“数字黄河”工程建设纪实

“数字黄河”工程建设纪实

黄河，哺育千千万万炎黄子孙、塑造中华民族伟大灵魂、创造灿烂华夏文明的“母亲河”；黄河，水少沙多、水沙不平衡，世界上最复杂、难治的“忧患河”。几千年来，人类历史发展的车轮一直在与这条让人爱恨交加的大河相生相争、相辅相伴中滚滚前行。从远古大禹“疏川导滞”治水到明代潘季驯的“束水攻沙”实践，从新中国成立后“拦、排、放、调、挖”的综合治理措施到今天轰轰烈烈开展的“三条黄河”建设壮举，治河理论与手段的不断丰富和进步无不时刻闪耀着人类智慧的光芒。

１９４７年，第一只晶体管的诞生导致了世界信息技术的革命，计算机及计算机技术的广泛应用将人类带入信息社会。１９９８年１月，美国副总统戈尔在加州科学中心的一场热情洋溢的《数字地球》演讲，引出美国的“数字地球”战略计划。随即，中国政府提出“数字中国”的构想，“数字北京”、“数字海南”、“数字水利”等概念开始逐步映入中国人的眼帘。

汹涌而至的信息化浪潮在推动整个世界高速发展的同时，也有力地撞击着中国治黄决策者的思维：能不能把黄河装进计算机，用数字化手段来统一处理黄河问题呢？

２００１年７月２５日，这个答案终于初露端倪。经过深思熟虑和多方调研，黄委党组在这一天正式提出“数字黄河”工程建设，４万多黄河职工踏上了“从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变”的治水新征途，揭开了黄河治理开发与管理现代化建设的新篇章。

一、科学规划奠定工程建设制高点

“数字黄河”，字里行间散发出现代气息。用专家的语言讲，“数字黄河”就是现实黄河的虚拟对照体，它通过全球定位系统、地理信息系统、卫星遥感等现代化手段采集信息，通过光纤、微波、卫星等先进传输手段实现信息的快速传递，通过数学模型和计算机应用软件系统对各种可能的方案进行数学模拟，并以可视化的表现结果，提供黄河治理的决策方向。简单地说，“数字黄河”就是把黄河装进计算机，用数字化手段统一处理黄河问题，同时，最大限度地利用信息资源。

建设如此复杂而庞大的系统工程，在黄河治理史上可借鉴的经验不多。黄委高层思路清晰，制定了一个科学的起点：首先编制一个既反映黄河治理开发需要，又符合信息化发展趋势的科学规划，是“数字黄河”工程顺利开展的基础。

２００１年１２月１５日，黄委在黄河网上发布了《关于征询“数字黄河”工程规划框架（大纲）》的公告，在全社会广泛征集规划编写框架。这种“需求牵引，应用至上”的编制原则和“以我为主，博采众长”开放的工作方式，立即引起了世人的广泛关注，共有２０家国内外知名院校、科研单位和公司机构提交了“数字黄河”工程规划框架（大纲）。经过反复遴选，黄委最终选定清华大学、河海大学、武汉大学、解放军信息工程大学等作为编写合作单位。可以说，规划本身就是广泛吸纳黄委内外、社会各界创造性思维的综合产物。

《“数字黄河”工程规划》是全国第一个通过水利部审查的数字流域规划。该规划明确了“数字黄河”工程的建设目标和建设任务，勾画出“数字黄河”工程建设的宏伟蓝图，为“数字黄河”工程建设奠定了制高点。

二、多措并举夯实工程建设根基

（一）强大的通信网络铺就信息高速路

对一个国家来说，交通运输是国民经济的基础产业和先导产业，而黄河通信和计算机网络系统的建设与完善，则铺就了“数字黄河”工程的信息高速公路。

“数字黄河”工程启动后，黄委在原有的防汛通信专网和计算机网络的基础上，加快通信网络建设步伐。目前，黄河下游郑州—河口ＳＤＨ微波干线改造工程已完成，实现了郑州—济南间１５５兆带宽、沿线市级河务局１０兆带宽、县河务局２兆以上带宽的联网, 大大提高网络传输能力，从根本上解决了通信干线带宽不足的问题。根据《黄河下游县局以下宽带无线接入通信工程》规划，依托涵闸远程监控系统建设,采用宽带无线接入技术，黄委在

黄河下游的局部地区建设了宽带无线接入网，为黄河下游引黄涵闸远程监控系统提供了通信传输保障。配套安装调试完毕的抢险应急卫星通信车，确保在任意区域发生险情时，能火速抵达现场，实现图像、数据和话音的应急传输，给决策者提供及时的信息支持。

经过几年的建设完善，目前，黄委计算机网络实现了黄委网管中心与驻郑各大单位的千兆光纤高速互联，并在此基础上实现了国际互联网的宽带接入。黄委机关计算机全部实现了百兆到桌面。

２００４年１２月，远在兰州的黑河流域管理局计算机网络与黄委实现互连，标志着黄委实现所有委属单位广域计算机网络的连接，形成了从网管中心、各大局、地市局、县局及延伸到涵闸的多级广域网络，全河计算机局域网从十几个发展到近百个。

