張 萬(wàn) 順，王 浩，周 奉

(1.武漢大學(xué) 中國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃研究院，湖北 武漢 430079； 2.武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430072； 3.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079； 4.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038)

0 引 言

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶是具有全球影響力的內(nèi)河經(jīng)濟(jì)帶、東中西互動(dòng)合作的協(xié)調(diào)發(fā)展帶、沿海沿江沿邊全面推進(jìn)的對(duì)內(nèi)對(duì)外開放帶，是中國(guó)人口與經(jīng)濟(jì)重心所在，被譽(yù)為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的“金腰帶”、中國(guó)經(jīng)濟(jì)的脊梁。打造“生態(tài)文明建設(shè)的先行示范帶”是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的四大定位之一[1]。長(zhǎng)江流域多年平均水資源量約占全國(guó)36%，是國(guó)家和全球戰(zhàn)略型生態(tài)寶庫(kù)。以長(zhǎng)江黃金水道為依托，保護(hù)好長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境，是推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展的前提。當(dāng)前長(zhǎng)江流域干流水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量全面轉(zhuǎn)好，但仍面臨著水資源調(diào)控復(fù)雜、水環(huán)境污染頻發(fā)、水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)突出等三水難題[2]。堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，以水循環(huán)為紐帶，統(tǒng)籌推進(jìn)長(zhǎng)江流域水資源、水環(huán)境、水生態(tài)協(xié)同治理，是十四五時(shí)期實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要路徑。流域自然與社會(huì)水循環(huán)在循環(huán)通量上此消彼長(zhǎng)，在循環(huán)過(guò)程上深度耦合，在循環(huán)功能上競(jìng)爭(zhēng)融合，但水多、水少、水臟、水渾依然是阻礙長(zhǎng)江流域綠色高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸[3]。其根本原因是將水循環(huán)、水生態(tài)、水化學(xué)和水沙過(guò)程進(jìn)行分離式管理，未能充分融合多過(guò)程間的多向反饋?zhàn)饔脵C(jī)制，也忽略了水循環(huán)是主循環(huán)和主驅(qū)動(dòng)的客觀事實(shí)[4]。過(guò)去水生態(tài)環(huán)境保護(hù)以污染治理為主，主要為水資源、水環(huán)境、水生態(tài)單一要素與“水資源-水環(huán)境”雙要素耦合，治理策略上存在機(jī)理分析不足的短板。針對(duì)長(zhǎng)江流域生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略需求，新時(shí)期應(yīng)從流域生態(tài)系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)性及問(wèn)題靶向性出發(fā)，向“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)”流域多要素統(tǒng)籌推進(jìn)、協(xié)同治理、精準(zhǔn)調(diào)控轉(zhuǎn)變，在新形勢(shì)下亟需構(gòu)建“優(yōu)化水資源調(diào)控-改善水環(huán)境質(zhì)量-修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)”的三水協(xié)同調(diào)控技術(shù)體系，數(shù)字賦能提升水生態(tài)環(huán)境精準(zhǔn)管控水平，是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域水生態(tài)環(huán)境由量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)變與協(xié)調(diào)推進(jìn)長(zhǎng)江流域高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵抓手。以水生態(tài)環(huán)境高水平保護(hù)促進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域“五江共建”的生態(tài)文明建設(shè)新格局。在此背景下，本文深入分析了長(zhǎng)江流域三水存在的問(wèn)題及協(xié)同調(diào)控面臨的挑戰(zhàn)，提出了三水協(xié)同調(diào)控作用機(jī)制剖析、調(diào)控手段策略以及智慧化建設(shè)等三水協(xié)同調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)體系的創(chuàng)新和應(yīng)用。

1 長(zhǎng)江大保護(hù)三水調(diào)控舉措及成效

長(zhǎng)江大保護(hù)實(shí)施以來(lái)，自2016年起陸續(xù)發(fā)布了《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶沿江取水口、排污口和應(yīng)急水源布局規(guī)劃》《長(zhǎng)江保護(hù)修復(fù)攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃》等，隨著水資源方面的“飲用水源和應(yīng)急水源安全保障、水資源配置優(yōu)化”，水生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理方面的“化工污染治理、排污口排查整治、‘三磷’污染治理‘4+1’工程、農(nóng)業(yè)面源污染治理和十年禁漁”等關(guān)鍵措施的踐行，長(zhǎng)江流域水資源利用效率得到有效提升、干流水質(zhì)全面轉(zhuǎn)好、水生態(tài)修復(fù)得到明顯改善。

