摘要：该文指出：王化云的治黄思想，“上拦下排、两岸分滞、蓄水拦沙、宽河固堤、除害兴利、综合利用”，实际上是治理黄河的系统工程，21世纪应该继承和发展黄河系统工程的方略。黄河地处中国腹地，是中华民族的摇篮，当今高新科技的发展，足以从更大的范围，以全国的水资源、土资源为核心来考虑黄河的建设。统一计算水资源中的大气水、地表水、地下水、壤中水、生态水、环境水、生产水、生活水；统一计算土资源中的土壤资源、沙资源、沙石资源，真正按照地理系统工程来建设黄河。
关键词：水资源 土资源 黄河系统工程 黄河信息工程
1 水系网络化问题
20世纪下半叶的中国水利建设取得了巨大的成就，但是洪水、干旱、水土流失、水质污染、水库淤积以及人均水资源、土资源的减少趋势仍然是中国现代化建设中的心腹之患。我们不得不寻找新的出路。
50年的水利建设，成就是巨大的。中国东部地区的大中城市，至少有300座以上是在大江、大河的大堤保护之下；全国至少修建过大、中、小水库（国家与地方）10万座以上；兴修水利的灌溉渠道上百万km；水力发电大约占到总发电量的1／3。现在的农业产量稳中有升，与水利建设关系密切；工业用水、水力发电、人民生活用水都与水利建设有关。21世纪中国的水土资源短缺，尤其是水资源短缺，仍然是中国的心腹之患。大江大河的洪水、山区水土肥的流失、中国西北部的干旱、北方的沙漠化与沙尘暴、河流水库湖泊的水质污染、人口增加带来的人均水资源、土资源的减少等仍然没有缓解，而且有可能更加恶化。21世纪水资源的短缺是世界性的问题，国界河流的水资源将是边界纠纷的重要原因；国内省区间的水资源纠纷会加剧。
保护大中城市的大堤不可能无限加高，大中小水库寿命有限，再在中国河流上建设10万座大中小水库的可能性几乎没有，心腹之患不能去除，怎么办？人类在地上、地下的土石工程经验丰富，现在又有了许多的新技术，这迫使中国人必须寻找新的出路。南水北调，三纵四横（长江向黄河分东、中、西调水，连接长江、淮河、黄河、海河）已经构成了骨架，何不在此基础上总体规划，对全国水系进行网络化建设。利用已建水库，建成地上、地下的水渠、隧道网络，对支流、小河的洪水及时分流，使其不可能汇流成大江大河的大洪水。分流是双向或多向的，原则是流向干旱缺水的一方。调节河流、湖泊、水库、渠道、地下水库、隧道中的水，维持适当的水位，这是环境水；调节自然保护区、森林、草地、农作物用水，这是生态水。水系网络化应注意与城市网络化、交通网络化、电力网络化等基础设施网络化结合。水系网络化不是五年、十年的任务，而是整个21世纪的工程。
黄河主支流上修建的水库库容已经大于黄河的年均径流量，对于调节黄河的水资源已经有了一定的主动权。但是水库之间，支流之间并没有连成网络，更没有与相邻流域与水库构成双向或多向网络。如果特大洪水来临，分流流向仍然是问题。黄河的洪水是宝贵的淡水资源，尤其是在中国北方严重缺水的地区，不能用下排的方法，变成弃水，要想方设法通过水系网络拦蓄。一方面要保证供给黄河下游不断流的清洁环境水，一方面又要拦蓄黄河洪水，不造成灾害。黄河在21世纪的建设规划是繁重的。
2 渤海淡化的思考
全国大江大河的洪水通过水系网络化，基本上得到控制，变成水资源，最后总是会有弃水流入大海的，中国东部海面最低处在渤海，渤海海底仍在沉降中，渤海又是我国的内海，自然会想到弃水也是淡水，环渤海湾各大城市都缺水，何不设想渤海淡化问题呢？
（1）渤海淡化的可能性 依托山东半岛与辽东半岛之间的庙岛列岛，建设拦海闸坝，从山东半岛的蓬莱到辽东半岛的老铁山总长度约为200km。渤海平均水深18m，老铁山附近的海沟深约80m，所围海面7万余km2，相当于台湾岛加海南岛的面积，容量大约为1.4万亿m3，相当于1.5年的长江径流量，渤海将成为我国最大的淡水湖泊。大坝闸门可以启闭，涨潮关闭，落潮开启，渤海的淡化有一个过程。
（2）渤海生态系统变迁 渤海从海洋生态系统与环境的关系，转变为内陆湖的生态系统与环境的关系，需要进行论证。全国四个大盐田，三个在渤海沿岸，究竟是把大盐田搬迁到江苏沿岸呢？还是从外海用管道把海水输送到盐田中去？渤海的天然对虾，是人工养殖还是留下虾道？渤海海底的油田是陆上开采还是水上开采？渤海湾中的港口运输有什么问题？环渤海的海洋生态系统转变为淡水生态系统将带来哪些利与弊等都需要认真的研究。
