加強(qiáng)公益研究全方位支撐長(zhǎng)江水利事業(yè)發(fā)展

郭熙靈

(長(zhǎng)江科學(xué)院院長(zhǎng)辦公室，武漢 430010)

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，長(zhǎng)江科學(xué)院(簡(jiǎn)稱長(zhǎng)科院)抓住國(guó)家科技體制改革的機(jī)遇，大力拓展公益性學(xué)科專(zhuān)業(yè)，廣泛參與長(zhǎng)江防洪抗旱減災(zāi)、河道治理、水資源管理、水土保持、流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及流域管理的研究工作，為長(zhǎng)江治理保護(hù)與管理提供了全方位科技支撐，已逐步發(fā)展成為水利學(xué)科專(zhuān)業(yè)齊全、綜合實(shí)力雄厚、長(zhǎng)江特色鮮明的國(guó)家社會(huì)公益類(lèi)非營(yíng)利性水利水電科研機(jī)構(gòu)。本文詳細(xì)回顧并介紹了近10年來(lái)長(zhǎng)科院公益性專(zhuān)業(yè)發(fā)展歷程及其取得的創(chuàng)新性科研成果，最后，針對(duì)新時(shí)期治江工作的新任務(wù)和新要求，提出了公益性專(zhuān)業(yè)未來(lái)發(fā)展思路。

1 公益性專(zhuān)業(yè)發(fā)展歷程

長(zhǎng)科院始建于1951年10月，作為長(zhǎng)江水利委員會(huì)(簡(jiǎn)稱長(zhǎng)江委)的主體科研單位，在先后參與的荊江分洪、丹江口、萬(wàn)安、葛洲壩、隔河巖、三峽、南水北調(diào)、水布埡、構(gòu)皮灘等近200個(gè)大中型水利水電工程建設(shè)中，緊密配合工程的規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行，充分發(fā)揮多專(zhuān)業(yè)綜合性科研優(yōu)勢(shì)，為解決工程技術(shù)問(wèn)題、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、提高工程效益提供了近萬(wàn)份科研成果報(bào)告，為治理開(kāi)發(fā)長(zhǎng)江作出了重要貢獻(xiàn)。至上世紀(jì)末，長(zhǎng)科院主要學(xué)科與專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域均以工程科研和應(yīng)用研究為主，專(zhuān)業(yè)研究所(室)包括:河流所、水工所、材料與結(jié)構(gòu)所、土工所、巖基所、爆破與振動(dòng)所、大壩安全監(jiān)測(cè)所、儀器及自動(dòng)化所、長(zhǎng)江控制設(shè)備所、宜昌科研所和微機(jī)應(yīng)用室等。

進(jìn)入21世紀(jì)，長(zhǎng)科院踐行可持續(xù)發(fā)展治水思路和“維護(hù)健康長(zhǎng)江，促進(jìn)人水和諧”新時(shí)期治江宗旨，2000年組建了長(zhǎng)江流域水旱災(zāi)情和生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究所。按照國(guó)家科技體制改革要求制定的非營(yíng)利科研機(jī)構(gòu)改革實(shí)施方案，于2003年3月14日得到水利部和長(zhǎng)江委批復(fù)。改革初期，全院按業(yè)務(wù)性質(zhì)分為非營(yíng)利、綜合事業(yè)、科技產(chǎn)業(yè)3部分，非營(yíng)利部分包括河流、水資源綜合利用、水土保持、空間信息技術(shù)應(yīng)用、工程安全與病害防治、工程力學(xué)等6個(gè)研究所，其中水資源綜合利用研究所在材料與結(jié)構(gòu)所水資源研究室基礎(chǔ)上組建，空間信息技術(shù)應(yīng)用和工程安全與病害防治研究所的前身分別為長(zhǎng)江流域水旱災(zāi)情和生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究所和大壩安全監(jiān)測(cè)所，水土保持研究所系新組建。2003年編制發(fā)布了首個(gè)《長(zhǎng)江科學(xué)院學(xué)科建設(shè)與專(zhuān)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，經(jīng)過(guò)5年努力，有機(jī)整合了巖土力學(xué)與工程、水力學(xué)等專(zhuān)業(yè)，優(yōu)化了河流泥沙、工程安全與災(zāi)害防治等專(zhuān)業(yè)，拓展了節(jié)水技術(shù)、數(shù)字流域、工程咨詢等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。2004年和2006年，水利部依托長(zhǎng)科院組建了巖土力學(xué)與工程、江湖治理與防洪2個(gè)部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;2006年和2009年，水利部和科技部依托長(zhǎng)科院和長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組建了水利部水工程安全與病害防治工程技術(shù)研究中心和國(guó)家大壩安全工程技術(shù)研究中心，標(biāo)志著長(zhǎng)科院巖土工程、河流泥沙、防洪減災(zāi)、水工程安全等優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)入了水利部和國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科與專(zhuān)業(yè)行列，學(xué)科建設(shè)取得了較大突破。

