王曉瑩,孔千慧,戴夢(mèng)圓,趙培培,馮 晨

(1.河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京 211100; 2.天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部,天津 300072;3.武漢大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,湖北 武漢 430072; 4.鹽城工學(xué)院鹽城綠色低碳發(fā)展研究院,江蘇 鹽城 224051)

河長(zhǎng)制作為一項(xiàng)“自上而下”的水環(huán)境管理制度,是生態(tài)文明體制改革的創(chuàng)新舉措,在各地全面推行已6年有余,并逐漸成為建設(shè)幸福河湖、助力新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容。2020年12月15日,水利部在北京召開河湖長(zhǎng)制工作座談會(huì),強(qiáng)調(diào)要提升隊(duì)伍能力,強(qiáng)化工作績(jī)效,加快推動(dòng)河長(zhǎng)制、湖長(zhǎng)制“有名”“有實(shí)”“有能”,河長(zhǎng)制的發(fā)展進(jìn)入新階段。經(jīng)過(guò)不斷推進(jìn)落實(shí),河長(zhǎng)制在統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各治水單位、完善水治理體系、推進(jìn)水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等方面都發(fā)揮了積極的作用,但仍存在部分問(wèn)題,使得改革效果不如預(yù)期,“有實(shí)”向“有能”的跨越受到阻礙。

目前,河長(zhǎng)制推行中存在的問(wèn)題主要可按照參與主體的不同,劃分為河長(zhǎng)、主管部門、公眾三方面。從河長(zhǎng)的角度來(lái)看,存在部分河長(zhǎng)履職不到位的現(xiàn)象。部分由各級(jí)地方政府官員擔(dān)任的河長(zhǎng)缺乏相關(guān)專業(yè)知識(shí)和對(duì)轄區(qū)內(nèi)的水系的了解,且習(xí)慣于擔(dān)任管理者、監(jiān)督者的角色,將任務(wù)下放給基層河長(zhǎng),導(dǎo)致了對(duì)本職工作的疏忽。而部分基層河長(zhǎng)又傾向于將治水職責(zé)推諉給水利部門,缺乏一定的責(zé)任意識(shí),從而產(chǎn)生了虛假巡河、應(yīng)付式巡河、謊報(bào)少報(bào)等現(xiàn)象[1-3]。李漢卿[4]以上海市為例,基于行政發(fā)包制研究了河長(zhǎng)制中的上下級(jí)河長(zhǎng)溝通間“陽(yáng)奉陰違”式的政策冷漠。從主管部門角度來(lái)看,河長(zhǎng)制面臨水利業(yè)務(wù)協(xié)同治理難題[5-7]。由于河長(zhǎng)制和傳統(tǒng)治水體系的雙重領(lǐng)導(dǎo),各個(gè)部門之間存在著權(quán)責(zé)邊界不清的問(wèn)題。在規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的理性驅(qū)使下,一些部門會(huì)傾向于關(guān)注職能范圍內(nèi)的事務(wù)而規(guī)避邊界模糊的跨部門事務(wù)[8-10],造成各自為營(yíng)、各司其職的現(xiàn)象。高家軍[11]通過(guò)史密斯政策執(zhí)行模型分析了河長(zhǎng)制政策執(zhí)行機(jī)構(gòu)、人員面臨的制度困境和行動(dòng)困境。從公眾的視角來(lái)看,河長(zhǎng)制缺乏相對(duì)透明的考核機(jī)制和社會(huì)公眾意見的介入。目前河長(zhǎng)制的考核機(jī)制沒(méi)能很好地解決“怎么考、誰(shuí)來(lái)考、如何追究責(zé)任”3個(gè)問(wèn)題,導(dǎo)致河長(zhǎng)的工作考核仍局限于體制內(nèi)的“自查自考”[12],考核結(jié)果缺乏一定的公正性和可信度。同時(shí),較為封閉的考核制度導(dǎo)致公眾對(duì)河長(zhǎng)工作缺乏了解和監(jiān)督渠道,公眾參與程度也多取決于河長(zhǎng)辦與有關(guān)部門的“自由裁量”[13],在部分地區(qū)甚至存在權(quán)力抑制權(quán)力、政治警惕社會(huì)、打擊污染舉報(bào)者等極端現(xiàn)象[14-15]。王書明等[16]從制度經(jīng)濟(jì)學(xué)的視角認(rèn)為河長(zhǎng)制中公眾參與度低和有效監(jiān)督機(jī)制的缺乏會(huì)形成惡性循環(huán)。王園妮等[17]以湘潭市“河長(zhǎng)助手”中社會(huì)公眾參與環(huán)境治理為例探討河長(zhǎng)制中公眾參與的可能與可為?？偟膩?lái)說(shuō),學(xué)界針對(duì)河長(zhǎng)制現(xiàn)存問(wèn)題從多方面進(jìn)行了較為豐富的研究,但較少有學(xué)者對(duì)河長(zhǎng)制存在的問(wèn)題進(jìn)行整合,并提出較完善的解決方案。

