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黃河流域生態保護和高質量發展專家談|江恩慧:黃河流域系統與黃河流域的系統治理

編者按:

    9月18日上午,習近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態保護和高質量發展座談會并發表重要講話,對黃河治理作出重要指示,要求“共同抓好大保護,協同推進大治理,讓黃河成為造福人民的幸福河”。為貫徹落實習近平總書記重要講話精神,推動黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略的實施,本刊特開設“黃河流域生態保護與高質量發展專家談”評論專欄,邀請國內水利專家學者就這一主題發表觀點、開展交流討論,為黃河保護與治理建言獻策。現在此陸續刊發,以饗讀者,歡迎留下您的寶貴意見。

 

黃河流域系統與黃河流域的系統治理


江恩慧

(黃河水利科學研究院副院長、總工程師,水利部黃河泥沙重點實驗室主任)

 

    習總書記9月18日視察黃河的重要講話,為黃河治理提出了更高、更加明確的目標——“黃河流域生態保護和高質量發展”。從這14個字中,我們可以領悟到3個關鍵詞:“黃河流域”“生態保護”“高質量發展”,而這3個關鍵詞的背后包含了豐富的含義。“黃河流域”,就不是只講“黃河”,不是“治河”,而是黃河流域綜合治理,“表象在黃河,根子在流域”,必須“解決九龍治水、分頭管理問題”。習總書記強調,“黃河生態系統是一個有機整體”“要充分考慮上中下游的差異”“黃河流域的社會經濟發展要統籌考慮,牢固樹立一盤棋思想”“治理黃河,重在保護,要在治理。要堅持山水林田湖草綜合治理、系統治理、源頭治理,統籌推進各項工作,加強協同配合,推動黃河流域高質量發展。

    (1)系統論思想方法的發展與黃河流域系統。總書記的講話高屋建瓴,充分體現了系統論的思想方法。系統論是當今最有影響力的科學研究與管理的思維方法。黃河是一個復雜的巨系統,治理黃河是一項復雜的系統工程。因此,無論黃河治理的整體戰略、實施方案,還是不同河段的治理方略、工程布局,抑或是單一工程的具體設計、運行管理,在其規劃、可行性研究、實施的各個階段,都必須以系統論思想方法為統領,把黃河流域作為一個有機的復合系統,統籌考慮。

 

    系統論的發展已經有100多年的歷史。20世紀40年代,奧地利生物學家貝塔朗菲(Bertalanffy)提出了《一般系統論》,后來逐漸發展成為一門獨立學科,并廣泛應用于社會、經濟、管理、生物系統的研究中。從60年代開始,人們已逐漸引用系統論的概念來研究河流(Chorley,1962)。L. B. Leopold和W. B. Langbein等采用熵值的概念來研究彎曲性河流的形成和發展(Leopold,1962)。但明確而又比較系統地提出河流系統概念的是舒姆(Schumm,1977),他把整條河流看成是一個完整的系統,然后從上游至下游依次劃分3個子系統:集水盆地子系統、河道子系統和河口三角洲子系統。集水盆地子系統以侵蝕作用為主,是物質和能量的集結區;河道子系統以搬運作用為主,是物質和能量的傳輸區;河口三角洲子系統則是以堆積作用為主,是物質的輸出區。1977年舒姆出版了《河流系統》(Fluvial System)一書,全面闡述了河流系統內的物質、能量傳輸與河流發育、演變過程的關系。舒姆的理論逐漸為后人所接受,并得到發展。

 

    舒姆是按照河流的自然態劃分河流系統的。針對黃河流域系統治理這個命題,我們應該將其劃分為黃河干支流河流子系統、區域社會經濟子系統、流域生態環境子系統三大子系統。黃河流域的系統治理要以河流基本功能維持、區域社會經濟高質量發展、流域生態環境有效保護三維協同為整體治理目標,定量研究黃河流域綜合治理的整體布局及不同治理措施之間的博弈協同效應,為國家和各級政府的科學決策提供參考和依據。


    然而,在治黃科研中應用系統論這一科學的思想方法還處于起步階段,落后于其他很多領域,與習總書記的要求和國家發展的需求更有很大的差距, 今后的科研工作應更加注重系統論思想方法的引領和應用,把治黃這一系統工程做得更好。黃河水利科學研究院的研究團隊正在開展的國家自然科學基金重點項目“游蕩性河道河勢演變與穩定控制系統理論”、國家重點研發計劃項目“黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態調控關鍵技術”、中央公益性科研單位院所長基金項目“黃河下游灘槽協同治理架構及運行機制研究”,都是基于系統論方法開展的系統研究,《黃河流域綜合治理的系統理論概要》初稿正在編寫中,有望2019年年底出版。

