黄河数学模拟系统建设问题的思考（翟家瑞）

黄河数学模拟系统就是利用先进的计算机技术和水利学、气象学、环境学等学科的相关知识，针对黄河问题特点而对水沙现象及边界条件进行概化处理，构建一套先进的数学模型和参数，实现对黄河天气系统、水流及泥沙运动、生态及水环境变化等现象的数值模拟，包括历史过程的重现模拟（率定或验证）和未来事件的预先模拟（预报或预估）。黄河数学模拟系统主要由水利等专业的数学模型（算法）及前后处理构件、数据（包括模型参数）库及其管理、构建的各种模拟作业流程（模型）组成。

数学模拟系统是“数字黄河”工程的核心，是实现现代治黄工作的一种有效工具。只有通过数学模型对黄河治理开发与管理的各种方案进行模拟、分析和研究，预先提出各种方案的可能风险与结果，才能使治黄的决策更具有科学性和预见性。

黄委数学模拟系统建设回顾

几十年来，随着中国改革开放的进程和计算机技术的快速发展，黄委在使用计算机软件处理治黄问题方面，尤其是对数学模型的研究、开发与引进方面做了大量而卓有成效的工作，取得了令人欣喜的成绩。20世纪80年代初，黄委就利用联合国开发计划署援款建设 “黄河三花间实时遥测洪水预报系统”，研制伊河陆浑示范区产汇流预报模型，并引进美国国家天气局河流预报系统（NWSRFS）。后来，先后与国际合作或通过国家科技攻关等课题，先后研发了黄河下游防洪减灾系统、三花间暴雨洪水预警预报系统、黄河中下游洪水联合调度模型、黄河下游河道水沙运动仿真模型、黄河下游冰凌数学模型、黄河中游的支流降雨产流产沙模型等。

2001年7月25日黄委党组正式提出建设“数字黄河”工程。而后，针对黄河上实际情况，总结了黄河上多年应用系统的开发建设特点，通过深入的调研和需求分析，明确了“数字黄河”工程建设的目标、任务和原则，编制了“数字黄河”工程规划，颁布了一大批“数字黄河”工程建设的标准、办法与规章制度，规范了“数字黄河”工程的建设与管理。几年来，黄委的信息化建设取得了长足发展。自主研发了“基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型”，完成了基于分布式水文模型的“小花间暴雨洪水预警预报系统”建设，先后完善和开发了大量的气象预报、流域产流产沙、洪水预报、冰情预报、河道水沙演进、水库调度等模型，形成了一个基本覆盖了黄河各个应用领域的数学模拟系统。

当前，黄河上模型存在的主要问题有：系统多而杂、标准不统一，平台不一致、通用性能差，前后处理功能差，实时预报精度和校正能力较差。针对黄河数学模拟系统的现状与未来发展，黄委为了加快“三条黄河”建设，使黄河数学模拟系统建设尽快适应黄河治理开发与管理的需要，增强决策的科学性和预见性，要求数学模拟系统建设突出黄河特色，技术上具有世界先进水平，优化整合人力物力资源。成立由李国英主任为组长的黄委“数字黄河”工程数学模拟系统研发工作领导小组，加强了对“数字黄河”工程数学模拟系统研发工作的领导和协调。并明确提出近期数学模拟系统开发建设的重点是：建设与完善黄土高原水土流失和水沙预报模型、中游水库群水沙联合调度模型、黄河下游河道水沙演进模型、河口模型、水质预警预报模型和宁蒙河段冰凌预报模型等六大模型系统。

六大数学模拟系统建设的意见

2.1 黄河下游河道水沙演进模型

2.1.1 河道情况

黄河自河南省孟津县白鹤镇至山东省垦利县入海口，河长878km，河道总面积为4647km2（含封丘倒灌区407 km2），其中滩区面积为3956 km2，占河道总面积的85%，滩区居住180万人，具有375万亩耕地。河道一般为复式河槽，多数河段存在着不同程度的“二级悬河”。河道上宽下窄，艾山以上河段堤距一般宽5～15km，最宽达20多km；艾山以下河段堤距一般宽为0.5～5km，最窄处艾山断面为275m。