隨著新一輪信息技術(shù)發(fā)展,5G傳輸、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)為推動(dòng)水利發(fā)展轉(zhuǎn)型提供了有力支撐,水利信息化建設(shè)取得積極成效。但在河長(zhǎng)制框架下,河湖管護(hù)工作對(duì)“人”的依賴度較高。而現(xiàn)有的信息技術(shù)無(wú)法提升河長(zhǎng)的個(gè)人工作能力、加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)的意識(shí)等。因此,需要通過(guò)融合信息技術(shù)與水利管理,利用信息技術(shù)推動(dòng)河長(zhǎng)工作的精確化、高效化。數(shù)字孿生水利技術(shù)的出現(xiàn)可以為河長(zhǎng)制發(fā)展賦能。數(shù)字孿生技術(shù)是一種數(shù)字建模與仿真應(yīng)用的技術(shù),能夠通過(guò)大量數(shù)據(jù)及多種模型對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行模擬仿真,實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體的映射預(yù)測(cè)、驗(yàn)證優(yōu)化、運(yùn)行決策。作為一種較為普適的理論技術(shù)體系,數(shù)字孿生技術(shù)在航空航天、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域均有所涉及[18]。在水利方面,數(shù)字孿生技術(shù)能夠結(jié)合不同的水利專業(yè)模型、智能分析模型、仿真可視化模型等,對(duì)物理流域全要素和水利治理管理的全過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化模擬。國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要明確提出要推動(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)。部分學(xué)者在數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)水利工程的應(yīng)用、模型技術(shù)難題等方面進(jìn)行了研究[19-20]。長(zhǎng)江、黃河、淮河等流域已逐步嘗試將數(shù)字孿生技術(shù)運(yùn)用于防洪減災(zāi)等方面[21-23],構(gòu)建支撐水利業(yè)務(wù)“四預(yù)”功能的數(shù)字孿生全流域模擬仿真平臺(tái),達(dá)到流域防洪抗旱、水資源管理調(diào)配等流域治理各項(xiàng)業(yè)務(wù)的全面覆蓋應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)“預(yù)報(bào)精準(zhǔn)化、預(yù)警超前化、預(yù)演數(shù)字化、預(yù)案科學(xué)化”,確保水利決策迅速、精準(zhǔn)、有效。針對(duì)部分河長(zhǎng)專業(yè)度不足的問(wèn)題,高度仿真的虛擬體可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以幫助河長(zhǎng)理解,并利用智慧決策為河長(zhǎng)工作提供參考意見;在協(xié)同治理難題方面,數(shù)字孿生技術(shù)能統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)多方,促進(jìn)跨部門跨業(yè)務(wù)的協(xié)作;在公眾參與方面,數(shù)字孿生能夠拓寬公眾參與河湖治理的重要渠道,搭建多元聯(lián)動(dòng)平臺(tái)?；诖?本研究探討了數(shù)字孿生技術(shù)與河長(zhǎng)制的協(xié)同作用、數(shù)字孿生技術(shù)運(yùn)用到河長(zhǎng)制的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題與挑戰(zhàn),并提出相應(yīng)的政策建議,以期為全面賦能河長(zhǎng)制發(fā)展提供理論支撐。

1 數(shù)字孿生水利技術(shù)賦能河長(zhǎng)制的實(shí)現(xiàn)路徑

目前,河長(zhǎng)制下的眾多問(wèn)題都未能得到妥善解決。隨著數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步,北京、廣州、安徽等地?cái)?shù)據(jù)賦能河長(zhǎng)制、信息化助力河長(zhǎng)制工作、決策支持系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)踐和蘇州工業(yè)園區(qū)“數(shù)字河長(zhǎng)”智慧治水、四川省河長(zhǎng)制辦公室打造數(shù)字孿生流域“四川樣板”等嘗試都為河長(zhǎng)制的進(jìn)一步完善提供了新方案[24-29]。鑒于此,本研究分析了孿生水利技術(shù)賦能河長(zhǎng)制的實(shí)現(xiàn)路徑:借助數(shù)字孿生技術(shù)的互動(dòng)性、智能性等特征,進(jìn)一步深化落實(shí)河長(zhǎng)制。

1.1 彌補(bǔ)河長(zhǎng)專業(yè)不足,輔助解決問(wèn)題

在河長(zhǎng)制中,河長(zhǎng)通常并不是由專員擔(dān)任,而是由地區(qū)內(nèi)的各級(jí)黨政負(fù)責(zé)人兼職,“非專員”易產(chǎn)生“不專業(yè)”。部分河長(zhǎng)缺乏水資源保護(hù)、水生態(tài)修復(fù)、水污染防治等方面的知識(shí),對(duì)水環(huán)境治理的相關(guān)業(yè)務(wù)也較為陌生,同時(shí)缺少對(duì)河流湖泊以及水系分布系統(tǒng)的全面了解,即使能夠短時(shí)間內(nèi)對(duì)部門和區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)籌,也不利于河湖水環(huán)境治理的可持續(xù)發(fā)展。

