長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用技術(shù)方略

吳志廣?王永強(qiáng)

摘 要：水利科學(xué)技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新是長(zhǎng)江大保護(hù)與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。本文剖析了新時(shí)期長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用科技發(fā)展面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，建立長(zhǎng)江水資源保護(hù)與開發(fā)技術(shù)評(píng)價(jià)方法，評(píng)估現(xiàn)有關(guān)鍵技術(shù)水平并追蹤當(dāng)前熱點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。從水資源節(jié)約保護(hù)、水環(huán)境改善優(yōu)化、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)和水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控等多目標(biāo)協(xié)同治理角度，梳理相關(guān)研究成果及其應(yīng)用前景，篩選和集成適用于未來(lái)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展的長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用技術(shù)，研究未來(lái)10年、20年、30年不同發(fā)展階段的長(zhǎng)江水資源保護(hù)與開發(fā)的科技發(fā)展規(guī)劃、基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)目標(biāo)和主要任務(wù)，制定“四水”問(wèn)題系統(tǒng)治理技術(shù)體系框架、技術(shù)路線圖，提出基于“四水”多目標(biāo)協(xié)同治理的長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用技術(shù)方略，為長(zhǎng)江大保護(hù)與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展提供支撐。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江;水資源;保護(hù)與利用;技術(shù)體系;管理機(jī)制;技術(shù)路線圖

中圖法分類號(hào)：TV213? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0601

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，水利科技發(fā)展更是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力[1-2]。水資源是水環(huán)境、水生態(tài)的載體，水資源量的多與少也是洪澇和干旱等災(zāi)害發(fā)生的直接因素[3]，故而，用廣義的水資源保護(hù)與利用涵蓋水資源、水環(huán)境、水生態(tài)和水災(zāi)害等新老水問(wèn)題。水資源與土地、能源一樣，是影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源[4-5]。隨著全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，當(dāng)前長(zhǎng)江流域處于工業(yè)文明向生態(tài)文明轉(zhuǎn)變的過(guò)渡時(shí)期，處于高質(zhì)量發(fā)展與保護(hù)階段，雖然近些年，我國(guó)在長(zhǎng)江治理與保護(hù)方面取得了顯著成效，但由于在工業(yè)階段形成的水資源需求慣性和污染累積負(fù)荷難以在短期內(nèi)得到根本改善，長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用仍然面臨諸多技術(shù)難題[6-8]。

長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用技術(shù)方略，是在遵循水科學(xué)發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合新時(shí)期長(zhǎng)江大保護(hù)與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)，針對(duì)潛在的約束性水問(wèn)題和流域?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃，提出來(lái)的水利科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃[9-10]。相關(guān)學(xué)者和專家研究了不同治水階段的水利科技發(fā)展?fàn)顩r和存在的相關(guān)問(wèn)題[11-16]，從宏觀整體以及各個(gè)專業(yè)方向給出了發(fā)展建議和展望[17]，為水利事業(yè)發(fā)展提供了戰(zhàn)略支撐，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，尤其是在習(xí)近平總書記發(fā)表關(guān)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的系列重要講話之后，長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用相關(guān)的水利科技發(fā)展邁入新的階段，迫切需要進(jìn)行更為深入的研究和規(guī)劃[18-19]，從宏觀、全局角度，深入探討長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用相關(guān)水利科技發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題，凝練發(fā)展方向、關(guān)鍵技術(shù)體系與技術(shù)路線圖，具有重要的科學(xué)意義和戰(zhàn)略價(jià)值。

1? 長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用科技發(fā)展的機(jī)遇、挑戰(zhàn)和趨勢(shì)

1.1? ?面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

實(shí)事求是地理清長(zhǎng)江水資源保護(hù)利用科技發(fā)展中面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，對(duì)從戰(zhàn)略高度制定科技中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃是水利科技發(fā)展至關(guān)重要的核心，對(duì)于支撐長(zhǎng)江大保護(hù)與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展這一國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

