游蕩性河道整治有機(jī)統(tǒng)一”的整治新思路，還提出了小浪底水庫運用后游蕩性河道進(jìn)一步整治的具體方案與工程布置方案，以及近期實施意見。該成果除直接應(yīng)用于2006年12月啟動的新一輪黃河下游游蕩性河道整治外，在寧蒙河段、渭河、沁河河床演變與河道整治的研究、規(guī)劃及實踐中也得到推廣應(yīng)用。該成果獲得2010年度大禹水利科學(xué)技術(shù)一等獎。

——提出黃河健康修復(fù)目標(biāo)及對策，維持黃河健康生命。20世紀(jì)90年代以后，由于人類對河川徑流的過度索取和對洪水的過度調(diào)控，黃河的自然功能已經(jīng)退化到足以威脅黃河自身生命、制約流域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，甚至威脅人類生存和健康的地步，迫使人們不得不重新審視與黃河相處的方式，從而提出了“維持黃河健康生命”的治河新理念。

但是，怎樣的黃河才算是健康的，我們該如何維持它的健康呢？泥沙所研究提出了黃河健康指標(biāo)體系，并基于對影響黃河健康的關(guān)鍵因素分析，提出了實現(xiàn)黃河健康所需要采取的關(guān)鍵途徑和技術(shù)手段。研究成果被《黃河流域綜合規(guī)劃》《黃河水資源綜合規(guī)劃》《黃河河口綜合治理規(guī)劃》采納，并應(yīng)用于黃河水量統(tǒng)一調(diào)度的生產(chǎn)實踐。該成果獲大禹水利科學(xué)技術(shù)一等獎。

——研發(fā)黃河數(shù)學(xué)模擬系統(tǒng)，使治黃決策更具科學(xué)性和前瞻性?！叭龡l黃河”是治黃的有效手段，其中的“數(shù)字黃河”的核心和靈魂就是數(shù)學(xué)模擬系統(tǒng)，它能在治黃實踐開展前，在計算機(jī)上模擬、分析、遴選出最佳的實施方案，使治黃決策更具科學(xué)性和前瞻性。

黃河數(shù)學(xué)模擬系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊歷經(jīng)10年，研發(fā)的黃河數(shù)學(xué)模擬系統(tǒng)在黃委組織的測評中名列第一，并被指定為應(yīng)用級數(shù)學(xué)模型系統(tǒng);2014年入選國家洪水風(fēng)險圖編制項目軟件目錄。系統(tǒng)包含河道、水庫、波浪-潮流、水質(zhì)、水溫、河冰等計算模塊，已廣泛應(yīng)用于黃河調(diào)水調(diào)沙、國家防汛指揮系統(tǒng)、黃河下游洪水風(fēng)險圖制作、防洪影響評價等重大治黃實踐。

——研發(fā)多沙河流洪水演進(jìn)與沖淤演變數(shù)學(xué)模型，提高防洪預(yù)見性。提前一分鐘預(yù)判出洪水風(fēng)險，防洪就多一分主動，經(jīng)濟(jì)就少一些損失。泥沙所通過研究多沙河流水沙運動基本特性與河床演變基本規(guī)律，構(gòu)建了多沙河流洪水演進(jìn)與河床沖淤演變準(zhǔn)二維泥沙數(shù)學(xué)模型和黃河下游河道平面二維水沙數(shù)學(xué)模型，大大提高了洪水演進(jìn)的預(yù)見性。該模型在黃河下游防洪、調(diào)水調(diào)沙、河道演變預(yù)測及灘區(qū)治理、小浪底水庫運行等實踐中得到應(yīng)用，對學(xué)科發(fā)展也有極大促進(jìn)作用。2009年，該成果獲得大禹水利科學(xué)技術(shù)一等獎。

——參與治黃重大實踐活動方案制訂與效果分析。“利用桃汛洪水沖刷降低潼關(guān)高程試驗”是黃委近年來控制潼關(guān)高程的綜合措施之一，從試驗指標(biāo)的優(yōu)化研究、試驗預(yù)案的編制到試驗的實施和跟蹤調(diào)整，泥沙所全程參與其中。

自2002年以來，黃河調(diào)水調(diào)沙已實施14年，泥沙所也做了14年的相關(guān)研究工作：開展了調(diào)水調(diào)沙調(diào)控指標(biāo)及關(guān)鍵參數(shù)制定、不同調(diào)控方案的優(yōu)化計算、小浪底水庫人工異重流塑造設(shè)計、小浪底至花園口區(qū)間洪峰增值預(yù)報等工作;進(jìn)行了調(diào)水調(diào)沙河情實時跟蹤，提交了《西霞院至花園口干流區(qū)間洪峰增值滾動預(yù)測報告》，系統(tǒng)開展了調(diào)水調(diào)沙效果后評估，并對下一年度調(diào)水調(diào)沙提出建議。