2.1.2 模拟需求

（1）防汛调度：需要预报沿程断面的洪峰流量、峰现时间、最高水位、洪水历时、洪水总量；漫滩范围、社经损失、河势表现、工程险情；泥沙含量、沙峰时间、泥沙总量、沿程冲淤及横向分布等。

（2）水量调度：需要预报不同流量情况下的水流演进时间、各河段河道内的流量衰减、水位表现、最大泥沙含量等。

（3）调水调沙：需要预报沿程断面的洪峰流量、峰现时间、最高水位、洪水历时、洪水总量、流量是否增值；河势表现、工程险情；泥沙含量、沙峰时间、泥沙总量、沿程冲淤等。

2.1.3 模拟方法

（1）水文学法：自然界水文现象的发生和发展过程，由于受水沙过程内部和外部边界条件的影响，水文特性既有规律又有变异，情况十分复杂，水文学按照水文循环和水量平衡的基础理论，采用成因分析和统计分析方法，通过对历史资料研究，寻找它们的演变规律和变化。水文学法进行河道水流演进通常提供的主要结果有沿程断面的洪峰流量、峰现时间、最高水位、洪水历时、洪水总量，预估灾情。利用回归分析和经验方法，可以预报最大泥沙含量、沙峰时间、泥沙总量、河段冲淤等。水文学法的特点是需要资料少，速度快，比较宏观。

（2）水力学法：根据水流的质量守恒和动量守恒原理（即圣维南方程组），可以计算沿程的流量、流速、水位，统计出洪水历时、洪水总量；利用类似的泥沙守恒方程，计算沿程泥沙含量及淤积。二维水沙模型还可以计算流向、预估工程险情及灾情，泥沙淤积横向分布。水力学法的特点是，计算输出内容多，但输入资料要求高，计算时间长。

2.1.4 存在问题与难点

（1）河道边界条件复杂，难模拟。黄河下游河道宽浅散乱，河势游荡多变，复式河道，二级悬河严重，生产堤分布杂乱，村庄村台多，片林多，砖瓦窑场遍地，桥梁（包括浮桥）多，等等。这些复杂的边界条件一是没有很好的模拟方法；二是动态变化快，资料代表性差；三是人为因素多，突发突变性强。

（2）黄河水沙性质异常，未知因素多。由于黄河泥沙含量大小不同、粗细不同和河床为地上河、冲淤变化快等原因，黄河上有许多其他江河没有，还需要进一步作理论研究的问题。一是流量沿程增值。黄河多次出现无区间来水的情况下，下断面流量大于上断面流量情况；二是 “假潮”现象。也就是在整个河道水流比较稳定的情况下，艾山等水文断面经常出现定时短时段高水位、大流量；三是“浆河”现象。当黄河下游出现高含沙洪水时，有时河道水流不流动；四是在黄河其他河段还有“揭河底”现象。当流量和含沙量达到某一量级时，河道不仅不淤积，反而发生严重的冲刷。这些现象目前还没有很好的理论解释，更没有理想的模拟方法，需要进一步研究。

2.1.5 建议

（1）加强基础信息资料获取。由于黄河下游河道断面宽、河道长、情况复杂多变，必须采取多种方法和措施，获取尽量多和较准确的实时河道信息，及时分析掌握河道边界条件变化，做好模型参数的实时修订，满足数学模拟的要求。

（2）加强基础性研究。黄河水少沙多，关系复杂，洪水演进和泥沙输移规律异常。很多通用的方法在黄河上不适用，其他江河上使用效果很好的方法黄河上不能用。并且，很多现象是黄河上独有的，别人不了解，也不需要研究。因此，我们必须加大科研力度，从机理研究入手，在理论上取得突破。

