夏军院士：科技创新支撑长江流域综合管理——中国科学院院士、武汉大学水安全研究院院长夏军解读“长江模拟器”科学内涵
发布日期：2021-08-27 来源：南水北调与水利科技 浏览次数：
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核心提示：夏军院士：科技创新支撑长江流域综合管理——中国科学院院士、武汉大学水安全研究院院长夏军解读“长江模拟器”科学内涵
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——中国科学院院士、武汉大学水安全研究院院长夏军解读“长江模拟器”科学内涵
编者按：今年6月，长江模拟器示范基地在重庆成立。长江模拟器将为智慧水利体系建设提供科技引领，为流域水灾害预警、流域水环境水生态现状评估、流域水资源和生态系统管理与调控提供有效手段，为流域长远规划、管理和应对提供科学依据。水利部部长李国英在“三对标一规划”行动总结讲话中提出推进智慧水利建设，以数字化、网络化、智能化为主线，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。中国水利报记者为此采访参与长江模拟器建设的中国科学院院士、武汉大学水安全研究院院长夏军，对长江模拟器的功能以及未来发展等问题答疑解惑。长江模拟器具有监测-模拟评价预警决策支持功能，可应用于农业、水资源管理、航运、防洪、环境保护等多个领域，服务于美丽中国、长江大保护的绿色发展目标。夏军：长江模拟器，简单地讲就是以长江流域为对象，以流域水循环为纽带，将自然过程与社会经济过程相耦合的流域模拟系统及其装置。它强调上、中、下游以及湖库-岸线城市群的互联互动，强调自然科学与社会科学的深度交叉，强调大数据和人工智能信息支持，具有监测-模拟-评价预警决策支持功能。可应用于农业、水资源管理、航运、防洪、环境保护等多个领域，服务于美丽中国、长江大保护的绿色发展目标。
问：与国家大科学装置地球模拟器相比，长江模拟器在功能上有哪些不同？
长江模拟器以流域为研究对象，具有更高的空间分辨率、更快的时间响应，以直接服务于流域生态文明建设为目标；长江模拟器的建成，有助于地球模拟器的计算成果应用；两大科学装置协同运行，将有力促进中国地球科学的发展,提升中国地球科学研究的国际地位。夏军：2018年开始建设的地球模拟器大科学装置，是目前国家唯一在建的地球科学大装置。从2009年开始酝酿，到落地建设经过了10年时间。地球模拟器起源于全球大气和海洋环流模式，侧重地球系统各圈层大尺度数值模拟，建设目标更趋向于超大数据科学运算设施和计算方法的研发。对流域的管理和调控而言，需与高分辨率的流域模拟器相结合，侧重流域尺度陆表生态水文过程、河湖水动力过程和人类活动过程的模拟。长江模拟器以流域为研究对象，具有更高的空间分辨率、更快的时间响应，以直接服务于流域生态文明建设为目标。长江模拟器将在监测监控体系的建设、科学数据中心建设、集成现有科学研究成果和水环境水生态治理技术、公众参与和公众教育、科学研究与政府决策服务方面体现出与地球模拟器不同的特色。长江模拟器的建成，有助于地球模拟器的计算成果应用；地球模拟器可为长江模拟器提供更为精细和精确度更高的气象水文输入，从而提高长江模拟器的模拟精度。两大科学装置协同运行，将有力促进中国地球科学的发展，提升中国地球科学研究的国际地位。了解过去长江,再现长江流域水系产生和演化的过程；认识现在长江，对流域水系统进行实时监测、评估、预警和调控，诊断问题成因、提出管理措施；展望未来长江，模拟预测水生态水环境演变趋势，提出相应调控对策和政策措施建议。夏军：长江模拟器以“了解过去长江、认识现在长江、展望未来长江”为其主要功能。一是了解过去长江，即基于中生代以来的地质历史时期的考古、古地质、古地貌、古气候研究成果，再现长江流域水系产生和演化的过程。包括长江流域古气候演变、长江流域水系形成、古湖泊演化、长江文明诞生和城市文明的演化过程。二是认识现在长江，即通过建设流域水系统全面监测监控能力，发展流域水系统全面模拟能力，具备对流域水系统进行实时监测、评估、预警和调控的能力。模拟再现近40年来的长江流域水环境水生态的演变过程，系统诊断流域水环境水生态问题的成因和机制，提出综合调控策略和具体管理措施。三是展望未来长江，即针对未来可能的气候变化情景及社会经济发展情景，模拟预测不同情景下的流域水生态水环境演变趋势。通过模拟分析不同绿色发展路径下的流域绿色发展水平的时空差异，提出相应的调控对策和政策措施建议。