助推流域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展

近年來，泥沙所緊緊圍繞黃委“治河為民，人水和諧”治河理念，利用專業(yè)優(yōu)勢，在社會上承擔(dān)了多項防洪評價任務(wù)，為流域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)了力量。

泥沙所結(jié)合涉河建筑工程的技術(shù)特點，針對復(fù)雜橋群、復(fù)雜地形下設(shè)計洪水水位、壅水水位、沖刷深度等關(guān)鍵技術(shù)問題，持續(xù)開展研究，已初步形成了計算相對規(guī)范的防洪評價服務(wù)平臺，為各種參數(shù)的選取提供了參考范例，為高質(zhì)量完成防洪評價任務(wù)提供了可靠的工具。

截至目前，泥沙所已完成了包括鐵路、公路、輸油（輸氣）管道、超高壓輸電線、取水口、排污口等建筑物跨河、穿河、穿堤、臨河建設(shè)等在內(nèi)的防洪影響評價任務(wù)120多項。其中，京滬高速鐵路橋是連接中國“四縱四橫”客運專線網(wǎng)中“一縱”的關(guān)鍵節(jié)點，也是中國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中投資規(guī)模大、技術(shù)水平高的一項工程;三門峽黃河公鐵兩用大橋是蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道的重要部分，該通道線路全長1817公里，是新的國家戰(zhàn)略“北煤南運”的運輸通道。泥沙所以優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，完成了這兩項國家大型建設(shè)項目的防洪評價任務(wù)，獲得業(yè)主的高度評價。

另外，泥沙所還為黃河之外的其他河流管理提供了技術(shù)支撐。比如：提出改變聊城市水庫運用方式的意見，為渭河河道整治劃定治導(dǎo)線，設(shè)計完成渭河枯水期調(diào)度系統(tǒng)等。

審時度勢思辨未來

當(dāng)前，黃河泥沙科研形勢正在悄然發(fā)生著變化：一是黃河水沙銳減，尤其是泥沙，由20世紀(jì)五六十年代的年均輸沙量16億噸減少到3億噸左右，有些年份甚至不足1億噸;二是隨著新形勢下治黃理念的轉(zhuǎn)變和我國推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略的提出，要求泥沙科研方向必須做出調(diào)整，由防洪減淤拓展到服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)建設(shè)。

國家科研管理體制也正處于轉(zhuǎn)折時期，現(xiàn)有的國家科技支撐計劃、973基礎(chǔ)研究計劃、水利部公益性行業(yè)專項等重大計劃項目，均納入國家重點研發(fā)計劃專項，導(dǎo)致今后申請科研項目的渠道更為集中，申請難度增加，要與全國的科研院所競爭。

泥沙所從實際出發(fā)，在思辨中審時度勢，尋找未來發(fā)展的方向，提出了未來5年的發(fā)展思路和保障措施。

發(fā)展思路：一是積極對外聯(lián)合，多渠道申請國家重點研發(fā)計劃專項“江河治理與水沙調(diào)控技術(shù)”的相關(guān)課題;二是制定激勵政策，加強(qiáng)市場開拓，穩(wěn)定科研骨干隊伍;三是加強(qiáng)治黃戰(zhàn)略研究，拓展學(xué)科領(lǐng)域，調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu);四是改善科研環(huán)境，引進(jìn)優(yōu)秀人才;五是營造創(chuàng)新氛圍，提高基礎(chǔ)研究能力及科研素養(yǎng)，爭取獲得高層次科研成果。

保障措施：一是拓展研究領(lǐng)域，增設(shè)治黃戰(zhàn)略研究室、河口及環(huán)境研究室，關(guān)注流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對治黃的新要求;二是建立橫向項目承攬人獎勵辦法，鼓勵職工闖市場、找項目;三是建立各研究室人員交流、流動機(jī)制，允許各研究室進(jìn)行人員調(diào)整，以此開放機(jī)制，逐步提高科研工作效率，使研究人員釋放一定的壓力;四是建立各研究室項目合作機(jī)制，實現(xiàn)科研成果、平臺、儀器設(shè)備的共享，避免低水平重復(fù)研究;五是建立內(nèi)部考核機(jī)制及高效服務(wù)機(jī)制，為科研人員提供優(yōu)質(zhì)服務(wù);六是建立潛心研究、潛心創(chuàng)新機(jī)制，鼓勵優(yōu)秀的、甘于寂寞的基礎(chǔ)研究人員多出創(chuàng)新成果。

“九曲黃河萬里沙，浪淘風(fēng)簸自天涯?！蹦嗌扯嗍屈S河復(fù)雜難治的根源，泥沙所抓住“治沙”這一黃河治理之本，引領(lǐng)黃河泥沙研究65年，揭示黃河泥沙運行規(guī)律、探尋泥沙處理和利用舉措，是護(hù)佑黃河歲歲安瀾的中堅力量。黃河“水少沙多、水沙關(guān)系不平衡”的特性沒有改變，泥沙研究依舊任重道遠(yuǎn)，泥沙所定會再接再厲、敏思篤行，支撐黃河走向長治久安的新時代。