（3）多种模型并举。水文学与水力学法在黄河下游水沙演进模拟中各有特点，应多种模型并用。下一步应优化出一套较好的黄河下游水沙演进模拟模型，它包括水文学方法的水沙预报模型、一维非恒定流水沙动力学模型、基于GIS的二维水沙数学模型各一个。然后，花大力气进行模型参数率定，使其能够适应黄河大水、中水、小水，高含沙水流、低含沙水流、漫滩和不漫滩等各种情况下的水沙过程的模拟，满足防洪减淤、水量调度、调水调沙的应用需要。

2.2 水库水沙联合调度模型

2.2.1 水库水沙调度现状

当前，黄委或黄河防总直接负责调度，并且具有较大调节作用的水库主要有龙羊峡、刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底、故县、陆浑、西霞院等。调度分为防洪调度、防凌调度、减淤调度和水量调度。

水库调度存在的主要技术问题是泥沙控制不准，对于给定的入库水沙过程，如何通过闸门开启组合和库水位控制，实现出库水沙的合理搭配和库区淤积的理想分布。现在的水库调度计算是先按清水调洪，然后通过经验公式分析排沙和淤积比，再作库区铺沙。计算时水库淤积及泥沙出库与开启闸门组合无关，明显不合理。

2.2.2 存在问题与难点

（1）浑水调洪计算理论不成熟，调水容易调沙难。对于水库清水调度，根据水量平衡和闸门泄流曲线推求出来的水库推流计算公式，进行水库调洪计算相当简单。而对于浑水，尤其是对于高含沙水流，泥沙在水库中不同水沙边界条件下的冲淤和输移规律还不清楚，在近坝段的泥沙含量的空间分布没有实时数据。

（2）三维数学模拟实测资料少，计算量大。要进行水库水沙的三维模拟计算，除了理论不成熟之外，还有实测资料少，分析率定参数困难，三维空间叠代计算工作量特别大，难以满足实时调度要求。

2.2.3 建议

（1）加大资料的分析研究力度。自2002年以来，黄河已连续开展了7年8次调水调沙，多次在小浪底水库内实现了人工塑造异重流，特别是2004调水调沙成功地实现了库尾泥沙淤积形态调整，水文人员冒着生命危险获取海量的实测数据，要结合三门峡水库的实测资料，对这些数据加大分析研究力度，力争在泥沙输移机理、异重流演变规律方面有所突破。

（2）加强水库泥沙测验。黄河的水库泥沙资料虽然不少，但对于研究水库在不同的库区水沙边界、不同来水来沙、不同闸门启闭条件下的泥沙输移规律明显资料不足，今后应进一步加强库区水沙测验，尤其是近坝段的水沙测验。必要时，可利用实体模型试验观测，适当补充原形资料不足问题。

（3）水文学模型和一维水动力学模型为主，配合局部三维水动力学模拟，开展水库立面二维水沙动力学模型的研究。水文学法水库调洪计算，结合经验公式进行泥沙与出库含沙量分析，方法简单，具有一定精度，尤其对于多库水沙联合调度，目前是比较实用的方法，必须继续使用与完善。一维水动力学模型可以进行水沙联合调度，提供通常水库泄流方式下的水库淤积量、纵向淤积形态和水面线，出库流量和含沙量过程等。对于水库调度预案研究、单库水沙调度分析计算比较适应，要做好参数率定和模型完善。三维水动力学模拟，能够模拟水沙的时空变化，是个四维仿真模拟，输出信息多。但输入要求高，计算工作量大，应逐步研究，并试用于局部重点库区段。同时，应开展水库立面二维水沙动力学模型的研究，模拟库区不同水流输沙流态，库区干支流淤积形态，以及不同闸门开启情况下的水库出库流量、含沙量和泥沙级配。