而基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)手段的數(shù)字孿生系統(tǒng)可以利用自身強(qiáng)大的算法和深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練對(duì)河湖水環(huán)境發(fā)生的變化進(jìn)行分析判斷、做出決策,并實(shí)時(shí)將仿真模擬結(jié)果反饋給河長(zhǎng),易于河長(zhǎng)理解并輔助河長(zhǎng)進(jìn)行決策,實(shí)現(xiàn)對(duì)河湖水環(huán)境的事件響應(yīng)即時(shí)與決策優(yōu)化。在河長(zhǎng)治理工作中,數(shù)字孿生水利技術(shù)能夠?yàn)楹娱L(zhǎng)提供更全面的信息支撐,在一定程度上彌補(bǔ)河長(zhǎng)的專業(yè)不足、考慮不周等問(wèn)題,輔助河長(zhǎng)綜合決策。

1.2 遠(yuǎn)程了解河湖情況,及時(shí)解決問(wèn)題

兼職河長(zhǎng)的地區(qū)內(nèi)的各級(jí)黨政負(fù)責(zé)人多是“自上而下”統(tǒng)籌協(xié)調(diào)區(qū)域流域河湖水環(huán)境治理,存在層級(jí)過(guò)多、上下級(jí)層級(jí)距離過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題,會(huì)影響決策與處理速度。當(dāng)面對(duì)河湖生態(tài)環(huán)境突發(fā)性以及不確定性風(fēng)險(xiǎn)時(shí),河長(zhǎng)無(wú)法做到即時(shí)、快速地響應(yīng)和處置。而數(shù)字孿生技術(shù)作為系統(tǒng)建模與仿真應(yīng)用的重要形式,能夠借助自然環(huán)境、工程圖紙、歷史數(shù)據(jù)等信息,利用數(shù)字化的手段對(duì)地形、河湖、水庫(kù)、管道、泵站、閘口等水利要素進(jìn)行全方位建模,構(gòu)建一個(gè)高度仿真物理世界的虛擬體。該虛擬體可以實(shí)時(shí)接收物理世界中的信息并更新自己的狀態(tài),從而幫助河長(zhǎng)遠(yuǎn)程且及時(shí)地了解自己治理的河湖所處的情況及發(fā)生的問(wèn)題。此外,數(shù)字孿生系統(tǒng)能直接接收數(shù)據(jù)、作出判斷并發(fā)送到河長(zhǎng)的接收端,在技術(shù)層面跳過(guò)了人工判斷并層層上報(bào)的流程,避免信息流轉(zhuǎn)鏈條過(guò)長(zhǎng)和謊報(bào)漏報(bào)等問(wèn)題。遇到突發(fā)洪水等特殊情況,河長(zhǎng)也能夠第一時(shí)間收到信息,即時(shí)做出響應(yīng),減少傷亡損失。

1.3 統(tǒng)籌規(guī)劃部門合作,避免權(quán)責(zé)不清

河長(zhǎng)制旨在整合多方力量解決河湖治理問(wèn)題。然而,各部門分而治之的思想觀念、行為模式根深蒂固,河長(zhǎng)只能依靠權(quán)力約束各部門。實(shí)施過(guò)程中仍存在“九龍治水”現(xiàn)象,河湖有效治理得不到進(jìn)一步落實(shí)。部門間出于對(duì)自身利益的維護(hù),仍存在權(quán)力交織、多元博弈、協(xié)同困難等問(wèn)題,多方協(xié)同流于形式[30]。

數(shù)字孿生技術(shù)能整合各部門資源并完成多目標(biāo)任務(wù)的指派。數(shù)字孿生系統(tǒng)需要形成一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù),能夠收集、存儲(chǔ)來(lái)自各個(gè)部門的眾多數(shù)據(jù),使各部門的工作得到更好的融合和銜接。此外,數(shù)字孿生技術(shù)工作可以通過(guò)客觀的算法明確各部門的職責(zé)劃分,構(gòu)建支撐多部門合作的方案,避免各部門間主觀層面上的責(zé)任不清。在治理河湖的過(guò)程中,數(shù)字孿生技術(shù)還可以依據(jù)實(shí)際情況分配不同部門的資源份額,充分利用有限的資源。因此,數(shù)字孿生技術(shù)有助于河長(zhǎng)進(jìn)行多方面目標(biāo)的決策,落實(shí)河長(zhǎng)對(duì)不同部門的統(tǒng)籌規(guī)劃,減少制度模糊導(dǎo)致的權(quán)責(zé)不清問(wèn)題,使河湖治理流程更加高效。

1.4 創(chuàng)建全民公開平臺(tái),實(shí)現(xiàn)多元聯(lián)動(dòng)

