Page 12 - 2022年第53卷第5期

干流湖库－ 岸线－ 城市群的 “空 － 天 － 地” 一体化综合立体监测监控体系，包括 “空” ＧＥＯ?ＭＥＯ?ＬＥＯ
卫星、“天” 飞机?飞艇?气球?无人机、 “地” 水下机器人?无人船?潜艇。研发水文气象要素和水环境观
测技术与装备，包括北斗?ＧＮＳＳ － Ｒ反射测量及激光测高等、水质分析仪、高光谱成像仪等；利用 “空－
天－ 地” 一体化观测反演长江水生态水环境参数；构建与不同行业部门现有监测网络的共享合作机制，
联合打造长江水生态水环境一体化监测体系与信息平台。
在模拟体系研发方面，构建了长江干流水系统综合模拟与调控平台，涉及陆气耦合模型、流域分
布式水文模拟模型、流域面源模拟模型、三峡水库水动力－ 水质－ 调度耦合模型、长江中下游干流水动
力水质耦合模型、鄱阳湖及洞庭湖二维水动力模型、长江干流典型断面水生态模拟模型、长江干流典
型城市水系统模型等。该集成模型在水文过程、水动力过程、三峡水库调度、城市水系统等模拟方面
得到了检验，在以三峡水库为核心的长江上游水库调度影响下长江中下游干流江湖关系的演变、典型
断面水生态指标的变化、武汉城市水系统的相互作用等方面得到应用。
在服务体系研发方面，公共文化服务体系与广阳岛大河文明馆同步建设公众教育平台；科技创新
服务方面，建设了长江干流基础数据库平台、模拟模型平台，为基础研究、应用服务打下了基础；政
府决策服务方面，通过咨询报告等为行业及区域管理提供了重要的决策咨询建议；流域综合治理服务
方面，构建了典型湖泊?湖区水生态修复关键技术、城市水环境水生态综合治理关键技术、长江干流岸
线生态修复及调控技术等，初步实现了各项服务体系。

６ 结论与展望

本文针对以水为纽带的长江经济带 “湖库 － 岸线－ 城市群” 绿色发展所面临亟待解决的生态环境
问题，提出通过构建以长江流域为对象，以流域水循环为纽带，将自然过程与人文过程相耦合的流域
模拟系统及其科学装置，研发长江模拟器。本文系统介绍了长江模拟器的概念与内涵，从理论体系、
方法体系和服务体系三个方面详细阐述了长江模拟器建设的主要内容。
与一般的流域模型或数值模拟装置相比，长江模拟器具有以下明显特色或优势：长江模拟器是以
流域水循环为纽带，耦合多过程模拟，实现人与自然和谐共生的大科学装置；通过建立不同层次、不
同部门之间的数据共享机制，实现不同行业、不同类型数据的互联互通，打破行业数据共享壁垒；通
过耦合不同的监测技术、模型方法、治理及灾害管理技术等，实现跨越不同行业和部门的模型融合，
打造一个具有开放性和可拓展性的耦合集成大科学装置；特别强调其服务体系，为不同层级的政府管
理和决策部门提供科学、及时、有效和准确的服务。
长江模拟器是一个大科学装置以及将监测监控、多过程模拟、决策与应用对象（即长江湖库 － 岸
线－ 城市群等）实体耦合的系统，涉及的学科多、部门多、人员多，投入大，非本文几位作者所能完成
的。目前的研究成果是集长江沿线多个中国科学院研究所?院以及相关高校和企业联合的一个庞大团队
的集体成果。向参加长江模拟器建设的所有团队成员和单位表示感谢，感谢中国科学院美丽中国生态
文明建设科技工程专项和国家自然科学基金重大项目的支持。
目前研发的长江模拟器只能算上是初代产品，还远不能达到本文描绘的长江模拟器框架，估计需
要广大科技 工 作 者 花 费 数 十 年 甚 至 更 长 时 间 的 努 力，来 不 断 改 进 和 完 善 长 江 模 拟 器，具 体 包 括：
（ １）加强地球系统科学、经济社会科学和信息科学等学科的交叉融合，攻克智能感知、数据融合、计
算支撑、应急处理和服务构建等技术瓶颈，大力发展计算资源调配、数值模拟计算、人工智能模拟和
优化决策调控等方法及其耦合技术；（２）围绕感知体系、模拟体系和服务体系建设，逐步实现从对流
域水－ 土－ 气－ 生及人地系统的模拟，跨越式发展到具备全流域感知体系、全流域模拟体系；（３）全面
建成科技创新、综合治理、政府决策、应急管理、公众文化以及数据应用等服务体系的流域一体化大
科学装置。

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