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水 利 学 报

２０２２年 ５月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 ５期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）０５ － ０５０５ － １０

长江模拟器的理论方法与实践探索

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夏 军 １，２ ，占车生 ，曾思栋 ，邹 磊 ，佘敦先 ，左其亭 ４
（１．武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 ４３００７２；
２．中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 １００１０１；
３．中国科学院 重庆绿色智能技术研究院，重庆 ４００７１４；
４．郑州大学 水利科学与工程学院，河南 郑州 ４５０００１）

摘要：长江大保护是新时期国家 重 大 战 略 之 一。以 水 为 纽 带 的 长 江 经 济 带 绿 色 发 展 面 临 诸 多 难 题，如 流 域 上、
中、下游、左岸和右岸以及陆海统筹的系 统 治 理，长 江 保 护 法 实 施 的 监 管，变 化 环 境 下 流 域 综 合 规 划 管 理 等。
２０１９年提出了 “长江模拟器” 的构想，本文在此基础上系统总结了其概念和内涵，构建了长江模拟器的系统框
架，即本质是以长江流域为对象，以流域水循环为纽带，将自然过程与人文过程相耦合而研发的流域模拟系统及
科学装置。在明晰长江模拟器功能和应用、关键科学问题及学科需求等基础上，阐述了长江模拟器的理论体系，
包括地球系统科学理论、经济社会科学理论、信息科学理论 ３大类；构架了长江模拟器的方法体系，包括 ５大类
关键技术（智能感知技术、数据融合技术、计算支撑技术、应急处理技术和服务构建技术）、４大类主要方法（计
算资源调配方法、数值模拟计算方法、人工智能模拟方法和优化决策调控方法）；总结了长江模拟器面向 ６大方
面的服务体系，即科技创新服务、综合治理服务、政府决策服务、应急管理服务、公众文化服务和数据应用服
务。最后介绍了目前已开发的 “长江模拟器 １．０” 应用实例。通过长江模拟器的建设，可为大江大河流域综合协
调管理，也可为水利、环境保护、城市建设、农业、产业布局、自然灾害防御、公共事件防控等多个领域的科学
管理与决策，提供重要的科学模拟与支撑工具，也为我国黄河和其它流域模拟器的研发提供借鉴与参考。
体系；服务体系；长江经济带
关键词：长江模拟器；理论体系；方法
中图分类号：ＴＶ２１３ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２００７７

１ 研究背景

长江是中国第一大河，世界第三大河，拥有丰富的水资源储量和水生生物资源，在国家区域协
调发展总体格局中具有重要战略地位 ［１］ 。自 ２０１４年国务院发布 《关于依托黄金水道推动长江经济
带发展的指导意见》 以来，长江经济带在推 动 国 家 区 域 经 济 社 会 可 持 续 发 展 的 战 略 地 位 愈 来 愈 凸
显 ［２］ 。但是，流域可持续发展面对的生态与环境问题，包括面源及总磷污染、河湖萎缩和生物多样
性损失等也非常突出。究其原因，长江保护与修复工作亟待加强流域系统层面的统一与协调机制和
强有力的科技支撑 ［３］ 。受全球气候变化和流域经济开发等人类活动影响，未来长江流域生态环境保
护形势依然严峻复杂，水环境和 水生 态改善 任务依然 面 临巨 大挑 战。２０１６年 １月，在 重庆召开的
推动长江经济 带 发 展 座 谈 会 上，习 近 平 总 书 记 提 出 要 “共 抓 大 保 护、不 搞 大 开 发”，走 “生 态 优
先、绿色发展” 之路。新形势下，亟需贯彻落实 《长江保护法》，尽早建立长江流域实质性运行协
调机制，部署研发支撑流域生态环境保护和综合管理的系统模拟装置，为推动长江流域生态环境与

收稿日期：２０２２ － ０２ － ０４；网络首发时间：２０２２ － ０４ － ２６
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０４２５．１７４９．００４．ｈｔｍｌ
基金项目：中国科学院美丽中国生态文明建设科技工程专项（ＸＤＡ２３０４００００）；国家自然科学基金重大项目（４１８９０８２３）
作者简介：夏军（ １９５４—），中国科学院院士，教授，主要从事水文水资源研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｘｉａｊｕｎ６６６＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者：左其亭 （１９６７—），教授，主要从事水文学及水资源研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｕｏｑｔ＠ｚｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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