2.3 黄土高原水土流失和水沙预报模型

2.3.1 黄土高原水土流失及水沙研究情况

黄河难治，结症泥沙，泥沙来自黄土高原。黄河侵蚀模数大于1000t/ km2.a的区域称水土流失区，面积45.4万km2 ；侵蚀全沙模数≥5000t/ km2.a，并且d≥0.05mm的粗沙模数≥1300t/ km2.a的区域称多沙粗沙区，面积7.86万km2，该区平均输沙模数为15000t/ km2.a，粗沙模数4000t/ km2.a；侵蚀全沙模数≥5000t/ km2.a，并且d≥0.10mm的特粗沙模数≥1400t/ km2.a称粗泥沙集中来源区，面积1.88万km2，该区平均输沙模数约为21700t/ km2.a，粗沙模数8100t/ km2.a；局部区域输沙模数高达10万t/ km2.a左右。窟野河温家川站1958年7月10日实测最大含沙量1700 kg/m3，三门峡站1933年输沙量39.1亿t, 其中汛期35.8亿t。因此，大力开展黄河水土保持，特别是粗泥沙集中来源区的研究和治理尤为重要。

黄河多沙粗沙区属典型的超渗产流区，即土壤缺水多，难蓄满达到饱和。只有当降雨强度大于土壤下渗强度时，才产流；否则，不产流。陕北驼耳巷沟（流域面积5.74 km2）观测资料，1963年8月26日，前期土壤含水量Pa=1mm，1h降雨57.4mm，产流37.8mm，洪峰流量为239m3/s；而1964年9月27日，Pa=26.1mm，19h降雨86.2mm，产流仅2.0mm，洪峰流量为1.1 m3/s。可见，产流与土壤水含量和雨量关系较差，与降雨强度关系密切。受水力、重力和风力等作用，形成水土流失，出现土壤侵蚀和泥沙输移。关于黄土高原地区的产流汇流与产沙输沙研究很多，有不少科研成果，成就了一大批科技人才。

2.3.2 存在问题和难点

（1）现有模型多用于小流域。产流形成产沙，产流是降雨强度与土壤下渗强度对比计算的结果，土壤下渗强度又随土壤含水量变化而变化。降雨强度时空分布不一，土壤下渗强度时空分布也不一。所以，超渗产流机理虽然清晰，但计算条件要求苛刻。而产沙不仅与产流有关，与土壤特性、地形地貌也关系密切，现有的水土流失机理模型还不十分成熟，难以直接用于黄土高原水土流失预测。所以，基于机理的黄土高原水土流失模型多用于小流域研究。

（2）站网稀，难控制。黄河中游测区内的水文站网密度为2630 km2/站，雨量站网密度380 km2/站。河曲～龙门区间水文站未控区面积2.5万多km2，占区间总集水面积的25 %以上，现有测站有时难以控制住暴雨和洪水。

（3）水沙过程变化快，难模拟。由于黄土高原地区洪水多为暴雨形成，陡涨陡落，历时短。1989年7月21日，窟野河新庙站（集水面积1527km2）8:36起涨，9:42出现最高洪水位，水位涨幅11.81m，洪峰流量8150 m3/s，其中8:36至9:00水位上涨11.30m。沙圪堵站（集水面积1350 km2）21日7:18起涨，7:50出现最高洪水位，水位涨幅7.56m，洪峰流量8610 m3/s，其中7:18至7:21(仅3分钟)水位上涨5.62m。这样的洪水过程目前还难以模拟。

2.3.3 建议

对于水土流失和水沙预报模型的需求主要有产流产沙过程预报，水土保持效益评价、水土保持工程的规划与设计。

（1）继续加强黄土高原产流产沙机制的规律研究，试行开展小流域的径流输沙过程预报，做好典型区域的水土保持效益分析，为小流域水土保持工程规划和综合治理提供技术支撑。

（2）建立完善黄河干流水沙预报模型。黄土高原产流产沙影响因素多，关系复杂，测站少，水沙过程变化快，直接利用产流产沙模型进行黄河干流河道水沙预报难度大。当前应根据干流主要把口水文站实测水沙资料，研究黄河北干流河段（含小北干流段）的河道汇流输沙规律，建立龙门站和潼关站的水沙过程预报模型。

