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蜂群文化_黄河水沙不等式,这样求解(生态治理中的中国智慧)

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  三门峡水利枢纽。
  常 奇摄(影像中国)

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  党的二十届四中全会提出,加快经济社会发展全面绿色转型,建设美丽中国。

  黄河调水调沙,是我国治水智慧与现代科技深度融合的生态实践。精准把握水沙关系、水库群联合调度、通过数字孪生技术提升调水调沙效能……经过20余年实践,黄河调水调沙为保障黄河安澜提供了坚实基础,为全球大江大河的生态治理贡献了中国智慧。

  

  黄河之“黄”,在于泥沙。

  水与沙,是母亲河的一道不等式。泥沙经年累月淤积,挤占水库库容,抬高下游河床,形成千里“悬河”。

  保障黄河长久安澜,必须紧紧抓住水沙关系调节这个“牛鼻子”。2002年以来,黄河开展了31次调水调沙,把超35亿吨泥沙送入大海,“地上悬河”有效缓解,行洪排沙能力大大提高。

  调水调沙,简单来说,是通过水库群联合调度,调节、控制下游水沙关系,将尽可能多的泥沙排入大海,塑造相对协调的水沙关系。

  多座水库“接力”

  一次次精准调度,为水库和河道卸下“泥沙包袱”

  小浪底水库,黄河中下游的“水龙头”,调水调沙的“动力源”。

  滔滔水流,转化为跃动的数字,显示在小浪底管理中心数字孪生小浪底集控中心大屏幕上。

  9月8日9时,“下泄流量调整为2500立方米每秒”,调令传来。数字孪生小浪底集控中心调度工程师李宪栋下达操作指令。三条排沙孔洞的闸门徐徐抬升,巨浪排空,奔向下游。本年度黄河汛期调水调沙启动。

  “2500立方米每秒,相当于每秒下泄一座标准泳池的水量,约为平时水库下泄流量的3倍。大流量水流,动力强,像一把把‘刷子’,‘刷’河道,冲泥沙。”李宪栋打了个比方。

  他的工作,是根据不同流量,制定孔洞开闭组合,精准控制“刷子”力道和冲刷时机。在汛期调水调沙期间,6个调令、24次调整孔洞,为小浪底水库排沙88.7亿千克。

  水库蓄泄之间,改变水沙关系。如今,黄河调水调沙形成了以小浪底水库为核心的水库群联合调度,在超1000公里的河道上,小浪底、三门峡、万家寨等干支流水库群相互配合,显著提升排沙效率。

  水库群“接力”,精准“交棒”是关键。

  6月23日至7月10日,黄河开展汛前调水调沙,三门峡和小浪底,这两座相隔约130公里的大水库,上演厘米级的水流对接。

  黄河勘测规划设计研究院有限公司规划研究院副院长鲁俊是对接方案的制定人之一。

  “浑水重,清水轻,浑水潜流在下。小浪底水库开启孔洞后,先排上面的清水,等水位降至220米左右开始排沙。”鲁俊介绍,从三门峡水库奔流而来的高含沙水流,经过10小时左右抵达小浪底水库坝前。此时,若水库水位过高,浑水难以排出,反而会增加淤积;但水位过低,可能影响后期供水安全。

  多番论证、精心设计,水流对接水位设定为217米。从7月2日开始,鲁俊和团队轮番值守,一边紧盯来水情况,一边更新调度方案。小浪底下泄流量滚动“微调”,水库水位一点点降低……

  “22时30分,小浪底水库下泄流量调至2000立方米每秒。”7月3日晚,数字孪生小浪底集控中心当值值长邓自辉收到最新调令,这已经是当天的第四次流量调整。

  一项项参数输入大模型,调度方案自动生成。5分钟后,邓自辉将孔洞闸门组合方案提交至闸门操作部门。

  巨型闸门,在毫厘之间、分秒之内精细调度。7月4日零时,当三门峡水库泄放的大流量水流到达小浪底坝前,小浪底水库水位为216.99米,与设定的对接水位仅相差1厘米,高含沙水流畅排下游。

