大浪淘沙盡精微——黃河科研的傳承

“黃河斗水，泥沙其七”。實現黃河安瀾，關鍵在治沙。

伴隨著新中國成立的歡歌笑語，1950年10月，在黃河岸邊的古都開封，黃河水利委員會泥沙研究所（簡稱泥沙研究所，1956年改名黃委會水利科學研究所，簡稱黃科所；1991年改名黃委黃河水利科學研究院，簡稱黃科院）應運而生，對黃河泥沙特征、泥沙來源和數量等開展了初步研究。

從此，七十余載，一代代科研人薪火傳承，逐夢前行，矢志探索研究河流泥沙運動規律，在人民治黃史上，書寫了科技治河、利國惠民的精彩篇章。七十余載，一代代科研人秉持“科學、民主、創新、超越”的科研精神，不辱使命，忠誠擔當，用智慧和汗水澆灌科研信仰之花，讓人民治黃精神圖譜更加絢爛。

黃河就是主戰場

創業艱難百戰多。泥沙研究所成立初期，工作環境、生活環境都十分艱苦，工作人員吃住行都相當不便。1953年3月，泥沙研究所從開封搬遷到鄭州辦公。泥沙專家潘賢娣回憶道：“到泥沙研究所上班，需要穿過一大片墳場，然后看到兩排平房，沒有宿舍，沒有食堂，沒有圍墻……從浙江到鄭州，很長時間我都不適應……那個時候整個國家都是貧窮的，但知識分子的精神世界從未貧窮，哪里艱苦就到哪里去，黃河就是戰場。”

正是有了這樣的理想信念，科研人步履鏗鏘，鑄就科研精神的高地。

泥沙研究所當時隸屬黃委測驗處，以收集泥沙資料為主要任務，同時指導各主要水文站開展精密泥沙測驗及顆粒分析，并結合下游修堤工程進行土壤壓實試驗，探索泥沙研究方法。

泥沙研究所成立不久，便在黃河大洪水量級實驗方面有一項重大發現。

清道光二十三年（1843年），黃河中游發生了一場大暴雨。黃河干流潼關至小浪底河段出現千年以來最高洪水位。兩岸居民對這次洪水災害的記憶極為深刻，“道光二十三，洪水漲上天，沖走太陽渡，捎帶萬錦灘”的民謠至今流傳。

如何獲得黃河洪水量級準確數據資料，掌握大洪水發生的自然規律，是科學設定防洪標準，制定防御黃河洪水災害對策、措施和方法的重要事實依據。

100多年前的那場大洪水到底有多大，是當時困擾在科研人員心頭的一個疑問，如同一道亟待求解的方程式，吸引著答題人躍躍欲試。

1952年，水利部、黃委組成洪水調查組，在陜縣、潼關等地發現1843年的歷史洪水痕跡。水電總局總工程師張昌齡根據洪痕測量成果進行分析，推算洪峰流量為36000立方米每秒，考證為唐代至今的最大洪水。1953年6月至9月，泥沙研究所根據沿河古代遺物和洪水淤沙調查數據資料，選取三門峽河段區間進行最大洪水量模型試驗，得到相應于洪痕調查水位所得洪水量級為36900立方米每秒，與張昌齡的推算結果極為接近。這在當時人才缺乏、設備緊缺、生產工具落后的情況下，是一項了不起的發現。

實證精神就是科學的起點。黃河科研人員充分利用物理模型試驗，反復考證，證實了1843年黃河三門峽所現洪水量級，是千年以來的最大洪水，這為以后黃河重大水利工程設定防洪標準提供了科學依據。

2021年之前，黃河是世界上含沙量最大的一條河流，治黃必先治沙，泥沙是黃河治理的難點和重點。歷來，人們對黃河來沙量說法不一。早在20世紀50年代中期，黃河泥沙研究已被列為國家重點課題。1956年，在留美專家麥喬威的帶領下，提出《黃河泥沙的一般特征》報告，報告指出，陜縣多年平均輸沙量為13.6億噸，包頭以上來水量占陜縣水量的58.3%，包頭以下占41.7%；包頭以上來沙量占陜縣總沙量的9.1%，包頭以下則占90.9%。

該研究成果揭示黃河治理一個重要規律，那就是黃河水沙異源，包頭至陜縣的黃土區是黃河泥沙的主要來源區，這就抓住了治沙的關鍵。

黃河年平均輸沙量為16億噸，其中有4億噸淤積在下游河道，這些巨量泥沙又是從黃土區的具體什么位置來的？

帶著這一新的科學問題，科研人員又踏上了探索之路。

20世紀60年代初，在泥沙專家錢寧先生的帶領下，黃科所與多家單位合作完成了黃河粗泥沙主要來源區的科學界定，指出粗泥沙對下游危害最大，應集中有限財力、物力用于這一關鍵區域的治理。這是黃河泥沙規律認識上的一個重大突破，從戰略上指導了黃土高原水土流失治理措施的制定和治理規劃的編制，對解決錢塘江河口及長江葛洲壩水利樞紐工程泥沙問題都作出了重要貢獻。