（3）加强站网和径流试验区建设。黄土高原地区暴雨不均，产汇流快，含沙量高，洪水历时短，陡涨陡落，测验难度大，站网稀少，无控制区面积大。要加强该区测站能力建设。另外，黄土高原地区地质地貌特殊，很多理论有待进一步分析与研究。西峰、绥德、天水三个水保径流试验站，几十年来，经过艰苦工作，获取了大量实测数据，为黄土高原的综合治理和科研工作做出了突出贡献。下一步应继续加大投入力度，在做好已有资料分析与整理的同时要结合粗泥沙集中来源区治理增加新的监测与研究内容，为水土保持工作服务。

2.4 宁蒙河段冰凌预报模型

2.4.1 基本情况

宁夏、内蒙古河段地处黄河流域北部，从低纬度流向高纬度，河流封冻时下段早于上段，解冻时下段晚于上段，而且冰盖厚度下厚上薄，封开河时容易形成冰凌卡塞和冰坝壅水引起堤防决口等凌汛灾害。宁蒙河段长约1200km，其中凌情最严重的三盛公～万家寨库尾河段长约600 km。该河段由于河道淤积抬高，主河槽萎缩，排洪行凌能力下降；堤防工程标准低，隐患多，质量差；河道整治工程标准低，不配套，不完善；可以调节调度的水库距离远，临时应急分滞洪工程不完善等。每年春节前后，正直全国“两会”召开之际，黄河宁蒙河段常出现凌汛灾害或防凌紧张局面，造成较大的政治、经济和社会影响。

2.4.2 问题与难点

（1）资料少。目前，宁蒙河段共有6个基本水文站，凌汛期间测流困难，其中防凌最为严重的河段三湖河口～头道拐两站相距300余km。水位站不足，自动水位观测站共33处，平均36 km一处水位站。近40年来，只进行过3次较为系统的大断面测量，积累资料少。如此的测站控制和资料系列，不但掌握不住实时的凌情动态，也难以进行凌情的系统分析和模拟。

（2）凌汛发展随机性大，难预测。内蒙古河段河道宽浅散乱，受桥梁等因素影响，容易形成冰塞或冰坝。但影响冰塞冰坝的因素多，其发生与发展的随机性很大，目前还没有成熟的预测预报方法。

（3）气温预报不满足防凌需要。影响凌汛的因素有河道边界条件、水动力因素、热力因素。当前要做出某一局部地区较长时间的准确的气温预报还比较困难。特别是在封开河的发展期，气温对凌情的影响特别大，迫切需要加强宁蒙河段气温预报的研究，增长预见期，提高预报精度。

2.4.3 建议

（1）增测大断面资料。宁蒙河段河道大断面稀，多年不测一次，资料少，满足不了该河段建立冰凌预测预报数学模型的需要。应该按3～4km一个大断面进行布设，每年凌汛前测验一次。

（2）建立冰凌数学模型。以建立一维的水沙动力学模型为主，结合水文学模型及经验预报方法，尽快研发宁蒙河段冰凌预测预报模型。对河段的气温变化、封开河时间、封河流量及水位、槽蓄水量、冰塞、冰坝、冰质、冰厚、开河时的桃汛洪峰流量及水量等做出预估或预报，为防凌决策和桃汛洪水利用提供技术支持。

2.5 水质预警预报模型

2.5.1 开展水质预警预报的迫切必要性

随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，人们对水质的要求越来越高。而实际上，由于工农业的高速发展，排污量增加，河道中的水质越来越差。因此，需要开展黄河水环境承载能力研究，进行黄河的水环境评价、水质评价，特别是需要进行水污染事件的预警预报。2006年1月伊洛河发生水污染事件，2004年6月内蒙古包头河段发生水污染事件。急需作出污染体何时到达下游某些指定地点，污染物浓度值是多少，污染持续历时等指标的预警预报。因此，研发黄河水质预警预报模型十分必要和迫切。

