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我个人有关黄河研究的微信群发言整理:4. 治黄的过去、现在与未来,跨学科研究的方法

已有 146 次阅读 2026-5-29 03:26 |个人分类:黄河|系统分类:科研笔记

一、治黄的历史、现状与未来

2024-03-08

2001年李殿魁发表《论我国水系网络化建设,兼论新世纪人民治黄的创新思路》,提出“实现我国大江大河的网络化,应成为我国水利建设的总体目标”(图1),还提出“正确应用黄河两堤之间的自身滞洪区,再发挥黄河下游历史形成的漳卫新河、徒骇河、马颊河、贾鲁河可供黄河分洪的自然优势,适当确定几条分洪河,对付特大洪水就够了,不需要在黄河大堤外再搞滞洪区了”(图2)。前一个设想今天已经成为现实,后一个设想也有合理性。不过,我认为蓄滞洪区还是需要保留的。

图1-2

2024-04-19

治黄是一个庞大复杂的系统工程,牵涉到许多高度不确定的科学结论、中国社会发展规划、技术锁定、不同部门的利益冲突等等,需要权衡许多利弊。学者能做的是收集可靠证据,提供科学建议,供决策机构参考。黄河的情况总在变化,需要在大原则指导下进行适应性管理。大原则由少数战略科学家提出并被中央认可,写进中央的相关文件。治黄的方略和具体措施由专业人员研究和制定,适应黄河的快速变化。

2024-10-09

分享“强说地理”公众号2022年2月8日文章《颠覆性科学发现:黄土高原成因之谜有解,“地下河”与黄河支流连通》: 河海大学陈建生等2004年在《Nature》杂志上发表了《地下水维系沙山景观》(Groundwater maintains dune landscape)。文章指出青藏高原存在地下水库,青藏高原与北方旱区存在着天然输水通道,可以利用该通道进行调水。这就是“地下河”调水这一创造性设想的起源。陈建生的地下水深循环理论,得到了几次准确的检验。2014年12月,按照陈建生的地下水深循环理论的指导,内蒙古阿拉善右旗寻得饮用水源八口井,每昼夜喷涌近1万立方米的优质矿泉水。另:陈建生有一本专著《堤坝渗漏探测示踪新理论与技术研究》,科学出版社2007年4月出版。

2024-12-09

回复群友分享文献报道(图3):“研究显示,与更具体的气候灾害(如极端天气事件)相比,抽象的临界点概念缺乏“聚焦事件”的潜力,难以推动政策窗口的开启。” 这个发现背后的原因,和人们开展保健的心理差不多。很多人知道“三高”的危害,却不积极锻炼身体,但得知身边有人因心梗、脑梗去世了,才会紧张起来。

图3

2026-03-01

我认为未来黄河的多年平均输沙量不会太高。增加分洪道和蓄滞洪区,应是最迎合河性的治河方略。只是现在人多地少,水也少,这种方略不好实施。过个一百年,或许就容易了。我也认为下游河道能不改就不改,这在现有技术条件下是可以做到的。当然,这可能要付出一些代价,比如生产堤决口。

2026-03-02

提高堤坝强度、密切监测堤坝形变、较宽的堤间距,降低悬河、开辟蓄滞洪区和分洪道,可大幅降低黄河下游地震诱发洪水的风险。

2026-03-04

分享王浩院士的演讲全文《推进“洪水控制、洪水利用、洪水塑造”系统治水》,并发言:明清治黄,“洪水控制、洪水利用、洪水塑造”这三种治河实践都有,而且全世界领先,对我们今天治黄应有一些启示。

2026-03-27

清代治河策略很多样,束水攻沙、分洪道、蓄清刷黄、疏浚海口……我感觉清代应该有人想到需要治理黄土高原水土流失。古代黄土高原民间是如何应对水土流失?有没有积极的案例?米脂高西沟村人1950年代就开始探索治理水土流失的方法,比政府组织的早好多年。古代或许也有类似高西沟村的案例。

2026-04-07

读群友分享的“水利史研究“公众号2016年4月4日文章《徐海亮 | 对周兄魁一的一点回忆》有感:回忆录中有句“从儒法斗争看中国古代水利的发展”,挺有意思。综合考虑中国国情和河流天性,治河用道家放任自流那一套不可行,而法家约束太多,恐怕也不可持续。儒家思想指导治河正好,引导河流朝人类希望的方向自组织演化。