2016年以來(lái)，習(xí)近平總書記三次視察長(zhǎng)江，主持召開座談會(huì)并發(fā)表重要講話，擘畫了長(zhǎng)江大保護(hù)與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展的藍(lán)圖，強(qiáng)調(diào)要把全社會(huì)的思想統(tǒng)一到“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”和“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”上來(lái)，在堅(jiān)持生態(tài)環(huán)境保護(hù)的前提下，推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶科學(xué)、有序、高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)長(zhǎng)江水資源開發(fā)保護(hù)提出了新的、更高的要求。2021年3月1日，《中華人民共和國(guó)長(zhǎng)江保護(hù)法》正式實(shí)施，要求把保護(hù)和修復(fù)長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境放在壓倒性位置，堅(jiān)持更高的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、更嚴(yán)格的保護(hù)措施，統(tǒng)籌資源、生態(tài)、環(huán)境保護(hù)與治理，將長(zhǎng)江流域資源與生態(tài)環(huán)境的相關(guān)要素、多種價(jià)值和服務(wù)功能進(jìn)行綜合平衡。長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用的相關(guān)科技發(fā)展受到重點(diǎn)關(guān)注，面臨著前所未有的歷史機(jī)遇。

變化環(huán)境下的長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用是一個(gè)涉及到水與氣候、水與生態(tài)、水與環(huán)境、水與社會(huì)及其聯(lián)系的復(fù)雜局系統(tǒng)。雖然現(xiàn)階段，長(zhǎng)江流域防洪減災(zāi)體系基本建立，水資源綜合利用體系初步形成，水資源與水生態(tài)環(huán)境保護(hù)體系逐步構(gòu)建，綜合管理體系不斷加強(qiáng)，長(zhǎng)江治理與保護(hù)方面取得了顯著成效，且在長(zhǎng)江大保護(hù)和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展的背景下，近些年長(zhǎng)江流域水生態(tài)環(huán)境得到較大改善。但是長(zhǎng)期以來(lái)，由于水資源需求慣性和污染累積負(fù)荷難以在短期內(nèi)得到根本改善，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與資源環(huán)境承載力失衡和失調(diào)，長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用仍然面臨的諸多技術(shù)難題，成為制約長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。

1.2? ?研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者圍繞水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水災(zāi)害等方面開展了大量研究，提出了解決“四水”問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)，形成了針對(duì)不同地域特征和成因的水問(wèn)題治理模式和技術(shù)手段。圖1給出了2006—2020年，國(guó)內(nèi)外關(guān)于水系統(tǒng)理論方法、水庫(kù)調(diào)度、水資源配置、水生態(tài)修復(fù)、防洪保障、水環(huán)境治理以及“四水”協(xié)同治理方面的研究論文數(shù)量，發(fā)現(xiàn)“四水”問(wèn)題相關(guān)研究論文數(shù)量逐年上升，特別是水環(huán)境治理和水系統(tǒng)理論方法方面。為了評(píng)估現(xiàn)有技術(shù)的適用性，針對(duì)已有技術(shù)評(píng)價(jià)方法存在的偏重于效益和單項(xiàng)技術(shù)的問(wèn)題，從成熟度、先進(jìn)性和可行性等三個(gè)方面構(gòu)建相應(yīng)的技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用綜合評(píng)價(jià)方法開展多維度評(píng)估，得到結(jié)果如表1所示?，F(xiàn)有的“四水”治理技術(shù)基本可行，但是其成熟度和先進(jìn)性還有待進(jìn)一步提升。

通過(guò)對(duì)中國(guó)知網(wǎng)、Web of Science中近15年來(lái)收錄的水資源、水環(huán)境、水生態(tài)和水災(zāi)害相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析國(guó)內(nèi)外四水治理方面的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。從“四水”問(wèn)題研究主題分布圖可知，水資源方面研究重點(diǎn)是承載能力評(píng)價(jià)技術(shù)、水資源優(yōu)化配置、雨洪資源利用技術(shù)和節(jié)水技術(shù)等;水環(huán)境方面研究重點(diǎn)是水污染治理技術(shù)、水環(huán)境綜合治理、治理對(duì)策措施建議等;水生態(tài)方面研究重點(diǎn)是生態(tài)修復(fù)技術(shù)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、人工濕地修復(fù)等;水災(zāi)害方面研究重點(diǎn)是暴雨洪水、山洪災(zāi)害、預(yù)警預(yù)報(bào)等。