四通八达的计算机信息高速路网，是黄委信息化建设一个划时代的成果。

（二）新理念构建黄河数据存储和管理新体系

黄河数据中心是个大的“信息储备库”，是“数字黄河”工程数据存储与管理系统的核心组成部分，是实现黄委信息资源整合、共享的关键环节。２００４年６月，黄河数据中心一期工程完工，成为我国水利行业首家建成并成功投入运行的数据中心，并被评为２００４年我国水利通信信息化行业十件大事之一。

黄河数据中心一期建设的完成，建成了黄河数据中心的基本框架，初步实现了黄委机关防汛、水调、水保、工程管理、电子政务等数据资源的集中存储和管理，有效降低了各业务系统的数据存储与管理成本，保障了数据的安全，让运行机制更加协调、管理模式更加科学，网络间数据交换和共享访问也更加方便，从而实现了黄委信息资源的共享和优化配置，使多层次、多目标的综合信息服务需求，都能在这里得到满足。

自建成并投入运行两年来，黄河数据中心运行状况安全稳定，初步实现了数据存储资源的集中存储和管理，为黄委各业务应用系统的安全可靠运行提供了保障，取得了较好的经济效益和社会效益。同时，它对即将开始的河南河务局、黄河水资源保护局、黄河设计公司、山东河务局等各数据分中心的设计和建设具有重要的借鉴及指导作用。

黄河数据中心的成功运行标志着黄河数据存储管理体系已现雏形。

（三）基础地理信息系统——架起黄河专业信息的空间载体

黄河基础地理数据是“数字黄河”工程建设的重要基础。离开了基础信息，“数字黄河”工程建设就成了无源之水，无本之木。

近年来，随着“数字黄河”工程建设的进展，黄委完成了大量黄河基础地理空间数据采集建设，包括流域控制测量数据、数字线划地图（ＤＬＧ）、数字栅格地图（ＤＲＧ）、数字高程模型（ＤＥＭ）、数字正射影像地图（ＤＯＭ）、卫星遥感（ＲＳ）等。在数据采集方面，全流域范围１１００万、１２５万基础地理数据，黄河下游河道１５万、１１万基础地理数据（小浪底大坝以下），小北干流基础地理数据，南水北调西线工程调水区１２５万、引水线路１２．５万、坝址区１１万地理数据，１１０万黄河干流河道基础地理数据、黄土高原多沙粗沙区基础地理数据、治黄专题空间数据、遥感数据等成果相继完成。

在提供基础地理数据服务的同时，黄委还编制发布了“数字黄河”工程标准《数字地图图式》、《黄河基础地理要素分层与单元划分标准》、《黄河基础地理要素分类与代码标准》、《黄河基础地理信息数据共享实施细则》，保证了地理信息系统建设与服务的标准化。

作为一种能够及时快速获取各种地表现势信息的现代技术，遥感具有常规手段不可替代的优势和发展潜力。黄河的遥感事业是２０世纪７０年代末逐步发展起来的，是国内水利系统最早研究和利用遥感技术的部门之一。２００４年６月，黄委成立黄河遥感中心，并积极与国外有关科研单位开展卫星遥感数据采集方面的国际合作。２００４年１０月，“数字黄河”工程遥感中心一期建设——《黄河下游洪水准实时遥感监测系统技施设计》，顺利通过黄委组织的专家技术论证和审查。一期建设将在构建黄河洪水遥感监测系统的基础上，使遥感

中心的基础设施、全河遥感数据共享平台——遥感影像数据库建设等得到进一步加强和完善，为全面提升黄河遥感技术应用水平和综合服务能力奠定坚实的基础。

除了在防汛方面的洪水演进、河势变化和漫滩情况等进行遥感监测外，在防凌上，遥感技术还充分地发挥了它的先进性，可以对防凌重要河段的封冻情况以及凌情发展进行动态监测。在监测模式上采取了多源数据相结合的洪水遥感监测模式，使这些数据源在空间分辨率和时间分辨率上优势互补，有效地提高了汛情、凌情监测精度和时效性，增强了防凌工作科技含量。在２００３年黄河秋汛洪水以及２００４年调水调沙试验期间，遥感监测技术发挥了较大作用。

“随着遥感技术在黄河上的应用服务领域进一步扩大，遥感数据采集的及时性和解译处理的技术水平进一步提高，遥感技术在黄河防汛、调水调沙、水量调度、水土保持等重要治黄工作中将会提供更有力地支撑。”谈起遥感在黄河上的发展前景，黄委信息中心遥感处处长刘学工信心满怀。

（四）三维视景系统——揽千里黄河于咫尺间

把黄河装进计算机，在计算机中建立现实黄河的虚拟对照体；利用这条虚拟的河流模拟、分析、研究黄河的自然现象，探索其内在规律，为黄河的治理、开发和管理提供更方便、更准确、更快捷的决策支持，这就是黄委开发交互式三维视景系统的目的，也正是“数字黄河”工程这一高瞻远瞩的治河理念的具体体现。