  一次次精准调度,为水库和河道卸下“泥沙包袱”。本次黄河汛前调水调沙历时18天,小浪底水库排沙量1.6亿吨、三门峡水库排沙量0.53亿吨,两座水库合计排沙量创下同期历次调水调沙之最。

  2002年,水利部黄河水利委员会首次开展调水调沙。第二年,小浪底、三门峡、陆浑、故县实现干支流四库联调。第三年,小浪底、三门峡和万家寨水库首次“搭档”——3次试验,超4.5万人次参与,获取千万组以上数据,摸索出了水沙过程塑造技术、异重流塑造技术、空间尺度水沙对接技术等。

  截至目前,水利部门开展了31次调水调沙,把超35亿吨泥沙送入大海,黄河下游河道主河槽平均下降3.1米,最小过流能力从不足2000立方米每秒提升至约5000立方米每秒。

  “三条黄河”联动

  5.5亿条数据把黄河“搬”进互联网

  4820立方米每秒——6月28日8时,小浪底水库迎来了汛前调水调沙下泄流量峰值。

  9时,一架无人机从坝顶起飞,按照预先设定路线巡检。“这架无人机搭载边缘分析终端、双光云台相机,实时传输画面,自动识别缺陷,生成巡检报告。”小浪底管理中心开发公司水工部副部长王鹏飞介绍。

  数字孪生技术再造一座“小浪底”。坝体,2943支监测仪器精准感知各项工情。空中,遥感卫星对约300平方公里库区水面、约1300公里水库岸线全覆盖监测。“云中”,12个水利专业模型精准运算……大坝、库区、河道、水流等,一一映射到数字孪生小浪底平台,虚实交互,数字模拟,水库冲淤、水库调度、工程安全监测等提前预演。

  从打造数字孪生小浪底到构建黄河济南段、东平湖等典型三维场景,数字孪生黄河建设扎实推进,5.5亿条数据把黄河“搬”进互联网。

  “我们构建了原型黄河、模型黄河、数字孪生黄河‘三条黄河’联动的科研范式,‘三条黄河’相互参证,提高预报精度,让调度方案更精细。”黄河水利科学研究院泥沙研究所所长曹永涛说。

  洪峰增值,是黄河调水调沙的一大挑战。

  什么是洪峰增值?2004年调水调沙期间,水文测报员发现,小浪底水库以2680立方米每秒流量下泄,水流演进到128公里之外的花园口水文站时,流量却增大到3990立方米每秒。“就像是高速公路上的车流,后面的车开得快,前面的车开得慢,形成拥堵。”曹永涛说。

  原型黄河摸准脉搏。汛前和调水调沙期间,黄河水利科学研究院组建5个野外工作组,对小浪底库区、下游河道与河口等重点河段开展查勘,收集关键数据,研究提出调水调沙关键参数。

  数字孪生黄河提前预演。“关键参数输入到二维水沙动力学模型,10分钟完成15天大流量过程水沙演进及河道冲淤模拟,对提出的十几套调度方案效果进行评价分析。”曹永涛介绍。

  模型黄河优化验证。在黄河水利科学研究院“模型黄河”试验基地,800米长的河道模型复现黄河下游480公里的游荡性和过渡性河段。“调水调沙提前在‘微缩黄河’里演练,查漏补缺,迭代升级。”曹永涛说,“‘三条黄河’深度联动,互相支撑,洪峰增值预报误差控制在10%以内。”

  数字赋能,提升调水调沙效能。黄河水利委员会有关负责人表示,“十五五”时期,将持续完善“三条黄河”,提升原型黄河天空地水工一体化监测感知能力,强化模型黄河发展和运用,提升数字孪生黄河预报预警预演预案能力,不断赋能防汛抗旱、水土保持、水文监测等。