2.5.2 存在问题与难点

（1）资料缺少。根据黄委党组的要求，水资源保护的重点转向是提高监督管理水平和增强应急处理能力。要实现这一目标，就必须尽快建立一个精度较高、计算速度快、包括污染物种类多、适应河段广的水质预报模型。但是，对于不同的污染物，如重金属、氰化物、石油类、苯系物等，它们的扩散和输移特性不同。对于同一种物质，对于不同河道边界条件，其扩散和输移的特性也不一样。并且这些事故实测资料不多，又不能进行原型试验。

（2）黄河泥沙问题。黄河与其它河流不同，有时泥沙含量大，影响污染物的沉降和悬浮、吸附和解吸、挥发降解等过程。特别是在黄河高含沙洪水期间，万一发生大范围的高浓度水污染事件，对做出准确的污染预警预报要求就更高，难度也更大。

2.5.3 建议

黄河流域管辖区域大，突发事件多，不可能建立起各河流、各河段、各种水沙情况下、各类水质污染的水质预警预报模型。所以，黄河水质预警预报模型应以一维水动力学模型为主，尽快在黄河下游河段、兰州河段、包头河段等具有临黄城市的重点河段，并收集借鉴其他江河上的实测资料，开展参数率定和模型调试。然后，进行分析总结，找出规律，通过经验公式或概化处理，建立起黄河流域水质应急预警预报系统，以适应黄河可能发生的各种水污染情况下的应急反应。

2.6 河口模型

2.6.1 基本情况

近代黄河口，位于渤海湾与莱州湾之间，是1855年铜瓦厢决口改道夺大清河入渤海后形成的。黄河河口地区指宁海（上距利津水文站约12km）以下，北至徒骇河口，南至支脉沟口，其面积5460 km2，自1855年以来，改道9次，其中解放后3次，1953年7月改为神仙沟入海；1964年1月改为钓口河入海；1976年5月改为清水沟入海，1996年7月在清八上950m处改汊，使河道当年缩短16km。

1953～1996年，进入河口（利津站）泥沙392.9亿t，河口三角洲造陆面积为1081.3 km2，平均每年造陆面积约25 km2，平均每1亿t泥沙造陆2.75 km2。分析认为，年入海泥沙2.8亿t、入海水量75亿m3时，可保持黄河三角洲海岸冲淤平衡。1992年～2007年，黄河现河口（1996年汛后开始行河）附近基本处于年年淤积延伸过程中，11年共造陆41.2 km2，年均造陆3.75km2；而除黄河现河口淤伸外，其余均为侵退，整个三角洲16年共侵退62.3 km2，年均侵退3.89 km2。

2.6.2 需求分析

河口模型建设的目的主要是满足以下几个方面的需求，为其提供技术分析手段。一是分析河口的淤积延伸变化对黄河河道形成的反馈影响，制定有效措施，谋求黄河长治久安；二是做好河口流路规划和保护，为黄河顺畅入海预留出路；三是分析黄河三角洲淤积与侵蚀规律，更好地保护和新生国土资源；四是研究河口三角洲地区水沙及生态的演变规律，为河口地区经济社会发展提供技术支持。

3.6.3 存在问题

黄河河口具有水少、沙多、堆积性强，海洋动力相对较弱、潮差小、感潮段短，摆动改道频繁等特点。这种特殊的自然地理环境条件,使得黄河河口冲淤演变与其他江河的河口的规律性不同。加上黄河河口观测资料既少又不系统,河口数学模型还很不成熟。

2.6.3 建议

（1） 加强资料观测与科学研究

黄河河口地区面积广，实测资料太少，象滨海区的测量，多年不进行一次，并且测量的内容也较少。同时，对河口的科学研究也跟不上，满足不了数学模型建设的需要。应增加河口地区资料观测的频次和内容，加强黄河河口水沙冲淤与演进、河口演变、河口变化对黄河河道溯源淤积的影响等方面的研究。