與此同時(shí)，為保障“維護(hù)健康長(zhǎng)江，促進(jìn)人水和諧”的目標(biāo)，在加強(qiáng)節(jié)水和實(shí)施重大節(jié)水供水工程同時(shí)，還必須準(zhǔn)確把握經(jīng)濟(jì)規(guī)律、自然規(guī)律、生態(tài)規(guī)律，統(tǒng)籌水的全過(guò)程治理，有效保護(hù)水資源。只有維持了水系的完整性和通暢性、水質(zhì)的良好性、生態(tài)的多樣性，才能提供品質(zhì)良好的水源和維持人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于“四水”問(wèn)題并存且交織耦合的長(zhǎng)江流域，“就問(wèn)題論問(wèn)題”的單要素、單過(guò)程的治理模式，無(wú)法根除長(zhǎng)江水問(wèn)題的癥結(jié)，往往會(huì)出現(xiàn)“按下葫蘆又起瓢”的現(xiàn)象。根據(jù)對(duì)當(dāng)前治水思路的理解，對(duì)長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用的相關(guān)科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行歸納如下：

（1）單一水問(wèn)題治理向“四水”綜合治理轉(zhuǎn)變。需要以山水林田湖草沙為有機(jī)整體，統(tǒng)籌全流域水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水災(zāi)害，從多專業(yè)領(lǐng)域、多時(shí)段、多空間尺度來(lái)創(chuàng)建長(zhǎng)江“四水”問(wèn)題多維系統(tǒng)治理體系。

（2）單一技術(shù)創(chuàng)新向綜合技術(shù)集成創(chuàng)新發(fā)展。長(zhǎng)江治理與保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新正從單點(diǎn)突破走向融合發(fā)展，如洪澇災(zāi)害防御的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警、調(diào)控全鏈條技術(shù)體系的創(chuàng)新發(fā)展。

（3）水利科學(xué)技術(shù)體系的適用廣度和精度要求更高。更多的治江水利科技要面向全流域、多要素、多過(guò)程、全周期，且指標(biāo)要求更加準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠。

（4）傳統(tǒng)水利科技向數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)變。信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了水利科技的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)變，通過(guò)整合流域數(shù)據(jù)資源，綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)與交互式模擬等技術(shù)向數(shù)字孿生流域方向發(fā)展。

2? ?技術(shù)框架體系與技術(shù)路線圖

深入貫徹習(xí)近平總書記視察長(zhǎng)江、黃河重要講話精神，學(xué)習(xí)關(guān)于治水、科技創(chuàng)新重要論述，準(zhǔn)確把握治水主要矛盾的深刻變化，加快轉(zhuǎn)變治江科技創(chuàng)新思路，以支撐水利改革發(fā)展為目標(biāo)，以提升水利科技創(chuàng)新能力為主線，堅(jiān)持“四個(gè)面向”，提出技術(shù)框架體系與技術(shù)路線圖，為“安瀾、綠色、和諧、美麗”四個(gè)長(zhǎng)江建設(shè)提供更加強(qiáng)大的科技支撐和保障。

2.1? ?分類技術(shù)框架

長(zhǎng)江水系統(tǒng)是由以水循環(huán)為紐帶的物理過(guò)程、生物與生物地球化學(xué)過(guò)程和人文過(guò)程所構(gòu)成的有機(jī)整體，一方面受到自然和人為兩類驅(qū)動(dòng)因子的外界影響;另一方面，系統(tǒng)內(nèi)各過(guò)程之間也存在著復(fù)雜的多向反饋?zhàn)饔?。近些年?lái)，在全球氣候變化影響下，隨著長(zhǎng)江流域大型水利工程的建成投運(yùn)，以及長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，必然導(dǎo)致長(zhǎng)江水資源、水環(huán)境、水生態(tài)和水災(zāi)害等“四水”問(wèn)題呈現(xiàn)出新的變化，且“四水”問(wèn)題之間交織程度日趨復(fù)雜，需針對(duì)“四水”問(wèn)題提出相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)目標(biāo)和主要任務(wù)。

（1）水資源節(jié)約與利用技術(shù)