2009年，為滿足長(zhǎng)江水利事業(yè)和水利科技發(fā)展的需要，編制發(fā)布了未來(lái)10年《學(xué)科建設(shè)與專(zhuān)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》。規(guī)劃緊緊圍繞長(zhǎng)江流域洪澇災(zāi)害、水資源短缺、水污染、水土流失、生態(tài)環(huán)境退化等重大水問(wèn)題和保障防洪安全、合理開(kāi)發(fā)利用、維系優(yōu)良生態(tài)、穩(wěn)定河勢(shì)河床新時(shí)期治江戰(zhàn)略目標(biāo)以及水利工程關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，堅(jiān)持突出重點(diǎn)學(xué)科、鞏固優(yōu)勢(shì)學(xué)科、加強(qiáng)交叉學(xué)科、不斷優(yōu)化學(xué)科布局和專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)思想。2009年和2010年，工程力學(xué)、工程安全與病害防治等研究所分別更名為流域水環(huán)境研究所和工程安全與災(zāi)害防治研究所。至今，公益性專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域有防洪抗旱與減災(zāi)、河流泥沙與模擬理論、江湖演變與整治、水利血防、水資源綜合管理與節(jié)水、國(guó)際河流、水資源配置與調(diào)控、水資源保護(hù)、水生態(tài)規(guī)劃和修復(fù)、土壤侵蝕與調(diào)控、區(qū)域環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)、工程水土流失及防治、數(shù)字化水土保持、水工程安全評(píng)估與監(jiān)控、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)與防治、水工建筑物健康診斷及病害防治、空間信息技術(shù)應(yīng)用、數(shù)字流域及水利信息化、流域及區(qū)域水環(huán)境監(jiān)測(cè)模擬與評(píng)價(jià)、流域水環(huán)境保護(hù)政策和發(fā)展戰(zhàn)略、水環(huán)境管理與環(huán)境經(jīng)濟(jì)、氣候變化與水環(huán)境演變和調(diào)控技術(shù)、城市與農(nóng)村飲水安全、水利法律法規(guī)及發(fā)展戰(zhàn)略等。初步建立了以公益性、應(yīng)用基礎(chǔ)及應(yīng)用研究為主，同時(shí)開(kāi)展基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)的比較完備的水利水電學(xué)科專(zhuān)業(yè)體系，國(guó)家和水利部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(工程技術(shù)研究中心)等科研平臺(tái)初具規(guī)模。以博碩士為主體的從事公益性、應(yīng)用基礎(chǔ)研究的科研人員已初具規(guī)模，基本形成了以國(guó)家級(jí)、省部級(jí)專(zhuān)家等為引領(lǐng)，以學(xué)科帶頭人為核心，以覆蓋各學(xué)科、各專(zhuān)業(yè)的優(yōu)秀青年人才為骨干的3級(jí)科技人才隊(duì)伍體系。

2000年以來(lái)，長(zhǎng)科院獲得國(guó)家和省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)勵(lì)近100項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)8項(xiàng)。獲國(guó)家專(zhuān)利30余項(xiàng)，出版專(zhuān)著60余部，編寫(xiě)規(guī)程規(guī)范30余部。2003年榮獲全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀，2008年榮獲全國(guó)水利科技工作先進(jìn)集體稱號(hào)。

2 重要研究成果

2.1 防洪抗旱減災(zāi)研究

2004年3月，投資2億元(其中世行貸款970萬(wàn)美元)“長(zhǎng)江防洪模型利用世界銀行貸款項(xiàng)目”開(kāi)工建設(shè)。2005年12月，當(dāng)今世界規(guī)模最大、功能最全、設(shè)備最先進(jìn)的6萬(wàn)余m2防洪實(shí)體模型試驗(yàn)大廳建成并正式投入使用。近年來(lái)，對(duì)三峽工程建成后長(zhǎng)江中下游水沙特性、河床河勢(shì)演變、江湖關(guān)系調(diào)整、洪水演進(jìn)規(guī)律等問(wèn)題的研究已取得積極進(jìn)展，已在防洪規(guī)劃、河道整治和防洪決策中發(fā)揮重要作用。

