木桶理论帮你克服困难

美丽中国建设 政府决策咨询建议之四

——木桶理论回归物理学 创新性技术解决水土流失

针对人工屏障建成后的水土保持及现有黄河流域

急需采用创新性科学方法进行水土保持建议书

作者：孙模海1·4 孙尧尧2·4 孙显科3·4

1、发明专利第一发明人；2、发明专利发明人；3、发明专利发明人、代表人；4内蒙古沙产业、草产业协会常务理事。

作者按：美丽中国建设 政府决策咨询建议

系列如下【001至006可以开始试验；004和005还可以起到抛砖引玉的作用】：

001美丽中国建设 政府决策咨询建议之一 规阵建设

针对形成沙漠的三大自然灾害之一“干旱” 建设“规阵”

002美丽中国建设 政府决策咨询建议之二 矩阵建设

针对形成沙漠的三大自然灾害之一“风害” 建设人工屏障“矩阵”

003美丽中国建设 政府决策咨询建议之三 地下排碱系统建设

针对形成沙漠的三大自然灾害之一“土地盐碱化” 建设“地下排碱系统”

004美丽中国建设 政府决策咨询建议之四

——木桶理论回归物理学 创新性技术解决水土流失。

针对人工屏障建成后的水土保持及现有黄河流域

急需采用创新性科学方法进行水土保持建议书

005美丽中国建设 政府决策咨询建议之五

——木桶理论回归物理学 创新性技术使黄河水变清变蓝。

木桶理论回归物理学

创新性技术使黄河水变清变蓝试验建议书

006美丽中国建设 政府决策咨询建议之六

——绿色能源的创新性技术

建设原理、技术、设计全新型风电系统

007第十五届科学家论坛获奖证书2018年9月

008论文 《针对三大自然灾害治理荒漠化土地行动方案》

作者：孙模海 孙尧尧 孙显科2019年6月

009中国管理科学大会 优秀论文 二等奖

010中国（上海）国际发明创新展览会 获奖证书

011中国（上海）国际发明创新展览会 金奖奖牌

一、建议书背景摘要

中国工程院院士钱学森在1990年1月11日写给友人的信中，展望了中国治沙工程前景：“我想我国大约十多亿亩沙漠及半沙漠中，总有几亿亩是可以造林绿化的，可能有30万平方公里的大漠可以收回作林地田地。这是一项重要的地理建设。”

1992年10月27日，钱学森院士对其提出的“地理建设”战略构想，数字更为具体化。在给友人信中写道：从防治沙漠化及风沙化土地5.6亿亩（37万平方公里）入手，再向沙漠戈壁17.4亿亩（116万平方公里）进军……为人类做出贡献！

诺贝尔奖获得者杨振宁在2000年“21世纪可持续发展论坛”做主旨演讲时，论述人类治理沙漠现状时说：人类治理沙漠，栽树、种草的努力是“边边角角、沟沟坎坎、小打小闹······ 徒劳！”

笔者理解如下：

两位科学家，是我国近代的科学泰斗。

杨振宁博士，是地球物理学家。在一次重要的国际论坛做主旨演讲时，对人类治理荒漠化的努力，做出上述评价。

不知道两位科学泰斗在治理荒漠化土地的科学问题上是否有过交集。笔者从字里行间、论述、语气深深地感到，以往人类在治理荒漠化领域的努力，做的太不够了。边边角角、小打小闹，不能解决实质问题，必须进行“地理建设”。

本建议书就是本着“地理建设”的科学理念而提出。

二、现有工作理论基础

（一）、针对自然界形成沙漠的三大自然灾害——干旱、风害、土地盐碱化，用不同技术手段，分别予以有效治理和修复。

（二）本《建议书》, 针对人工屏

障建成后的水土保持及现有黄河流域急需采用创新性科学方法进行水土保

持的方案。是木桶理论在黄河中游的应用。

本《建议书》系列其中之二，是针对三大自然灾害之一的"风害",在沙漠中建造若干道人工屏障（模仿贺兰山天然屏障保护宁夏平原“寨外江南”的原理）组成“矩阵（地物，军事地形学术语[地形地物]）”，形成避风谷（港）地，有效防范风害。