公眾參與對(duì)河長(zhǎng)制從制度優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為治理效能具有重要的推動(dòng)作用。河長(zhǎng)制作為一種“自上而下”的河流治理模式,往往強(qiáng)調(diào)政府力量在河湖治理中的作用,而相對(duì)忽視社會(huì)公眾的意見,致使河長(zhǎng)制推行中公眾參與的有效性不足[31]。具體表現(xiàn)為:①信息不對(duì)稱以及公眾參與機(jī)制的缺失容易導(dǎo)致大眾缺乏對(duì)河湖現(xiàn)狀、河長(zhǎng)執(zhí)行情況的了解,出現(xiàn)“信息閉塞”的情況。②目前河長(zhǎng)的考核制度主要是體制內(nèi)部由上而下的“自考”[16],公眾參與河長(zhǎng)制績(jī)效考核、監(jiān)督舉報(bào)、及時(shí)反饋的平臺(tái)建設(shè)不完善,易致公眾話語(yǔ)權(quán)缺失。③盡管部分地方政府開啟了公眾協(xié)同治水的通道,但更多是一種“民意符號(hào)”,公眾參與程度有限?？傊?“河長(zhǎng)制”依然是一個(gè)相對(duì)封閉、單向、統(tǒng)一的傳統(tǒng)環(huán)境治理系統(tǒng),存在公眾獲取信息渠道狹窄、參與治理空間有限、治理效能不足等諸多問(wèn)題。

基于數(shù)字孿生技術(shù),政府可以積極拓寬公眾參與河湖治理的重要渠道,營(yíng)造“政府主導(dǎo),公眾參與”的制度環(huán)境。一方面,政府可以將數(shù)字孿生技術(shù)與APP、公眾號(hào)或小程序等結(jié)合[32],建立公眾參與平臺(tái),利用高度仿真物理世界的虛擬體進(jìn)行信息的可視化,使復(fù)雜的數(shù)據(jù)更加直觀,便于公眾實(shí)時(shí)觀測(cè)河湖情況、監(jiān)管河長(zhǎng)的工作情況,提高公眾參與度;在公眾知情的基礎(chǔ)上,政府需要完善河長(zhǎng)制監(jiān)督考核制度,避免出現(xiàn)河長(zhǎng)“自考”現(xiàn)象。政府可以利用公眾平臺(tái)向大眾定期推送河長(zhǎng)周報(bào),設(shè)置線上事務(wù)處理版塊,在河長(zhǎng)履職評(píng)分中加入公眾意見部分,并通過(guò)數(shù)字孿生的智能算法綜合評(píng)估河長(zhǎng)工作表現(xiàn),視情況啟動(dòng)問(wèn)責(zé)機(jī)制,做到公開、透明。另一方面,平臺(tái)可以借助數(shù)字孿生技術(shù)的虛擬體發(fā)揮科普功能。數(shù)字孿生技術(shù)的可視化等功能突破了傳統(tǒng)媒介的限制,可對(duì)水資源介紹、水環(huán)境保護(hù)、水域岸線管控等知識(shí)條例進(jìn)行衍生創(chuàng)作,使其深入人心。通過(guò)生動(dòng)有趣的科普調(diào)動(dòng)公眾的積極性,喚醒公眾對(duì)保護(hù)環(huán)境的責(zé)任意識(shí)與權(quán)利意識(shí),深化大眾對(duì)水生態(tài)保護(hù)、水污染防治、水環(huán)境治理的理解,使其自覺(jué)主動(dòng)地維護(hù)河湖環(huán)境。同時(shí),平臺(tái)可以接入專家的聯(lián)系方式,讓專家通過(guò)平臺(tái)及時(shí)了解區(qū)域水環(huán)境情況并給出建議。

2 河長(zhǎng)制下數(shù)字孿生水利技術(shù)普及的問(wèn)題和挑戰(zhàn)

當(dāng)前,構(gòu)建數(shù)字孿生水利系統(tǒng)也存在多方面的困境,尤其是在高度復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,數(shù)據(jù)庫(kù)集成度低、模型適用面窄、人機(jī)關(guān)系處理等諸多問(wèn)題等都會(huì)阻礙數(shù)字孿生系統(tǒng)的有效運(yùn)行[33-35],新興的數(shù)字孿生技術(shù)與河長(zhǎng)制的結(jié)合仍然存在諸多問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

2.1 系統(tǒng)建立:現(xiàn)有數(shù)據(jù)無(wú)法滿足數(shù)字孿生數(shù)據(jù)庫(kù)要求

a.數(shù)據(jù)質(zhì)量存疑,收集難。數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)的全面性、完整性等具有較高的要求。但目前部分地區(qū)在傳感器、檢測(cè)設(shè)備等水利設(shè)備上的分布仍存在空白,物理感知采集不全面導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失。例如長(zhǎng)江流域河道外取水工程(設(shè)施)有134238個(gè),涉及的取水項(xiàng)目有91290個(gè),但目前流域水資源監(jiān)控平臺(tái)的取水用戶只有5375個(gè)[21]。其次,水利信息化系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)往往夾雜隨機(jī)誤差和噪音,影響數(shù)字孿生系統(tǒng)決策的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。與此同時(shí),上級(jí)政府部門習(xí)慣于將事務(wù)、責(zé)任等下放,而基層工作人員又常常面臨自身任務(wù)繁重、權(quán)力有限等問(wèn)題,上報(bào)的數(shù)據(jù)難免出現(xiàn)謊報(bào)少報(bào)、避重就輕等情況,影響數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性。