近年來(lái)，應(yīng)用3S及信息技術(shù)開(kāi)發(fā)出長(zhǎng)江流域第一個(gè)智能防洪應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在基于GIS的三維洪水演進(jìn)模型開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，基于GPS和Web技術(shù)的救災(zāi)指揮系統(tǒng)、防洪決策數(shù)據(jù)的共享與發(fā)布等方面，技術(shù)水平總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。建立的以GIS為支撐技術(shù)，以減災(zāi)信息管理、洪水預(yù)報(bào)、洪水預(yù)警、災(zāi)情評(píng)估、搶險(xiǎn)決策等洪水災(zāi)害管理業(yè)務(wù)為應(yīng)用目標(biāo)的實(shí)用化的長(zhǎng)江荊江河段洪水預(yù)警公共信息平臺(tái)，在流域洪水預(yù)警和防洪減災(zāi)方面具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

針對(duì)長(zhǎng)江流域頻頻發(fā)生的干旱災(zāi)害，通過(guò)分析流域歷史干旱背景、干旱成因及致災(zāi)因子，采取衛(wèi)星遙感、航空遙感與地面墑情實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法，選擇湖北省漳河灌區(qū)為典型研究區(qū)，研發(fā)云參數(shù)法和微波遙感等土壤墑情遙感定量化反演模型，開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)江流域干旱遙感監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，并對(duì)2010年西南大旱和2011年長(zhǎng)江中下游大旱等典型干旱過(guò)程進(jìn)行跟蹤分析與評(píng)價(jià)，相關(guān)研究成果已在有關(guān)部門(mén)得到了初步應(yīng)用，取得較好的效果。

5·12汶川地震發(fā)生后，長(zhǎng)科院作為后方技術(shù)支持單位舉全院之力，緊急開(kāi)展唐家山堰塞湖潰壩洪水演進(jìn)分析，滑坡及堰塞湖形成機(jī)理與壩體穩(wěn)定性分析，災(zāi)區(qū)土石壩震害機(jī)理分析和安全評(píng)估等研究工作，第一時(shí)間快速及時(shí)為前方制定唐家山堰塞湖應(yīng)急疏通工程設(shè)計(jì)和實(shí)施方案提供了技術(shù)支撐。

滑坡災(zāi)害與防治研究方面，形成了從滑坡監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、預(yù)警到防治的一整套的先進(jìn)技術(shù)，及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)和發(fā)現(xiàn)了湖北隔河巖水庫(kù)庫(kù)岸一些大型滑坡體的活動(dòng)滑動(dòng)面，為地方政府制定移民政策提供了可靠的科學(xué)依據(jù)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的長(zhǎng)江上游水土保持重點(diǎn)防治區(qū)滑坡泥石流預(yù)警系統(tǒng)，改造云南、貴州、四川、湖北、重慶、陜西、甘肅等7省(市)的44個(gè)監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn)，新建5個(gè)監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn)，建設(shè)長(zhǎng)江上游滑坡泥石流管理信息系統(tǒng)，極大地保障了受滑坡泥石流威脅的人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.2 河道治理研究

承擔(dān)了長(zhǎng)江下荊江系統(tǒng)裁彎和界牌、南京、馬鞍山、江陰、九江、鎮(zhèn)揚(yáng)、銅陵等重點(diǎn)河段的整治模型試驗(yàn)研究及工程治理設(shè)計(jì)等，在水深達(dá)60 m的鎮(zhèn)揚(yáng)河段和暢洲左汊用土工布砂枕袋筑起了一道最大壩高近40 m的水下潛壩，有效地遏制了和暢洲左汊分流急劇擴(kuò)大的趨勢(shì);中游界牌河段防洪與航運(yùn)綜合整治工程的實(shí)施，較好地解決了該河段防洪和航運(yùn)之間的矛盾;荊江河勢(shì)控制與應(yīng)急工程的實(shí)施有效阻止守護(hù)段岸線的崩退，河勢(shì)得到初步控制，為暢通長(zhǎng)江航運(yùn)、建設(shè)港口碼頭、兩岸城市規(guī)劃建設(shè)等事關(guān)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障長(zhǎng)江兩岸干堤的安全做出了重大貢獻(xiàn)。

利用實(shí)測(cè)資料分析與數(shù)學(xué)模型計(jì)算相結(jié)合的手段，研究了長(zhǎng)江口北支河道束窄、建閘、圍墾等工程和南支上段徐六涇節(jié)點(diǎn)、白茆沙頭部、白茆沙北水道下邊界等整治工程，以及南、北港河段整治工程實(shí)施后，長(zhǎng)江口南、北支不同地點(diǎn)、不同區(qū)域的漲、落潮期的流速、潮位、含沙量、含鹽度的影響，各汊道分流比、分沙比和不同部位河道沖淤的變化;初步研究了三峽工程、南水北調(diào)工程實(shí)施后對(duì)長(zhǎng)江口來(lái)水來(lái)沙及河床沖淤、鹽水入侵、水生物生存環(huán)境的疊加累積影響，并對(duì)長(zhǎng)江口地區(qū)生態(tài)環(huán)境的演變趨勢(shì)進(jìn)行了分析研究，為長(zhǎng)江口綜合整治開(kāi)發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。