長(zhǎng)江作為國(guó)家水資源配置的戰(zhàn)略水源地，對(duì)水資源綜合利用提出了新的要求。為繼續(xù)深化和加強(qiáng)對(duì)變化環(huán)境下水資源演化規(guī)律與調(diào)控機(jī)理等基礎(chǔ)理論問(wèn)題及相關(guān)技術(shù)問(wèn)題的探索和研究，未來(lái)時(shí)期長(zhǎng)江流域需重視的主要關(guān)鍵技術(shù)方略研究包括：氣候變化條件下的多尺度流域水文氣象預(yù)報(bào)技術(shù);基于廣義水資源理念的長(zhǎng)江流域藍(lán)綠水循環(huán)演化規(guī)律研究技術(shù);長(zhǎng)江流域地下水保護(hù)與應(yīng)急利用關(guān)鍵技術(shù);長(zhǎng)江流域水資源承載風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與優(yōu)化配置;基于新時(shí)期水利信息技術(shù)優(yōu)化的水資源利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、綜合評(píng)價(jià)與實(shí)時(shí)調(diào)控技術(shù);流域區(qū)域節(jié)水潛力評(píng)估及節(jié)水減排關(guān)鍵技術(shù);面向水資源全過(guò)程精細(xì)化管理的長(zhǎng)江流域城鄉(xiāng)智慧節(jié)水技術(shù);大規(guī)模水資源開發(fā)利用及跨區(qū)域調(diào)水等重大工程對(duì)長(zhǎng)江水資源累積影響與對(duì)策;長(zhǎng)江流域水資源—糧食—能源耦合協(xié)調(diào)演化機(jī)制;長(zhǎng)江流域控制性水工程聯(lián)合調(diào)度及區(qū)域水資源優(yōu)化配置技術(shù);新形勢(shì)下長(zhǎng)江河道采砂管理及泥沙資源化利用等方面。

（2）水環(huán)境治理與改善技術(shù)

水環(huán)境健康是水可持續(xù)利用和水生態(tài)安全的前提與基礎(chǔ)，保持高的活力、有益的組分和強(qiáng)大的恢復(fù)力是實(shí)現(xiàn)水環(huán)境健康的基本內(nèi)容。為響應(yīng)國(guó)家在新時(shí)期“把修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”的重要方針，促進(jìn)長(zhǎng)江流域水環(huán)境健康目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，未來(lái)時(shí)期需重視的主要關(guān)鍵技術(shù)方略研究包括：深化發(fā)展新時(shí)期流域水功能區(qū)與水源地保護(hù)區(qū)的劃分技術(shù)體系研究;長(zhǎng)江流域典型污染物的輸移規(guī)律及防治關(guān)鍵技術(shù)、流域水環(huán)境健康的監(jiān)控技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定研究;長(zhǎng)江流域河湖庫(kù)水生態(tài)環(huán)境健康保障關(guān)鍵技術(shù)、飲用水水源地水質(zhì)安全保障關(guān)鍵技術(shù);高原河湖治理與保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)、變化環(huán)境下兩湖綜合治理與保護(hù);新水沙條件下長(zhǎng)江干流河道演變規(guī)律與綜合治理、長(zhǎng)江中下游岸線與洲灘綜合治理修復(fù)技術(shù)、長(zhǎng)江口灘槽長(zhǎng)期演化過(guò)程及綜合治理等方面。

（3）水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)

長(zhǎng)江流域是魚類資源和珍稀瀕危水生野生動(dòng)物的天然寶庫(kù)，確保長(zhǎng)江流域水生態(tài)安全對(duì)促進(jìn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自然資源在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定和永續(xù)利用至關(guān)重要。為促進(jìn)水生態(tài)安全，未來(lái)時(shí)期需要重視的主要關(guān)鍵技術(shù)方略研究包括：長(zhǎng)江源河湖生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律及保護(hù)對(duì)策、長(zhǎng)江流域水土保持關(guān)鍵技術(shù);流域開發(fā)對(duì)水生態(tài)環(huán)境影響及減緩技術(shù)、長(zhǎng)江流域河湖生態(tài)流量保障體系及關(guān)鍵技術(shù)、流域控制性水庫(kù)群聯(lián)合生態(tài)調(diào)度技術(shù);生態(tài)化水利血防關(guān)鍵技術(shù)、江河湖庫(kù)水系連通與生態(tài)通道修復(fù)關(guān)鍵技術(shù);長(zhǎng)江流域重要水生生物增殖放流管理及效果評(píng)估技術(shù)、長(zhǎng)江流域多目標(biāo)魚類洄游通道恢復(fù)及關(guān)鍵技術(shù)、長(zhǎng)江源區(qū)珍稀特有魚類水生生境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)等方面。

（4）水災(zāi)害防御技術(shù)

