人民日報｜張建云：科技助力長江大保護
圖為船只往來穿梭于長江航道。
廖濤攝（人民視覺）
制圖：沈亦伶
2023年10月12日，習近平總書記在進一步推動長江經(jīng)濟帶高質量發(fā)展座談會上的重要講話中指出：“從長遠來看，推動長江經(jīng)濟帶高質量發(fā)展，根本上依賴于長江流域高質量的生態(tài)環(huán)境。要毫不動搖堅持共抓大保護、不搞大開發(fā)，在高水平保護上下更大功夫。”長江，發(fā)源于雪山奇峰，淌過千里山川，晝夜不息，奔流到大海；她沁養(yǎng)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(chuàng)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。
捍衛(wèi)長江的資源性支撐地位
全長6300余公里，途經(jīng)我國11個省、自治區(qū)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(yè)、生態(tài)、經(jīng)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(fā)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(jīng)濟帶和沿江綠色生態(tài)廊道的支撐。長江魚類資源豐富，是我國重要的淡水漁業(yè)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(qū)域，同時也是重要的生態(tài)安全屏障。此外，長江流域人口和生產(chǎn)總值均超過全國的40%，是長江經(jīng)濟帶等國家戰(zhàn)略的重要依托，也是連接絲綢之路經(jīng)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(tài)發(fā)生變化。曾幾何時，作為我國的戰(zhàn)略水源地之一，長江由于人類用水的持續(xù)增長和氣候變化影響，水資源面臨過度開發(fā)、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(xiàn)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(fā)生，對長江流域的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深刻影響。另外，一些江段無序開發(fā)、“化工圍江”現(xiàn)象出現(xiàn)，帶來新的生態(tài)環(huán)境問題。
事在人為。當前，社會各界形成共識，齊心協(xié)力堅持共抓大保護、不搞大開發(fā)，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(huán)境污染存量治理、新生污染物、生態(tài)退化等問題仍需高度重視，久久為功。
以新理念、新技術為有效手段
長江大保護是系統(tǒng)化程度很高的環(huán)保實踐，需要流域沿線齊心協(xié)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(tǒng)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(xié)同治理，解決各類生態(tài)環(huán)境和水資源管理問題。二是堅持生態(tài)優(yōu)先，將生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定置于首要位置，確保水質清潔、生物多樣性豐富；建立生態(tài)系統(tǒng)服務價值理論體系和生態(tài)價值損失計算理論，構建科學的生態(tài)補償機制。三是堅持可持續(xù)發(fā)展理念，將流域的管理和發(fā)展納入更長遠的視野，確保當前的資源利用和環(huán)境管理不損害未來子孫的生存和發(fā)展權益。四是建設生態(tài)友好型基礎設施，如濕地恢復、綠色基礎設施、自然保護區(qū)等，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)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(jiān)測、診斷、管理、治理等各方面工作發(fā)揮關鍵作用。工欲善其事，必先利其器。通過先進的衛(wèi)星遙感技術和物聯(lián)網(wǎng)信息技術，構建“空—天—地”立體綜合監(jiān)測系統(tǒng)，可以對長江流域進行全方位、實時、動態(tài)監(jiān)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(xiàn)流域旱澇、水質、生態(tài)的監(jiān)測、預報。采用環(huán)境DNA等生物信息學技術，更精準地監(jiān)測流域生物多樣性，追蹤物種分布，建立生態(tài)系統(tǒng)全要素數(shù)據(jù)庫。水生態(tài)災害的快速診斷和評估技術，則可以跟蹤模擬水生境系統(tǒng)的變化診斷評判、評估風險、預測趨勢，為保障長江水生態(tài)安全和防災減災提供支撐。運用這些新技術，不僅提高了監(jiān)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(jù)。
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(chuàng)新活力涌動，新技術層出不窮，如何科學合理綜合運用，發(fā)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(huán)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(jiān)測方面，“湖泊—流域”一體化調控手段基于大量科研成果和數(shù)據(jù)，通過耦合湖泊與流域的水力聯(lián)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(lián)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(qū)、優(yōu)化航道布局一直是難題，現(xiàn)在采用基于虛擬船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）的航標技術等新技術，打造生態(tài)護岸、生態(tài)護底、生態(tài)堤壩等結構，構建生態(tài)友好型航道工程，為航運業(yè)實現(xiàn)生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展提供解決方案。
以智慧化、系統(tǒng)化為未來創(chuàng)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(tǒng)化方面仍有提升空間，這也是未來實現(xiàn)更高水平長江大保護的突破口。
實現(xiàn)智慧化，關鍵在于應用更多現(xiàn)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(shù)字孿生長江，將有力增強情景推演和系統(tǒng)仿真能力，真正實現(xiàn)流域綜合管理的智慧決策。還可以依托信息技術，研發(fā)信息時空分異和動態(tài)變化新模型、新算法，提升流域洪水、大范圍干旱及生態(tài)系統(tǒng)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(jīng)末梢”的效果，在生物防治、水利工程、航道規(guī)劃等具體方面大有可為。研發(fā)重大水利工程的生態(tài)化改造技術，建設新型過魚設施，可以實現(xiàn)魚類生境自然化再造和干支流水利工程群協(xié)同的精細化生態(tài)調度，讓更多魚翔淺底、人與自然和諧相處的畫面出現(xiàn)在長江沿線。綠色航運與智慧航運等新技術的創(chuàng)新融合，有望解決航道建設與環(huán)境保護、水資源綜合利用等多目標協(xié)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(xié)同問題，建立多要素智慧通航系統(tǒng)，建設虛擬電子航標航道，讓船舶“自動”規(guī)避非適航區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)，既能控制航運風險，還能讓江豚獲得更好的生存環(huán)境。
在新技術全面帶動下，形成多元主體協(xié)同共治模式，將為長江大保護系統(tǒng)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(fā)白帝城》寥寥幾句，從航運、城市、生態(tài)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(xié)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(fā)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(jīng)濟社會發(fā)展。
（作者為中國工程院院士、長江保護與綠色發(fā)展研究院院長）
推薦讀物
《氣候變化對水文水資源影響研究》：張建云、王國慶等著；科學出版社出版。
《一個長江 從雪山到海洋》：長江保護與綠色發(fā)展研究院、江蘇省科普作家協(xié)會編著；江蘇鳳凰科學技術出版社出版。
《鄱陽湖流域生態(tài)水文與水動力水質模擬》：張奇等著；南京大學出版社出版。