錢寧是國內外著名的泥沙專家，一貫主張理論和實踐相結合，多次成功地組織泥沙重大問題的科研攻關。白天，他經常在現場觀測試驗研究，足跡踏遍黃河流域水土流失地區；深夜，他坐在簡陋的書桌前，一杯咖啡，一支筆，沉浸于著書立說的世界，先后完成了具有較高理論價值的《泥沙運動力學》《河床演變學》等，發表了近百篇科學論文。他的《黃河下游河床演變》一書，闡述了黃河下游河道自然演變規律，為防洪治河實踐提供了重要依據。這種求真務實、腳踏實地的精神力量，引領著科研人員攀登科技治黃的新高峰。

黃土高原的粗泥沙區主要集中在窟野河、皇甫川等９條黃河重點支流流域內，面積為1.88萬平方千米。這個區域范圍就是黃河治理的“牛鼻子”，在這個區域范圍內重點開展水土流失治理，把在下游河道無法排入大海的粗泥沙攔在上游，減輕下游河道淤積，才能最大程度達到攔沙、減沙效果。統籌上下游綜合治理措施，有效減少了黃河下游河道泥沙淤積，在治黃實踐應用中被證明是正確的。1982年，“黃河中游粗砂來源區及其對黃河下游淤積的影響”項目成果獲國家自然科學獎二等獎。

系統治黃理論的提出，改變了“頭痛醫頭，腳痛醫腳”“兵來將擋，水來土掩”的局部治黃觀。

在黃河中游實施植樹造林，有利于減少水土流失，降低河流含沙量，從而減緩下游河道淤積。但是植樹造林需要一定時期才能見效，盡快實現攔沙減沙就要在水土流失重點入黃區修建壩庫工程，黃土高原淤地壩建設迎來了大發展時期。

1973年，水利部在延安召開黃河中游水土保持會議，錢正英部長出席會議并講話，要求對水墜壩進行科學總結，解決群眾筑壩過程中的問題，以便推動群眾筑壩工作。黃科所按照水利部、黃委指示，與陜西、山西省水利、水保部門，科研院所、高等院校共同成立陜晉水墜壩實驗研究工作組及領導小組，迅速開展野外觀測研究工作。黃科所的仝允杲為領導小組成員之一。

工作組對陜西清澗縣上劉家川水墜壩進行研究，指出水墜壩比同類碾壓壩在工效、投資等方面有突出優勢，對水墜壩筑壩材料、施工技術進行分析，明確建筑指標，確保工程質量。工作組進一步開展室內模型試驗研究，通過水力學原理，分析滑坡對壩體影響變化，解決水墜壩施工及使用過程中遇到的問題。1976年，工作組對水墜壩施工經驗加以總結，先后編寫《水墜壩施工須知》《水墜壩設計要點》，有力指導了黃土高原地區群眾筑壩生產實踐，產生了巨大的社會效益、經濟效益和防洪效益。1985年，仝允杲作為主要完成人申請的“水墜法筑壩的研究和推廣”項目成果獲國家科技進步獎二等獎。

此后較長一段時間，壩系工程建設進入平穩期。2003年，水利部將黃土高原淤地壩建設同實施牧區水利、小水電代燃料列為三大亮點工程，淤地壩建設又掀起一股小高潮。

黃土高原千溝萬壑的地形地貌為淤地壩建設提供了得天獨厚的條件。但不是所有地方都適合建淤地壩，譬如位于黃河“幾”字彎東北部、鄂爾多斯高原一隅的砒砂巖區。

被稱為“地球生態癌癥”的砒砂巖，無水硬如石，遇水則成泥，草木難生，更別說筑壩淤田了。根據當地群眾生產需求，黃科院領銜開展了“十二五”國家科技支撐計劃“黃河中游砒砂巖區抗蝕促生技術集成與示范”項目研究，對砒砂巖固結促生技術、砒砂巖改性筑壩技術進行研發。

經多年攻關，科研人員找到了砒砂巖抗蝕促生與原巖改性治理關鍵技術手段，創新了黃土高原砒砂巖區水土流失綜合治理措施。實驗現場，原本植被稀少的砒砂巖坡面上長出了一人多高的野牛草，減少坡面產流70%以上，減少產沙達到90%以上。

此項技術的另一創舉就是讓砒砂巖成為筑壩材料，用改性后的砒砂巖建造淤地壩，經暴雨洪水沖刷后仍安然無恙，打破了砒砂巖原巖不能筑壩的定論，解決了當地群眾建壩材料匱乏問題，真正實現就地取材，同時節約了成本，用砒砂巖建壩比用普通黃土建壩可節約四分之一總投資。2018年，“黃河流域砒砂巖區辨識與抗蝕促生關鍵技術及應用”項目成果獲河南省科技進步獎一等獎。