    (2)系統論思想方法將為黃河流域生態保護和高質量發展提供科技支撐。我國最早應用系統工程并取得顯著成就的是航天領域。早在20世紀50年代中期,錢學森先生就開始從事系統學問題研究。在周恩來總理關懷和以錢學森、華羅庚等為代表的一代科學家共同努力下,系統工程與系統科學從60年代開始逐步推廣應用于國民經濟、軍事作戰、鐵路運輸管理和工農業生產等多個行業。70年代以后,出現了人口膨脹、資源匱乏、環境惡化等問題,河流治理、水資源開發利用規劃與實施戰略的多目標問題應運而生,促使水利規劃、水利工程建設發展成為一門自然科學、技術科學和社會科學相互滲透的綜合性學科。80年代以來,日益嚴重的環境污染、生態環境惡化以及一些全球性環境問題,促使人們加深了對多目標問題的理解,認識到在人口、經濟發展的同時不能不重視資源和環境問題,逐步明確了發展必須要以保護自然、適應地球生態系統的承載力為必要前提。如今,我國水問題的研究應用系統論最多、運用最好的領域就是水生態環境領域。

 

    黃河治理的工程實踐與科學技術的發展密切相關,同時受國情國力的影響。王化云等新中國第一代治黃人融數千年治黃經驗與現代科技思想為一體,創造性地先后提出了除害興利、綜合利用”“寬河固堤”“蓄水攔沙”“上攔下排、兩岸分滯”等治黃新方略,形成了系統治理黃河的戰略雛形。在此基礎上,幾代治黃人將其發揚光大,逐步完善形成了當今黃河治理總體和不同區域的治理策略與治理目標。李國英撰寫的《治理黃河思辨與踐行》全面體現了他對黃河系統治理的深入思考。

 

    1995年,錢學森先生在回復黃河水利科學研究院錢意穎、時明立同志的信中講到,“錢正英同志給我講了水利工作的復雜性,我的第一個認識是,比起治河,那發射人造衛星是件簡單工作了!”“中國的水利建設是一項長期基礎建設,而且是一項類似于社會經濟建設的復雜系統工程,它涉及人民生活、國家經濟”“對治理黃河這個題目,黃河水利委員會的同志可以用系統科學的觀點和方法,發動同志們認真總結過去的經驗,討論全面治河,上游、中游和下游,討論治河與農、林生產,討論治河與人民生活,討論治河與社會經濟建設等,以求取得共識,制定一個百年計劃,分期協調實施。這樣,最終可能達到或接近自古以來人們心中的憧憬——‘黃河清’!”


    鄂竟平部長在水利部黨組中心組專題學習研討習近平總書記座談會上的重要講話精神時指出,習總書記不僅為新時代加強黃河治理保護提供了根本遵循,也為做好新時代治水管水工作提供了科學指南。同時強調,要深化對大江大河治水戰略地位的認識,立足全局和長遠,從事關中華民族偉大復興和永續發展的千秋大計這一戰略高度認識大江大河保護和治理工作;習近平總書記的重要講話是對“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”治水思路的豐富和完善,要堅持問題導向、辯證施治,堅持因地制宜、分類指導,堅持統籌謀劃、系統治理。

 

    (3)應用系統論思想方法,抓好黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態調控關鍵技術研發。習總書記特別強調了黃河水少沙多、水沙關系不協調是治黃的癥結所在,要緊緊抓住水沙關系調節這個“牛鼻子”,完善水沙調控機制。這正是黃河水利科學研究院研究團隊“十三五”國家重點研發計劃項目“黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態調控關鍵技術”的主要研發目標。黃河水沙調控是長期困擾治黃實踐的關鍵技術難題,是實現黃河流域綜合治理、系統治理的重要抓手,總書記的講話更增強了我們基于黃河流域的系統治理,應用系統論思想方法,抓緊、抓準、干好黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態調控關鍵技術研發的決心和信心。當前,以干流已建龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底等骨干樞紐為主體,以海渤灣、萬家寨及支流控制性水庫為補充,初步形成的黃河水沙調控工程體系,在防洪防凌安全和水量統一調度等方面發揮了巨大作用。然而,流域來水來沙條件是動態變化的,庫區-河道邊界約束條件是動態調整的,區域社會經濟發展和生態健康維持的需求是動態增長的,特別是針對黃河水少沙多的現實狀況,黃河水沙調控不僅要注重水量的適應性調度,更要突出泥沙的動態調控,實現行洪輸沙-社會經濟-生態環境等河流系統功能多維協同的目標,探索水動力-強人工措施有機結合的水沙調控技術,突破“調水容易調沙難”的瓶頸。

                                                                             

 

