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數(shù)字流域模型與應(yīng)用——王光謙院士講座

2016-07-20 責(zé)任編輯： admin



數(shù)字流域模型與應(yīng)用

嘉賓簡介：

    王光謙，全國政協(xié)常委、民盟中央副主席，中國科學(xué)院院士、青海大學(xué)新任校長，國家科技進步一等獎獲得者。長期從事三峽工程泥沙治理、黃河泥沙治理及南水北調(diào)等重大工程問題研究，享有“黃河學(xué)者”的美譽。

    王光謙教授迄今已發(fā)表論文370余篇，出版專著8部。部分科研成果達到國際先進水平。代表性著作有《固液兩相流基本理論及其最新應(yīng)用》、《游蕩型河流演變與模擬》、《流域泥沙動力學(xué)模型》。

【講座內(nèi)容摘編】

大數(shù)據(jù)模型使河流治理插上科技翅膀

    1997年我們國家發(fā)生了非常重要的一件事，就是黃河斷流700公里，330天幾乎沒有多少水流入大海。那么我們現(xiàn)在怎么用科學(xué)知識解決母親河的問題，《大數(shù)據(jù)時代》這本書上有一個例子，世界衛(wèi)生組織知道非典或者流感在全世界的發(fā)生情況，但是要晚兩個禮拜，原因在哪？它要等世界各國報告。如果提前兩個禮拜知道，過去是做不到的，現(xiàn)在可以做到。比方說我想知道天上一下雨黃河產(chǎn)生多大的洪水，有多少留到大海去，這就需要黃河大數(shù)據(jù)模型。


 
    黃土高原是孕育中華文明的地方，水土流失非常嚴(yán)重。1958年，我們在黃河上建立了第一個水電站，但是泥沙太多，沒有修好。黃河的泥沙有16億噸，如果把它做成一米寬的長城可以圍地球27圈。所以最大毛病就在于黃河淤積，在開封，黃河的河底在我們頭上，決口就是很大的問題，如果珠江的河底在我們頭頂上，你們能睡得安穩(wěn)嗎？

    三門峽水庫瘀積是37億噸泥沙，把潼關(guān)高程抬高了5米，結(jié)果2003年渭河非常小的洪水，渭河是地上懸河，倒灌進它的支流，導(dǎo)致發(fā)生水災(zāi)。

    怎么利用一個大的系統(tǒng)，把整個黃河的泥沙或者水流都算出來？我們生活在珠江流域，大家應(yīng)該想到，天上下雨之后，珠江的水是從哪里來的、有多大、流到太平洋去，這里面有很多關(guān)鍵技術(shù)：第一是地形怎么處理，第二是河流怎么編碼。我想找到河流，一定要知道它的地址。我們通過這個數(shù)據(jù)模型計算不同河段，降雨可以產(chǎn)生多大的徑流。降1000毫米的水，最大的地方可以產(chǎn)生800毫米的徑流，這就是青海省。然后每一個省產(chǎn)多少水，可以用多少水，這樣就可以防止黃河不斷流。然后能夠知道每一個、任何一個河流能產(chǎn)多少水。我們還可以算它的產(chǎn)沙數(shù)量，任何一個河流里面，我們都能算出它的流量過程。我們最后能把整個黃河從潼關(guān)一直到出海口的過程都算出來。

    我們現(xiàn)在可以提供給大家的比較關(guān)鍵的技術(shù)，提供全世界河流是什么樣的，大家可以查的。大家都用過谷歌查地圖，我們花了10年時間做出可以查找河流的東西，可以根據(jù)地形把河網(wǎng)提出來，河流變成河網(wǎng)，最重要的我們有個河網(wǎng)編碼。另外，對全世界的河流進行編碼。我們在網(wǎng)上提供了全世界河流的一些例子，它是一層一層往下看的，最小的河流是一級，黃河大概是11級。我們建立了全世界的河網(wǎng)系統(tǒng)，給出的一些結(jié)果。它有什么樣的信息呢？河流的級別、編碼、坡度、長度，這樣的信息就全部建立起來。

    我們建立了全世界的河網(wǎng)，這是非常關(guān)鍵的技術(shù)，涉及到的數(shù)據(jù)量非常大。我們現(xiàn)在有能力提供世界所有河流的降雨洪水信息，算一天可以提供14天的預(yù)報，這是過去沒有的。那我們可以用來干什么呢？大家都知道去年北京“721暴雨”，像這么一個局部的小暴雨，我們能不能計算出來？是可以算的。數(shù)字天氣預(yù)報是2006年發(fā)布的全國的天氣預(yù)報系統(tǒng)，大家都利用一個數(shù)字預(yù)報系統(tǒng)，看這個預(yù)報可以推出世界各地的天氣信息。還有是衛(wèi)星降雨的產(chǎn)品，全球都有。我們來算洪水的時候，則用剛才的河網(wǎng)，比如北京的拒馬河，如果我們直接用數(shù)字天氣預(yù)報的結(jié)果、衛(wèi)星的結(jié)果、雨量站的結(jié)果，算出來的就不準(zhǔn)。從科學(xué)層面上怎么理解這個問題？數(shù)字天氣預(yù)報能提前預(yù)報，但是不準(zhǔn)，其他的兩個也不準(zhǔn)。雨量站不能提前，它是下雨之后我們收集到的?？茖W(xué)的價值在哪？你不能夠做到的，我們經(jīng)過分析能夠做到。我們把這三種數(shù)據(jù)融合在一起，就能夠把它算得很準(zhǔn)。

    從我的專業(yè)角度給大家講，大家可能聽不懂，但是原理是一樣的，就是解決問題的方法，我覺得是一樣的。我們怎么解決這些問題，是用一些大數(shù)據(jù)的成果。我們最近還在用另外一個成果，我派一個學(xué)生到澳大利亞去，澳大利亞一百多年前并沒有建立我們要求的雨量站和水電站，但是它有報紙，它從報紙上收集跟水利相關(guān)的信息?？纯催^去200多年它是怎樣的氣候。澳大利亞當(dāng)時新聞比較發(fā)達。我是搞水利專業(yè)的，需要借助報紙、新聞來判斷過去180年氣候是怎么變化的，這些工作超出了水利專業(yè)和新聞專業(yè)，每一個專業(yè)分別去做，肯定做不出來，一結(jié)合就可以做出來。

來源:中國網(wǎng)

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