(1) 水資源管控成效顯著。長(zhǎng)江流域?qū)嵤┳顕?yán)格水資源管理制度以來(lái)，通過(guò)水資源消耗總量和強(qiáng)度控制“以水而定”，促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)“量水而行”，長(zhǎng)江流域水資源開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約、保護(hù)管控成效顯著。長(zhǎng)江流域2021年萬(wàn)元GDP用水量、萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量、農(nóng)田灌溉畝均用水量、城鎮(zhèn)人均生活用水量分別達(dá)50.1，48.2，406 m3和255 L/d[5]，萬(wàn)元GDP用水量和萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量相較2016年分別下降了34.01%和32.11%，工業(yè)用水效率提升明顯，農(nóng)田灌溉和城鎮(zhèn)居民生活用水效率也逐見成效。

(2) 水生態(tài)環(huán)境明顯改善。通過(guò)建立長(zhǎng)江流域水生態(tài)考核機(jī)制，實(shí)施生態(tài)保護(hù)紅線、嚴(yán)治化工圍江、控制污染物排放許可制、長(zhǎng)江十年禁漁計(jì)劃等多項(xiàng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)舉措。長(zhǎng)江流域水環(huán)境保護(hù)在對(duì)污染濃度進(jìn)行限制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步明確了長(zhǎng)江環(huán)境保護(hù)的總體目標(biāo)和區(qū)域污染的總量控制，用約束性目標(biāo)管理來(lái)倒逼經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，由污染防治的末端治理方式向污染過(guò)程控制和源頭控制轉(zhuǎn)變。入河排污口溯源完成率達(dá)80%以上，完成了污水直排亂排的排污口7 000多個(gè)、存在問(wèn)題的“三磷”企業(yè)281家和尾礦庫(kù)1 641座的整治工作；2021年長(zhǎng)江流域監(jiān)測(cè)的國(guó)控?cái)嗝嬷孝瘛箢愃|(zhì)斷面占97.1%，《長(zhǎng)江保護(hù)修復(fù)攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃》明確的劣Ⅴ類國(guó)控?cái)嗝嬗?021年底全部消除，干流和主要支流水質(zhì)均為優(yōu)；地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體基本消除；實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)跨省河湖生態(tài)流量保障體系全覆蓋[6]。長(zhǎng)江流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善明顯，魚類資源呈恢復(fù)跡象。

2 長(zhǎng)江流域存在的三水問(wèn)題與挑戰(zhàn)

長(zhǎng)江流域梯級(jí)樞紐的建成運(yùn)用等人類活動(dòng)的短期影響和氣候變化的長(zhǎng)期影響對(duì)水資源、生態(tài)生境等水生態(tài)環(huán)境累積影響深遠(yuǎn)[7]，長(zhǎng)江流域水資源利用開發(fā)、水環(huán)境保護(hù)、水生態(tài)安全和水旱災(zāi)害防治等目標(biāo)下的三水協(xié)同治理與精準(zhǔn)調(diào)控面臨著新挑戰(zhàn)。

2.1 三水問(wèn)題

(1) 水資源節(jié)約集約利用存在短板。長(zhǎng)江流域水資源時(shí)空分配不均，地區(qū)季節(jié)性、水質(zhì)性缺水問(wèn)題嚴(yán)重。受工程影響范圍、流域地質(zhì)條件、操作技術(shù)難度等因素的影響，長(zhǎng)江流域水工程調(diào)節(jié)能力存在短板，干支流水庫(kù)群防洪-水資源-水環(huán)境-水生態(tài)等多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度體系尚需完善[8]。部分地區(qū)枯水期降雨量不足全年15%，枯水年和枯水期部分支流區(qū)域間、生活生產(chǎn)與生態(tài)用水、流域內(nèi)用水與跨流域調(diào)水還需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)[9]。流域用水總量控制指標(biāo)未完全分解落實(shí)到河流水系等空間單元上，生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間布局需要進(jìn)一步優(yōu)化[10]，各行政區(qū)水量分配份額、水資源控制紅線需要明確等。當(dāng)前長(zhǎng)江流域城市供水管網(wǎng)漏失率約18%，灌溉水有效利用系數(shù)約0.52，節(jié)水技術(shù)有待提升完善，先進(jìn)的節(jié)水經(jīng)驗(yàn)、模式和行為規(guī)范有待推廣，水資源利用效率仍有較大的提升空間。