薪火相繼“傳幫帶”

吳以敩，黃河泥沙研究領域的拓疆者，黃河水土保持事業的踐行者，被委以泥沙研究所第一任所長重任，黃科院的開創者之一。

篳路藍縷凌云志，櫛風沐雨科研情。新中國百廢待興，各行各業基礎幾乎為零。泥沙研究所設立之初只有黃委選調來的8名工作人員，如今高樓林立的黃科院駐地所在區域，在當時全是沙荒地。沒有辦公室、沒有實驗設備、沒有基礎資料，水利專業人才更是奇缺，黃河泥沙研究一片空白。

在吳以敩的帶領下，大家如一家人，購置儀器設備、選址建房……1956年，泥沙研究所已初具規模，建成了1300平方米的實驗室，組織起將近200人的科研隊伍。

艱苦的鎏金歲月，不管是干部還是群眾，上下一條心，擰成一股繩，凝聚了昂揚不息的斗志，很快戰勝了惡劣的自然條件。這種團結合作、平等互助精神，為以后科研攻堅克難、開拓創新注入了深厚而穩定的力量，黃河科研精神由此孕育、萌發。

泥沙研究所掛牌成立后，科研人員迅速開展現場水工、土工試驗，完成精密泥沙測驗報告，提出沿黃干流主要測站斷面泥沙粗細變化，赴陜西潼關進行河床沖淤變化及挾沙能力測驗等，推動了治黃事業的起步與發展。

1953年，吳以敩親自設計并制作了國內第一個活動玻璃水槽，這個水槽可以調整槽底比降，在當時是非常先進的，對黃河水沙運動規律研究工作的起步是一個極大推動。

黃河泥沙研究堪稱世界水利難題。泥沙研究從哪里開始，如何開始，這些問題在當時都是未知數。吳以敩雖然有美國學習經歷，也深感自身經驗不足。科研人員開誠布公，開了一次全面深刻的學術民主研討會，最后決定由吳以敩帶領團隊著手開展3項基礎工作：室內實驗、野外觀測和一手資料的收集。

吳以敩團隊提出，要治理黃河一定要掌握黃河的水沙運行規律，黃河泥沙研究要從三大方向開始——黃河的挾沙能力、黃河的沖刷能力和黃河的模型律。三大研究方向的提出為新生的黃河泥沙研究明確了初步方向，在當時具有很強的指導意義。

在那個硬環境——投資、設備、基礎設施匱乏的火紅年代，科研軟環境——科學精神、科學態度和科學方法并不落后。正因為如此，泥沙學科得到長足發展，在水沙運動與河床沖淤演變規律的認識和把握，以及河道整治工程措施的應用研究方面，成績斐然，逐漸躍居世界領先地位，有效解決了一系列治黃技術理論與生產實踐重大關鍵問題。

科技助力，黃河巨變。一代代科研工作者努力踐行水利人的初心和使命，鑄就科研精神的責任和擔當，在治黃實踐中形成了“攔、調、排、放、挖”綜合治理泥沙的方略，實現了由偏重下游治理向全流域系統治理轉變，由被動治理向主動治理轉變，徹底扭轉了黃河頻繁決口改道的險惡局面，創造了黃河70多年伏秋大汛不決口的奇跡，在中國乃至世界水利科學技術發展史上留下了濃墨重彩的一筆。

70多年的治黃科技發展史也充分證明，學術民主是創新的重要基礎，也是提高自主創新能力的關鍵所在，要完成好重大課題的研究攻關，必定要有多學科、跨學科專家共同參與，碰撞思想，據理分辯，實現學術交叉融合乃至開展國際合作。

時代發展日新月異，精神歷久彌新不褪色。在2021年防御黃河秋汛洪水中，黃河科研精神再現耀眼光華。

2021年9月，受連續強降雨影響，黃河中游支流渭河發生1935年有實測資料以來同期最大洪水，伊洛河、沁河發生1950年有實測資料以來同期最大洪水。黃科院提高政治站位，眾志成城，團結一心，全面擔起黃河防汛“智庫”重任。