２００２年黄河勘测规划设计有限公司开发的“黄河东坝头－高村河段交互式三维视景系统”是黄委大尺度、高精度虚拟三维技术在水利方面的首次应用，它初步搭建了黄河下游的三维基础平台。随后，黄委又有计划地开发了“黄河下游交互式三维视景系统”。

通过黄河下游交互式三维视景系统，人们可以快速、直观地了解和掌握整个黄河下游防洪工程的整体布局，可快速对工程进行查询定位，查看详细的属性信息。由于系统采用真实的空间三维地理坐标进行控制，还可以查询任意位置的空间坐标及高程信息，绘制任意河道地形断面，甚至连场景中任意两点距离及任意一块区域的面积都可以准确量算出来。

交互式三维视景系统并不是静止的，它能够提供河道断面动态分析功能，可动态显示某一时段内该断面冲淤过程，对于掌握河道的演变规律、制定防汛预案都有着重要的参考价值。

当你打开“黄河下游交互式三维视景系统”，只需轻点鼠标或触发键盘，就如同乘坐飞机、汽车或步行漫游，可以以不同视角、不同方位、不同的速度，形象、立体、直观、全面地查看黄河下游河道、各类工程、地物和滩地。如果把鼠标放在其中一个险工的任何一个坝垛上，该坝垛的编号、裹护长度、坝顶高程等数据立刻就能显示出来。

２００６年８月２２日，“数字黄河”建设又传捷报，黄河流域三维江河电子系统通过黄委验收。这个系统采用实景影像与虚拟现实技术相结合，能立体形象地展示黄河流域的地形地貌、水系分布、行政区划、交通路网及河流形态、水库、堤防、蓄滞洪区、水闸等信息。几分钟，只需要短短的几分钟时间，利用系统的浏览功能，你就能从天高云淡的黄河源头到浩淼无际的入海口走一遭，而这期间，借助系统的分析功能，还能快捷地进行数据查询、数据管理、系统维护、系统集成、数据抓取，还可实现与二维场景的自由转换。

黄河流域三维江河电子系统采取开放式的平台，在设计时预留了灵活的应用接口，既可以与目前的黄河防汛指挥系统，工情、险情会商系统进行连接，又可以进一步拓展至气象水文、水土保持、水量调度、水资源保护等领域，建立完整的流域综合管理平台。

黄河流域三维江河电子系统的开发完成和投入使用，将是“数字黄河”越飞越高的一个新支点。

（五）超级计算中心——“数字黄河”工程建设的加速器

２００６年９月１４日，黄委及地方的许多重量级人物聚集在黄河科学研究院一号科研楼前，黄委主任李国英激情满怀地宣布：黄河超级计算中心正式成立。历时两年多的筹建，

在众人的期待中，黄河超级计算中心终于揭开了神秘的面纱，成为并行计算机峰值浮点运算速度达３８４０亿次每秒，存储容量２ＴＢ，郑州市目前仅有的两家超级计算中心之一。

黄河超级计算中心构建的高性能并行计算平台，是一个开放式、基于网络的、可共享的大型科学计算分析环境。它不但可以服务黄河，而且可为社会各界用户提供计算资源和技术支持。

在揭牌仪式的讲话中，黄委主任李国英阐述了超级计算中心的深远意义：黄河超级计算中心的成立是“数字黄河”工程建设历史上的一件大事，是“数字黄河”工程建设转向数学模拟系统建设的一个重要载体和重要标志，必将极大地推进“数字黄河”建设的大踏步前进。

三、开拓创新六大系统组建工程“超级航母”

“数字黄河”工程建设是黄河治理工作的一项重大战略举措，是黄河治理现代化、信息化可持续发展的重要保障，也是黄委创新思维、与时俱进的思想在实际工作中的体现。防洪减灾、水资源管理与调度、水土保持、水资源保护、工程建设管理、电子政务等六大应用系统建设的齐头猛进，给世人打造出“数字黄河”工程这艘“超级航母”。

（一）“数字防汛”——确保黄河安澜的现代化屏障

防汛减灾是“数字黄河”工程建设的首要目标，“数字黄河”首先从“数字防汛”开始。“数字防汛”就是要建设先进实用、高效可靠的覆盖黄河流域重点防洪地区的暴雨洪水预警预报、防洪防凌调度、防汛组织指挥、洪水水沙演进、抢险减灾等方面的基于３Ｓ的应用系统，以现代化的管理观念和工作方式，实现黄河防汛减灾各个环节的科学化、标准化、智能化管理。

１．黄河防汛的三大“看家武器”

目前，作为“数字防汛”的结晶，黄河下游工情险情会商系统、黄河防洪预报调度与管理（耦合）系统和正在建设的黄河小花间暴雨洪水预警预报系统已逐步成为黄河防汛日常业务和指挥调度的“看家武器”。