b.數(shù)字孿生系統(tǒng)的信息共享難。在河湖治理過(guò)程中,全域范圍內(nèi)各部門需提供各個(gè)階段的數(shù)據(jù)信息,以便在數(shù)字孿生系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字的回溯與編輯。但是,數(shù)據(jù)的信息化平臺(tái)建設(shè)不夠完善,河湖治理過(guò)程中彼此信息不通,部分例如手繪設(shè)計(jì)方案、河道規(guī)劃、河岸線圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚未歸攏到統(tǒng)一的信息化平臺(tái)上等問(wèn)題,導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息的完全融合共享,阻礙數(shù)字孿生數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。此外,數(shù)字孿生平臺(tái)涉及多維度、多領(lǐng)域的河湖數(shù)據(jù),而數(shù)據(jù)采集的尺度范圍、計(jì)量單位涉及時(shí)間、物理、幾何等參數(shù)類型,缺乏統(tǒng)一計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。并且各個(gè)水利部門之間多采用獨(dú)立開發(fā)的系統(tǒng),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式和計(jì)量方法存在差異,割裂嚴(yán)重,不成體系,無(wú)法構(gòu)建數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)系,難以形成綜合性的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 系統(tǒng)使用:系統(tǒng)在不同環(huán)境下的適用面窄

a.縱向適用度窄,系統(tǒng)后續(xù)難以更新維護(hù)。隨著環(huán)境改變、人類活動(dòng),原始數(shù)據(jù)中地形地貌、建筑設(shè)施、經(jīng)濟(jì)社會(huì)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都會(huì)受到影響。如果不做到及時(shí)更新,虛擬、物理世界的同步交互和后續(xù)模型的運(yùn)行計(jì)算都可能會(huì)出現(xiàn)偏差。此外,持續(xù)運(yùn)行更新下的數(shù)據(jù)會(huì)增加數(shù)字孿生數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)在關(guān)聯(lián)的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性,需要定期檢查修補(bǔ)以保證系統(tǒng)有效運(yùn)行。這需要有龐大的研究費(fèi)用投入,但各部門在水環(huán)境治理的規(guī)劃上各自為政,相互之間體制融合較難的現(xiàn)狀導(dǎo)致在水環(huán)境保護(hù)方面,財(cái)政投入和社會(huì)資金參與都缺乏相關(guān)的制度設(shè)計(jì),部門之間協(xié)調(diào)較為困難,長(zhǎng)期有效的投融資管理機(jī)制難以建立[36]。

b.橫向適用度窄,造成系統(tǒng)存在因地制宜問(wèn)題。一方面,數(shù)字孿生系統(tǒng)的建立需要龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)作為支撐,因此需要以較大的物理流域作為數(shù)據(jù)來(lái)源的基礎(chǔ),從而滿足數(shù)據(jù)全面性和可獲得性的要求。然而同一流域下的水系網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜,不同的河湖之間存在一定的差異,全流域單位下的數(shù)字孿生系統(tǒng)對(duì)在同一流域下的不同河湖間的適用性有待考究。另一方面,在模擬推演過(guò)程中,數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析主要依靠歷史經(jīng)驗(yàn)、其他地區(qū)的數(shù)據(jù)、人為設(shè)定的模型,難以解決細(xì)分領(lǐng)域下不同河湖間的特殊性和自然環(huán)境的差異性問(wèn)題,未做到因地制宜、靈活變通。

c.仿真適用度窄,系統(tǒng)模型運(yùn)行受阻。數(shù)字孿生技術(shù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)處理、分析在虛擬體上進(jìn)行模擬推演,并反饋給物理實(shí)體,減少人工判斷的時(shí)間和人為操作的錯(cuò)誤,使治理流程簡(jiǎn)潔化、精準(zhǔn)化。但在現(xiàn)實(shí)技術(shù)層面上,模型建構(gòu)中現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的高度復(fù)雜性往往超出了數(shù)理模型所能覆蓋的范圍,無(wú)法在方程與模型中準(zhǔn)確反映,導(dǎo)致數(shù)字孿生系統(tǒng)的運(yùn)行出現(xiàn)偏差甚至決策錯(cuò)誤。

2.3 系統(tǒng)管理:系統(tǒng)與河長(zhǎng)、群眾的關(guān)系難處理

a.系統(tǒng)智能化與人工決策權(quán)的平衡關(guān)系不夠穩(wěn)定。數(shù)字孿生技術(shù)是基于對(duì)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的理性分析,本質(zhì)上只是人工智能,而非真正的人類,無(wú)法完全理解社會(huì)問(wèn)題并進(jìn)行全面模擬,無(wú)法妥善處理涉及創(chuàng)新、情感等元素的問(wèn)題。當(dāng)數(shù)字孿生系統(tǒng)給出的結(jié)果用于輔助決策時(shí),河長(zhǎng)對(duì)系統(tǒng)決策的正確性和是否應(yīng)該將算法作為決策依據(jù)缺乏合適的判斷方式。河長(zhǎng)因過(guò)度依賴系統(tǒng)算法而造成的問(wèn)題處理不當(dāng)?shù)冉Y(jié)果也易使事后的決策問(wèn)責(zé)變得模糊[37]。人工智能的復(fù)雜性導(dǎo)致數(shù)字孿生系統(tǒng)開放設(shè)置的權(quán)限范圍大小仍是難題。如何發(fā)揮數(shù)字孿生系統(tǒng)的智能決策作用、平衡好數(shù)字孿生系統(tǒng)的權(quán)限范圍與治理流程的簡(jiǎn)化程度、做到數(shù)字孿生技術(shù)的智能化和人工決策自主權(quán)并重仍有待探索。

