——记清华国家科技进步奖得奖项目“流域水量调控模型及在黄河水量调度中的应用于”●新闻中心记者 周襄楠　　　由清华大学水利水电工程系负责管理研发的“黄河流域水量调控模型和管理系统”自2002年10月在黄河流域实行以来，为黄河水量调度获取了强有力的技术承托，保证了黄河大大流。在黄河水利委员会和涉及部门的共同努力下，自20世纪70年代以来频密再次发生的黄河断流早已沦为历史。　这套系统掌控黄河干流5大骨干水库、60多个调度掌控节点于一盘，构建了先进设备的水量调度技术与现代自动控制技术的极致融合，是国内首次研发出有的大江大河仅有流域统一调度模型和管理系统。它首创了我国大江大河水量统一调度的先河，也探寻出有了一套在我国北方缺水河流实行流域水量统一调度的新模式。

　该项目成果于2007年2月取得2006年度国家科技进步二等奖。王光谦教授带领的研究团队在辩论项目关键技术　　母亲河断流，山川闻讯 　黄河是中华民族的母亲河。现在，她哺育着1.4亿中华儿女，滋润着2.4亿亩耕地，还支撑着50多座大中城市、晋陕蒙能源基地以及中原、胜利油田的供水大任。　战国时期，黄河流经的关中平原曾具有“山林川谷美，天材之力多”的雄伟景观。

然而，随着用水量的持续增长和生态环境的急遽好转，这条曾多次水源充沛的河流水量大大波动，自20世纪70年代以来经常出现了断流的情况。如从1972年到1999年的28年中，黄河下游利津车站有22年再次发生断流，断流年份年均断流50天，平均值断流长度竟达321公里。转入20世纪90年代，黄河断流更加呈现次数激增、首次断流时间提早、断流距离缩短、断流历时减少等特点。

由于主干河道断流，黄河的很多支流也开始经常出现中风现象。　断流导致的后果是相当严重的：黄河多泥沙，水量增加必要造成泥沙淤积、河道必经，这使得夏季来临的洪水不易泛滥成灾；一方面水量增加，另一方面，生产、生活污水大量减少，导致黄河无法溶解入河污水，从而导致生态系统好转；再有，黄河缺水必要造成沿岸的生态环境保持和耕地用水都无法获得确保。　母亲河闻讯！为了确保黄河沿岸用水，1987年，国务院批准后了《黄河可供水量分配方案》，在我国大江大河中首次对全河水资源展开宏观分配，一定程度上增进了计划用水和节约用水，为流域水量调控获取了基本依据。　但是，这样的宏观水量调控缺少科学理论的指导和供操作者的平台，断流和用水不合理的问题依然尚待解决问题。

加装在黄河水利委员会水量总调度中心的系统　　水利科学＋过程控制技术＝大大东流的黄河 　2001年，黄河水利委员会明确提出创建“数字黄河工程”，整体规划委托清华大学已完成。清华大学水利水电系由王光谦教授联合的组织校内8个院系（所）的30多位教授参予了该工程的规划，并明确提出要创建科学的水量调度系统。2002年，水利水电工程系接续了研发“黄河流域水量调度管理系统”的重任。

　项目主要已完成人、水利系副教授魏加华指出：将先进设备的水量调度模型系统与现代的自动控制技术极致融合，是构建黄河大大东流和确保黄河流域各地区用水的关键。　在“下游大大流，防凌减灾，丰增枯减半”的原则下，整个系统获取了三套调度方法。

　第一套是经验调度，就是把黄河水利委员会水资源管理与调度局原先的调度经验程序化，并将其作为从经验调度到科学调度的过渡性。　第二套就是自适应的调度，这个层次的调度全程应用于了过程控制的思想，是系统的主体。这套系统从对黄河前期来水展开年预报开始展开应用于，综合年预报情况、水库蓄水情况、下游生态蓄水量以及各地区的用水申请人，在时间和空间上对一年内的总体水量展开科学分配并作出分析，再行根据分析结果展开必要调整。