（3）环渤海经济发展区 山东半岛与辽东半岛之间用海堤闸坝连接了起来，大坝上修建高速公路，使环渤海的高速公路连成一个封闭的环。把环渤海的城镇体系与淡水供应体系结合起来，彻底解决环渤海的缺水问题。从山东到辽东可以直接从跨海大坝通过，距离和时间都缩短了，便利外资投入，加速经济发展，真正形成了环渤海的经济发展区。
（4）黄河河口演变发展 黄河的入海口变成了入湖口，黄河中游黄土高原的水土保持建设，将使黄河的泥沙大大减少，但是湖口总是会有泥沙堆积的，黄河泥沙成为有规律地建设湖岸的材料。黄河口不再受潮汐的影响，其变迁的规律也将发生变化，需要提前进行物理模型与虚拟模型实验。
3 黄河水资源计算
全国水系网络化是建立在每一条河流水资源计算基础上的，因此黄河水资源的计算至关重要。自然水分循环与人工水分循环，两个循环套在一起，计算需注意既不能遗漏又不能重复计算。
（1）自然水分循环计算 根据气象台站的降水资料作为控制点，黄河有众多的雨量站，进行内插，过去只是做降水的等值线，现在可以完成数字降水模型（Digital Precipitation Model：DPM）。同样，蒸发量也可以做成数字蒸发量模型（Digital Evaporate Water Model：DEWM）。地表径流量可以做成数字地表径流模型（Digital Surface Runoff Model：DSRM）。地下径流量可以做成数字地下径流模型（Digital Underground Runoff Model：DURM）。壤中流可以做成数字壤中径流模型（Digital Soil Runoff Model：DSRM）。植被耗水量可以做成数字植被耗水量模型（Digital Vegetation Transpiration Water Model：DVTWM）。误差可以做成数字误差模型（Digital error Model：DeM）。所有的数据都在网格上计算，该网格与遥感影像可以配准。
（2）人工水分循环计算 人类的生产与生活用水属于人工水分循环所要计算的水量平衡问题，农业用水、工业用水、生活用水都有给水与排水的路径。自然水分循环是二维面问题，而人工水分循环除了农业大田是面问题外，往往是点与线的问题。点与线同样可以数字化，而且可以把点与线的位置与自然水分循环的数据影像配准叠合计算。
（3）黄河的水资源计算 黄河的水资源计算应该是上述自然水分循环与人工水分循环两者的联合计算。即大气水（包括降水与凝结水）、地表水、地下水、壤中水、生态水、环境水、生产水、生活水统一计算。黄河下游河床是地上河，是海河与淮河的分水岭，华北平原是历史时期黄河故道所堆积，下游许多地方都要引黄灌溉，因此黄河水资源的计算应该包括黄河下游引黄的地区。
4 黄河土资源计算
统一计算水资源时，同时统一计算土资源中的土壤资源、沙资源、沙石资源等。黄土高原有其特殊性，由马兰黄土（粉沙为主）、离石黄土（粘粒为主）等组成，需要分别计算。
（1）土圈与土资源概念 土圈不是土地，土地是面积的概念，土圈是覆盖在地球表层的松散颗粒物质，它的时间不长，是第四纪以来的物质，它的厚度不深，只有一个粒径到数千米深。土圈的定义是把岩石圈中的未成岩松散物质与生物圈中的土壤提出归并为土圈。土圈与水圈一样，需要计算土资源。水资源是在近20年来确认的资源，而土资源至今尚未被确认。归在岩石圈的第四纪松散沉积物与归在生物圈的土壤都是颗粒状物质，水蚀、风蚀、冰蚀时，并不按照岩石圈、生物圈分别进行，而是对离散的松散介质，颗粒状物质进行侵蚀、搬运、堆积。因此区别土圈与土资源具有特殊的意义。
（2）黄土高原的土资源 黄土高原的原生黄土是风成的，次生黄土的成因多样，其中许多是水成的。黄土层中夹杂着许多层的古土壤，证明黄土不是土壤。黄土是松散物质，证明尚未成岩，也不是岩石。黄土是第四纪的松散沉积物。自上至下黄土分Ｑ4次生黄土，Ｑ3马兰黄土，Ｑ2离石黄土，Ｑ1午城黄土。不同时期的黄土成分不同，形成黄河泥沙的性质不同，构成挟沙水流的性质也不同。例如马兰黄土以粉沙为主，黄河挟沙水流中以冲泻质为主；离石黄土以粘粒为主，黄河挟沙水流变为非牛顿体，通常高含沙水流中粘粒的含量比较高，粘粒成分高，构成有的水流，能够携带输移的泥沙多。为此我们不仅应该调查清楚马兰黄土、离石黄土、午城黄土的分布，还要测量它们的厚度，计算它们的体积和数量（吨）。黄土侵蚀也应区分侵蚀了多少马兰黄土、多少离石黄土、多少午城黄土。不同的黄土有不同的价值，例如离石黄土中是可以打窑洞的，建立窑洞城镇，内部装修现代化，可以使地表更多地生长植被，转化太阳能，绿化环境。西方一些国家，建立山水城市，把盖好的楼房外用土堆成假山，黄土高原有天然的窑洞，问题是窑洞建设需要现代化。