人工屏障（山体、沙丘、风障）水平阶梯式护坡，阶梯人工构件顶端要水平，人工构件内的沙土表面要水平，沙土表面要低于阶梯人工构件顶端，可以有部分凹坑，平面沙土和凹坑下方衬垫细粘土层，防水渗漏。

自从有了“木桶理论”的短板效应，百分之一百地是用于经济学范畴。上述技术是唯一的、人类第一次将“木桶理论”由社会经济学回归物理学的尝试。

通常的水土保持方法，就是增加植被。但是，防止水土流失仅仅增加植被，存在严重缺失。

举例1：山体滑坡、泥石流，植被都是森林，当植被的土壤水分饱和之后，再有雨水的冲刷，连同植被、植被根系的土壤，一起突然冲击而下。

举例2：长白山脉的森林茂密，因为老鼠洞的原因，林地离开沟壑十几米，二十几米，在这段距离内，其上茂密的树林全部悬空着。因为老鼠洞的原因，其林地下方的土壤被冲刷的形成几十米、几百米深，一直到沟壑底的河沟中。其上面多少公顷的林地迟早要落到沟壑中。

举例3：鄂尔多斯高原毛乌素沙地延伸到陕西榆林地区、延安地区黄土高原，再向黄河下游至山西与陕西隔河相望的黄河两岸。入黄河沙量来自河口镇至龙门区间，年输沙量占全河总输沙量的56%.

上述三个例子，所产生的现象，都是“洪荒”年代的自然现象，洪水和地质灾害，是现代版的“洪荒灾害”。21世纪的今天，防止“洪荒灾害”，人类应当有所作为，应当有创新性科学方法与增加植被的传统方法配合使用，防止水土流失的理论体系建立及具体方法使用的行动方案。

组成“矩阵”的人工屏障主体是通体沙，没有创新性科学方法，不解决其水土流失问题是万万不行的。上述三例，植被都是森林，那也挡不住“洪荒灾害”的发生。新建成的组成“矩阵”的人工屏障，地表毫无植被，有坡度是必然，主体又是通体沙。笔者在模拟贺兰山天然屏障，建设人工屏障理论探索的同时，必须要有新的科学方法解决人工屏障的水土流失难题。上述技术，就是解决人工屏障水土流失唯一方法。即“木桶理论”回归物理学。因为此方法与“增加植被”方法完全不同，将其延伸到“洪荒灾害”的上述黄河岸边水系的“防止水土流失”行动中，是科学方案。

举例4：通常情况下，现在农耕梯田，阶梯式的田埂，与田埂内的土地，基本上是田埂内的土地略高于田埂；城市的花坛和草坪，也是其内的土壤高于花坛和草坪的边沿。其产生的结果就是，阶梯式田埂避免不了水土流失；下雨了花坛和草坪的土冲到行车路面和人行道路面。雨停了，太阳把路面晒干了，到处是沙土，风一吹，沙土上了天！

因此，上述技术，提出“人工屏障水平阶梯式护坡，阶梯人工构件顶端要水平，人工构件内的沙土表面要水平，沙土表面要低于阶梯人工构件顶端······”阶梯式防护水土流失，沙土要低于边沿人工构件20cm至30cm之间。在24小时时间跨度内，即使降雨达到200mm，也绝不会产生水土流失。城市的草坪、花坛，按其原理设计、施工，“土”就不会产生流到路面上，天晴了产生“尘土飞扬”的现象！

本《建议书》在人工屏障建设同时要建设“水平阶梯式护坡”，该方法可以100%移植到所有“防水土流失保护工程”中。

“水平阶梯式护坡”就是“木桶理论”回归物理学。“木桶理论”本属物理学范畴，但是，以往一提起“木桶理论”的“短板效应”，多多地是用于经济社会科学。本《建议书》就“木桶理论”的“短板效应”，用于防止水土流失专业领域。用于人工屏障“水平阶梯式护坡”’和黄河中段水土流失保护工程。后者在本《建议书》中是一项重要建议方向。