黄河下游工情险情会商系统是基于ＩＮＴＲＡＮＥＴ（企业内部互联网）面向黄委、省、市、县４级防办的地理信息系统。通过系统，人们可以很直观的观测到黄河下游的所有险情及料物等抢险资源的信息，随时生成抢险方案，有效缩短决策时间，对下游险情的“抢早抢小”和防洪工程管理提供了方便。２００６年６月底，在国家防总举行的黄河下游防汛演习中，运用此系统，指挥人员迅速掌握出险情况，并在几秒钟内查到以出险工程为中心、半径几十千米内的防汛物料、抢险人员及装备、联系电话等详细信息，以最快的速度调动最近的抢险队到达出险地点，做到运筹帷幄，决胜于千里之外。而在系统诞生之前，汇报险情、制定方案、下达命令的过程要用相当长的时间。国务院副总理回良玉观看了演习后，对黄委防汛现代化建设备加称赞

作为”数字防汛”的主要应用系统，“黄河防洪预报调度与管理（耦合）系统”采用先进的耦合思想，把黄河数值降水预报、洪水预报、防洪调度和指挥调度等耦合在一个应用平台上，通过跨平台、异地异构的数据交换和信息交换，以减少黄河防洪各业务环节中信息交换的时间，有效提高防洪决策的预见期，实现黄河在数值降水预报、洪水预报、防洪调度和指挥调度过程中的有机结合，为黄河防洪决策提供技术支持。运用该系统，可以任意查询各种数值降水预报、洪水预报信息，轻点鼠标很快就能计算出洪峰演进到达的时间，从而大大提高黄河防洪调度决策的时效。“以前要做出一次防洪调度决策，从收集水文预报信息，经多名高级工程师紧张计算，到文件传递、会商要花去几个小时时间，现在利用该系统这一过程只需４０秒钟，为下游滩区１８０万群众的迁安、大堤的防守赢得了宝贵的时间。”黄委防办主任张金良在接受记者采访时感慨地说。

黄河小花间（黄河小浪底—花园口区间）暴雨洪水预警预报系统是自“数字黄河”提出后最早进入设计的首项工程，也是黄河水文建设史上规模最大、技术含量最高的工程。目前，这个系统的信息采集、传输部分和气象、水文预报部分建设已全面铺开，先后完成了预警预

报中心ＤＬＰ投影拼接墙系统、水文测报楼计算机网络系统、花园口水文站自动化测流系统、黄河水情查询及会商系统、黄河洪水预报系统、黄河水文气象综合业务系统、水文测验管理系统、小花间水情信息采集传输系统一期工程（包括３１个遥测站和２个中心站）等建设任务。黄委水文局局长牛玉国介绍说：“工程完工后，将使小花间的水文测报、预报及水情传输、会商系统等得到彻底的改观，构成小花间暴雨洪水信息的现代化监测采集、传输处理、存储检索、预测预报、会商服务的有机整体，达到缩短测验历时０．５～１小时、３～５分钟内收齐区域水情信息、花园口站洪水警报预报预见期超过３０小时，预报精度明显提高的目的。数字小花间工程是传统水文向现代水文腾飞的标志。”

２．“数字防汛”魅力初现

三门峡水利枢纽是新中国成立后在黄河干流上兴建的第一座以防汛为主，兼顾防凌、灌溉、供水、发电等任务的大型水利枢纽工程，被誉为“万里黄河第一坝”。三门峡水利枢纽防汛调度信息监测系统的建设给这座巨坝增加了更多的现代化色彩。该系统使黄河防总能够远程监测泄洪闸门各个闸门的开度、泄洪流量、泄洪闸门开关时间，坝前水位、坝后水位等水情信息以及三门峡水利枢纽机组运行状态、过机含沙量等电站系统信息，远程监视三门峡水利枢纽坝前、坝后、坝上以及电站厂房等重要位置，初步实现黄河防总对三门峡水利枢纽的多方位、全过程远程实时监视、监测，为黄河防汛指挥调度决策提供了更为全面的信息支持。同时，系统网络建设采用了物理隔离的方式，保证了三门峡电站系统运行安全。

凌汛一直是黄河防汛的一个心腹大患。黄河宁蒙河段及万家寨水库防洪防凌会商系统通过对黄河宁夏、内蒙古到万家寨段的地图信息进行矢量化处理，形成满足系统要求的地理空间数据库，对防洪、防凌会商的地理信息提供支持。２００２年，黄委开展了黄河下游凌情信息监视系统（试点）建设，系统通过实时采集、传输黄河下游防凌重要河段——护林工程、一号坝险工、利津水文站、麻湾闸４个凌情监测点实时图像信息，使黄河防总能实时监视黄河下游重要河段封河和开河情况，监测凌情发生、发展的全过程，提高了黄河防凌决策水平，进一步确保防凌安全。

“十五”期间，黄委异地视频会商系统建设完成，系统主要利用广域网环境，集视频会议、投影技术、集成控制技术及音视频应用为一体，在黄河防汛指挥中心、黄河防汛调度中心、黄委水文局、山东河务局、河南河务局、信息中心、三门峡水利枢纽局、小浪底建管局之间以及与山东河务局、河南河务局各地市局之间创造了一个拥有会议、防汛会商、演示等功能的多功能会商环境。２００５年，根据水利部国家防汛抗旱指挥系统工程项目建设安排，黄委完成防汛抗旱异地会商视频会议系统建设，实现黄河防总与国家防总之间稳定、可靠的异地视频会议和数据会议功能。２００５年４月１１日，黄河防总成功通过该系统异地参加了国家防总２００５年第一次全体会议。