隨著全球氣候變暖趨勢(shì)的加劇和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，旱澇災(zāi)害突發(fā)、多發(fā)、頻發(fā)的趨勢(shì)明顯增強(qiáng)，仍是長(zhǎng)江流域水安全保障過(guò)程中不可忽視的關(guān)鍵問(wèn)題。為促進(jìn)防災(zāi)減災(zāi)，圍繞旱災(zāi)防治、洪澇防治、應(yīng)對(duì)氣候變化、環(huán)境水文地質(zhì)災(zāi)害防治等發(fā)展目標(biāo)，未來(lái)時(shí)期需重視的主要關(guān)鍵技術(shù)方略研究包括：長(zhǎng)江洪水管理、長(zhǎng)江“四水”問(wèn)題作用機(jī)制及演變趨勢(shì)、變化環(huán)境下多尺度水文氣象預(yù)報(bào)技術(shù);長(zhǎng)江上游堰塞湖災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃與對(duì)策、氣候變化背景下極端洪旱災(zāi)害及對(duì)策、三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容保持及長(zhǎng)江中下游防洪布局調(diào)整;長(zhǎng)江流域大范圍洪旱監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)以及城市洪澇監(jiān)測(cè)預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)、極端干旱條件下長(zhǎng)江流域應(yīng)急水源調(diào)控技術(shù)、流域控制性水工程聯(lián)合防洪調(diào)度技術(shù);堤岸險(xiǎn)情探測(cè)預(yù)警及智慧防汛與應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)、流域突發(fā)性洪水防治措施與技術(shù)體系、長(zhǎng)江流域山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)及防御對(duì)策等方面。

（5）綜合管理機(jī)制

為適應(yīng)未來(lái)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展，解決日益復(fù)雜的水資源環(huán)境問(wèn)題，不僅需要系統(tǒng)性的技術(shù)支撐，也需要完善的水資源保護(hù)利用管理體制機(jī)制。流域綜合管理發(fā)展主要包括：跨省河湖長(zhǎng)制協(xié)調(diào)監(jiān)督機(jī)制，提出跨不同省級(jí)行政區(qū)域河湖管理保護(hù)的協(xié)調(diào)管理、技術(shù)指標(biāo)和監(jiān)督考核制度;流域區(qū)域多層級(jí)聯(lián)合監(jiān)管機(jī)制，建立流域機(jī)構(gòu)與省市相關(guān)行政主管部門之間的上下聯(lián)動(dòng)機(jī)制和聯(lián)席會(huì)議制度，信息共享機(jī)制，提高長(zhǎng)江流域水資源、水環(huán)境和水生態(tài)等領(lǐng)域的監(jiān)管能力和水平;流域水生態(tài)開發(fā)空間管控機(jī)制，健全水生態(tài)空間開發(fā)保護(hù)制度，約束和引導(dǎo)城鎮(zhèn)發(fā)展布局和產(chǎn)業(yè)布局，促進(jìn)水生態(tài)格局優(yōu)化，探索建立具有南方豐水地區(qū)特色的水資源剛性約束制度，建立實(shí)施區(qū)域差別化環(huán)境準(zhǔn)入機(jī)制;多元化生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，建立東、中、西部地區(qū)水資源水生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償與損害賠償?shù)碾p向責(zé)任機(jī)制，以及跨行政區(qū)的糾紛調(diào)節(jié)機(jī)制;流域水資源環(huán)境保護(hù)市場(chǎng)機(jī)制，推動(dòng)水權(quán)交易制度建設(shè)，完善水權(quán)轉(zhuǎn)讓運(yùn)行機(jī)制，探索建立河湖廠網(wǎng)一體化機(jī)制，實(shí)行流域內(nèi)污水處理廠、污水系統(tǒng)和雨水系統(tǒng)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

2.2? ?顛覆性技術(shù)與系統(tǒng)集成技術(shù)

全球氣候變化和強(qiáng)人類活動(dòng)不可避免地改變了流域水循環(huán)狀況，導(dǎo)致全球流域水文情勢(shì)的急劇改變，給未來(lái)水安全帶來(lái)了極大的不確定性和區(qū)域差異性，傳統(tǒng)地表水資源大規(guī)模開發(fā)利用以大壩截流、跨流域調(diào)水、地下水開采為主要手段，成本高、建設(shè)周期長(zhǎng)，對(duì)自然環(huán)境影響較大，且本質(zhì)上，這些開發(fā)手段并未增加區(qū)域內(nèi)地表水資源總量，水資源的開源節(jié)流關(guān)鍵技術(shù)提升受到制約，長(zhǎng)江流域發(fā)展理念、人水矛盾、治水思路和生態(tài)保護(hù)意識(shí)也發(fā)生了顯著變化，亟待研究前瞻性和顛覆性技術(shù)以保障未來(lái)水資源安全可持續(xù)性發(fā)展，如可大范圍推廣的，具有地區(qū)適應(yīng)性的節(jié)水技術(shù);具有顛覆性且成本低、靈活性高的大規(guī)模非常規(guī)水資源開發(fā)利用技術(shù);應(yīng)對(duì)洪澇風(fēng)險(xiǎn)、適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的流域生態(tài)防洪與洪水資源化利用技術(shù);具有前瞻性的面向中遠(yuǎn)期大尺度的“三水”（水資源、水環(huán)境、水生態(tài)）融合綜合調(diào)控技術(shù)等。