“木桶理论”的“短板效应”。世界上所有高山大川形成，与“木桶理论”的“短板效应”相符合。

举例5：长白山脉，以天池高度分流出的径流水系，有鸭绿江、松花江和图们江。唯独松花江是从长白山天池直接流淌出的水系，流出天池的水以瀑布形式展示世人。天池周边都是山峰，瀑布以后的水系第二松花江、松花江长达数千公里。天池周边的山峰就是所谓的木桶，瀑布的最上部顶端就是木桶的短板。世界上所有高山大川形成，就如长白山天池的木桶和短板理论上100%一致，有差异就在于自然界的高山大川木桶的厚度是山脉，短板的厚度是几公里径流或数千公里奔腾的大江大河。从与木桶极为相似天池水从短板以瀑布形式流出，这种情况在今天的自然界中看到的不多，但是，“木桶理论”的“短板效应”适应于世界上所有的高山大川。这些高山大川数万年、数亿年前，如同今天的白头山天池水流淌出成为松花江源头一样。

在鄂尔多斯高原毛乌素沙地到陕西境内几字大拐弯处黄河沿岸的水土流失，或防护这一黄河段的水土流失，与上述存在必然联系吗？回答是肯定的！这是科学性质的举一反三。“电”在自然界的现象是什么？当然是打雷了。电本来是在空旷的天空打雷耍威风的自然现象。而人类今天把它弄到黑咕隆咚的“电线”里头，不仅如此，还要让它在人类称为“元器件”里头钻进钻出，人类把它控制的死死的。当人类也能将自然界的“水”和“风”控制的如同控制“电”一样，那人类的科技水平将是“飞跃式”创新。

本《建议书》防护自河口镇至龙门区间黄河沿岸的水土流失，就是对“水”的控制一项小小的尝试，也是人类控制“水”技术小小的“飞跃式”创新。

在上述黄河岸边地段，把“木桶理论”的“短板效应”应用于此。技术方法与多少万年自然界洪荒式的形成高山大川恰恰相反，绝不允许出现“短板效应”，防护以上黄河岸边的水土流失，比今天的任何科学方法都要适用，都要成功。

美丽中国建设，就是要把“洪荒年代式的”自然现象，凡是能够产生“自然灾害”的都要把它改造成为“非洪荒年代式的、现代技术、木桶理论回归”的实体。这个改造，不逊于美丽中国建设之一“城市花园”建设。为了子孙、为了千秋万代，是值得地。当然我们一代的技术与工程保证一百年就行，一百年以后，我们的子孙后代聪明定然超过我辈，那就是他们的事情了，我们不用操那个心！

（三）“木桶理论”在黄河上游的应用。使黄河水变清、变蓝！

地球上的高山、大川，与“木桶理论”有着密切的联系。山脉就是木桶的“桶”，只不过桶的厚度是几公里至几千公里，而沟壑就是木桶的短板，其厚度（沟壑其河道、径流的长度）也是几公里至几千公里。山脉所有的山峰就是木桶的每一快桶板，这些桶板高低不齐，但是其短板出奇地一致。像松花江从长白山天池直接流出的源头是瀑布，短板还保护着天池的一池水，是个例。而更多的短板（径流）是一泻千里。

黄河上游除了没有植被以外，地理形态与地球上的高山大川一致。

方案一：在黄河上游将大大小小的沟壑的口子全部建小坝、大坝。留住降水，水清了再放入黄河中。小坝、大坝的高度，不必建的很高，根据降雨量，适当就好。随着时光的流逝，坝内的淤泥增高，也可以把这些小坝、大坝当成“淤地坝”。

方案二：鉴于黄土高原的土密度高之特性（窑洞门、窗处的立面黄土，就是100年，雨水也冲刷不走多少），根据地形可以建成刀劈型立面。

方案三：根据地形，可以在广大区域内，建设大型水域库容。既不是仅仅在一条沟壑的口子建设小坝和大坝。而是在多少个沟壑的口的聚集处建设水域库容。水域库容的岸边，根据降雨量，水面上的一定高度内可以是斜坡，水面上的一定高度以上全部建成刀劈型立面。