黄委国家防汛抗旱指挥系统延安、榆林、三门峡、西峰、天水等５个水情分中心建设项目将于近期完成。项目建成后，黄委中游地区的水情信息采集传输在通信系统和计算机网络系统的支持下，将实现３０分钟内汇集到国家防总。

“数字防汛”为确保黄河安澜树起了一道坚实的现代化技术屏障。

（二）数字水调——流域水资源调配的成功模式

进入２０世纪９０年代以来，随着社会经济的迅速发展，黄河水资源供需矛盾日益突出，黄河下游甚至出现频繁断流的局面严重影响了沿岸工农业生产和人民生活。１９９８年１２月国家果断授权黄委统一调度黄河水量。然而，由于黄河水量调度管理关系到城市生活和工业供水、农业灌溉、发电、防洪防凌、下游减淤和生态环境等多方面的问题，情况复杂，技术性、时效性和政策性强，随着水量调度工作的逐步深入，统一调度初期主要依靠行政手段和各级水调人员艰苦奋斗开展工作的工作方式和技术手段显得非常落后，不能适应水资源管理与调度时效性和现代化的要求。

为改善调度手段，提高管理水平，合理配置、优化调度黄河水资源，确保黄河不断流，根据“急用先建，分步实施”的原则，２００２年６月，黄委启动黄河水量调度管理系统应急实施方案项目建设以下简称“一期工程”。２００３年底，“一期工程”全部建成并投入运用黄河水量调度管理迈上高科技、信息化、现代化之路。

“一期工程”建立了基于广域网络的黄河下游引黄涵闸五级远程监控系统，实现了对引黄涵闸远程监测、控制、监视的全天候、集群式运行管理。目前，黄河下游已实现远程监控的７７座涵闸控制了黄河下游引水量的９３．５％，基本实现了对黄河下游引黄涵闸的２４小时全面监视、监测和监控，使黄河水量调度管理有了“千里眼”。黄委还从国家气象局引进了“９２１０”工程气象卫星综合应用系统，实现了常规气象资料的快速接收处理，不仅解决了非汛期气象资料短缺的问题，而且增加了旱情、墒情等信息种类，为水量调度提供了较为准确的气象趋势分析和预报。

“一期工程”建立的第一个适应多泥沙河流的水质移动实验室，可以对突发的水质污染事件快速做出反应，迅速开赴指定地点，在现场完成取样、分析、计算等一系列操作，提出水质评价报告。在２００５年１１月松花江重大水污染事件和２００６年１月伊洛河油污染事件监测中，水质移动实验室显示出良好的快速反应能力。

“一期工程”首次将枯水径流预报和枯水演进仿真模型与水量调度方案编制与管理模型耦合，并配以多种调度方法，实现了年、月、旬、日调度方案的嵌套运行，实现水量调度方案科学、高效编制。水量调度模型子系统能自动编制年预案和月旬日调度方案，通过网络及时向沿黄省（区）水调部门发布，提高了工作效率，缩小了误差，大大提高了决策的公信度。２００４年第９次“引黄济津”时，根据模型计算结果，黄委提前６天将小浪底水库泄流由２００立方米每秒增大到３５０立方米每秒，使水头在放水前两小时到达山东位山闸前，精确保证按时开闸并节约了水资源。

２００２年１１月４日，建成使用的黄河水量总调度中心是监视全河水情、雨情、旱情、引水信息进行水量调度的总控制中心，也是目前功能最完善的流域水量调度中心。中心的电子模拟屏可以实时显示黄河流域骨干水利枢纽、重要断面的水文、水质信息，干流重要引水口和黄河下游所有引黄涵闸的有关信息；液晶大屏幕能对主要水文站进行实时图像监视，对引水涵闸的闸前、闸后水情、闸机房及控制室的各种设备运行情况实施全天候、多方位的监控、监视和监测。总控制中心可以自动启闭闸门，采集涵闸水位数据，进行引水流量计算。授权用户可以在广域网络的任何一个终端上看到实时图像，并可以实现摄像头的旋转、景物的拉近和推远控制。当河道出现小流量或发现违规引水时，调度中心工作人员可远程关闭引黄涵闸，结束了原来靠铁锁把门控制私自取水的落后局面。当主要控制断面水情或水质信息达到预警值时，报警系统还能以红灯闪烁、发出声音等形式在电子模拟屏上自动报警，提示工作人员采取应对措施。

黄河水调系统计算机网络现已覆盖了涉及黄河上游和下游多个省（区）的单位与部门，成为目前覆盖面最广，组网结构规模最大的水调计算机网络。

黄河水量调度管理系统的建成和应用，丰富了水量调度所需信息的种类和数量，提高了信息采集和传输的时效，改善了水量调度管理技术手段，促进了沿黄地区计划用水、节约用水，实现了黄河水资源的优化配置，提高了黄河水资源有效利用率，使得黄河水量调度管理快速反应能力和科学决策与管理水平有了质的飞跃，以水资源的可持续利用促进了黄河流域及相关地区的经济和社会发展。