解決長(zhǎng)江“四水”問(wèn)題，需要綜合考慮單項(xiàng)技術(shù)成熟度、適應(yīng)性和差異化，以及集成技術(shù)的綜合效益等方面，對(duì)當(dāng)前單項(xiàng)的水資源節(jié)約保護(hù)、水環(huán)境改善、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)和水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控等多類型技術(shù)進(jìn)行集成，從而形成整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合整治技術(shù)體系，多要素、多尺度、多層次有序推進(jìn)長(zhǎng)江“四水”問(wèn)題的系統(tǒng)治理與保護(hù)。結(jié)合已開展的重點(diǎn)專項(xiàng)研發(fā)成果，以長(zhǎng)江干支流為經(jīng)脈，以山水林田湖為有機(jī)整體，從上中下游統(tǒng)籌和江湖聯(lián)動(dòng)角度，統(tǒng)籌水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水災(zāi)害，統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)布局、資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，遵循山水林田湖草沙復(fù)合系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)性和內(nèi)在規(guī)律性，明晰流域內(nèi)各相關(guān)要素功能聯(lián)系及空間影響范圍，考慮現(xiàn)有單項(xiàng)技術(shù)的成熟度和集成技術(shù)的綜合效益，融合管理、技術(shù)、政策、法規(guī)、經(jīng)濟(jì)及人文等多學(xué)科，從“四水”問(wèn)題的要素維度、空間維度、時(shí)間維度等系統(tǒng)治理角度進(jìn)行長(zhǎng)江流域系統(tǒng)技術(shù)集成。

2.3? ?區(qū)域需求與科技布局

長(zhǎng)江源區(qū)地處青藏高原腹地，是氣候變化的敏感響應(yīng)區(qū)和生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū);該區(qū)域應(yīng)以原生態(tài)保護(hù)為主，重點(diǎn)保護(hù)河流、沼澤等高原魚類和水生生物的自然生境，加強(qiáng)流域內(nèi)沿江城鎮(zhèn)河段水污染治理。長(zhǎng)江上游區(qū)域水能、礦產(chǎn)、生物資源豐富，但水利基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后，防汛和抗旱問(wèn)題突出，資源性和工程性缺水問(wèn)題并存;該區(qū)域應(yīng)把維護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境放在突出位置，以水源涵養(yǎng)和生物多樣性保護(hù)為重點(diǎn)，加快干支流重點(diǎn)河段、中小河流和山洪災(zāi)害治理與上游干支流控制性水庫(kù)統(tǒng)一調(diào)度。長(zhǎng)江中、下游（包含兩湖地區(qū)）區(qū)域水利基礎(chǔ)設(shè)施能力強(qiáng)，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展累積性水資源短缺、水環(huán)境惡化、水生態(tài)損壞等新老水問(wèn)題復(fù)雜交織;該區(qū)域應(yīng)重點(diǎn)以系統(tǒng)治理長(zhǎng)江流域“四水”問(wèn)題為突破口，加強(qiáng)水工程聯(lián)合調(diào)度、加強(qiáng)重要江段與河湖等水環(huán)境綜合治理、水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)等技術(shù)研究。

2.4? ?總體技術(shù)路線圖

長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用科技發(fā)展總體目標(biāo)是，經(jīng)過(guò)30年的研究，構(gòu)建適應(yīng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展和長(zhǎng)江大保護(hù)要求的水資源保護(hù)與利用技術(shù)體系。具體而言，在水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水災(zāi)害、水管理等方面系統(tǒng)認(rèn)知的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向、問(wèn)題導(dǎo)向和需求導(dǎo)向，針對(duì)長(zhǎng)江治理與保護(hù)重點(diǎn)領(lǐng)域的重大核心問(wèn)題開展研究，以強(qiáng)有力的科技支撐，促進(jìn)長(zhǎng)江大保護(hù)工作全面快速向前發(fā)展。經(jīng)全面梳理與科學(xué)分析，治江重大科技問(wèn)題研究分為水旱災(zāi)害防御、水資源高效利用與節(jié)約保護(hù)、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)、河湖治理與保護(hù)、水工程聯(lián)合調(diào)度、流域綜合管理、水工程建設(shè)與運(yùn)行管理、水利信息技術(shù)等八大領(lǐng)域。