面對這場歷史罕見黃河秋汛洪水，按照黃委統一部署，黃科院領導干部靠前指揮，與職工群眾并肩作戰，為防御黃河秋汛洪水提供立體式技術支撐。防汛支撐組密切跟蹤汛情，細化完善調度方案，為三門峽蓄水運用時機等提供實時調控建議。監測工作組持續跟蹤洪水過程，開展全方位現場觀測，派出40余個工作組、100余名科研骨干連續開展河道觀測、水沙演進跟蹤、水質現場監測、堤防隱患探測等。68名干部職工下沉防汛一線，組建青年防汛突擊隊，開展為期20天的巡壩查險工作；10多位搶險專家進駐一線工作，參與督導洪水防御并現場指導工程安全度汛。結合2021年黃河下游洪水預演實體模型試驗和衛星影像解析，開展重點河段河勢應急觀測，及時研判黃河下游河勢變化、工情險情及畸形河勢發展，把“不勝不休”的戰斗精神和“黃河一家親”的團結精神進行到底……經過兩個多月艱苦奮戰，最終迎來了黃河秋汛洪水保衛戰的勝利。

人才是事業發展之基，黃河科研更離不開人才支撐。吳以敩所長特別重視人才的引進與培養，竭盡所能地提攜后學。

20世紀50年代初，吳以敩想法設法引進一批水利專業大學生到泥沙研究所工作，并作為技術骨干重點培養。事實證明，這一批年輕人后來大多成長為黃河泥沙研究領域的專家，如潘賢娣、屈孟浩等，在黃河泥沙研究舞臺上展示了卓越的風采。

為了盡快將泥沙研究工作推上正軌，吳以敩還采取請進來、走出去的方式，一方面選派年輕技術骨干到北京、上海、南京等地學習；另一方面邀請蘇聯專家來泥沙研究所講學，借鑒先進經驗，為我所用。在理論學習和技術實踐中，黃河泥沙研究的思想火花不斷閃爍迸發，點亮黃河科研的一片嶄新天地。

黃科所所長何國楨在回憶錄中寫道：“科技發展與創新靠的是人才，如何培育人才是當務之急?！痹谒温毱陂g，十分重視人才培養，為年輕人創造成長的機會：利用世界銀行貸款機遇，選送青年業務骨干到國外深造，攻讀博士學位，如1986年9月，選派李文學到美國得克薩斯拉瑪爾大學攻讀碩士、博士學位。1983年，黃科所申請自主培養研究生資格；1985年，上級單位正式批準同意黃科所為招收碩士研究生學位單位，并與武漢水利學院建立培養研究生合作關系。當時一共招收了3名碩士研究生，吳保生師從何國楨，張紅武師從李保如，姜乃遷師從錢意穎，這些研究生后來在工作崗位上都各有建樹，成為學術帶頭人。

“傳幫帶”是一項優秀的科研傳統，合理搭建人才成長梯隊，有助于提高青年科研人員的能力和信心，進一步加強學術團結合作，促進科研生態的持續健康發展。一花不是春，獨木不成林，科學的殿堂中必定是百花盛放，萬木成林。

面對治黃難題，除科技創新，還是科技創新

科技治河要摒棄征服水、征服自然的沖動思想，尊重客觀規律和實際，不迷信書本和權威，勇于改革創新，不斷探索新方法，開辟新路徑。

20世紀60年代，三門峽水庫建成運用后，給下游防洪、生態和經濟發展等帶來不容忽視的一些問題。為解決三門峽水庫泥沙淤積問題，三門峽大壩歷經兩次改建。

如何讓三門峽水庫涅槃重生，在黃河保護治理中更好地發揮綜合效益，必須有科學理論、技術方案支撐。此后多年，黃科所科研人員密切跟蹤，持續研究，在三門峽水庫水位高度、大壩底孔設置、異重流塑造規律、“兩洞四管”改建等方面先后進行了深入研究探索，拿出了一批科研成果。

在實踐探索中，科研人員有了一個令人興奮不已的新發現，那就是水庫異重流，這對解決三門峽水庫泥沙淤積問題無疑提供了一把鑰匙。1961年汛期，三門峽水庫發生異重流11次，有7次排沙出庫。為總結異重流排沙經驗，1962年，黃科所與三門峽水庫管理局、北京水科院等單位共同分析了異重流排沙情況及發生條件，指出，異重流實際排沙比為10%，初步掌握了異重流運動規律。后又經過長期觀測研究，進一步認識異重流產生需要的3個條件：一是必須有相應的流量過程；二是水流過程中應有一定的含沙量，且其中還要有相當含量的細沙；三是一定要有后續動力。

水庫異重流是一種壯觀而奇特的景象，是高含沙河流特有的水流形式。當渾水與清水碰頭時，出現上層清水倒流，渾水沿河底向壩前演進的奇特水文現象。

如何利用黃河有限水量，通過人工干預的辦法，找到異重流產生并可排沙出庫的臨界條件尤為關鍵。這是水利人探索并利用自然規律進行的一項重大挑戰。經不懈努力，科研人員進行了異重流潛入條件及潛入位置、異重流持續運行條件及排沙能力等一系列研究，奠定了人工塑造異重流的理論基礎。