我有一个问题:我们现在讲治黄是一项系统工程,更多的是讲它是一个“自上而下”规划出来的工程。明清治黄也是一项系统工程,想必一部分是“自上而下”规划出来的,另一部分是“自下而上”自发生长出来。这两部分有互惠也有冲突,合起来创造了一个独特的水利社会。明清黄河下游的水利社会演变史,对我们今天制定治水方略,应有一些启示。

2026-04-10

百度:“水利社会是学术界基于人水关系提出的重要概念,指以水利为中心延伸出来的区域性社会关系体系。这一概念不仅关注水利工程本身,更强调水资源开发利用过程中形成的社会结构、组织制度及文化形态,是理解中国传统社会变迁的重要视角。”似乎还没有人系统研究明清黄河下游的水利社会。估计要分区域研究,差异大。值得注意的是,从历史原型中凝练的理论,有些不一定能“外推”到未来。

2026-04-14

体会龙山文化时期的大洪水,去孟加拉的三角洲地区,或去湄公河流域。那儿的河流至今没有堤防体系,大部分河段连生产堤都没有。当地人很好地适应了河流的季节性变化,达到了人河和谐,但那是低生产水平上的和谐(图4-5)。生态系统有多个稳态,人河耦合系统也可能有多个稳态。古代人河系统可处于低生产水平上的稳态,今天我们也可能在高生产水平上创造出另一个稳态。

图4. 柬埔寨湄公河洞里萨湖:旱季的水面出露植物。2014年1月24日摄。

图5. 柬埔寨湄公河洞里萨湖:湖畔的高吊脚楼,显示旱季和雨季的水位差异很大。2014年1月24日摄。

 

2026-04-16

周魁一先生1985年首次提出历史模型方法,用意之一是将宏观的历史演化规律和数理模型呈现的微观机理并列。这个就像地貌学研究,有研究宏观演化规律的历史地貌学,也有研究微观机理的过程地貌学。随着计算机功能日益强大,模拟宏观演化时,越来越多微观的机理过程不再需要简化(如参数化)处理。宏观历史研究和微观机理研究,可以不再两分。现在已有“三条黄河”一一原型黄河、数字孪生黄河和模型黄河,或许可以再加一条“黄河”一一历史原型黄河,简称“历史黄河”,变成“四条黄河”。

2026-04-27

我很想知道历史上国家主导的水利工程,有哪些失败的例子。天不时?地不利?人不和?先成功后失败?先不见效后成功,等等。情况很多,值得总结一下。《水利科学与工程学科发展战略研究报告(2026~2030)》多处强调重点水利工程要在全生命周期上(我的理解是数百年内)保持韧性。韧性的来源多样,靠科学技术、靠管理水平、靠人力资源、靠资金投入、靠精神力量,等等。对了,还有“伪韧性”,是老天爷网开一面。通过研究历史时期不同寿命的水利工程,看它们的韧性在全生命周期上如何动态演变,韧性的来源如何变化,最终又如何崩溃,对当代治河有借鉴意义。

2026-05-06

治黄,人少地多、水多沙少的话,就比较好办。现在沙已经少下来了,中国人口未来也会少下来。有报道说中国科学家已经可以用二氧化碳合成淀粉了。以后大家多吃合成淀粉做成的食物,多吃无土栽培出来的果蔬,多吃实验室培养的牛肉块……有了各种“节地型”经济,农业用地也会大幅减少,有利于实施“还地于河”。不确定性最大的是水资源。一方面,新能源快速发展,将来估计不靠水电,有更多的水用于塑造河床。另一方面,AI数据中心的耗水量将加大,具体耗水量取决于冷却解决方案。

只要坚决贯彻落实“四预四早”,持续投入巨量的资金和人力,坚持“治国先治水”的政治传统和大禹治水的民族精神,抓住科技进步和社会变化带来的每一个机遇,黄河这个复杂巨系统就拥有足够的韧性,千年安流的目标就可以实现。