(2) 水生態(tài)水環(huán)境問(wèn)題依然突出。長(zhǎng)江流域水生態(tài)水環(huán)境總體情況有所改觀，生態(tài)質(zhì)量總體優(yōu)良，生態(tài)安全屏障基本建成。但多地環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施欠賬較多，整改成效不確定、生態(tài)問(wèn)題存在反復(fù)[11]。干流城市江段以及部分支流水域仍受不同程度的污染，流域內(nèi)部分水源水質(zhì)出現(xiàn)有機(jī)污染，多地區(qū)水源地水質(zhì)不達(dá)標(biāo)；長(zhǎng)江干流局部江段及其支流烏江、岷江、沱江磷超標(biāo)問(wèn)題突出；平原河網(wǎng)地區(qū)河道流動(dòng)不暢，淺層地下水水質(zhì)總體較差；城市水體黑臭現(xiàn)象未完全消除。流域內(nèi)多數(shù)湖泊為輕、中度富營(yíng)養(yǎng)化，滇池、洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、巢湖等重點(diǎn)湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)化水平仍處在較高水平，三峽庫(kù)區(qū)部分支流庫(kù)灣水體處于輕度富營(yíng)養(yǎng)化。在長(zhǎng)期圍湖造田、挖沙采石、水電站建設(shè)等人類活動(dòng)影響下，長(zhǎng)江流域水生態(tài)功能退化依然嚴(yán)重，部分河道生態(tài)流量保障不足，濕地、湖泊面積萎縮，水生生物多樣性持續(xù)減少。

(3) 防洪抗旱減災(zāi)存在薄弱環(huán)節(jié)。隨著三峽、南水北調(diào)東中線、干流堤防加固等流域骨干性工程陸續(xù)建成，長(zhǎng)江流域已經(jīng)基本形成現(xiàn)代化長(zhǎng)江防洪減災(zāi)體系。長(zhǎng)江重要支流、湖區(qū)重點(diǎn)圩垸堤防防洪能力偏低，防洪標(biāo)準(zhǔn)和工程生態(tài)化水平提升需求迫切，防洪抗旱減災(zāi)仍存在薄弱環(huán)節(jié)。受水文循環(huán)改變的影響，水資源時(shí)空分布不均現(xiàn)象愈發(fā)明顯，長(zhǎng)江流域多地區(qū)發(fā)生干旱災(zāi)害，長(zhǎng)江流域發(fā)生極旱和重旱事件分別約為25～50 a一遇、5～15 a一遇；2022年遭遇了1961年以來(lái)最嚴(yán)重的氣象干旱[12-14]。防洪工程建設(shè)與運(yùn)行阻隔水系橫向、縱向連通，急需堤防生態(tài)化改造；蓄滯洪區(qū)圍堤、進(jìn)退洪設(shè)施建設(shè)滯后，難以實(shí)現(xiàn)“分得進(jìn)、蓄得住、退得出”的要求；中小河流與病險(xiǎn)水庫(kù)治理、山洪災(zāi)害與風(fēng)險(xiǎn)防控仍需加強(qiáng)?，F(xiàn)有工程管理信息化程度不高，監(jiān)管壓力大，防洪抗旱體系聯(lián)合調(diào)度信息化支撐不足。

2.2 三水協(xié)同調(diào)控面臨的形勢(shì)與挑戰(zhàn)

(1) 水沙形勢(shì)和江湖關(guān)系變化帶來(lái)的持續(xù)影響。長(zhǎng)江流域內(nèi)已建成水庫(kù)5.19萬(wàn)座，總庫(kù)容達(dá)4 141億m3，極大緩解了防洪減災(zāi)、水資源綜合利用等需要。受長(zhǎng)江上游來(lái)沙大幅度減少及三峽水庫(kù)攔沙的影響，長(zhǎng)江上游進(jìn)入中下游河道的泥沙大幅度減少、干流河道發(fā)生長(zhǎng)距離大幅度沖刷，2003～2018年三峽水庫(kù)共淤積泥沙17.43億m3，宜昌站多年平均輸沙量較2003年前均值減少了93%，2003～2018年宜昌至長(zhǎng)江口徐六涇江段共沖刷泥沙約43億m3；三峽水庫(kù)建成以來(lái)長(zhǎng)江與鄱陽(yáng)湖水量交換出現(xiàn)明顯差別，湖口9月出流明顯增加。長(zhǎng)江干流和主要支流的水沙過(guò)程已受到人類調(diào)控的強(qiáng)烈影響，長(zhǎng)江中下游的水沙關(guān)系和江湖關(guān)系已發(fā)生顯著變化并將持續(xù)變化。