  多次调研论证

  摸清黄河水沙变化与水生生物之间的关系

  今年汛前调水调沙,伴着轰鸣涛声,娄广艳奔波在黄河河道的监测点。不仅记录水和沙,她还关心鱼。

  来自黄河水资源保护科学研究院生态环境研究室的娄广艳和团队正努力摸清黄河水沙变化与水生生物之间的关系。

  2023年4月1日,黄河保护法正式施行,第六十二条明确要求,“水沙调控应当采取措施尽量减少对水生生物及其栖息地的影响”。

蜂群文化:自然界的奇迹与启示

当我们提到“蜂群文化”,第一个浮现在脑海的画面或许是那些繁忙又有序的蜜蜂群。蜜蜂,作为自然界中高度协作的典范,它们在蜂巢中的每一个动作都彰显着极致的效率和协同。这种文化在今天逐渐被引入到企業管理、社會组织甚至个人成长中,成为了一种值得学習的精神范式。

蜂群文化的核心在于集体智慧的最大化。每只蜜蜂或许微不足道,但它们通过不断的沟通、协作,集结成了无坚不摧的力量。在蜂巢中,没有“领导者”像人类那样指挥一切,更没有个人英雄主义,只有基于合作与信任的自组织结构。这种自然界的奇迹,恰恰映照出现代企业中追求的去中心化、扁平化管理的趋势。

从生态学角度来看,蜂群的最大优势在于它的高度组织化和快速反应能力。在遇到威胁或变革的情况下,蜂群能够迅速调整策略,有效应对。这一切,都源于它们内在的合作机制——信息的共享、资源的调配、任务的分配以及共同的目标。

将蜂群文化引入到人类社會,我们可以看到许多启示。现代企业不再追求个人英雄式的成就,而是强调团队协作、信息透明和集体决策。比如,许多创新公司提倡“扁平化管理”,鼓励员工自主决策,仿佛一只只蜜蜂在蜂巢中自由而高效地工作。这样的管理方式,打破了层級制带来的阻碍,激发了每一位成员的潜能。

蜂群的协作还展现在不断的学习和调整中。蜜蜂通过“摇晃舞”传达信息,确保集体行动的统一。例如,当蜂巢中发现新的花源时,蜜蜂會通过舞蹈告诉伙伴们,大家便纷纷行动起来,最大化采蜜效率。这种信息传递的高效,激发着现代企业中的快速响应和创新能力。

企业通过内部沟通机制实现信息的即时更新,避免了决策的滞后和行动的迟缓。

这一切都证明,蜂群文化不仅是一种自然现象,更是一种可以借鉴、應用到人类社會的宝贵智慧。通过学习蜜蜂的合作精神和组织方式,现代社会可以在复杂多变的环境中,建立更加高效、具有韧性的团队和组织体系。无论是企业管理、社區运营,还是个人成长,蜂群文化都能為我们提供温故而知新的參考,帮助我们实现更多可能。

真正的挑战在于,如何将这种自然界的“蜂群智慧”转化为人类社会的创新动力。人类社会的复杂性远远超过自然界中的任何生物群体,但共同点在于追求协作的效率和效果。要实现这一点,不仅需要思想的革新,更需要实践中的智慧和勇气。接下来的部分,我们将深入探讨蜂群文化在现代社会中的具体应用,以及未来發展的广阔前景。

蜂群文化在现代社會中的实践与未来

进入21世纪,随着信息技术的飞速发展,蜂群文化的理念被不断挖掘与应用,成为推动创新和变革的重要力量。从企业组织到科技创新,从社會治理到个人发展,蜂群文化的精神正在悄然改变着我们的生活。

在企业层面,越来越多的公司开始崇尚“去中心化的管理模式”。比如,敏捷开发中的“自组织团队”就是蜂群文化的一个现代延伸。团队成员如蜜蜂般独立自主,却又紧密配合,通过不断的沟通和调整,共同推进项目的成功。Spotify、Google等公司都在实践中验证了这种模式的有效性——员工自主性增强,创新速度加快,组织的适應能力提升。