2026-05-29

读群友分享发表在《人民黄河》上的文章《黄河下游堤防现代化运行管理的创新路径与实践探索》(赵寿刚等,2026)有感:“依据最新风险评估成果,持续开展堤防薄弱段(如老口门、历史险工、沉降段、砂基段)的达标加固建设”——堤防薄弱段研究,是典型的跨学科研究,需要工程学、水利学、水利史、历史地理学、地质学和地貌学等多学科知识。 

二、跨学科研究的方法

2023-12-17

分享科学网武夷山的博文《跨学科研究该如何进行评估?(2011)》

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1557&do=blog&id=1414132

:中国科学院院士黄秉维先生(1913-2000)在中国的《科学》期刊1998年第5期上发表题为《地理学与跨学科的综合研究》的文章(图6)。文章说:“约翰霍普金斯大学地理学与环境工程系主任H. Wotman告诉我,他所在的系是水的综合研究的组织。30多年来得到一条经验,教师人数不能少于15人,否则知识面就不够全,也不能多于20人,人多了各自形成一些小摊子,就综合不起来。

图6. 《地理学与跨学科的综合研究》一文收录在《地理学综合研究——黄秉维文集》中。

 

2024-05-08

地学创新之树上低垂的果实都被摘光了。剩下都是复杂的难题,需要密切的多学科合作才能解决,否则很容易犯低级的错误。我前天看到一篇海洋地质学的研究进展。这项研究利用北黄海陆架沉积物重建近4000年冬季风强度,居然完全没有考虑黄河泥沙的影响。可见作者和审稿人都缼乏黄河下游水沙变化与河道变迁的知识储备。感谢徐老师为我们搭建的跨学科交流平台。我写博士学位论文时,一个人单打独斗,从头恶补很多学科的知识,花了很多时间。有不同学科的专家指点,可以少走许多弯路,避免低级错误。

2025-04-10

虽然基础研究和工程学研究的兴趣点有差异。但在黄河河流地貌学研究领域,工程学感兴趣的问题中都包含着重大基础理论问题。反之不一定成立。2025-06-08补充:在应用研究中重要性较低的问题,从基础研究角度看可能很重要。比如八十年代中国只有不到4%的海岸线发育活动沙丘(现在沙丘大多被固定,活动沙丘更少了),但冰期时东部大陆架上到处都是沙丘。

2026-03-05

古地图制作的“水”很深,用的时候要小心。比如1.许多古代地图是古人用不同年代(可能年代差别很大)的图件、资料拼起来的。2.一串不同形态的海岛可能是同一个岛,不同形态是海上航行的人在航线上不同位置看到的轮廓。

黄河下游河道演变是人河耦合系统的一个跨尺度过程。研究黄河变迁史和未来改道问题,从泥沙运动力学、河床演变学、地貌学/地理学、历史地理学、考古地理学到第四纪地质学的各种知识都要了解一下。

2026-03-11

现在一篇地学论文涉及的学科越来越多。从现在论文的合作者数目、研究领域上看,几乎都是多学科合作研究。但我怀疑很多合作者之间交流并不深入,因为这需要反复讨论沟通,来回修改研究方案和结论。比如前面徐老师推荐了一篇关于黄河贯通时代的文章。看得出作者不知黄河的高含沙水流具有超强的冲刷能力,更不知黄河上有“揭河底”现象,误认为含沙量大的水流侵蚀能力一定弱。这篇文章是投到国外的地质学杂志上的。外国的地质学家更不知道“揭河底”了。所以,多学科研究时代,审稿制度也要改革。最好弄成论坛形式,让不同学科、了解不同研究区的读者都能提供专业性的见解,帮助作者改进。

2026-03-15

“十五五”规划第3篇第8章最后一句话:“围绕极宏观、极微观、极端条件、极综合交叉的科学前沿,加强新兴领域、交叉融合和跨学科基础研究。”一一咱们群讨论的科学问题,完全符合以上特征。

2026-03-22

历史地理学应划入地理学科,还是历史学科,现在还没有定论?我认为应划入地理学。这就像有门成熟的学科叫“物理化学”,属于化学,现在没人讨论它属于物理学还是化学。物理化学是化学学科的一个重要分支,它以物理的原理和实验技术为基础,研究化学体系的性质和行为,旨在揭示化学现象背后的物理本质,是连接物理学与化学的桥梁。回到历史地理学。把历史地理学的研究内容定为“主要借助历史文献研究历史时期的人地关系变迁”,其中 的“地”是广义的,包括天文、大气、水文、地质地貌、土壤、生物等与人类的生存发展密切相关的自然环境要素,将极大扩展历史地理学的研究内容,也可保持“深入挖掘文献”这一特色——这是理科出身的地理学者的短板。