(2) 人類活動(dòng)和全球氣候變化帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中城市化、工業(yè)化、污染排放和水資源開發(fā)利用等強(qiáng)人類活動(dòng)導(dǎo)致流域水環(huán)境水生態(tài)發(fā)生了深刻變異。受全球氣候變化的影響，長(zhǎng)江流域河流徑流量表現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)；在氣候變暖背景下，水資源量在時(shí)空分布上的變化會(huì)改變地表水環(huán)境，導(dǎo)致湖泊富營(yíng)養(yǎng)化加重。隨著微-小-中-大多層次防洪工程、水環(huán)境污染控制工程、水生態(tài)修復(fù)工程等建設(shè)運(yùn)用，長(zhǎng)江、漢江等流域防洪抗旱減災(zāi)能力和水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯提升。但人類活動(dòng)與全球氣候變化影響下洪澇干旱及水生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性、機(jī)理過(guò)程復(fù)雜性、高時(shí)空變異性、驅(qū)動(dòng)因子綜合性等持續(xù)增大，對(duì)長(zhǎng)江流域三水協(xié)同調(diào)控帶來(lái)新挑戰(zhàn)。

(3) 高質(zhì)量發(fā)展下水資源水環(huán)境水生態(tài)協(xié)同治理的新要求。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶要走出一條綠色發(fā)展前提下的高質(zhì)量發(fā)展之路，其重大原則是保護(hù)和發(fā)展協(xié)同推進(jìn)，要嚴(yán)守以水量、水質(zhì)、水生態(tài)要素為核心的流域生態(tài)保護(hù)紅線，山水林田湖草系統(tǒng)綜合治理，促進(jìn)流域生活、生產(chǎn)和生態(tài)空間協(xié)調(diào)發(fā)展。在治江思路上強(qiáng)調(diào)人與自然的和諧相處，統(tǒng)籌陸域-水域、河流-湖庫(kù)、干流-支流、上下游、左右岸，需嚴(yán)格保障生態(tài)的用水需求，落實(shí)水資源的剛性約束，強(qiáng)化流域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和環(huán)境治理，優(yōu)化水工程調(diào)度，推動(dòng)共治、共管、共享。

(4) 水利治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設(shè)提出的新任務(wù)。國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要明確提出，構(gòu)建智慧水利體系，以流域?yàn)閱卧嵘闇y(cè)報(bào)和智能調(diào)度能力；國(guó)家“十四五”新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃明確提出，要推動(dòng)大江大河大湖數(shù)字孿生、智慧化模擬和智能業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)。數(shù)字流域和智慧水利是實(shí)現(xiàn)水利信息化、現(xiàn)代化的主要手段，長(zhǎng)江流域需要進(jìn)一步整合“智慧長(zhǎng)江”概念，進(jìn)一步落實(shí)智慧化、精準(zhǔn)化環(huán)境治理重要指引，深化5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)在三水協(xié)同調(diào)控中的應(yīng)用力度[15]，以智慧化手段賦能三水管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、傳輸、分析和管理，穩(wěn)固推進(jìn)長(zhǎng)江流域三水調(diào)控現(xiàn)代化變革，創(chuàng)新現(xiàn)代化的高效能三水智慧化調(diào)控體系與體制機(jī)制。

3 三水協(xié)同調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用展望

人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)流域水循環(huán)及其伴生過(guò)程的影響逐漸增加，長(zhǎng)江流域水生態(tài)環(huán)境時(shí)空差異性高、涉水對(duì)象多樣、機(jī)理過(guò)程復(fù)雜。面對(duì)流域三水融合協(xié)同共治及其靶向精準(zhǔn)治理的現(xiàn)實(shí)需求，針對(duì)“山水林田湖草”系統(tǒng)治理思想，以及“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)”三水融合提升的基本思路，明晰三水互饋耦合作用機(jī)制、創(chuàng)新三水耦合綜合模擬技術(shù)、建立三水協(xié)同共治與精準(zhǔn)調(diào)控策略、建設(shè)智慧化管控體系(見圖1)，是長(zhǎng)江流域三水融合協(xié)同共治及其靶向精準(zhǔn)治理亟需突破的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)。