2004年，黃河實行第三次調水調沙試驗，首次人工塑造異重流獲得成功。試驗中人工異重流的塑造由萬家寨、三門峽、小浪底3座水庫共同接力完成。據統計，2010—2013年，黃河汛前調水調沙，人工塑造的沖刷型異重流排沙比均超過100%，下游河道主槽得到全線沖刷，河道過流能力明顯增強，黃河生命肌體煥發新的活力。2010年，“黃河調水調沙理論與實踐”項目成果榮獲國家科學技術進步獎一等獎。

異重流研究成果同樣為小浪底水庫在充分保障黃河下游減淤、供水、防斷流的前提下，盡可能延緩水庫泥沙淤積速度、有效利用支流庫容等方面提供了技術支撐。

時光荏苒，歲月如歌。至今讓黃河科研人員津津樂道的是三門峽水庫“兩洞四管”改建可行性技術論證。提起這段歷史，當時參與項目研究的老同志仍激情滿懷。

1962年8月下旬，水利部在北京組織召開三門峽水利樞紐問題座談會，研究討論三門峽水利樞紐改變運用方式及對上下游的影響，增建泄流排沙設施及其工程技術問題。會議期間，黃科所留美專家麥喬威提出對三門峽水庫改建的建議——由綜合利用改為攔洪排沙的低水頭運用，預估改變運用方式后下游河道演變趨勢，對三門峽水庫的改建和運用以及黃河下游河道的治理具有很高的實用價值。

麥喬威十分注重知行合一，一切從實際出發，在治黃研究工作中，他運用實測資料理論分析、河床變形計算和河工模型試驗等綜合手段，把科學研究與河流開發治理實踐結合起來，揭示了復雜深奧的泥沙和河床演變規律，對黃河泥沙研究作出開拓性貢獻，曾榮獲全國科學大會重大成果獎。在黃科所工作期間，麥喬威用自己的實際行動詮釋了科研之道：堅守真理，不唯書不唯上，只唯實；不計利害，不迷信、不盲從、不附和，只問是非。

在當時情況下，潼關高程持續走高，庫區泥沙淤積迅速向上游發展，已經威脅西安，三門峽水庫改建勢在必行。

1964年，北京勘測設計院提出三門峽水庫增建2條隧洞、4條鋼管泄流排沙方案，黃科所與北京水科院對方案排沙效果進行估算后認為：除迅速確定水庫排沙洞增建方案并爭取早日完工以外，亟須制定統一規劃，指導開展黃河上中游水土保持和泥沙控制工作，同時大力加強下游河道整治，爭取多排沙出庫，變被動為主動。

1964年12月，國務院在北京召開治黃工作會議，周恩來總理親自主持，李延安、麥喬威參加。會議決定對三門峽大壩進行改建，在左岸增建2條隧洞，改建4條發電引水鋼管，加大泄洪和排沙能力，這就是有名的“兩洞四管”方案。

此后4年，三門峽大壩進行了第一次改建，但投入運用后仍然存在泥沙淤積問題。1968年10月，黃科所聯合北京勘測設計院、北京水科院等單位分析了三門峽水庫增建運用后庫區資料和黃河下游實測資料，指出，水庫現有泄流能力仍然不足，如維持現狀，潼關高程還要上升，渭河還要大量淤積泥沙，為保證水庫有一定庫容并在下游需要攔洪時發揮作用，必須對三門峽水庫進一步改建，打開8個導流底孔。

打開8個導流底孔到底行不行？水流過后，壩體能不能扛得住沖擊？需不需要進行大壩結構加固？要回答這些問題，必須對壩體的穩定性進行實驗，為最終改建提供科學依據。

1969年，黃科所對三門峽水庫打開8個導流底孔設計進行水工模型試驗論證，提出設計改進意見。1970年，黃科所聯合清華大學等單位開展三門峽水庫底孔改建光彈實驗測試，對壩體、鋼管、孔洞等穩定性進行反復論證，從設備爭取到轉型升級，又到自主研發，從室內試驗到現場觀測，歷盡艱難。兩年后，提出了三門峽水庫混凝土大壩底孔改建可行性方案：打開8個導流底孔不會造成大壩坍塌，也不需要進行襯砌加固。這一結論突破了傳統觀點，簡化了施工，節約了投資，減輕了國家建設初期的經濟負擔，提振了科研人員大膽探索、自主創新的信心。

1971年后，經過兩次大改建，三門峽水利樞紐增加了泄流規模，排沙能力顯著提升。1973年11月，三門峽水庫開始采取“蓄清排渾”的控制運用方式，減緩了庫區泥沙淤積。從“蓄水攔沙”到“上攔下排”，治黃思路重新認識和定位，讓黃河走向安瀾有了更科學的應對策略。

實踐出真知，三門峽水庫的成功改建，進一步發展了水利工程學科理論，認識和掌握了水庫泥沙淤積與沖刷規律，治河思想和方略發生了重大轉折和飛躍，為后來小浪底水庫的成功建設與科學運行提供了有力借鑒和參考。