历史地理学家整理出来的基础数据(如沈怡先生主编的《黄河年表》)是最宝贵的,可用于研究不同学科的许多问题。历史地理学家基于自己整理出来的基础数据做一些统计学分析是很好的,处理一下,方便看出一些特征和演变规律。但是,值得注意的是,这么一处理,往往把有趣的细节、重要的极值给平均掉了,损失太大了,因为理工科研究推求关键特征值、做计算机模拟恰恰就需要极值。

举个例子:《中国千年区域极端旱涝地图集》的附录一“全国区域极端旱涝年份”列出的华北地区(1000-2020年)极端涝年份中,没有1843年(图7)。“道光二十三,黄河涨上天”。1843年黄河陕州万锦滩段洪峰流量达36,000立方米/秒,为黄河千年一遇的特大洪水,河南、安徽两省共40多个州县受灾。然而,《中国千年区域极端旱涝地图集》没有提及1843年的洪涝灾害。等值线图(图集的主体)和附录二“区域极端旱涝年份全国旱涝等级”(图8),都没有1843年的数据,展示的数据都是从1841年直接跳到1846年。

图7-8 图片来自《中国千年区域极端旱涝地图集》(2024年,中国地图出版社) 

我怀疑出现这种情况,是由于平均化处理历史资料,导致重要的极值信息损失。不列出基础数据,仅展示统计学处理后的数据,这种做法容易使读者产生“1843年不旱不涝、风调雨顺”的误会。对任何学科,高质量的基础数据都是最宝贵的,是需要优先发布的,而不是优先发布数据整理者按照个人理解加工后的数据。

又及:《中国千年区域极端旱涝地图集》或可用于探查极端旱涝事件的早期信号与旱涝急转的形成机理。例如利用图集考察黄河下游极端涝年份之前若干年内,全国的旱涝格局有何特点,如何演变。具体如何构建研究的假说,需详细了解相关的气候气象学知识。

2026-04-14

欧美Citizen science发达,就是利用互联网,发动公民,我们称“群众”,上传自己观察到的科学现象和数据。我认为黄河也是一个非常适合开展群众科学的研究区。关键是选题,只有特定的科学问题适合发动群众收集数据。这里“群众”可以是“濮水孤舟”这类热爱研究黄河的民间人士,也可以住在黄河边、去黄河边旅游的普通人。

2026-04-25

推荐王建革2016年的专著《江南环境史研究》:“本书对大、中、小尺度的精彩运用得到学界高度认可,这一点很好地证明了此书多学科融合的特质。大尺度即大地理,以自然科学为核心把握区域整体水生境;中尺度关注农田和闸坝体系,灵活调用水利、农学等专业知识;小尺度则从环境认知入手,用文史哲的学科视野关照区域生态文明发展。”

2026-04-21

据刘晓燕等人2021年的专著《黄土高原产沙情势变化》:“连续11年干旱加1933年极端暴雨”情景下,黄河产沙量可达~16亿吨。历史地理学家能否告诉我们:历史上哪几年发生过类似“连续11年干旱加1933年极端暴雨”的情形?2026-04-22补充:了解历史时期如此极端的气候出现得多不多,对估计未来极端产沙量出现的几率,有参考价值。又及:明清时期黄土高原植被破坏严重,那时“产沙量16亿”不需要刘晓燕等人预测的那么极端的气候条件。

2026-04-30

我认为历史学家了解有关微观机理的科学进展,是很重要的。比如当代河床演变学的研究表明,黄河下游游荡性河段某年汛后的河槽形态,与前4个汛期(含当年)的水沙状况密切相关(参见吴保生 等,2007. 黄河下游平滩流量对来水来沙变化的响应. 水利学报 38(7): 886-892.)。这启发我们研究和黄河决口相关的历史事件的成因时,要注意考察前面4年内的气候水文变化。又比如,历史学家开展定量研究,对自然因素的时间序列数据做滑动平均时,取多少年平均,才能不损失重要的信息呢?要确定这个年数,就得了解相关的微观机理及其适用的边界条件。



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