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的信息量、系统的有序度（混乱程度）和发展趋势进行量化研究。信息熵也是不确定性的度量，流域
系统中指标熵值越高，系统越混乱，有序度越低，流域发展因素不确定性越高，发展质量越低。
信息熵既可以表征黄河流域巨系统的有序程度，还可以从每年熵值的变化判断黄河流域巨系统
的发展趋势。从熵增原理出发，黄河流域巨系统的熵变化取决于内外两个方面：一个方面是由于流
域巨系统自身生存发展的不可逆过程而产生的正熵；另一个方面，黄河流域巨系统如同一个有机
体，它要想保持健康的、可持续的有序发展趋势，就必须从外部的大环境中获得有效负熵流，也就
是不断进行着自然河流与外部环境之间的信息、物质、能量的交换。

3.1.2 耗散结构 以黄河为代表的流域巨系统是河流自然系统与外部社会经济活动相互作用形成
的，具有典型的非平衡性、开放性和自组织性，系统演化呈现非均匀性并伴随涨落现象，系统的发
展依赖于来水来沙形势，并受生态环境和社会发展的多重影响，具有明显的耗散结构特征。黄河流
域巨系统是一个与外界环境存在物质能量交换的自组织系统，系统内部存在着复杂的相互作用关
系，因此可利用耗散结构理论进行系统稳定性和演变规律研究。
BDI 以黄河流域巨系统为研究对象，分析复杂系统与外部环境正、负熵变，并引入衡量系统自组
织演变特征的布鲁塞尔器模型，构建以耗散结构为基础的系统演变研究框架，系统评价演变特征及
影响因素，为下一步实施科学的、系统的保护与治理方案提供理论依据。BDI 是量化分析系统耗散结
构特性的指数，表征了系统自组织、自恢复的能力，即外界抗干扰的能力，从一定程度上来讲，代
表了系统发展的稳定程度，因此 BDI 越高，系统发展质量越高。
3.2 理论架构 黄河流域保护与治理是“系统治理”科学思想的集中体现。黄河流域是“水-生-人”三
元体构成的复杂系统，也可看做是由河流-生态环境-社会经济构成的复合系统；同时又是一个要素
众多、关系错综、目标功能多样的复杂开放的巨系统。流域发展质量综合评估理论以流域巨系统为
研究对象，其研究架构是由“宏观-中观-微观”体系构成。宏观层（巨系统层）以系统思维为指引，同
时结合 BDI，系统性研究黄河流域巨系统的功能、架构、演变规律等；中观层（子系统层）以专业（行
业）理论模型为依据，综合研究黄河流域子系统的有序度、演变方向、相互博弈关系、关键因子等；
微观层（指标元素层）以指标元素基本知识为参考，优化巨系统指标体系和建立流域指标数据中心等。
3.2.1 宏观层（巨系统层） 黄河是一个复杂的巨系统，治理黄河是一项长期的系统工程。因此，无
论黄河治理的整体战略、实施方案，还是不同河段的治理方略、工程布局，或是单一工程的具体设
计、运行管理，在其全生命周期的各个阶段，都必须以系统论思维为统领，把黄河流域作为一个有
机的复合系统，统筹考虑。黄河流域的系统治理要以河流基本功能维持、区域社会经济高质量发
展、流域生态环境有效保护三维协同为整体治理目标，多维度研究黄河流域综合治理的整体布局及
不同治理措施之间博弈的协同效应。
因此，按照流域治理目标划分，对应“水-生-人”三元体架构，黄河流域巨系统可以分为河流子
系统、生态环境子系统、社会经济子系统，系统架构如图 1 所示。3 个子系统之间相互影响、相互依
存，但是从子系统角度出发，又有一定的边界，因此可以做出区分。
3.2.2 中观层（子系统层） 分别通过河流健康指数（River Health Index，RHI）、生态环境发展指数
（Ecological Development Index，EDI）和社会经济发展指数（Social Development Index，SDI）进行分析评
价。
（1）河流子系统。以河道治理为重点，主要涉及行洪、水沙、水资源、水工程等多方面的要素。
防洪一直是治黄的首要任务，其治理是涉及多方面要素的复杂问题；而且黄河的泥沙问题世界罕
见，“二级悬河”问题突出。RHI 从系统论的角度出发，考虑水资源、洪水、泥沙三个方面，选取年
降水总量、总水量、主河槽过洪能力、来沙量、总冲淤量、来水来沙协调度 6 个关键指标，通过熵权
法计算得到 RHI。
（2）生态环境子系统。以生态保护为重点，黄河流域包括各类生物与环境要素，是我国重要的生
态屏障，也是连接青藏高原、黄土高原、华北平原的生态廊道，拥有三江源、祁连山等多个国家公
园和国家重点生态功能区，同时黄河流经黄土高原水土流失区、五大沙漠沙地，沿河两岸分布有东

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