目標(biāo)是至2030年前后，基本解決流域水生態(tài)環(huán)境治理與修復(fù)基本科學(xué)問(wèn)題，重點(diǎn)突破突發(fā)性重大水災(zāi)害綜合防治、水資源優(yōu)化配置與高效利用、河流環(huán)境流量與調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，形成建立長(zhǎng)江流域水資源管理體系的科學(xué)基礎(chǔ)。至2040年前后，建成流域天空地一體化全覆蓋感知系統(tǒng)，在水資源精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、水安全風(fēng)險(xiǎn)防控、水生生物多樣性恢復(fù)、水生態(tài)系統(tǒng)管理等關(guān)鍵技術(shù)有所突破。至2050年前后，解決全球變化下的長(zhǎng)江流域水循環(huán)演化規(guī)律科學(xué)問(wèn)題，在水—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)多維調(diào)控、水生態(tài)系統(tǒng)完整性保護(hù)等方面取得突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生流域的智慧應(yīng)用。

3? ?保障機(jī)制

3.1? ?制定基礎(chǔ)科學(xué)研究支持計(jì)劃

基礎(chǔ)研究是整個(gè)科學(xué)體系的源頭，是所有技術(shù)問(wèn)題的總機(jī)關(guān)。加強(qiáng)基礎(chǔ)研究統(tǒng)籌布局，以應(yīng)用研究帶動(dòng)基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)重大科學(xué)目標(biāo)導(dǎo)向、突出問(wèn)題導(dǎo)向、注重方法創(chuàng)新，堅(jiān)持基礎(chǔ)研究整體性思維，把握基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究日趨一體化的發(fā)展趨勢(shì)，注重解決實(shí)際問(wèn)題。優(yōu)化基礎(chǔ)研究投入結(jié)構(gòu)，依托國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家科技計(jì)劃等，對(duì)關(guān)系長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域加大穩(wěn)定支持力度，努力取得重大原創(chuàng)性成果和關(guān)鍵核心技術(shù)突破。

3.2? ?建立跨學(xué)科水系統(tǒng)技術(shù)研究平臺(tái)

加快支撐系統(tǒng)和平臺(tái)建設(shè)，流域系統(tǒng)的全要素、全周期、全天候、高精度科學(xué)數(shù)據(jù)是水資源保護(hù)與發(fā)展研究的依托與支撐，建立長(zhǎng)江水系統(tǒng)科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)、長(zhǎng)江流域全覆蓋水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)流域一體化科學(xué)觀測(cè)。建立高層次長(zhǎng)江實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)長(zhǎng)江流域水系統(tǒng)治理與保護(hù)研究平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集全要素監(jiān)測(cè)、室內(nèi)模擬、原位實(shí)驗(yàn)及數(shù)字模擬一體化的長(zhǎng)江流域水系統(tǒng)治理與保護(hù)。充分利用這些系統(tǒng)和平臺(tái)，開展高水平的研究工作。

3.3? ?建立數(shù)字孿生流域科學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)流域的數(shù)字化管理與智能決策，建立數(shù)字孿生流域科學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)。通過(guò)流域全要素?cái)?shù)字化和虛擬化、流域狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化、流域管理決策協(xié)同化和智能化，實(shí)現(xiàn)物理流域與數(shù)字流域全要素動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)暢通信息交互和深度融合，以滿足流域水資源保護(hù)利用的應(yīng)用模擬需求，實(shí)現(xiàn)流域水系統(tǒng)綜合問(wèn)題解決從局部到流域系統(tǒng)尺度、從子過(guò)程向全過(guò)程、全周期、全要素的轉(zhuǎn)變，為流域水資源保護(hù)與利用的科學(xué)研究提供科學(xué)模擬平臺(tái)，為流域水資源管控提供決策支持平臺(tái)。

3.4? ?加強(qiáng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)

提出經(jīng)費(fèi)支持和項(xiàng)目資助措施，合理配置科技創(chuàng)新資源，鼓勵(lì)人才自主選擇科研方向、組建科研團(tuán)隊(duì)、開展原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究和面向需求的應(yīng)用研發(fā)。注重發(fā)揮高層次人才在創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)中的核心引領(lǐng)作用，注重學(xué)科交叉，提升科技研發(fā)、自主創(chuàng)新和解決治江重大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的能力，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制，創(chuàng)建具有國(guó)內(nèi)一流水平的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地。