b.數(shù)字孿生系統(tǒng)與群眾的雙向互動(dòng)不夠充分。盡管數(shù)字孿生系統(tǒng)可以持續(xù)接收物理世界變化的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)具象化后映射到虛擬體上,并實(shí)時(shí)向群眾更新,但這仍然只是對(duì)公眾知情權(quán)的單向反饋。無(wú)論規(guī)劃得如何親民便捷,設(shè)計(jì)出了多少便于公眾了解、監(jiān)督水環(huán)境的渠道,數(shù)字孿生系統(tǒng)依舊是服務(wù)于河長(zhǎng)制中自上而下的官員派遣治理模式,本質(zhì)上只是使河長(zhǎng)制的管理流程變得更加精簡(jiǎn)高效,無(wú)法從根本上解決公眾參與的有效性。建設(shè)數(shù)字孿生公共平臺(tái)只完成了對(duì)過(guò)去傳統(tǒng)公開、監(jiān)督、舉報(bào)等手段在媒介形式上的轉(zhuǎn)化,并不能完全實(shí)現(xiàn)對(duì)公眾需求的回應(yīng)。公眾在河湖治理上的參與感只是從過(guò)去的視覺(jué)、嗅覺(jué)等表面感官認(rèn)知發(fā)展到對(duì)水污染指數(shù)、水生態(tài)質(zhì)量等專業(yè)參數(shù)有所了解,但仍然停留在被動(dòng)接收信息的階段,缺少主動(dòng)提出建議、參與河湖治理、發(fā)揮公眾價(jià)值的通道,并不能完全實(shí)現(xiàn)中央自上而下的官員管理和自下而上的公眾參與相結(jié)合的雙向聯(lián)系。

3 數(shù)字孿生水利技術(shù)優(yōu)化河長(zhǎng)制實(shí)施的對(duì)策建議

雖然水利工程在信息化、智慧化方面已經(jīng)有了較長(zhǎng)時(shí)間的探索,但由于其具有大范圍、長(zhǎng)距離、環(huán)境復(fù)雜、傳感器類型多而復(fù)雜等特點(diǎn),數(shù)字孿生水利成為高度復(fù)雜的系統(tǒng)性工程,并呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉、多領(lǐng)域融合的新形態(tài)[38]。在具體實(shí)踐中,研究人員針對(duì)三峽大壩數(shù)字孿生工程的設(shè)計(jì)、開發(fā)、優(yōu)化全過(guò)程提出了組織協(xié)調(diào)、溝通協(xié)商、資金來(lái)源等多方位的保障措施[39]。結(jié)合前文提出的問(wèn)題,數(shù)字孿生水利技術(shù)的優(yōu)化須得到從系統(tǒng)內(nèi)部到外部環(huán)境全方位的支撐,以貫徹河長(zhǎng)制的推行。

3.1 系統(tǒng)內(nèi)部:完善數(shù)據(jù)管理體系,優(yōu)化數(shù)據(jù)處理

目前水利系統(tǒng)下的相關(guān)數(shù)據(jù)獲取、統(tǒng)一及整合力度不夠,無(wú)法滿足數(shù)字孿生數(shù)據(jù)庫(kù)的要求。因此,政府首先需積極完善數(shù)字孿生信息平臺(tái)建設(shè),豐富現(xiàn)有信息底板。在現(xiàn)有河湖數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,升級(jí)擴(kuò)展手繪河道規(guī)劃、河岸線圖等信息,確保河湖數(shù)據(jù)要素齊全。完善流域各網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息聯(lián)網(wǎng),打破信息壁壘,實(shí)現(xiàn)全流域信息融合共享。其次,政府應(yīng)對(duì)共享的河湖數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范性和準(zhǔn)確性復(fù)核,統(tǒng)一坐標(biāo)、度量單位等,確保數(shù)據(jù)度量標(biāo)準(zhǔn)一致,構(gòu)建流域一體化水利感知網(wǎng)。最后,政府亟須進(jìn)行縱向及橫向雙重?cái)?shù)據(jù)整合?？v向上結(jié)合省、市、縣間的水利業(yè)務(wù)各項(xiàng)數(shù)據(jù),完善各地區(qū)的物理感知及數(shù)據(jù)收集設(shè)備,提高數(shù)據(jù)精度。橫向上結(jié)合水利系統(tǒng)、自然環(huán)境等各相關(guān)單位間的數(shù)據(jù),為數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)提供全面的信息支撐。同時(shí)加快速度建設(shè)數(shù)據(jù)管理體系:設(shè)計(jì)合理的交互邊界和數(shù)據(jù)接口,統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理格式;對(duì)上傳的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)篩選、剔除,并提供人機(jī)交互的數(shù)據(jù)修正功能;對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘與分析,構(gòu)建不同數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。具體措施上,各地政府可以參考2018年成立的上海市大數(shù)據(jù)中心的制度模式和2021年通過(guò)的《上海市數(shù)據(jù)條例》,構(gòu)建全地區(qū)共享的數(shù)據(jù)資源體系,制定數(shù)據(jù)資源歸類、共享、開放、應(yīng)用、風(fēng)險(xiǎn)安全等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及管理制度,由中心指導(dǎo)各級(jí)單位的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)督、大數(shù)據(jù)挖掘分析等工作,實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)、部門、系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享,在滿足安全要求的前提下,最大程度促進(jìn)數(shù)據(jù)流通和開發(fā)利用,賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。