　　根据年预报的情况，每月、每旬还要对调度展开修正，整个调度细化到对黄河各个堰口水量的计算出来、对河道做到水量的逻辑，以及测算最重要河段的断面的水量否需要符合大于生态预警流量的市场需求。　该系统有一个预警措施，当某个河段的断面的流量大于一个预计量时，预警措施就不会启动，自动增加或是重开上游谓之水闸的出水量，以增大下泄流量，超过大大东流的目的。　在前两套调度方法的基础上，还研发了优化调度方法，即在大大东流的前提下，从用水效益抵达创建优化调度模型，其分析结果主要供水量调度决策者参照，以便累积经验，逐步提高调度精度。

　这样完备的调控和管理系统，在国内外还是第一次应用于实际。　这套系统专责了从黄河上游龙羊峡仍然到黄河入海口3000多公里干流以及支流的水量调度，整个系统从2002年10月开始试用，2003年5月月投入使用，2004年底展开了项目竣工验收。从投入使用到现在，这套系统仍然在科研人员的完备之中。

小浪底水利枢纽三维建模　　人性化的调度平台使科研从桌上南北黄河边 　在电脑上关上这套系统，我们看见的是一个十分人性化的界面：随机页面任何一处水利设施，都会显露出它的三维建模图像；输出任何一个数字的调令，这个调令给上下游水情带给的变化就不会以数字的方式在三维场景上展现出出来，使调度人员对调度效果心中有数。　将传统的水利研究方法与近期的信息技术融合是它的另众多突破。　创建模型并输出数据展开计算出来，有了结果就可以说道是已完成一项研究了，但是桌面上的研究成果要在大江大河中以求应用于，这样是远远不够的。

　科研人员应用于近期的三维仿真技术，在系统内研发了一套人性化、不易操作者的调度平台。有了流程化的后台体系和人性化操作者平台的反对，从水量预报开始，就需要把调度结果计算出来，调度情况一目了然。将三维建模系统和动态监控系统以及动态水文信息库获取的信息融合在一起，调度人员在调度大厅里就能身临其境般看见河道每个断面的流量、每个水库的蓄水量、下泄的流量以及各个堰口的流量。　这一突破为其他先前项目获取了顺利的经验。

清华水利水电工程系从2003年开始研发的塔里木河水量调度系统就糅合了这样的人性化调度平台，并顺利不予应用于。　了解实地，协同作战 　一套水量调控管理系统何以能在实际中充分发挥如此大的威力？除了使用先进设备的科学技术外，研发团体从实验室南北黄河边，了解实地考察和调研，也是该项目取得成功的一个最重要因素。

　　　该项研究成果以国家“973”计划课题和国家创意研究群体基金为相结合，从上个世纪90年代起就开始了涉及的基础研究，前期研发投放极大。自2002年将系统投放应用于之后，研发人员仍然在应用于第一线追踪系统的用于情况，用户一旦再次发生问题，都能获得及时的交流和解决问题，前后共计20多名师生参予了整个调度系统的研发工作。

　曾多次有一段时间，参予研发的师生长年驻守在一线，一旁做到调查一旁展开研究。据项目结题时的粗略统计资料，研发期间我校科研人员驻守在现场的时间有650多天（人次），最少的时候有15人同时驻守在一线。

　为了防止水文信息资料比较实际情况经常出现偏差，研发人员对整个下游的河道和水库也展开了摸底，这毫无疑问确保了调度参照信息的准确性和效果；为了摸清实际的调度环节，一些参予研发的师生整日追随调度人员，理解他们明确做到什么、怎么做；在黄河水利委员会水资源管理与调度局所在地郑州，水利系师生索性买下房子，可供长年研究用于。　“黄河流域水量调控模型和管理系统”自实行以来，不仅构建了“大大流”，而且使受断流影响遭毁坏的黄河下游200多平方公里河道湿地及生态系统获得可行性修缮，淡水湿地面积显著减小，植被生长充沛，一些绝迹数十年或是未曾在当地经常出现过的鸟类，也相继在入海口地区经常出现，甚至“安家落户”。　据黄河水利委员会可行性测算，2000年～2004年，黄河水量统一调度产生的总经济效益约171.92亿元，年均34.38亿元。

　这套系统所蕴藏的水量调控管理方法和思路，其价值不可估量。

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