圖1 長(zhǎng)江流域三水協(xié)同調(diào)控技術(shù)體系Fig.1 Key technologies for synergistic management of “water resource-water environment-water ecology” in the Yangtze River Basin

3.1 三水互饋耦合作用機(jī)制剖析

明確氣候變化與人類活動(dòng)作用下流域水循環(huán)及其伴生的水環(huán)境和水生態(tài)演化過(guò)程變異及交互影響機(jī)制，以及人工調(diào)控互饋耦合作用機(jī)制，是當(dāng)前科學(xué)界亟需回答的難題。在流域三水互饋機(jī)理剖析方面，歐美等國(guó)家具有一定優(yōu)勢(shì)，因環(huán)境問(wèn)題差異大，環(huán)境復(fù)雜程度高，使得中國(guó)水循環(huán)機(jī)理研究無(wú)法直接套用，王浩首創(chuàng)了流域“自然-社會(huì)”二元水循環(huán)理論[16]，但仍缺乏對(duì)人類活動(dòng)影響下物質(zhì)與能量對(duì)三水互饋?lái)憫?yīng)的精準(zhǔn)刻畫。長(zhǎng)江流域尺度大、地理特征多樣、開發(fā)利用模式多元，其流域三水問(wèn)題關(guān)鍵因子難識(shí)別、時(shí)空特征難明晰、交互機(jī)制難厘清。深入開展三水融合機(jī)理剖析是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域三水協(xié)同共治與精準(zhǔn)調(diào)控的基礎(chǔ)。應(yīng)剖析氣候變化與人類活動(dòng)作用下丘陵、平原、城鎮(zhèn)建成區(qū)等不同區(qū)域的水文水動(dòng)力、水環(huán)境、水生態(tài)演化過(guò)程變異及其交互影響機(jī)制；研究不同區(qū)域水資源均衡、水環(huán)境改善和水生態(tài)功能提升的水文學(xué)、生物、化學(xué)、生態(tài)學(xué)原理；研究河湖三水統(tǒng)籌視角下節(jié)水增容、污染控制、生態(tài)修復(fù)等人工調(diào)控影響的水文水動(dòng)力過(guò)程、水體理化性質(zhì)與物理生境變化過(guò)程、水生生物生消過(guò)程互饋耦合作用機(jī)制，為三水融合綜合模擬和協(xié)調(diào)調(diào)控與管理提供理論支撐。

3.2 三水耦合綜合模擬技術(shù)

利用模型精準(zhǔn)模擬不同時(shí)空尺度下三水融合過(guò)程及其伴生污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控是研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。當(dāng)前流域尺度高效預(yù)報(bào)預(yù)警、快速響應(yīng)的流域三水融合綜合模擬與精準(zhǔn)調(diào)控模型體系欠缺?，F(xiàn)有模型過(guò)程耦合不精準(zhǔn)、計(jì)算時(shí)效性低、要素考慮不全面[15]，且模型機(jī)理與區(qū)域特征不完全匹配。需解析陸域單元-水域單元的累-產(chǎn)-滯-匯響應(yīng)模式，破解單一劃分尺度使得流域內(nèi)水利調(diào)控設(shè)施與河網(wǎng)體系的斷面-網(wǎng)格計(jì)算單元無(wú)法精準(zhǔn)耦合、陸面和水域單元耦合時(shí)交界處的網(wǎng)格易缺失、大尺度氣象網(wǎng)格受劃分尺度大且時(shí)空連續(xù)性差影響下難以直接耦合至微小尺度次網(wǎng)格(邊界層網(wǎng)格和陸面網(wǎng)格)等難題。構(gòu)建包括大氣-地表-土壤-地下等垂向過(guò)程、陸面-河道等水平過(guò)程和“取水-輸水-用水-耗水-排水-再生處理與利用-回歸”等社會(huì)水循環(huán)完整過(guò)程的水量-水質(zhì)-水生態(tài)綜合模擬模型，并充分與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等緊密結(jié)合，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、并行控制、實(shí)時(shí)擴(kuò)容等方面實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算。支撐丘陵、平原、城鎮(zhèn)建成區(qū)及全流域尺度陸域單元產(chǎn)流產(chǎn)匯和斷面三水時(shí)空變化特征解析，進(jìn)一步定量剖析陸域-水域的水量-水質(zhì)-水生態(tài)響應(yīng)規(guī)律。