在20世紀最后幾年里，小浪底如同港澳回歸、長江三峽一樣引人注目。1991年，經過幾代治黃人的夢想接力，幾十年的醞釀籌謀，小浪底工程終于上馬建設。

從小浪底工程壩址選擇到建成發電，黃科院科研人員持續跟蹤，對小浪底水庫建設及運行中各種技術難題進行研究論證，僅水工模型試驗就開展了100多項。樞紐布置、潰壩危害、泄流方案、下游消能防護、空化空蝕、各泄水建筑物體型及合理運用方式等，黃科院都拿出了建議方案，為小浪底工程建設采用。

任何一項先進技術的發明都是勞動者智慧的結晶。從無到有，從有到優，是新技術不斷革新升級的探索歷程。黃科院科研人員為大壩多級孔板新型消能技術研發應用傾注了大量心血，在嚴峻考驗面前交出了令人滿意的答卷。

王屋山巍峨聳立，山腳下不遠處就是小浪底大壩施工現場。壩址左岸的山體單薄苗條，隧洞密布，抗水流沖擊力差，如何最大程度讓水流經過泄洪洞時消能減力，是當時科研人員面臨的一道巨大難題。經反復論證，只有突破世界上現有的單級消能技術，設計多級孔板進行消能，才能有效減緩水流沖擊，確保山體穩定和壩體堅固。

為驗證多級孔板消能既降流速又降水頭的功效，黃科院聯合兄弟單位專程到千里之外的甘肅白龍江碧口水庫進行現場模擬試驗。經過20多項試驗研究，充分論證了這一新型技術在技術上是可行的、經濟上是合理的，能把50米每秒的流速削減為20米每秒，并大大減輕高速水沙對泄洪洞的腐蝕，可保證泄洪洞正常投入運用。2004年，“多級孔板消能泄洪洞的研究與工程實踐”項目成果獲大禹水利科技獎一等獎。

此后，黃科院為小浪底工程優化設計、水庫調度方案、異重流排沙等提供全方位科技支撐，取得大量研究成果，得到了高度認可。2012年，“黃河小浪底工程關鍵技術研究與實踐”項目成果榮獲大禹水利科學技術獎特等獎。2016年，“小浪底水庫淤積形態優選與調控的理論及關鍵技術”項目成果獲大禹水利科學技術獎一等獎。

三門峽大壩是科研人員認識自然規律的重要探索，小浪底工程是深化認識并運用自然規律的生動實踐。在這兩大水利主陣地上，黃河科研人員歷經風雨洗禮，實現思想、理論升華與能力突破，取得了豐碩業績成果，厚植了科研精神沃土。

“三條黃河”共舞，值得期待

科技的魅力在于其不斷追求和改變的能力，超越過去、展望未來，永不停步。

21世紀初，黃河保護治理面臨新的機遇和挑戰。為順應信息革命時代發展的潮流，黃委于2001年首次提出了著力建設“三條黃河”（“原型黃河”“數字黃河”“模型黃河）的治黃新理念，豐富了黃河水利科技創新的研究范式，以“三條黃河”互為聯動，提升治黃體系和治理能力現代化水平。

為更好地服務于黃河保護治理實踐需要，黃科院構建了完善的“模型黃河”體系，包括四大類：黃土高原模型、水庫模型、河道模型與河口模型。

如果說“模型黃河”是把黃河“放進”實驗室，那么，“數字黃河”是把黃河“裝進”計算機?！澳Ｐ忘S河”和“數字黃河”都是研究黃河演變基本規律的手段和工具，以幫助人們更好地認識“原型黃河”。

隨著國家大數據戰略的深入實施以及數字中國的快速構建，黃河保護治理邁進數字化發展新階段，以信息化為核心的高新技術深度應用于治黃領域，“數字黃河”隨之發展為“數字孿生黃河”。

理念的更新，手段的升級，為科技治黃插上了跨越式發展的翅膀。

2023年4月12日，水利部領導在調研“模型黃河”試驗基地時明確指出，要持續推進“原型黃河”“模型黃河”“數字孿生黃河”建設，通過“三條黃河”的聯動性、協同性、參證性研究，更加科學、系統、深入地研究黃河保護治理方案，為保障黃河長治久安提供科技支撐；要強化“模型黃河”發展和運用，積極推動現代數字、智能、測驗、感知、信息技術迭代升級，不斷提升“模型黃河”建設的科技水平，實現“模型黃河”數字化、網絡化、智能化。

集結號吹響，黃科院領導班子統籌部署，深度推進“三條黃河”聯動，把“三條黃河”作為黃河科研范式，以“原型黃河”、“算據”匯集帶動基礎研究，以“模型黃河”“數字孿生黃河”“算法”突破提升黃河科研“預”（預演、預判）的能力。

