水生态模拟系统

“清水绿岸，鱼翔浅底”是老百姓记忆中河湖的美好景象，也是对未来美好生活的期盼。为深入贯彻习近平生态文明思想和习近平总书记关于推动长江经济带发展系列重要讲话和指示批示精神，落实党中央、国务院决策部署和长江保护法有关规定，探索建立长江流域水生态考核机制，推动水生态保护修复，再现百姓“记忆中的河湖”，生态环境部、国家发展改革委、水利部、农业农村部制定了《长江流域水生态考核指标评分细则（试行）》（以下简称《评分细则》）。　　《评分细则》聚焦生态保护短板，构建了以水生态系统健康为核心，以水生境保护、水环境保护、水资源保障为支撑的考核指标体系。为表征流域水生生物多样性和生态系统健康状态，选取鱼类、重点保护水生生物、水华、大型底栖动物、浮游动物、水生植被等水生生物指标开展水生态系统健康评价。[b]　　一、充分认识水生态系统健康评价的核心地位[/b]　　党的十八大以来，党中央以前所未有的力度抓生态文明建设，我国生态环境保护发生历史性、转折性、全局性的变化。当前，长江流域水环境质量持续改善，长江干流连续三年全线达到Ⅱ类水质。但水生态系统不平衡、不协调问题还十分突出，部分河湖水生态系统严重失衡，蓝藻水华居高不下，生物多样性显著下降。党的二十大报告指出，中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化，在水生态环境保护领域具体体现就是由污染防治为主向水资源、水环境、水生态等流域要素系统治理、统筹推进转变。在水生态方面，就需要逐步恢复生物多样性，力争在“有鱼有草”上实现突破。　　以水生生物为主体的水生生态系统是维系自然界物质循环、净化水域生态环境的重要有机组成部分，水生生物不仅是充满生机“一汪活水”的体现，还能够综合反映水生境、水环境、水资源及水生态状况。水生态考核评分细则聚焦水生生物这一关键，“执本、秉纲”，建立起了一套以水生态系统健康评价为核心的评价指标体系，有利于引导地方关注水生态状况，指导地方注重水生态保护修复，树立起生态优先的治理理念，促进形成“三水统筹”系统治理格局，高标准建设美丽河湖。[b]　　二、深刻理解水生态系统健康评价指标的科学内涵[/b]　　水生态系统健康评价指标坚持以人民为中心，倡导直观亲民。水生生物不仅对水生态环境状况具有重要的指示作用，同时也是老百姓最关心、最直接的直观感受。从冷冰冰的理化分析数据到活脱脱的生物数量变化，能够让指标体系更加亲民。为将“鱼翔浅底”的景象落实到具体可操作层面，长江流域水生态系统健康评价聚焦长江流域突出生态环境问题，兼顾长江源头及上、中、下游特点，从国内外已有应用基础的指标中，筛选出有成熟监测方法，受百姓喜爱和期待的，如长江“微笑天使”江豚等“直观亲民”的水生生物指标。　　水生态系统健康评价指标立足科学实际，选取的水生生物指标充分考虑水生态系统食物网能量传递和物质循环等生态功能。根据不同营养级之间的能量传递过程，选择水生态系统生物群落中不同生态功能的生产者和消费者作为考核指标。其中，生产者包括水生植被和引起水华发生的藻类，消费者包括浮游动物、大型底栖动物、鱼类和重点保护水生生物。同时，指标筛选过程中，衔接深入打好污染防治攻坚战、长江十年禁渔等重大工作部署，确保各项工作协同推进，画出推动水生态系统保护的最大同心圆。[b]　　三、准确把握水生态系统健康评价的应用导向[/b]　　开展长江流域水生态系统健康评价，有利于调动地方党委政府积极性，针对水资源、水环境和水生态突出问题，构建综合治理、系统治理、源头治理的水生态环境保护新格局，加快转变生产生活方式，恢复长江水生生物多样性，推动长江经济带坚定不移走生态优先、绿色发展之路，以高水平保护推动长江经济带高质量发展。