3.3 三水協(xié)同調(diào)控手段與策略

流域三水聯(lián)合調(diào)度涉及利益群體眾多，交錯(cuò)補(bǔ)水、競(jìng)爭(zhēng)型取水關(guān)系復(fù)雜，考慮不同決策者間的利益權(quán)衡、優(yōu)化尋找各種目標(biāo)間的最優(yōu)解，需確定統(tǒng)籌協(xié)調(diào)長(zhǎng)江流域防洪、供水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等目標(biāo)下發(fā)揮最大綜合效益的整體調(diào)控方式。當(dāng)前調(diào)控措施上聚焦于保障水資源配置、預(yù)防洪澇災(zāi)害、治理水環(huán)境污染和防范水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等單一目標(biāo)，且調(diào)控過(guò)程不精準(zhǔn)、效果評(píng)估難量化。應(yīng)基于流域三水協(xié)同調(diào)控分區(qū)分類、量質(zhì)雙控、多元共治的技術(shù)-經(jīng)濟(jì)-政策耦合優(yōu)化機(jī)制，充分識(shí)別多水資源-零散污染源-多工程措施影響下陸域-水域分階段三水時(shí)空動(dòng)態(tài)特征；創(chuàng)新流域分階段多目標(biāo)全過(guò)程防控、全鏈條循環(huán)和全時(shí)空配置的節(jié)水增容-污染控制-生態(tài)修復(fù)分階段動(dòng)態(tài)三水最佳治理技術(shù)模式；提出面向生態(tài)脆弱區(qū)水土資源涵養(yǎng)的水資源配置與生態(tài)修復(fù)優(yōu)化組合調(diào)控模式，面向污染損傷水體環(huán)境修復(fù)的水資源配置、污染負(fù)荷削減、水生態(tài)功能強(qiáng)化的優(yōu)化組合調(diào)控模式，面向河湖退化濕地修復(fù)的水資源配置與污染負(fù)荷削減優(yōu)化組合技術(shù)等；通過(guò)流域三水融合調(diào)控技術(shù)的集成、歸納與凝練，揭示針對(duì)區(qū)域特征的供水保障、洪澇和水華防控、梯級(jí)調(diào)度等三水協(xié)同作用過(guò)程規(guī)律及其調(diào)控策略，形成流域三水協(xié)同精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)基本范式。

3.4 三水協(xié)同調(diào)控智慧化建設(shè)

依托信息化手段提高三水質(zhì)量、助推生態(tài)文明建設(shè)是仍需高度重視并持續(xù)發(fā)力的重要工作。長(zhǎng)江流域現(xiàn)有水生態(tài)環(huán)境管理業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)以單一業(yè)務(wù)自成體系，業(yè)務(wù)協(xié)同和信息共享不足，高性能計(jì)算等軟技術(shù)與硬件設(shè)施缺乏，致使水生態(tài)環(huán)境“四預(yù)”基礎(chǔ)薄弱；亟需推動(dòng)環(huán)境管理模式由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，貫徹“齊抓共管”的流域管理新模式。亟需以流域三水及其伴生過(guò)程機(jī)理為基礎(chǔ)，著力推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算等新一代信息技術(shù)與三水協(xié)同調(diào)控深度融合，構(gòu)建集數(shù)據(jù)、計(jì)算、管控、服務(wù)于一體的三水協(xié)同調(diào)控智慧化管理體系。

數(shù)據(jù)方面，建立資源共享、全面覆蓋、服務(wù)監(jiān)管的三水物聯(lián)感知系統(tǒng)，優(yōu)化全覆蓋監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，提高流域三水綜合智慧化監(jiān)測(cè)能力，促進(jìn)數(shù)據(jù)資源整合和開放共享，創(chuàng)新流域水生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用模式。

智慧模擬方面，研發(fā)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、同化及挖掘方法，開展三水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究和算法引擎及系統(tǒng)研發(fā)，依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，形成數(shù)據(jù)引擎和機(jī)理引擎耦合驅(qū)動(dòng)的“空-天-地-水”多維度多過(guò)程水量-水質(zhì)-水生態(tài)耦合模型、高性能計(jì)算、參數(shù)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)和全局尋優(yōu)于一體的流域三水融合精準(zhǔn)化快速模擬技術(shù)體系。