完善“原型黃河”建設。實現“三條黃河”深度聯動，數據監測是必不可少的基礎性工作。黃科院通過布局建設野外科學觀測研究站、持續開展科學考察、積極搭建黃河科學數據平臺三條途徑，長期開展現場觀測，利用來自黃河本體多源、多尺度的海量數據，構建起流域生態環境與高質量發展信息化、智能化觀測研究體系，為“三條黃河”深度聯動提供數據底板支撐。

結合數據采集需要，黃科院編制完成《黃科院野外科學觀測研究站網建設方案》，加快推進黃河源區、黃土高原區、重點灌區、黃河三角洲及濱海區等16個野外站網建設。目前已經建成黃河下游黑崗口分站、小浪底分站等6個野外觀測站；開發了CCAM數據集，初步建立了黃河科學數據平臺。

強化“模型黃河”應用。第一時間成立“模型黃河”提升工作領導小組及工作專班，由黃科院院長、黨委書記余欣掛帥，高位推動提升“模型黃河”工作中的頂層設計、推進方案等有關重大事項。

工作專班的28人加班加點，歷時149天，編制完成《“模型黃河”數字化、網絡化、智能化提升三年工作推進方案》。方案明確以“模型制作機械化、要素測控自動化、過程模擬智能化、試驗結果精準化、試驗環境人文化”為總體目標，先期重點對黃河下游河道模型、黃河口模型和古賢水庫模型等進行數字化、網絡化 、智能化提升改造。

2024年3月，黃科院主持編制的《黃河下游河道模型升級改造可行性研究報告》獲水利部批復，是黃科院近年來獲批的最大水利基礎設施建設項目。5月31日，又一喜訊傳來，黃科院牽頭編制的《黃河下游河道模型升級改造初步設計報告》獲黃委批復，標志著黃河下游河道模型升級改造項目正式進入建設實施階段。

經團隊科技攻關，黃河院自主研發了國內首例專為河工實體模型地形制作而設計的智能一體化設備——河工模型人工智能地形制作設備。該設備大大縮短動床模型制作時間，減少人力制作成本，有力提升“模型黃河”的數字化、網絡化、智能化水平，增強核心競爭力。目前，該設備正在專用水槽進行調試，在完成技術改進后，逐步向黃河下游河道模型制作推廣應用。

深化“數字孿生黃河”研發。黃河科研的目的是要解決流域治理與管理中面臨的問題，近年來，新興水利模型開發需求不清、目標不明、功能不強。對此，黃科院領導班子研究后，編制了《黃河流域“1314”數學模擬系統三年提升方案》，實現《黃河保護法》明確的13條重要支流，干流1個生態廊道，源區、黃土高原區、三角洲地區、灌區4個重點區全覆蓋，氣候、氣象，降水徑流，洪水、泥沙，生態，水情、旱情、險情、社情全模擬，推動人工智能大模型算法落地應用，以“算法”突破提升黃河科研“預”的能力。

數學模型是“數字孿生黃河”的核心和靈魂。把算法搞好的關鍵和根本，就是高質量的人才供給。為提高黃河數學模擬系統研發能力，黃科院組織開展了為期3周的“數字孿生黃河”“算法”面授培訓班，邀請了多位業內專家授課，課程內容涵蓋河流數學模型理論、水利大模型、人工智能算法等多個方面。

“1314”數學模擬系統研發，事關黃科院長遠發展，展現黃河科研人一生一世追求黃河保護治理的格局和情懷。如果黃河科研是一場賽跑，那么科研人員就是跑道上的孤勇者，懷著忠貞的信仰，憑著堅韌的毅力，乘風而行，逆流而上，從起跑到追跑，從并跑到領跑，努力完成每一個加速沖刺，實現一次又一次超越。

2019年9月，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，發出“讓黃河成為造福人民的幸福河”的偉大號召，明確提出新時代大江大河治理的使命是為人民謀幸福。

“幸福河”概念的提出是新時代我國治水事業的新標志，彰顯了以人民為中心的治水理念，體現了系統治理的治水思路，也顯示出治水過程中的文化自信。

黃科院緊緊抓住歷史機遇，立足黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略布局，制定貫徹落實習近平總書記重要講話精神的“路線圖”和“作戰圖”。優化科研隊伍，成立梯級研究團隊，明確六大學科方向，籌措資金，對黃河流域水資源節約集約利用標準、保障水環境和水生態安全戰略、黃河涉河工程文化評估標準等30余個項目進行全方位支持……進一步出成果、出人才、出話語權。