以太湖为例，针对鱼类多样性下降、水华频发、大型底栖动物物种多样性低、水生植被退化较严重等问题，充分发挥水生态系统健康评价“指挥棒”作用，通过准确识别和科学量化太湖水生态问题及其变化趋势，引导地方开展系统治理，注重生态系统结构完整性恢复，加强土著鱼类保护、生境保护修复、水污染防治等工作，不断提升太湖水生态质量，唱响新时代“太湖美”。　　在长江流域开展水生态考核试点，是以习近平同志为核心的党中央高瞻远瞩、审时度势，为突破生态保护短板作出的重大工作部署，对推动长江经济带高质量发展、建设美丽中国具有重要意义。各地各部门要强化协同发力，加强信息共享，因地制宜制定水生态修复治理对策，提高水生态修复成效，维护水生态系统健康，营造“清水绿岸，鱼翔浅底”的良好生态环境，回应老百姓所思、所想、所急、所盼，全面推进人与自然和谐共生的现代化建设。

[font=&][color=#666666]流域水生态环境的监测受布设测点、采集数据质量等影响，导致监测精度下降，且流域范围较大存在监测不完全的现象。为此，提出流域水生态环境监测全过程质量控制技术。模拟流域水生态环境监测工作的全过程，确定影响监测质量的因素，通过调整监测点分布、监测设备改装、数据采集与处理环节优化以及监测指标筛选等步骤，完成流域水生态环境监测全过程质量控制任务。结果表明：在优化控制技术作用下，能够有效降低环境监测误差并扩大监测范围，水温和pH值的监测误差分别降低了0.32℃和0.16,监测范围扩大约35%。[/color][/font][font=&][color=#666666]流域水生态环境的监测受布设测点、采集数据质量等影响，导致监测精度下降，且流域范围较大存在监测不完全的现象。为此，提出流域水生态环境监测全过程质量控制技术。模拟流域水生态环境监测工作的全过程，确定影响监测质量的因素，通过调整监测点分布、监测设备改装、数据采集与处理环节优化以及监测指标筛选等步骤，完成流域水生态环境监测全过程质量控制任务。结果表明：在优化控制技术作用下，能够有效降低环境监测误差并扩大监测范围，水温和pH值的监测误差分别降低了0.32℃和0.16,监测范围扩大约35%。[/color][/font]

近日，生态环境部、发展改革委、农业农村部、水利部4部委联合印发实施《长江流域水生态考核指标评分细则》（以下简称《评分细则》），明确提出2022—2024年在长江流域 17省（自治区、直辖市）开展水生态考核试点。《评分细则》聚焦长江流域突出问题，兼顾长江源头以及上、中、下游自然地理环境和经济社会发展特点与差异，通过建立长江流域水生态考核机制，引导各地履行水生态保护修复责任。水生态考核评估作为一项全新的工作，亟须加大科技支撑保障，切实支撑长江流域水生态考核落地，推动解决长江流域突出生态环境问题。　　[b]一、聚焦水生态考核评估需求，加大科技支撑保障力度[/b]　　目前，欧美等国均构建了以水生生物为核心的水生态监测评估体系，把水生态评估结果作为推动水生态系统改善的重要依据。而我国水生态监测评估工作目前尚处于科研探索阶段，尚未上升至具体的水生态环境管理制度。《评分细则》作为流域水生态环境管理的突破性创新，旨在构建“三水统筹”的评估体系，推动水生态环境保护将工作重心放在夯实基础、补齐短板、提升质效上。然而，长江流域作为巨型流域系统，其系统结构、功能以及演变规律极为复杂，流域内各省份主体功能定位、产业结构布局各不相同，辖区水体面临的生态环境突出问题千差万别。《评分细则》具体应用中，如何能够客观评估各水体生态系统状况，准确识别水生态系统面临的威胁，科学区分各地保护修复责任，还有诸多科学与管理问题亟待解决。为全面支撑《评分细则》应用落地，引导地方加强水生态系统健康和生物多样性保护，推动长江流域水生态环境持续改善，需充分发挥科技创新的支撑保障作用。