2.3 水資源管理研究

根據(jù)長(zhǎng)江流域特點(diǎn)與水資源管理現(xiàn)狀，系統(tǒng)分析了長(zhǎng)江流域水資源綜合管理的需求，深入研究長(zhǎng)江流域水資源綜合管理涉及的利益主體及其相互關(guān)系，積極探索實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域綜合管理的原則和途徑，提出了具有長(zhǎng)江特點(diǎn)的流域綜合管理體制、機(jī)制與制度建設(shè)方案和實(shí)施步驟，負(fù)責(zé)了《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃》修編等流域規(guī)劃流域管理篇章的編寫(xiě)。

承擔(dān)了南水北調(diào)中線工程水權(quán)與水市場(chǎng)、南水北調(diào)工程的風(fēng)險(xiǎn)分析、流域用水總量控制與水量分配方案、省際糾紛調(diào)處機(jī)制、長(zhǎng)江大型梯級(jí)水電站群聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究、跨流域調(diào)水工程管理等研究工作。綜合運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)和風(fēng)險(xiǎn)理論等開(kāi)展了長(zhǎng)江流域應(yīng)急管理體系總體應(yīng)急預(yù)案研究、豐水地區(qū)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)江干流下游枯期水量分配方案、金沙江梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度與生態(tài)流量、三峽水庫(kù)的生態(tài)徑流調(diào)度措施及方案、漢江水量分配方案等研究工作，主持編制了全國(guó)《省級(jí)行政區(qū)取水許可總量控制和定額編制大綱》，為各項(xiàng)水行政事務(wù)管理提供了有力的技術(shù)支撐。

通過(guò)對(duì)滇中地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位、水資源利用狀況調(diào)查和需求預(yù)測(cè)，建立了節(jié)水指標(biāo)體系和用水總量控制目標(biāo)，提出了針對(duì)性的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)生活的節(jié)水措施方案。

建立的“數(shù)字灌區(qū)管理信息及決策支持系統(tǒng)”，采用遙感技術(shù)對(duì)灌區(qū)地面水分狀況及水量平衡進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)，基于灌區(qū)GIS基礎(chǔ)信息平臺(tái)和適合我國(guó)管理體制及灌區(qū)現(xiàn)狀的實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)原理及渠系動(dòng)態(tài)配水技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)出全套灌溉用水管理決策支持系統(tǒng)，在湖北省漳河灌區(qū)實(shí)際應(yīng)用后使灌溉水有效利用系數(shù)提高5%～10%。

2.4 水土保持研究

在土壤侵蝕機(jī)理和水土保持原理方面，針對(duì)長(zhǎng)江流域水土流失特點(diǎn)，研究了主要侵蝕土壤紫色土和紅壤的抗沖性、崩解速率、入滲速率、抗剪強(qiáng)度等土壤可蝕性指標(biāo)的時(shí)空分異規(guī)律，明確指出長(zhǎng)江中上游地區(qū)的產(chǎn)流模式為“蓄滿產(chǎn)流”。通過(guò)深入分析紅壤和紫色土的土壤理化性質(zhì)與可蝕性之間的關(guān)系，提出了與黃土高原水土保持措施不同的、具有長(zhǎng)江流域特色的“減少土壤水分入滲和壤中流對(duì)土壤的作用”的水土保持原理。

在水土流失監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)方面，自主研發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)可移動(dòng)水土流失實(shí)驗(yàn)室，變固定的野外徑流小區(qū)坡面侵蝕觀測(cè)為車(chē)載流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，可隨時(shí)對(duì)不同土壤、不同坡度進(jìn)行人工降雨模擬實(shí)驗(yàn)，縮短了水土流失監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取周期。此外，引進(jìn)國(guó)際上最先進(jìn)的三維激光地貌掃描儀，大大提高了水土流失監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取的速度和精度。建立了以“排水保土”為方針的長(zhǎng)江流域水土流失防治策略以及紅壤區(qū)和紫色土區(qū)水土流失綜合治理優(yōu)化范式。以發(fā)展坡地高效生態(tài)農(nóng)業(yè)為目標(biāo)，根據(jù)流域坡耕地特點(diǎn)，研發(fā)坡地不同徑流類(lèi)型(包括壤中流)的快速測(cè)評(píng)和收集技術(shù)，系統(tǒng)建立了長(zhǎng)江上游山區(qū)坡面徑流調(diào)控技術(shù)體系。