（三）数字水资源保护——“水质不超标”的科学保障

“民以食为天”，保护好沿黄群众的生产生活水源，对黄委来讲，就是天大的事情。近几年，“数字水资源保护”在黄河水质自动监测站关键技术开发与研究、黄河水质监测实验室自动化改造关键技术引进、黄河水环境信息管理系统建设、黄河水资源保护监控中心建设等方

面进展迅速。

黄河水质自动监测站关键技术开发与研究属于数字水资源保护的基础数据采集处理系统，是依托国家“９４８”引进的国际先进水利科学技术项目。这种关键技术解决后，实现了多沙河流可移动式采样，在复杂来水来沙条件下，可以进行水质自动监测与实验室水样前处理可比性的研究。项目研制的具有仿真界面的智能化自动控制系统，故障自动报警与故障原因自动分析判断，以及手动进样、系统内泥沙自动冲洗、自动除藻、断水断电自动保护等多项自动监测技术与设备，提高了自动监测设备的可靠性。首创的多参数测定仪水下探头自动冲洗装置，有效延长了传感器在多泥沙水体条件下的使用寿命。目前，黄河花园口和潼关两座现代化的水质自动监测站已建成并投入使用，使水质监测的时段间隔由月、旬提高到日，使监测成果更具连续性。同时对污染变化情况，特别是氨氮和溶解氧的变化情况有了更详尽的了解，这对及早发现重大污染起着关键作用。

黄河水质监测实验室改造是水利部“９４８”项目，项目实施后，流域监测中心引进了ＷｉｎＬＩＭＳ系统、补充了先进的监测设备、对原有仪器进行自动化改造，使水质数据采集、处理自动化程度进一步提高，监测数据更加准确、可靠，信息更加及时，中心水环境监测实现了科学化、规范化、程序化管理。

２００３年年底完成的黄河水环境信息管理系统以广域网络环境为基础，实现了黄河水环境监测数据的收集、整理、入库。包括整编、查询、统计、分析、评价和发布的各项实用功能，使黄河流域水资源保护局在黄河水环境信息的管理方面更加规范化和现代化。目前，通过不同的权限设置，可以随时在互联网上查询黄河干流水资源质量监测信息。

黄河水资源保护监控中心是国内首家数字化流域水资源保护监控中心。监控中心独特的河道模拟显示、动态窗口显示、等离子屏显示相结合的功能，使河道不但可以模拟水流方向，反映不同时段的水质变化，而且还可以分段以不同色彩显示使流域水质整体状况和水质沿程变化一览无余。信息的多重显示平台使各种地理要素和水资源保护信息综合在一起。“数显单元”滚动显示适应了窗口小、水质要素多的特点。电子显示屏能够实时显示水质监测数据、评价数据、图形等断面水质信息。

黄委不断深入的水资源保护数字化进程，正逐步构筑起黄河“水质不超标”的一道科学屏障。

（四）数字水保——监控水土流失的有效手段

如果你到过黄土高原，一定曾为那壮观的千沟万壑感慨万分。黄河“斗水沙七”，最大的黄沙来源就出自这片裸露的黄土地。作为“数字黄河”工程六大应用系统之一的“数字水土保持”，其主要内容就是建设现代化的黄河流域水土保持生态环境监测系统，对这块重要水土流失区进行动态的科学监测。

从２００１年９月起，黄委有关部门就先后开展了大量的“数字水土保持”前期需求分析、技术设计的工作。他们深知，没有需求牵引，离开科学设计，盲目建设只能是一种巨大的资源浪费。几年后，位于郑州的黄委水土保持生态环境监控中心和位于西安的黄河水土保持生态环境监测中心站相继拔地而起，二者之间可以通过视频方式，实现高效快捷的水土保持决策会商。通过完成的水土保持遥感监测系统，能够快速、定位、定量地获取水土保持数据，大大提高水土保持信息采集的准确性和时效性。

水土保持现代化离不开数据标准化。根据《黄河流域水土保持信息编码规定》和《水土保持生态环境监测数据库表结构及数据字典》，黄委初步建立了标准化的黄河流域水土保持本底数据库，实现了按省、市、县、支流等不同空间尺度，对全流域水土流失和水土保持信息的规范化管理，并为高质量完成《黄土高原淤地坝规划》等工作提供了有力地数据支持。

利用地理信息系统和三维模拟技术，黄委开发的淤地坝辅助设计系统，能够方便、快捷地进行淤地坝坝址选择和方案比选。同时，根据大规模淤地坝建设的需要，开发的黄河流域

淤地坝管理信息系统，实现了对淤地坝建设和运行信息的动态管理。

结合当前黄委水土保持重点工作，开发的多沙粗沙区水土保持管理系统，能够按照全区域、重点支流、行政区、水土保持类型区和生态工程项目区等不同空间尺度，对多沙粗沙区水土保持信息进行高效管理。目前，这个系统已在黄委多沙粗沙区的管理工作中发挥出重要作用，成为一个不可或缺的重要管理手段。