（3）华北平原的土资源 华北平原的土地土壤不够肥沃，是低产田。原因是黄河下游大改道堆积的平原，经过水流的分选肥料都入海了。因此需要用控制的黄河，人造洪水灌溉。在人造洪水中应该添加适量的肥料。经过大面积的土壤改良，变低产田为高产田，华北平原将成为中国最大的粮仓。
5 黄河的系统工程
治黄工程的视点需要逐步扩大，从建水库一个点，到整治水系一条线；从整治水系到治理流域一个面；从治理流域到建设区域地理工程一个巨系统。随着工程的进展，视野逐步扩展是必然的规律。
5.1 从水系到流域工程
黄河建设在20世纪已经对整个水系的工程建设做了许多的基础工作，所建水库的库容已经超过了黄河的年均径流量。流域中黄土高原上的，也采取了许多的工程与非工程的综合措施。随着退耕还林、还草，黄土高原的绿色工程与蓝色工程将相得益彰。所谓流域包括上游、中游和下游，下游应该包括黄泛区。流域面上的工程建设，不能是星罗棋布，东一点、西一点分散建设，而是要成块连片地建设，水系网络化也要一片一片地网络化，利用现有水库作节点进行网络化。宜地上工程则地上；宜地下工程则地下。总之，中上游流域保土保肥，土肥留在原地，水用后下排。黄河下游华北平原需要黄河水的灌溉，给排水网络在现有基础上使水渠更加合理。
5.2 从流域到地理工程
以黄河的水沙网络为核心，与黄河流域中的生态系统、防灾系统、环境系统、资源系统、城镇网络系统、基建网络系统、产业调整系统、人口与分布系统中有关水沙问题结合建设地理系统工程，将会得到事半功倍的效果（图1和图2）。
图1 黄河流域遥感影像
图2 黄河流域行政单元
6 黄河的信息工程
如果说黄河系统工程是硬工程，那么黄河信息工程就是软工程［4］。软工程与硬工程同样重要。软工程研究在先，可以避免许多硬工程的失误与弯路，这是节省投入，获得满意效益的途径。
第一，数字黄河基础建设 数字黄河是黄河信息工程的基础。天地信息一体化网络系统中，航天卫星网络系统只能由国家来统一建设，地面上的信息网络系统由全国各行各业建设，相互之间有交叉、有共享。数字黄河的建设需要与流域中各省协调。数字黄河有古黄河、历史黄河、现代黄河三部分。现代黄河必定是点、线、面、系统都需要数字化的。第一步是把必要的数据、图表、文字、公式等数字化，为建立信息工程服务。
第二，黄河的信息软工程 信息工程必须是在光纤网络或在卫星通讯网络上进行的。当前局域网一般都在100MB，国家已经建设了1000MB的主干道。宽带网的建设是很快的，1－2年可能就成倍地加大容量。信息高速网络好比高速公路，上面跑的车，车上装的货必须跟上，好比是跑的车，数据好比是装的货。归根结底“开车的”、“装货的”、“生产数据的”都是需要精通信息产业的人员。因此当务之急是培训人员，“不下岗，只转岗”的先决条件是“学习、学习、再学习”。所有专业人员不要脱离原专业，学会计算机的应用，这就是交叉学习。黄河信息工程的目的还是为了黄河系统工程的更加节省、更加完整、更加可靠、更加精确。黄河在近期内能不能做到“堤防不决口、河道不断流、污染不超标、河床不抬高”？笔者认为全国河流网络化，渤海淡化后，黄河、长江、珠江、黑龙江、海河、淮河、辽河等河流的洪旱灾害、水质污染、水土流失、水资源短缺等在一定程度上都能得到解决，这是21世纪的世纪工程。
参考文献：
［1］钱学森，等.论地理科学［M］.杭州：浙江教育出版刊：1994.
［2］马蔼乃.地理科学与地理信息科学论［M］.武汉：武汉出版社，2000.
［3］马蔼乃.土圈与土资源.干旱区资源与环境［J］，1987，1（3－4）：34－41.
［4］马蔼乃.数字黄河与黄河信息工程［A］.建设数字黄河工程［C］.郑州：黄河出版社，2002.43－48.
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