灵活的决策机制和信息共享平台的建设,也提升了组织的蜂群式反应能力。内部的“开源式”思维,讓每个人都能参与创新,类似蜂群中每只蜜蜂都通过舞蹈表达信息、决定行动。这不仅激发了员工的创造力,还形成了一种积极向上的企業文化。

社會治理层面,蜂群文化也为公共管理提供了新的思路。例如,在智慧城市建设中,居民、企业、政府共同组成一个“蜂巢式”的信息生态系统。通过大数据和物联网,集体智慧得以最大化作用,形成高效、包容、透明的公共服务体系。类似于蜜蜂在采蜜中的合作,各利益相关方在各自的岗位上發挥作用,共同维护城市的繁荣与安全。

在个人层面,蜂群文化鼓励我们拓展合作关系、增强团队意识。现代社会的成功越来越依赖于网络与合作,无数“蜂群”式的协作平台如LinkedIn、GitHub,为人们提供了无限的合作可能。每一个人在集体中都能找到自己的价值,彼此间的互动,正如蜜蜂在蜂巢中密切配合,共同推动飞黄腾达。

未来,蜂群文化的潜能还远未被完全開发。随着人工智能、区块链等前沿技术的加入,蜂群智慧将变得更加智能化、自动化。例如,智能算法可以模拟蜜蜂的發现和调度机制,实现更高效的信息协同和資源调配。区块链技术则确保了合作的透明与可信,为集体智慧提供了坚实的技術保障。

更有意思的是,未来的社会或许会出现“虚拟蜂群”,即通过数字化平台,汇聚全球的智慧和力量。无论是應对氣候变化、解决贫困问题,还是推动科技创新,这样的虚拟蜂群都能成为人类智慧的汇流点,推动全球合作迈向新高度。

回望歷史,蜂群文化的价值在于它展现了个體与集體的完美结合。我们每个人都在这片“蜂巢”中扮演着重要角色,共同書写着现代社会的创新与繁荣。要实现持续的发展,必须坚持学习蜜蜂的“合作之道”,不断优化我们的沟通与协调机制。这是一场没有终点的旅程,但充满了无限的可能。

正如蜜蜂在花间舞蹈,蜂群文化在未来也会随着我们的探索不断升華,成为引领新时代的智慧流淌在每一个人的生活和工作的血脉里。唯有如此,我们才能在复杂的世界中,找到属于自己的节奏,奏响合作与创新的最强音。

(完)

  5次研讨会,多轮论证,娄广艳所在的团队拿出了一份包含上百个指标的生态“体检表”。“调水调沙生态环境监测是一项全新工作,我们要一点点摸清‘家底’。”娄广艳说。

  2023年至2025年,专家团队在小浪底至河口河段等重点区域布设12个监测断面,采集各类样品1300多个。“从长期看,调水调沙塑造了稳定的河势,水生生物栖息环境得到改善,刀鱼等珍稀鱼类频频现身。”娄广艳介绍。

  设备不断升级。在2025年调水调沙生物监测中,在线光电测沙仪投入运用,每6分钟形成一个泥沙数据。“在线光电测沙仪精度高,再搭配鱼类声呐监测系统、浮游生物采样等设备,揭示了水沙变动和鱼类之间的响应机制。”黄河水利委员会水文局小浪底站站长陈志远介绍。

  数据显示,2008年以来,黄河下游浮游生物群落结构基本维持稳定,河南、山东两省境内鱼类种数增加近50种。调水调沙期间向黄河河口三角洲湿地进行生态补水,为三角洲湿地保护修复和生物多样性提升提供了有效保障。

  《 人民日报 》( 2025年10月24日 11 版)

图片来源:扬子晚报记者 郭正亮 摄

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(责编:蔡英文、 吴小莉)

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