长江模拟器的理论方法与实践探索

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。