管控體系方面，在生態(tài)環(huán)境相關(guān)業(yè)務(wù)部門的統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)下，綜合各管理部門的需求，做好頂層設(shè)計(jì)，形成目標(biāo)導(dǎo)向、集約化建設(shè)、平臺(tái)化應(yīng)用、一體化服務(wù)、跨部門多業(yè)務(wù)協(xié)同的智慧化、精細(xì)化管控體系，構(gòu)建集監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)警、調(diào)控、管理等為一體的三水融合管理平臺(tái)，為三水協(xié)同管控提供實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化、智能化、服務(wù)化和業(yè)務(wù)化的支撐。

服務(wù)方面，建立健全網(wǎng)格化、精細(xì)化管理與全過(guò)程考核機(jī)制，以“能監(jiān)控、能研判、能指揮”為目標(biāo)導(dǎo)向，細(xì)化規(guī)劃實(shí)施考核評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)；基于生態(tài)功能定位，以落實(shí)污染物達(dá)標(biāo)排放要求為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)控制單元污染物多級(jí)動(dòng)態(tài)分配；實(shí)行全過(guò)程分階段考核，有效保障水環(huán)境、水資源、水生態(tài)安全，形成三水協(xié)同調(diào)控決策科學(xué)化、考核精準(zhǔn)化、管理智慧化體系。

突破三水調(diào)控目標(biāo)需求多樣、業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)不一、管理效率低下、多依賴工程經(jīng)驗(yàn)的局限，以數(shù)字賦能實(shí)現(xiàn)流域三水協(xié)同智慧化管控，解決中國(guó)三水融合綜合模擬與調(diào)控的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)卡脖子技術(shù)難題，填補(bǔ)從數(shù)字流域到智慧流域建設(shè)以來(lái)的工具空白。

4 結(jié) 語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展、水資源高強(qiáng)度開發(fā)利用、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)未能協(xié)同跟進(jìn)、氣候變化影響日益凸顯的多重脅迫作用下，長(zhǎng)江流域面臨水資源保障形勢(shì)依然嚴(yán)峻、水污染風(fēng)險(xiǎn)仍將持續(xù)存在、水生物種多樣性和完整性受到威脅等挑戰(zhàn)，尚未實(shí)現(xiàn)水資源-水環(huán)境-水生態(tài)等多目標(biāo)統(tǒng)籌治理、“人水和諧”與經(jīng)濟(jì)協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展。經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展與現(xiàn)代化治理體系等不斷對(duì)三水協(xié)同調(diào)控帶來(lái)新要求，“十四五”及未來(lái)一段時(shí)期，流域生態(tài)保護(hù)正在不斷向著機(jī)理深化、多尺度系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與模擬、社會(huì)經(jīng)濟(jì)-自然綜合評(píng)價(jià)與管理對(duì)策等多維方向發(fā)展。亟需加強(qiáng)三水統(tǒng)籌視角下長(zhǎng)江流域在跨流域調(diào)水工程對(duì)長(zhǎng)江流域的影響及風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)、長(zhǎng)江流域用水總量控制關(guān)鍵技術(shù)等水資源節(jié)約利用與優(yōu)化配置研究；長(zhǎng)江流域重要河湖生態(tài)水量保障體系、長(zhǎng)江流域梯級(jí)水庫(kù)群對(duì)水生態(tài)環(huán)境和水生生物等的影響及減緩措施、長(zhǎng)江流域磷的分布與遷移及防控措施等水生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究；變化環(huán)境下多尺度水文氣象預(yù)報(bào)技術(shù)、長(zhǎng)江中下游防洪布局論證、極端洪旱災(zāi)害及對(duì)策、新水沙條件下長(zhǎng)江中下游干流河道綜合治理等防洪抗旱減災(zāi)多方面研究。因此，需針對(duì)長(zhǎng)江流域多尺度三水特征，建立和完善三水融合視角下協(xié)同調(diào)控理論與技術(shù)體系，形成以三水融合管理系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)的個(gè)性化精準(zhǔn)模擬、知識(shí)驅(qū)動(dòng)、數(shù)字賦能的三水協(xié)同調(diào)控智慧管理模式，為有效控制三水風(fēng)險(xiǎn)致災(zāi)損失，達(dá)到流域三水量、質(zhì)、效協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域三水協(xié)同高效利用管理提供有效技術(shù)支撐。加大力度、加快治理、加緊攻堅(jiān)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別、科學(xué)調(diào)控、依法管理。