一是聚焦长江水生态考核评估的具体需求，开展长江重点水域水生态调查监测，摸清水生态“家底”，掌握长江流域典型水体水生态系统现状特征。二是围绕长江水生态考核评估技术体系的关键参数、关键环节，如指标监测评估方法、评价期望值、考核责任划分开展深入研究，支撑水生态考核评估技术体系的完善。三是开展长江流域水生态监测评估考核配套管理政策的研究，加强同国家、部内外相关政策制度协同，推动各地区建立水生态考核机制。　　[b]二、强化基础性科技创新，突破重点难点技术瓶颈[/b]　　“十三五”期间，“水专项”等科研项目，形成流域水污染治理、流域水环境管理和饮用水安全保障三大技术体系，为长江流域水环境质量改善作出有效支撑。2018年，生态环境部组建国家长江生态环境保护修复联合研究中心，开展科学研究—管理决策—工程方案集成攻关和58个城市“一市一策”驻点跟踪研究，通过提供定制化科技服务，推动水专项等科技成果转化，有力支撑了长江保护修复攻坚战。　　《评分细则》的印发标志着长江水生态环境保护从以污染治理为主转向水资源、水生态、水环境等协同治理的新阶段，也对长江生态环境保护科技提出了新要求，指出了新方向。根据《评分细则》指出的方向，需要在以下基础学科问题开展深入研究：　　（1）针对面源污染“旱季藏污纳垢，汛期零存整取”的污染特点，重点突破城乡面源污染识别与控制技术，为厘清相关行政区域面源污染防治责任，有效推动长江水生态环境持续改善，提供可靠的技术支持。　　（2）针对部分湖库富营养化水平高，水华频发的问题，重点突破以大水面沉水植物恢复、食物链重构为核心的水生植被恢复技术，旨在遏制水华爆发，推动从“浊水藻型稳态”向“清水草型稳态”转化，实现水清草绿、鱼虾群集、人水和谐。　　（3）针对长江流域高强度人类活动导致的长江水生态系统退化，研发基于自然的解决方案Nbs概念的山水林田湖草沙一体化保护修复路径，以自然恢复为基础，通过各种恢复措施平衡人为干扰，在流域尺度恢复水与生物群落之间的生态水文调节反馈过程，提升水生生物栖息地质量，推动长江流域水生态系统改善。　　[b]三、激发生态环境科技创新活力，提高技术成果转化成效[/b]　　“十三五”期间，生态环境部制定了《关于深化生态环境科技体制改革激发科技创新活力的实施意见》等文件，大力推动生态环境科技管理放管服。科研组织实施机制不断创新，以“1+X”模式组建“国家长江生态环境保护修复联合研究中心”，联合了全国260多家优势科研单位、5000名科研人员，在长江流域50多个城市开展“一市一策”驻点跟踪研究科技帮扶行动，目前已经成为落实精准、科学、依法治污的有力抓手。2021年，生态环境部、科学技术部联合印发《百城千县万名专家生态环境科技帮扶行动计划》肯定了“一市一策”科技帮扶模式，并将该模式复制推广到黄河流域。　　“十四五”期间，长江保护修复面临的形势依然严峻，任务依然艰巨。为积极应对“十四五”期间长江生态环境保护修复面临的挑战，亟须加快科技创新，完善科技创新体系，加快科技成果转化。一是要推进生态环境科技与信息、生物、材料等变革性技术的融合创新，如利用流域模型和污染源指纹图谱特征实现对面源的追踪溯源，利用环境DNA技术实现对生物多样性的调查，利用大数据、人工智能等信息技术，提升长江流域生态环境智能监管能力。二是探索科技创新支撑模式，完善科技成果转化途径，提升科技服务效率。充分用好资金、技术、人才等资源，进一步发挥“一市一策”驻点跟踪研究的科技服务，聚焦行业企业治污需求和地方管理需要，开展跨学科、跨部门、跨单位集智攻关，大力推动科技成果转化落地。三是加快推进产学研用深度融合，不断加强企业科技创新的主体地位和作用，推进企业参与科技重大项目顶层设计和重大决策。鼓励更多企业加入基础研究、技术创新、成果转化、产业化等活动，制定相关政策激励企业以更大力度投入科技创新。