问：长江模拟器的研发，在流域综合管理中起到什么作用？
长江模拟器是科技创新支撑长江流域综合管理的体现，是支撑绿色发展和生态文明建设的先进科学利器，将为流域水灾害预警、流域水环境水生态现状评估、流域水资源和生态系统管理与调控提供有效科技手段，为流域长远规划、管理和应对提供科学依据。夏军：通过建设长江模拟器，实现水循环、水环境、水生态和社会经济过程耦合模拟，集成创新流域水生态恢复和水环境治理技术体系，长江模拟器可以说是科技创新支撑长江流域综合管理的体现。长江模拟器建成后，将汇集长江上中下游的水文气象、生态保护、城市建设、产业发展等数据，实现水循环、水生态、水环境和经济社会多过程的耦合模拟，打造支撑绿色发展和生态文明建设的先进科学利器，促进全流域系统治理水平、绿色发展水平和生态文明水平提升，为国家生态文明建设作出战略性、基础性和前瞻性贡献。长江模拟器建设涉及6个关键环节，包括建设长江流域空天地一体化立体监测系统，建设长江流域多源数据共享系统，研发长江流域水系统综合模拟模型，建立长江流域绿色发展评估系统，建立长江流域生态文明公众参与和教育平台，建成科学研究与政府决策的沟通平台。长江模拟器的建成，将为流域水灾害预警、流域水环境水生态现状评估、流域水资源和生态系统管理与调控提供有效科技手段,为流域长远规划、管理和应对提供科学依据。
问：长江模拟器对于公众认识了解长江，能够传递哪些信息？
夏军：公众需求将以长江保护法的相关规定为出发点，在保障公众的知情权和参与权方面，在公众宣传和公众教育方面，长江模拟器结合支撑大河文明馆建设，开发过去长江、现在长江、未来长江相应的模块展示功能，以网页版和手机版的形式，满足公众认识长江、参与保护长江的需求。2020—2021年，完成“过去长江”的部分功能展示、“现在长江”系统软件、展示平台等初步搭建，挂牌“美丽中国”项目示范基地，启动建设广阳岛野外科学观测站；2022—2023年，拓展长江模拟器科研功能，推进长江模拟器产业应用；2024—2030年，拓展完善基础设施和功能和长江模拟器产业运用。夏军：长江模拟器装置分三期进行，计划用10年时间完成全部建设任务。2020—2021年，将现有研究成果与智慧广阳岛、大河文明馆建设结合，完成“过去长江”中长江流域相关的古地理、古气候等功能展示，完成“现在长江”系统软件的初步开发、计算平台的建设、展示平台的初步搭建，模拟长江干流湖库-岸线城市群的水生态水环境现状，挂牌“”美丽中国”项目示范基地。同时，启动建设广阳岛野外科学观测站，为长江模拟器运行提供长期数据服务。2022—2023年，首先是拓展长江模拟器科研功能。完善“过去长江”中长江形成过程、长江流域文明诞生与演化等模块功能，完成流域侵蚀模型及水生生物多样评估模型研制、“现在长江”中长江流域野外实时监测网络构建和“未来长江”的模拟、模型开发，投入运行广阳岛野外科学观测站。其次是推进长江模拟器产业应用。推进与行业管理部门、科研机构、科技企业的成果共享和相互促进，以“政产研学用”创新加快产业化进程，衍生孵化具有产业化前景的产品、技术或服务，发挥好科技支撑弓|领作用。2024—2030年，对标国家重大科学基础设施建设要求和长江流域治理的需求变化，拓展完善基础设施和功能，持续推动长江流域水系统科学研究水平的提升，在流域系统治理和生态修复中充分发挥作用,努力将长江模拟器建设成为国家大科学装置；拓展长江模拟器产业运用，打造生态监测设施研发与生产、物联网设备与技术服务、流域系统诊断与评估服务、流域生态修复治理技术服务和流域产业发展规划咨询服务为一体的长江模拟器特色科创产业园。
文章来源：中国水利报（2021年8月26日第4912期）
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