河湖作為水生態環境的樣本，對維持河流健康生命具有關鍵作用。黨的十八大以來，黃科院集全院之力，組建并持續培育水生態環境研究團隊，優化水生態環境學科配置，實現了黃科院水生態環境學科從無到有，從有到優，努力打造水生態環境研究品牌。主要開展了水生態環境保護和修復、水生態環境治理、河湖健康與生態安全研究等課題研究，提出了一批技術方案和對策。

烏梁素海是中國北方重要生態保護屏障和亞洲重要濕地系統生物多樣性保護區、黃河上游最主要分凌區、河套灌區總排干的終點。烏梁素海的生態，對防洪安全、群眾生命財產安全和生態安全具有重要意義。

近年來，黃委利用黃河凌汛水向烏梁素海補水，減輕了黃河防凌的壓力，改善了烏梁素海水體生態環境狀況，但烏梁素海仍然存在突出問題，如農業面源污染嚴重，水體富營養化明顯，湖泊沼澤化趨勢加劇、濕地生態功能退化。從水生態環境改善實際需求出發，黃科院開展了烏梁素海補水效果評估，對水生生物群落組成、生物量大小及生物多樣性進行監測，分析凌汛補水對烏梁素海水生態環境的影響，提出烏梁素海分凌調度的對策建議，為實施流域生態統一調度提供技術支撐，助力烏梁素海重現碧波蕩漾、人水和諧的生態美景。

大河之治，河口為要，黃科院是最早從事河口治理研究的單位之一。2016年，黃科院牽頭開展“十三五”國家重點研發計劃項目“黃河口演變與流路穩定綜合治理研究”，深入推動河口綜合治理，進一步掌握多沙弱潮河口演變規律，建成了河口治理與水沙調配科研平臺，提出優化河口流路與海岸運用技術方案等。這些成果對保障河口乃至黃河下游防洪安全，促進黃河三角洲經濟社會可持續發展和生態環境保護具有重要支撐作用。

河口物理模型在河口保護治理研究中起著不可替代的作用。2023年8月，刁口河河道及局部海域物理模型全面啟用，極大改善了河口科研平臺條件。按照水利部和黃委工作要求，黃科院持續強化河口模型相似律研究，不斷提高模型生潮控制和測控能力，推進實現“原型河口”“模型河口”“數字孿生河口”聯動性、協同性、參證性，支撐服務黃河口流路保護和黃河三角洲國家公園建設。

黃河流域生態保護和高質量發展座談會召開后，黃科院成立了黃河文化研究團隊。5年來，黃科院緊扣時代脈搏，堅持守正創新，凝心鑄魂，為賦能水文化建設貢獻了科技力量。承擔了2項國家社科基金重大項目——“《黃河畫傳》編撰”和“黃河文化國際傳播研究”。編撰《慧眼識河》黃河水文化系列科普叢書7本，其中《九曲黃河萬古流》《黃河生態縱橫談》已出版；完成了“黃河水文化價值評估方法及其應用研究”“黃河故事歷史脈絡梳理與科普框架構建”等項目，梳理黃河文化基本元素，探索黃河文化保護傳承弘揚途徑。開展《黃河保護法》立法前期專題研究以及條文起草，提交了《黃河文化保護傳承制度研究》等技術報告。開展了青銅峽庫區文物保護調查研究、黃河三角洲生態文明館展陳方案編制等，服務流域區域黃河文化建設與發展。

《黃河畫傳》編撰是黃科院承擔的第一個國家社科基金重大項目（特別委托）。作為全國政協文化文史和學習委員會主辦的“國家文化公園畫傳系列”之一，《黃河畫傳》承編單位花落黃科院既是榮耀也是責任。

編撰《黃河畫傳》奠定了黃科院在黃河文化保護傳承弘揚征程中的里程碑，也讓耕耘在黃河水文化沃野中的黃河科研人有了津津樂道、引以為傲的新鮮話題。

建院70多年來，黃科院秉承“科學、民主、創新、超越”的科研精神，務實篤行，踔厲奮發，先后主持完成國家科技支撐計劃、國家自然科學基金、省部級和黃委重大科技項目近5000項，有135項科研成果獲國家、省（部）級科技獎。近10年來，獲得國家發明專利100余項，發表高質量論文2000余篇，獲得6大領域36項資質。

近年來，圍繞治黃中心工作，黃科院涌現了一批技術骨干和優秀人才：10人次獲國家級人才稱號，27人獲省部級人才稱號、43人獲委級人才稱號；2020年以來，獲委級以上人才稱號37人；入選水利部科技創新團隊2個、黃委領軍、拔尖和重點創新團隊13個。

科技，改變世界；人才，創造未來。黃科院將以“科學、 民主、創新、超越”的黃河科研精神為價值坐標，以“智匯黃河、科技報國”為時代使命，加快實現高水平科技自立自強，提升高層次人才核心競爭力，構建需求牽引、行穩致遠的水利科技支撐體系，為推動水利高質量發展、保障國家水安全塑造新動能、新優勢。