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黃河流域生態保護和高質量發展專家談|江恩慧:黃河流域系統與黃河流域的系統治理
[最新公告][2019-10-12]

編者按:

    9月18日上午,習近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態保護和高質量發展座談會并發表重要講話,對黃河治理作出重要指示,要求“共同抓好大保護,協同推進大治理,讓黃河成為造福人民的幸福河”。為貫徹落實習近平總書記重要講話精神,推動黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略的實施,本刊特開設“黃河流域生態保護與高質量發展專家談”評論專欄,邀請國內水利專家學者就這一主題發表觀點、開展交流討論,為黃河保護與治理建言獻策。現在此陸續刊發,以饗讀者,歡迎留下您的寶貴意見。

 

黃河流域系統與黃河流域的系統治理


江恩慧

(黃河水利科學研究院副院長、總工程師,水利部黃河泥沙重點實驗室主任)

 

    習總書記9月18日視察黃河的重要講話,為黃河治理提出了更高、更加明確的目標——“黃河流域生態保護和高質量發展”。從這14個字中,我們可以領悟到3個關鍵詞:“黃河流域”“生態保護”“高質量發展”,而這3個關鍵詞的背后包含了豐富的含義。“黃河流域”,就不是只講“黃河”,不是“治河”,而是黃河流域綜合治理,“表象在黃河,根子在流域”,必須“解決九龍治水、分頭管理問題”。習總書記強調,“黃河生態系統是一個有機整體”“要充分考慮上中下游的差異”“黃河流域的社會經濟發展要統籌考慮,牢固樹立一盤棋思想”“治理黃河,重在保護,要在治理。要堅持山水林田湖草綜合治理、系統治理、源頭治理,統籌推進各項工作,加強協同配合,推動黃河流域高質量發展。

    (1)系統論思想方法的發展與黃河流域系統。總書記的講話高屋建瓴,充分體現了系統論的思想方法。系統論是當今最有影響力的科學研究與管理的思維方法。黃河是一個復雜的巨系統,治理黃河是一項復雜的系統工程。因此,無論黃河治理的整體戰略、實施方案,還是不同河段的治理方略、工程布局,抑或是單一工程的具體設計、運行管理,在其規劃、可行性研究、實施的各個階段,都必須以系統論思想方法為統領,把黃河流域作為一個有機的復合系統,統籌考慮。

 

    系統論的發展已經有100多年的歷史。20世紀40年代,奧地利生物學家貝塔朗菲(Bertalanffy)提出了《一般系統論》,后來逐漸發展成為一門獨立學科,并廣泛應用于社會、經濟、管理、生物系統的研究中。從60年代開始,人們已逐漸引用系統論的概念來研究河流(Chorley,1962)。L. B. Leopold和W. B. Langbein等采用熵值的概念來研究彎曲性河流的形成和發展(Leopold,1962)。但明確而又比較系統地提出河流系統概念的是舒姆(Schumm,1977),他把整條河流看成是一個完整的系統,然后從上游至下游依次劃分3個子系統:集水盆地子系統、河道子系統和河口三角洲子系統。集水盆地子系統以侵蝕作用為主,是物質和能量的集結區;河道子系統以搬運作用為主,是物質和能量的傳輸區;河口三角洲子系統則是以堆積作用為主,是物質的輸出區。1977年舒姆出版了《河流系統》(Fluvial System)一書,全面闡述了河流系統內的物質、能量傳輸與河流發育、演變過程的關系。舒姆的理論逐漸為后人所接受,并得到發展。

 

    舒姆是按照河流的自然態劃分河流系統的。針對黃河流域系統治理這個命題,我們應該將其劃分為黃河干支流河流子系統、區域社會經濟子系統、流域生態環境子系統三大子系統。黃河流域的系統治理要以河流基本功能維持、區域社會經濟高質量發展、流域生態環境有效保護三維協同為整體治理目標,定量研究黃河流域綜合治理的整體布局及不同治理措施之間的博弈協同效應,為國家和各級政府的科學決策提供參考和依據。


    然而,在治黃科研中應用系統論這一科學的思想方法還處于起步階段,落后于其他很多領域,與習總書記的要求和國家發展的需求更有很大的差距, 今后的科研工作應更加注重系統論思想方法的引領和應用,把治黃這一系統工程做得更好。黃河水利科學研究院的研究團隊正在開展的國家自然科學基金重點項目“游蕩性河道河勢演變與穩定控制系統理論”、國家重點研發計劃項目“黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態調控關鍵技術”、中央公益性科研單位院所長基金項目“黃河下游灘槽協同治理架構及運行機制研究”,都是基于系統論方法開展的系統研究,《黃河流域綜合治理的系統理論概要》初稿正在編寫中,有望2019年年底出版。