3.2 項(xiàng)目支撐:加大研發(fā)投入,加強(qiáng)復(fù)合型人才培養(yǎng)

a.各級(jí)水利部門需將數(shù)字孿生技術(shù)作為重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行落實(shí),拓寬數(shù)字孿生系統(tǒng)的適用范圍。各部門向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)積極爭(zhēng)取資金支持,加大科研力度,并聯(lián)合當(dāng)?shù)卣七M(jìn)數(shù)字孿生系統(tǒng)的建立,在政府財(cái)政中增加研發(fā)投入的資金預(yù)算,為數(shù)字孿生水利系統(tǒng)全域數(shù)據(jù)電子化和系統(tǒng)可持續(xù)更新維護(hù)等提供資金支持。

b.水利部門需加強(qiáng)復(fù)合型人才隊(duì)伍建設(shè),為數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。隨著信息化時(shí)代的不斷發(fā)展,水利部門需要豐富人才類型,打破傳統(tǒng)“強(qiáng)專業(yè)、強(qiáng)水利”人才觀念,拓展人才的專業(yè)覆蓋面,引進(jìn)更多熟悉計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的復(fù)合型人才,建設(shè)科技創(chuàng)新人才培育基地,完善人才培養(yǎng)體系,營(yíng)造良好的發(fā)展環(huán)境,推動(dòng)人才熟悉制度建設(shè)、治理環(huán)境、落實(shí)工作,為數(shù)字孿生系統(tǒng)的因地制宜問(wèn)題解決、模型建立、后續(xù)完善發(fā)展提供保障。

3.3 外在關(guān)系:平衡人機(jī)關(guān)系,促進(jìn)技術(shù)改良

在數(shù)字孿生時(shí)代,技術(shù)智能化增強(qiáng),人類能動(dòng)性減弱,人類與數(shù)字孿生技術(shù)之間將不再是簡(jiǎn)單的使用者與工具間的利用關(guān)系,而是復(fù)雜的協(xié)作共生關(guān)系。如何處理好數(shù)字孿生技術(shù)使用過(guò)程中人與系統(tǒng)的關(guān)系,界定好河長(zhǎng)的職責(zé)范圍與孿生水利的權(quán)限邊界成了新的問(wèn)題。①在數(shù)字孿生技術(shù)中,系統(tǒng)的開放可見度至關(guān)重要。虛擬體決策的過(guò)程必須每一步是可知的,指令是清晰可操作的,事后是可溯源的。從而確保決策者能夠了解決策的過(guò)程與原因,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到虛擬體的動(dòng)態(tài)決策變化,減少系統(tǒng)存在的固有偏差、安全風(fēng)險(xiǎn)和決策失靈等,做到事前規(guī)避、事后改善。②數(shù)字孿生技術(shù)只是輔助手段,系統(tǒng)決策應(yīng)該與河長(zhǎng)決策協(xié)作互補(bǔ)。當(dāng)涉及情感、創(chuàng)新等人類與數(shù)字孿生技術(shù)的中間模糊地帶的問(wèn)題時(shí),河長(zhǎng)應(yīng)處于主導(dǎo)位置,自主決定方案,確保人工自主性不被系統(tǒng)干擾,并在實(shí)操過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的模擬決策進(jìn)行判斷,確保決策的現(xiàn)實(shí)可解釋性,達(dá)到以人為核心的決策目標(biāo)。而數(shù)字孿生技術(shù)擁有的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等能力,可以完成數(shù)據(jù)處理、邏輯推理、迭代更新等任務(wù),減輕河長(zhǎng)負(fù)擔(dān),兩者互相促進(jìn)、相輔相成。③面對(duì)新興的數(shù)字孿生技術(shù),政府應(yīng)該拋棄技術(shù)創(chuàng)新與風(fēng)險(xiǎn)之間此消彼長(zhǎng)、零和博弈的想法,秉持著開放包容的態(tài)度,形成技術(shù)創(chuàng)新與風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避并重的觀念,由事后問(wèn)責(zé)轉(zhuǎn)為事前規(guī)避,不斷促進(jìn)數(shù)字孿生技術(shù)的改良優(yōu)化,使其做出更智能的決策。

3.4 外界合作:打造開放式數(shù)字孿生公共服務(wù)平臺(tái)