方案四：空境鸟瞰高山大川的沟壑中，分布着几户、几十户人家的村落。黄土高原的沟壑中不能有村落，都要在沟壑口处建设小坝、大坝。村落要选择适当的地方建设。

因此，本技术提出“人工屏障水平阶梯式护坡，阶梯人工构件顶端要水平，人工构件内的沙土表面要水平，沙土表面要低于阶梯人工构件顶端······”阶梯式防护水土流失，沙土要低于边沿人工构件20cm至30cm之间。在短时间跨度内，即使降雨达到200mm，也绝不会产生水土流失。

“木桶理论”的“短板效应”。世界上所有高山大川形成，与“木桶理论”的“短板效应”相符合。

在黄河上游水开始变浑浊处向下游的10km至50km进行试验

黄河水变清变蓝，是一项空前巨大的工程。本《建议书》提出的方案与正式开工建设的关系是，本《建议书》能起到抛砖引玉的作用，那也可以使笔者心安理得。后者开工建设问题，是几十个门类的科学家共同探讨、研究的重大课题。

黄河是中华民族的母亲河。但是，她的径流量、目前与“洪荒”时代相同的自然物理状况，与她数千年以来的历史荣耀地位不匹配。有文字的历史几千年，记载着从我们的祖先开始至今的人们，一直在索取、再索取。今天她的年径流量，与亚洲（不比世界）很多河流比，仅仅是其它河流数字的“零头”，比松花江的年径流量还少。不说几千年前我们的祖先（那时的人口少，不似今天的数亿万之众），近代史、现代史以来，我们真的对不起“母亲”河。

世界部分江河数据比较

表1

注：（n）括号内数字为同类项世界排名

从表1江河数据分析，黄河长度、流域面积世界排名第5名，年径流量世界排名前25名没有黄河。黄河长度、流域面积是雅鲁藏布江、印度河、恒河、松花江、珠江等河流流域面积的2倍左右，黄河年径流量不如长江、恒河、黑龙江、珠江数据的零头。雅鲁藏布江、松花江的年径流量远超黄河。

黄河是中华民族的母亲河，但是，自然宏观数据与其历史地位、声誉不匹配。

黄河水变清、变蓝不仅仅是今天黄河径流的年流量。而是根据本《建议书》系列之一“建设规阵，增加我国西部，包括黄土高原降水”的技术，黄河的年径流量要达到目前黄河年径流量的2至3倍。必须使2至3倍的年径流量之水变清、变蓝。必须要让数千年以来做为中华民族的“母亲河”的黄河的各项数据、指标，无愧与这一伟大的称谓！

对我们的母亲河到了回报的时候了，如何回报？

对母亲河的回报，不是可回报或不可回报（可有可无），而是必须马上回报，越早回报越好！

如何回报母亲河呢？首先，建设的时间跨度1000年、500年、300年、100年？这个“1000年”绝不是建筑工地口号式的“千年”大计！而是真实、再真实的、具体、再具体的时空计划。这个回报，利在母亲河、利在当代、利在子孙后代。

本《建议书》，“模拟我国东南沿海飓风（气旋）原理，正规的建设“规阵”，是2个规阵，一个顺时针，一个逆时针，将太平洋、印度洋、大西洋的水汽吸引到我国西部，新疆、甘肃、宁夏、内蒙和黄土高原降雨。陕西和内蒙的黄土高原，是水汽通道。就是说，增加我国西部降雨的同时，也要为母亲河的上游、中游增加降雨，增加母亲河的年径流量，与她数千年以来的历史荣耀地位相符、相匹配。

建设的时间跨度从100年到1000年，是美丽中国建设最为巨大的工程。母亲河上游和中游流域降雨量达到年300mm至500mm时，母亲河上游至中游，按现在的“洪荒”状态，黄河水携带黄土的“巨量”，那是不可想象的。既然，作者提出了建设“规阵”降雨的技术方案，就必须思考、研究，即使母亲河径流量数倍地增加，也要用创新性科学技术避免“巨量”黄土进入黄河。

即木桶理论回归物理学，补短板，防止增加降雨量和径流量数倍的降水将黄土高原的黄土流失于黄河中。目的使黄河水变清、变蓝！！！