（2）模型建设

研究河口浅海地区的淤积演变、拦门沙的分布、生态环境等需要二维数学模型模拟。研究河道淤积延伸及对黄河的反馈问题，可用一维数学模型。由于当前资料制约和计算工作量的限制，可采取先易后难，先中心后外围的工作思路，一维与二维相互补充，并结合实体模型试验，研究建立河口较完善的数学模型。

几点认识

3.1 正确认识数学模型

数学模型不是水力学方法维数越高越好，水力学法就优于水文学法。水文学模型方法简单、概念清晰、需要输入资料少，计算速度快，输出结果宏观。水力学法模型理论严密、计算复杂，输入信息要求高，输出信息多。由于水力学模型要求输入资料多，经常不能满足而对某些项省略或概化处理；水力学法的复杂计算，一般都是叠代计算而采用某一误差精度控制。对于多维水力学模型，由于资料不能满足计算需要，经常大范围内采取同一个数据（如糙率n），处理结果与一维区别不大，虽然输出了一些一维或水文学模型没有的信息，但它并不真实。因此，应该正确对待各类数学模型，根据需要，取长补短。

3.2 正确使用资料系列

模型参数率定需要大量的实测资料，当然资料越多越好，但是使用的资料系列要具有一致性。随着时间的推移，黄河干流上建设了许多大型水利枢纽，改变了实测资料系列的一致性。黄土高原地区随着水土保持工程的修建，拦水拦沙作用明显，改变了天然水沙过程。随着农田水利建设和种田的科技水平提高，“绿水”成分增多，“蓝水”比例减少，改变了河道实测的水量系列。因此，在进行模型参数率定和模型应用时，一定要注意资料系列的一致性，合理选取资料系列。尤其是一些物理概念性不强的数理统计模型，如神经网络系统模型，更应该慎重。

3.3 建立灵活通用的方法库

新安江模型、陕北超渗产流模型、马斯京根流量演进、水库调洪计算、水动力学模型、伊洛河夹滩处理计算，等等，我们都称其为方法，它们有的是通用方法，有的是专用方法，要通过方法库管理。只有方法用于某一区域或河段，赋给了相应的参数和数据才成为模型。程序编制中，方法模块中不包括任何数据，对方法的输入和输出模块一定要统一设计，利用方法代码、区域代码、数据类型代码从数据库中获取。这样对于三库、四库、五库的水库联合调度模型的搭建就非常方便，不需要重新开发。还可以对不同方法进行模型组合，如某河段采用马斯京根算法、下一河段采用一维水动力学算法、另一河段采取二维水沙动力学方法计算，计算时间步长可调，等等。根据河段特点和需要，搭建各种不同模型，形成黄河流域模型库，进行维护管理。

3.4 做好黄河水沙预报实时校正

对于预报要求而言，希望预见期尽量长，预报精度尽量高，预报信息尽量多。而实际上，预见期越长，预报误差越大，可预见的信息量越少。况且，人们最为关注的是大洪水、高含沙，是异常现象是否发生！为此，需要进行黄河水沙预报实时校正方法的研究，开展卡尔曼滤波、反馈模拟实时校正、基于时变遗忘因子的最小二乘法等实时校正技术在黄河水沙预报模型中应用的研究，丰富黄河水沙实时预报手段。

3.5 高度重视模型的应用和参数率定

黄河数学模拟系统的开发目的是应用，是解决黄河实际问题，是推进黄河治理工作的现代化和科学化。黄河各类模型系统的研发难，但系统的模型参数率定、系统（包括模型参数）的更新维护更难。系统的更新维护工作繁重而不显成效，通常是重建设而不重管理，所以造成黄河模型系统的多头开发、重复开发。不少模型平时还可以，关键时期不管用，计算精度差，没有预见期。因此，黄河数学模拟系统建设是长期和复杂的过程，必须培养一批肯吃苦、乐于奉献、懂专业的数学模型研发与应用队伍。

（作者为黄委副总工程师，“数字黄河”工程数学模拟系统研发首席专家）

稿件来源：黄河报·黄河网