數(shù)字孿生公共服務(wù)平臺(tái)對(duì)于水環(huán)境治理的有效性有著重要影響,因此需要加快數(shù)字孿生公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè),突破封閉單向的傳統(tǒng)政府管理模式,拓寬公眾與政府的交流渠道,賦予公眾更加多元化的參與表達(dá)和溝通渠道,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化模型的共享與共建。在APP、公眾號(hào)、小程序等大眾平臺(tái)上線的數(shù)字孿生服務(wù)平臺(tái),不僅要為公眾對(duì)河湖、水利設(shè)施的了解提供渠道和對(duì)河長(zhǎng)的事后監(jiān)督提供幫助,還需要嵌入實(shí)時(shí)反饋、民意征詢等公眾反饋意見想法的事前治理通道,使得公眾能對(duì)河長(zhǎng)進(jìn)行滿意度評(píng)價(jià)并對(duì)河湖治理提出自己的想法,實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)與公眾的互動(dòng)[40-41]。數(shù)字孿生公共服務(wù)平臺(tái)一方面能夠?qū)⑹占降男畔⒅苯臃答伒礁骷?jí)河長(zhǎng)端,由河長(zhǎng)直接采取行動(dòng)推動(dòng)公眾社會(huì)問(wèn)題的解決。另一方面,平臺(tái)能將社會(huì)問(wèn)題、公眾意愿訴求等通過(guò)模型計(jì)算、數(shù)字量化等轉(zhuǎn)為機(jī)器語(yǔ)言輸入數(shù)字孿生系統(tǒng)的終端,在數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)公眾意見與理性信息的融合,在河湖治理的過(guò)程中考慮公眾的需求,實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)行為被看見、公眾心聲被聽到的雙向互動(dòng),推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)在政府與公眾之間的協(xié)同交流機(jī)制,加深縱向交流合作與需求對(duì)接,打造注重民意、公開透明、多元互動(dòng)的新治理模式。地方政府應(yīng)當(dāng)持續(xù)深化和完善公眾參與河湖治理機(jī)制,精簡(jiǎn)優(yōu)化公眾參與流程,降低協(xié)調(diào)溝通成本,形成以政府為核心,公眾參與的全民治水新格局。

4 結(jié) 論

雖然河長(zhǎng)制在中國(guó)已實(shí)施多年,但在實(shí)際過(guò)程中暴露出的許多問(wèn)題并未得到妥善解決。隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步,數(shù)字孿生技術(shù)的交互性和智能化特點(diǎn)可以為河長(zhǎng)制的進(jìn)一步完善提供幫助。本研究從河長(zhǎng)制中的不同參與者的角度討論了數(shù)字孿生技術(shù)在河長(zhǎng)制中的作用。從河長(zhǎng)的角度來(lái)看,數(shù)字孿生技術(shù)可以為其提供更全面的信息支持,輔助決策;數(shù)字孿生技術(shù)可以避免信息流鏈過(guò)長(zhǎng)和誤報(bào)等問(wèn)題,簡(jiǎn)化治理流程,幫助河長(zhǎng)及時(shí)了解自己管理的河湖情況,及時(shí)反應(yīng)。從主管部門的角度來(lái)看,數(shù)字孿生技術(shù)可以協(xié)助河長(zhǎng)進(jìn)行多目標(biāo)決策,減少系統(tǒng)模糊帶來(lái)的權(quán)責(zé)不清的問(wèn)題。從公眾參與的角度來(lái)看,政府可以借助數(shù)字孿生技術(shù)積極拓寬公眾參與河湖治理的重要渠道,創(chuàng)建全民公開平臺(tái),實(shí)現(xiàn)多元聯(lián)動(dòng)。

然而,在目前的技術(shù)條件下,系統(tǒng)的建立、使用和管理上的諸多問(wèn)題將阻礙數(shù)字孿生系統(tǒng)的推進(jìn)。在建立系統(tǒng)時(shí),現(xiàn)有數(shù)據(jù)質(zhì)量低、共享難,無(wú)法滿足數(shù)字孿生數(shù)據(jù)庫(kù)要求;在使用系統(tǒng)時(shí),還需解決系統(tǒng)更新維護(hù)、因地制宜和現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的復(fù)雜性等問(wèn)題;在系統(tǒng)管理中,系統(tǒng)的智能化與人工決策權(quán)的平衡關(guān)系不夠穩(wěn)定,與公眾的雙向互動(dòng)不夠充分。因此,本研究提出了一些優(yōu)化數(shù)字孿生水利系統(tǒng)的政策建議:在內(nèi)部系統(tǒng)建設(shè)前期,政府應(yīng)建立一個(gè)完善的數(shù)據(jù)資源系統(tǒng);水利部門要加大對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的科研力度,培養(yǎng)更多專業(yè)人才,為數(shù)字孿生即使提供內(nèi)部支持;在與外界的關(guān)系協(xié)調(diào)上,政府應(yīng)明確河長(zhǎng)的責(zé)任和數(shù)字孿生系統(tǒng)的權(quán)責(zé)邊界,并考慮公眾的需求,打造開放的政府與民眾的互動(dòng)平臺(tái)。