3.5? ?改革和完善科技創(chuàng)新評(píng)價(jià)制度

進(jìn)一步深化科技體制改革，探索建立科技創(chuàng)新規(guī)劃評(píng)估制度，加快科技管理部門由項(xiàng)目管理向科技創(chuàng)新服務(wù)的職能轉(zhuǎn)變。不斷優(yōu)化創(chuàng)新人才及創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)工作機(jī)制和培養(yǎng)環(huán)境，支持探索完善科研人員薪酬制度、分類考核制度、激勵(lì)政策以及人才流動(dòng)制度，鼓勵(lì)創(chuàng)新人才從事科研攻關(guān)的工作熱情。依托重大科技問(wèn)題研究、國(guó)家及?。ú浚┘?jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)培育申報(bào)，培養(yǎng)國(guó)際化、多層次、復(fù)合型人才，積極推進(jìn)國(guó)家和?。ú浚┘?jí)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、人才創(chuàng)新示范基地建設(shè)。不斷完善“政—產(chǎn)—學(xué)—研—用”協(xié)同創(chuàng)新運(yùn)行機(jī)制，努力形成科研機(jī)構(gòu)間合力創(chuàng)新、合作共贏的良好局面。

4? ?結(jié)語(yǔ)

近些年，我國(guó)圍繞長(zhǎng)江水資源保護(hù)利用開展了大量的研究和管理工作，取得了顯著的成效，但也必須清醒地認(rèn)識(shí)到面臨的形勢(shì)依然嚴(yán)峻復(fù)雜。長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用不僅需要解決區(qū)域性或單方面水問(wèn)題的治理技術(shù)，更需要整體系統(tǒng)性的戰(zhàn)略對(duì)策和技術(shù)集成體系研究，并需要完善的管理體制機(jī)制作為保障。長(zhǎng)江水利科技創(chuàng)新要“頂天立地”，“頂天”就是要有先進(jìn)的原創(chuàng)科研成果，“立地”就是要讓科研成果走出實(shí)驗(yàn)室，從科學(xué)技術(shù)到管理模式全方位創(chuàng)新，使得科技與生產(chǎn)真正融合，期望所提長(zhǎng)江水資源保護(hù)與利用技術(shù)方略，可為長(zhǎng)江治理與保護(hù)提供支撐。由于研究時(shí)間有限，長(zhǎng)江水問(wèn)題涉及面廣又異常復(fù)雜，仍有較多問(wèn)題未能充分論述，所面臨未來(lái)態(tài)勢(shì)亦存在不確定性，需要今后開展更為深入的研究。

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收稿日期：2021-12-18

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：2019YFC04008900）;

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（CKSF2021486/SZ）

作者簡(jiǎn)介：吳志廣，男，正高級(jí)工程師，主要從事流域水資源戰(zhàn)略規(guī)劃研究。E-mail：wuzhiguang@mail.crsri.cn

Technical strategy of Changjiang River water resources protection and utilization

WU Zhiguang1，2，3? ? ?WANG Yongqiang1，2，3

（1.Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China;2.Research Center on the Yangtze River Economic Belt Protection and Development Strategy，Wuhan 430010，China;

3. Hubei Key Laboratory of Water Resources and Eco-Environmental Sciences，Wuhan 430010，China）

Abstract：The development and innovation of water conservancy science and technology is an important engine for the conservation of the Yangtze River and high-quality development of Yangtze River Economic Belt. Firstly，the opportunities and challenges faced by the development of science and technology in the protection and utilization of the Yangtze River water resources in the new era were analyzed. And the current key technology level was assessed based on the evaluation method of water resources protection and development technology of the Yangtze River. Then，from the perspective of multi-objective collaborative governance such as water resources conservation and protection，water environment improvement and optimization，water ecological protection and restoration，and water disaster risk prevention and control，the protection and utilization technologies of the Yangtze River water resources suitable for the high-quality development of the Yangtze River Economic Belt in the future were filtered and integrated. Lastly，the technical system framework and technical roadmap for the systematic governance of the four water problems were formulated，and a technical strategy for the protection and utilization of the Yangtze River water resources based on the multi-objective coordinated governance was proposed. The above research can provide support for the protection of the Yangtze River and the high-quality development of the Yangtze River Economic Belt.

Key words：Changjiang River;Water resources;Protection and utilization;Technical system;Management mechanism;Technical roadmap