开发的黄河上中游三维可视化系统，实现了对重点地区或小流域水土保持地形、地貌的计算机三维再现，从而给开展水土流失规律研究提供了重要途径。

近两年，通过航空遥感、卫星影像等先进技术，黄河水土保持实现了动态监测。获取的孤山川流域的彩红外正摄影像图、数字高程模型、土地利用现状、水土保持措施现状以及土壤侵蚀情况等多方面的信息，充实了监测系统的动态数据；在高分辨率卫星影像的支持下，神府东胜矿区的水土保持情况，时刻处于有关部门的动态跟踪监管之中；利用现有卫星影像、地形数据及相关资料模拟黄河源头区的地形地貌，开展的黄河源区生态环境遥感监测，获得了约古宗列曲、卡日曲、扎陵湖、鄂陵湖、星宿海等典型地物及河源区植被分布等河源区水土保持状况，为源区水土保持工作的开展提供了数据支撑。

“数字水保”工程建设，最终将实现对全流域、多沙粗沙区、重点支流等不同空间尺度水土流失总量、来源、变化趋势等情况的连续、全面、准确地监测、分析与预测；实现对流域水土保持生态工程建设和预防监督情况的跟踪监管和对水土保持防治效果和生态环境质量进行科学评价。

“数字水保”工程建设，是监控黄河水土流失的一种有效手段。

（五）数字建管——实现工程建设与管理现代化的必由之路

“平坦的柏油堤顶，整齐划一的行道林，花树掩映的控导工程，宽阔的淤背区……”这就是集黄河防洪保障线、抢险交通线和生态景观线为一体的现代黄河标准化堤防体系。推进“数字建管”，实现“信息采集自动化，信息传输网络化、安全监测实时化、业务处理智能化”，是实现黄河工程建设与管理现代化的必由之路。

近年来，黄委经过不懈的努力，先后完成了“数字建管”试点工程建设和智能评标系统建设，使工程建设与管理现代化水平有了新的突破，走在了全国水利行业的前列。

１．推进试点建设提高工管现代化水平

“数字建管”是一个复杂的系统工程，为确保系统成功实施，黄委选定郑州河务局赵口段堤防为“数字建管”首个综合性试点工程。

欲成其事，必利其器。２００３年，黄委先后编制完成了约１５万字的工程建设与管理信息代码编制规定和数据库字典、表结构，打好了数据库建设的基础；在赵口险工２１护岸处堤防和杨桥闸安装埋设３０多支智能传感器，首次实现了工程安全实时监测；完成了辖区范围内防洪工程基础资料采集、整理和入库；开发了基于“黄河下游基础地理信息系统”平台的具有可视化特点的工程基础信息查询和统计分析等功能软件。２００４年，黄委又相继完成了工程维护管理标准化模型研制、智能化系统软件研发，根石走失实时监测仪器研制和工程信息查询系统优化，并进一步补充丰富了数据库数据。

现在，赵口段实现了基于地理信息系统的具有可视化特点的网上信息查询、网上智能数据录入功能，具备远程视频监视和远程实时安全监测、工程维护方案自动生成等功能，大大提高了工程基础信息采集和查询的时效性，增强了工程维护决策的科学性和预见性，显著提高了工程管理现代化水平。

２．智能评标系统——以数字化手段落实“公平、公正、公开”原则

“黄河水利工程智能招标系统”是“数字建管”５个应用系统之一的“工程建设管理系统”的重要组成部分。本着“急用先行”的原则，在充分利用现有资源的基础上，黄委边试用、边完善、边建设，突破性地在全国水利系统首次完成了智能招标系统建设。

系统采用的国内先进的ＢＰ神经网络模型、无标底商务赋分计算模型等，有效避免了评标过程中人为因素的影响，以数字化手段，保证了“公平、公正、公开”原则在评标过程中的落实。

（六）电子政务——搭起网络办公大平台

全球信息化的发展趋势，提高行政效能的迫切需要，使电子政务系统毫无疑问的成为“数字黄河”工程的一个重要组成部分。

１．办公自动化——提高行政效率的有效途径

实现机关办公自动化一直是黄委近年来信息化建设工作努力的方向。从１９９７年投入运行以来，黄委机关应用的办公自动化系统经历了多次改版，目前已经具有公文流转、电子邮件、协同办公、信息发布、督察考核、邮件提醒及信息统计等功能。

随着陕西河务局、山西河务局办公自动化系统的开发与联网，山东河务局、河南河务局、水文局、黄河上中游管理局、三门峡枢纽管理局、黄科院、黑河流域管理局等黄委委属单位办公自动化系统的集成与联通，黄委办公自动化系统已覆盖了全部委直属单位，真正成为了黄委日常办公的工作平台。其中山东河务局、河南河务局、水文局和信息中心等委属单位将其办公自动化系统延伸到了基层单位，山东、河南两个河务局已实现省、市、县３级互连。