    (2)系統論思想方法將為黃河流域生態保護和高質量發展提供科技支撐。我國最早應用系統工程并取得顯著成就的是航天領域。早在20世紀50年代中期,錢學森先生就開始從事系統學問題研究。在周恩來總理關懷和以錢學森、華羅庚等為代表的一代科學家共同努力下,系統工程與系統科學從60年代開始逐步推廣應用于國民經濟、軍事作戰、鐵路運輸管理和工農業生產等多個行業。70年代以后,出現了人口膨脹、資源匱乏、環境惡化等問題,河流治理、水資源開發利用規劃與實施戰略的多目標問題應運而生,促使水利規劃、水利工程建設發展成為一門自然科學、技術科學和社會科學相互滲透的綜合性學科。80年代以來,日益嚴重的環境污染、生態環境惡化以及一些全球性環境問題,促使人們加深了對多目標問題的理解,認識到在人口、經濟發展的同時不能不重視資源和環境問題,逐步明確了發展必須要以保護自然、適應地球生態系統的承載力為必要前提。如今,我國水問題的研究應用系統論最多、運用最好的領域就是水生態環境領域。

 

    黃河治理的工程實踐與科學技術的發展密切相關,同時受國情國力的影響。王化云等新中國第一代治黃人融數千年治黃經驗與現代科技思想為一體,創造性地先后提出了除害興利、綜合利用”“寬河固堤”“蓄水攔沙”“上攔下排、兩岸分滯”等治黃新方略,形成了系統治理黃河的戰略雛形。在此基礎上,幾代治黃人將其發揚光大,逐步完善形成了當今黃河治理總體和不同區域的治理策略與治理目標。李國英撰寫的《治理黃河思辨與踐行》全面體現了他對黃河系統治理的深入思考。

 

    1995年,錢學森先生在回復黃河水利科學研究院錢意穎、時明立同志的信中講到,“錢正英同志給我講了水利工作的復雜性,我的第一個認識是,比起治河,那發射人造衛星是件簡單工作了!”“中國的水利建設是一項長期基礎建設,而且是一項類似于社會經濟建設的復雜系統工程,它涉及人民生活、國家經濟”“對治理黃河這個題目,黃河水利委員會的同志可以用系統科學的觀點和方法,發動同志們認真總結過去的經驗,討論全面治河,上游、中游和下游,討論治河與農、林生產,討論治河與人民生活,討論治河與社會經濟建設等,以求取得共識,制定一個百年計劃,分期協調實施。這樣,最終可能達到或接近自古以來人們心中的憧憬——‘黃河清’!”


    鄂竟平部長在水利部黨組中心組專題學習研討習近平總書記座談會上的重要講話精神時指出,習總書記不僅為新時代加強黃河治理保護提供了根本遵循,也為做好新時代治水管水工作提供了科學指南。同時強調,要深化對大江大河治水戰略地位的認識,立足全局和長遠,從事關中華民族偉大復興和永續發展的千秋大計這一戰略高度認識大江大河保護和治理工作;習近平總書記的重要講話是對“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”治水思路的豐富和完善,要堅持問題導向、辯證施治,堅持因地制宜、分類指導,堅持統籌謀劃、系統治理。

 

    (3)應用系統論思想方法,抓好黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態調控關鍵技術研發。習總書記特別強調了黃河水少沙多、水沙關系不協調是治黃的癥結所在,要緊緊抓住水沙關系調節這個“牛鼻子”,完善水沙調控機制。這正是黃河水利科學研究院研究團隊“十三五”國家重點研發計劃項目“黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態調控關鍵技術”的主要研發目標。黃河水沙調控是長期困擾治黃實踐的關鍵技術難題,是實現黃河流域綜合治理、系統治理的重要抓手,總書記的講話更增強了我們基于黃河流域的系統治理,應用系統論思想方法,抓緊、抓準、干好黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態調控關鍵技術研發的決心和信心。當前,以干流已建龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底等骨干樞紐為主體,以海渤灣、萬家寨及支流控制性水庫為補充,初步形成的黃河水沙調控工程體系,在防洪防凌安全和水量統一調度等方面發揮了巨大作用。然而,流域來水來沙條件是動態變化的,庫區-河道邊界約束條件是動態調整的,區域社會經濟發展和生態健康維持的需求是動態增長的,特別是針對黃河水少沙多的現實狀況,黃河水沙調控不僅要注重水量的適應性調度,更要突出泥沙的動態調控,實現行洪輸沙-社會經濟-生態環境等河流系統功能多維協同的目標,探索水動力-強人工措施有機結合的水沙調控技術,突破“調水容易調沙難”的瓶頸。

                                                                             

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