張建云院士：數字科技賦能守護大美長江

2023年10月12日，習近平總書記在進一步推動長江經濟帶高質量發展座談會上的重要講話中指出：“從長遠來看，推動長江經濟帶高質量發展，根本上依賴于長江流域高質量的生態環境。要毫不動搖堅持共抓大保護、不搞大開發，在高水平保護上下更大功夫。”長江，發源于雪山奇峰，淌過千里山川，晝夜不息，奔流到大海；她沁養萬千生命，孕育璀璨文明，世代傳承，生生不息。當前，長江大保護正依托科技創新的力量深入推進，人與自然和諧共生的畫面正在全流域鋪展開來。

支撐中華綠色生態廊道

全長6300余公里，途經我國11個省、自治區和直轄市，流域面積約180萬平方公里，這便是我們熟悉的長江。

長江有多重要？水能、水運、漁業、生態、經濟領域都能找到答案。長江多年平均徑流量約1萬億立方米，世界第三、亞洲第一。長江擁有豐富的水能資源，水力可開發量約占全國的53%。作為橫貫東西的主要水運通道，長江是長江經濟帶和沿江綠色生態廊道的支撐。長江魚類資源豐富，是我國重要的淡水漁業種質資源庫。長江橫跨我國三級階梯和四個氣候帶，不僅成為我國乃至世界的生物多樣性熱點區域，同時也是重要的生態安全屏障。此外，長江流域人口和生產總值均超過全國的40%，是長江經濟帶等國家戰略的重要依托，也是連接絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的紐帶。

越是寶貴，越需要我們用心呵護。受全球氣候變化和高強度人類活動影響，長江流域的水情與生態發生變化。曾幾何時，作為我國的戰略水源地之一，長江由于人類用水的持續增長和氣候變化影響，水資源面臨過度開發、水量減少、水質惡化和濕地萎縮等水安全威脅。在全球變暖的大背景下，青藏高原冰川總體上呈現退縮的趨勢，永久性凍土范圍減小，活動層厚度增加，這些都直接影響長江的水文情勢。21世紀以來，流域性極端洪水和干旱時有發生，對長江流域的生態系統產生深刻影響。另外，一些江段無序開發、“化工圍江”現象出現，帶來新的生態環境問題。

事在人為。當前，社會各界形成共識，齊心協力堅持共抓大保護、不搞大開發，在高水平保護上下更大功夫，取得了顯著成效。但長江保護非一日之功，水環境污染存量治理、新生污染物、生態退化等問題仍需高度重視，久久為功。

采用新理念新技術手段

長江大保護是系統化程度很高的環保實踐，需要流域沿線齊心協力，也需要新理念、新技術有效保障。

首先是科學理論支持。在大禹治水的傳說中，因勢利導、以疏代堵就是一種治水理論。面對6300余公里的長江，沒有科學嚴謹、行之有效的治水理論，就不能真正做好保護工作。隨著實踐深入，長江大保護的理論工具越來越豐富。一是遵循系統治理方針，綜合考慮上中下游、左右岸關系，開展全流域山水林田湖草沙協同治理，解決各類生態環境和水資源管理問題。二是堅持生態優先，將生態系統的健康和穩定置于首要位置，確保水質清潔、生物多樣性豐富；建立生態系統服務價值理論體系和生態價值損失計算理論，構建科學的生態補償機制。三是堅持可持續發展理念，將流域的管理和發展納入更長遠的視野，確保當前的資源利用和環境管理不損害未來子孫的生存和發展權益。四是建設生態友好型基礎設施，如濕地恢復、綠色基礎設施、自然保護區等，實現生態系統的自然恢復和人與自然的和諧共生。

其次，新技術的應用，在長江流域監測、診斷、管理、治理等各方面工作發揮關鍵作用。工欲善其事，必先利其器。通過先進的衛星遙感技術和物聯網信息技術，構建“空—天—地”立體綜合監測系統，可以對長江流域進行全方位、實時、動態監測，及時獲取水域變化、污染物狀況、生物生境等信息，進而實現流域旱澇、水質、生態的監測、預報。采用環境DNA等生物信息學技術，更精準地監測流域生物多樣性，追蹤物種分布，建立生態系統全要素數據庫。水生態災害的快速診斷和評估技術，則可以跟蹤模擬水生境系統的變化診斷評判、評估風險、預測趨勢，為保障長江水生態安全和防災減災提供支撐。運用這些新技術，不僅提高了監測的精度和時效性，也為長江大保護的科學決策提供了更為可靠的依據。

一項項新技術組合起來，能夠推動長江整體保護形成更靈活高效的管理方式。當前，科學創新活力涌動，新技術層出不窮，如何科學合理綜合運用，發揮出“1+1＞2”的作用，是長江大保護實踐者們思考的重要課題。如在水污染治理方面，新興環保材料、高效催化材料、先進氧化技術等形成合力，不僅可以削減污染，還可以使污染物控制更為精準高效。在流域健康監測方面，“湖泊—流域”一體化調控手段基于大量科研成果和數據，通過耦合湖泊與流域的水力聯系，采用大尺度水文水動力算法，模擬演算出水利工程群的聯合調度如何降低洪水、干旱的影響程度，像沙盤推演一樣，科學應對氣候水文極端事件。在航運領域，如何避開重要生物保護區、優化航道布局一直是難題，現在采用基于虛擬船舶自動識別系統（AIS）的航標技術等新技術，打造生態護岸、生態護底、生態堤壩等結構，構建生態友好型航道工程，為航運業實現生態優先、綠色發展提供解決方案。

瞄準智慧化系統化創新方向

目前，長江流域保護工作取得一定成績，但在智慧化、系統化方面仍有提升空間，這也是未來實現更高水平長江大保護的突破口。

實現智慧化，關鍵在于應用更多現代信息技術，讓長江大保護更精細、更準確、更智能。應用人工智能等前沿技術，建設數字孿生長江，將有力增強情景推演和系統仿真能力，真正實現流域綜合管理的智慧決策。還可以依托信息技術，研發信息時空分異和動態變化新模型、新算法，提升流域洪水、大范圍干旱及生態系統演變的預測預警能力。

放眼未來，智慧化會加倍提高長江大保護各領域各層級“神經末梢”的效果，在生物防治、水利工程、航道規劃等具體方面大有可為。研發重大水利工程的生態化改造技術，建設新型過魚設施，可以實現魚類生境自然化再造和干支流水利工程群協同的精細化生態調度，讓更多魚翔淺底、人與自然和諧相處的畫面出現在長江沿線。綠色航運與智慧航運等新技術的創新融合，有望解決航道建設與環境保護、水資源綜合利用等多目標協同的難題。比如針對南京以下12.5米深水航道建設與和暢洲左汊江豚保護協同問題，建立多要素智慧通航系統，建設虛擬電子航標航道，讓船舶“自動”規避非適航區、生態敏感區，既能控制航運風險，還能讓江豚獲得更好的生存環境。

在新技術全面帶動下，形成多元主體協同共治模式，將為長江大保護系統工程注入新的活力。“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還。兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山。”《早發白帝城》寥寥幾句，從航運、城市、生態等多角度，折射出長江流域的復雜性。針對流域突出難題和短板，可以構建“政府主導—科技驅動—多元協同”的立體化組織體系，組織多學科交叉、多領域融合的科技攻關團隊集中攻關。

長江之美，美在千回百轉，美在廣納百川，更美在歷久彌新。在新發展理念指引下，長江大保護正譜寫著古老長江新的篇章。一江碧水浩蕩東流的長江，將進一步造福百姓、推動國家經濟社會發展。