近期，围绕水利部批复《黄河水利委员会电子政务系统（一期）工程初步设计》，黄委机关及委属各单位办公自动化系统正逐步完善，初步实现了黄委系统内部之间的电子公文上通下达、信息共享。同时，黄委加大了人力资源、规划计划、国际合作、档案等管理信息系统的建设。现在，根据不同权限，黄委的干部职工足不出户就可以通过办公自动化内网查找有关的档案资料，代替了过去必须亲自去档案馆查阅的落后状况。

２．黄河网——“让黄河走向世界，世人了解黄河”的窗口

２００１年９月２８日，在黄委领导和各有关部门的大力支持下，黄河网正式开通运行，担负起“让黄河走向世界，让世人了解黄河”这一光荣使命。特别是２００２年４月１日，黄河网站与黄河报社合署办公后，凭借黄河报社人力资源和信息资源的优势，黄河网紧扣黄河的主题，突出黄河特色，增加信息发布频率，丰富栏目内容，挖掘报道深度，成为传播黄河治理开发信息最权威、最快捷的网站，挤身于国内水利网站的前列，多次得到水利部领导和黄委领导的好评。

黄河网自主开发的网站后台发布系统，实现了异地信息发布和站内全文检索。黄河网视频中心实现了视频新闻、资料的在线播放。２００４年６月１９日，黄河网与中央电视台合作首次成功实现了黄河调水调沙试验启动仪式的大型网上视频同步直播，全世界关注黄河的无数双眼睛通过黄河网领略了黄河第３次调水调沙的恢弘场面，引起水利界的巨大反响。２００３年，黄河网虚拟主机系统开发成功，先后为黄河水利交易中心、黄委政府采购办公室、黄委人劳局、国科局、水政局、经济局、移民局、黑河流域管理局、三门峡枢纽局等单位提供了技术、资源支持，开辟了黄委网站建设统一管理、资源共享的新路子，有力推动了“数字黄河”工程建设进度。

四、应用实践扬起黄河治理开发与管理现代化建设巨帆

“数字黄河”工程是水利部治水新思路的体现，是治黄工作中的一项重要信息化工程，是黄河治理开发与管理现代化的重要标志。工程的实施从整体上提升了治黄的现代化水平，为实现黄河的长治久安发挥了重要作用

在“数字黄河”工程规划通过水利部审查之时，清华大学教授、博师生导师、全国政协常委王光谦就曾撰文喝彩：“数字黄河”工程——水利信息化的一面旗帜。到如今，“数字黄河”工程建设的各项成果在治黄实践应用中已取得了显著的社会和经济效益。

目前，“数字黄河”工程利用全数字摄影测量、３Ｓ等现代科学技术，已分别在水文、防汛、水资源保护、工程管理、水土保持、地理信息等方面取得了大量的基础信息；收集和制

作了黄河流域各地区航天、航空、地面等多种遥感影像资料，以及多尺度、多要素的数字地形图与专题图。黄河下游已建成以无线通信为主，包含微波通信、电话交换、集群通信、短波通信、卫星通信、无线接入等先进通信手段组成的综合业务通信网。在防汛、水量调度、水资源保护和水土保持等领域分别建立和开发完成了一系列数学模型和软件系统，其中防汛指挥系统和水量调度系统已实现多部门交互运行，并应用于全河各级单位；电子政务系统等已覆盖委属所有单位。

在近几年的调水调沙试验中，调动“数字黄河”工程遥测、遥感、卫星技术和数字模型等科技手段进行降雨预报、洪水预报和水库调度，应用异地会商系统将指挥中心与分布在数百千米实验河段上的多个前线指挥部联系在一起，实现了“数字黄河”与“原型黄河”和“模型黄河”“三条黄河”的联动。

开发的黄河下游工情险情会商系统，实现黄河下游抢险料物、抢险队伍、防洪工程、险情、灾情等信息采集、传输、处理的信息化管理，覆盖了黄委、省、市（地）、县４级防汛单位，在防御２００３年秋汛中，为抢险减灾决策提供了强大的技术支持，发挥了重要作用；黄河水量调度管理系统一期工程的圆满完成，极大地提高了黄河水量调度的快速反应能力和科学决策与管理水平；适时启用黄河下游枯水调度模型，精细调度每一立方米黄河水量，大大节省了宝贵的黄河水资源；利用已建的黄河下游引黄涵闸远程监控系统，对于提高监督手段、确保黄河不断流和防止偷引水、减少水量损失、规范用水秩序等发挥了重要作用。在近年旱情紧急的情况下，依靠黄河水量调度管理系统，通过“精心预测、精心调度、精心监督、精心协调”，确保了大旱之年黄河不断流。

但是，黄河的复杂难治性决定了“数字黄河”工程是一项功能要求高，涉及多学科、高技术、跨地区、跨部门复杂而庞大的信息系统工程。正如黄委“数字黄河”办公室主任刘文涛所说：“把黄河装进计算机需要一个过程，还需要我们长时间的不懈努力。”

现代科技的飞速发展，“维持黄河健康生命”治黄理念的精确解读，赋予了“数字黄河”一个尽情演绎的全新空间。如今，献身求实、开拓创新的新一代黄河人，用神奇的数字在这条万里巨川之上树起划时代的里程碑。

古老的黄河，正在实现生命的精彩新跨越。