2.5 水生態(tài)水環(huán)境保護(hù)研究

為貫徹“維護(hù)健康長(zhǎng)江，促進(jìn)人水和諧”為基本宗旨的治江新理念，長(zhǎng)科院專(zhuān)門(mén)成立健康長(zhǎng)江課題組，針對(duì)健康長(zhǎng)江評(píng)價(jià)的有關(guān)科學(xué)和基礎(chǔ)問(wèn)題，開(kāi)展了“長(zhǎng)江流域水資源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究”、“濕地保留率指標(biāo)研究”、“長(zhǎng)江采砂管理健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究”、“水土保持率研究”、“長(zhǎng)江中下游優(yōu)良河勢(shì)保證率”等一系列研究工作。考慮長(zhǎng)江水循環(huán)特點(diǎn)和水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，以河流生態(tài)與環(huán)境自然評(píng)價(jià)指標(biāo)為重點(diǎn)，初步建立了健康長(zhǎng)江評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在水資源、水環(huán)境和水生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)基礎(chǔ)上，進(jìn)行流域水資源系統(tǒng)可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)理論研究，初步提出河流健康及管理水平指標(biāo)系統(tǒng)的量化和監(jiān)測(cè)方法，制定統(tǒng)一的、不同尺度的、有長(zhǎng)江特色的健康長(zhǎng)江評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)中國(guó)主要河流生態(tài)與環(huán)境面臨的問(wèn)題，開(kāi)展了中國(guó)環(huán)境流研究，分析了中國(guó)環(huán)境流發(fā)展現(xiàn)狀、確定方法、制度建設(shè)和管理途徑。從減緩梯級(jí)水庫(kù)建設(shè)運(yùn)行對(duì)河流生態(tài)環(huán)境影響的角度，研究了生態(tài)調(diào)度的概念、目標(biāo)、原則、方法和實(shí)施步驟等。以河流生態(tài)需水理論為基礎(chǔ)，初步提出了長(zhǎng)江流域典型斷面的生態(tài)流量過(guò)程，建立了考慮生態(tài)流量需求的梯級(jí)水庫(kù)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，將生態(tài)調(diào)度與常規(guī)調(diào)度耦合，探討了實(shí)施流域生態(tài)調(diào)度的相關(guān)管理體制與機(jī)制。結(jié)合三峽工程和長(zhǎng)江中下游水生生態(tài)系統(tǒng)，特別是“四大家魚(yú)”的生境需求，采用平面二維水流泥沙數(shù)學(xué)模型和生態(tài)調(diào)度的研究成果，預(yù)測(cè)了三峽工程運(yùn)用初期，河段沖淤變化規(guī)律及其對(duì)河勢(shì)、水位、流速流態(tài)等水沙環(huán)境的影響，探討了三峽工程的生態(tài)調(diào)度及對(duì)策措施。

以長(zhǎng)江上游密集的梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)為背景實(shí)例，辨識(shí)流域梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響;針對(duì)水文過(guò)程、泥沙、水溫、生境等生態(tài)要素定量分析梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行產(chǎn)生的累積影響作用，為系統(tǒng)認(rèn)識(shí)并科學(xué)合理地評(píng)價(jià)梯級(jí)水電工程對(duì)生態(tài)環(huán)境累積影響提供了理論和技術(shù)支撐。

以清江流域梯級(jí)水庫(kù)為典型代表，建設(shè)了清江生態(tài)環(huán)境野外科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，基于地面觀測(cè)、航空攝影測(cè)量和衛(wèi)星遙感研建了流域生態(tài)環(huán)境三維立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，開(kāi)展了水庫(kù)溫室氣體源匯變化研究和二氧化碳和甲烷交換通量原位觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，獲取了長(zhǎng)時(shí)間系列的觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用梯級(jí)水庫(kù)蓄水前后遙感圖像獲取了消落帶土地利用變化基本情況，分析與評(píng)估了水庫(kù)蓄水期間淹沒(méi)土壤和植被對(duì)水庫(kù)溫室氣體源匯變化的影響，探索了峽谷型梯級(jí)水庫(kù)溫室氣體源匯變化監(jiān)測(cè)方法。

在生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)技術(shù)方面，通過(guò)集成生物浮島和有機(jī)固廢生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，結(jié)合長(zhǎng)江流域湖區(qū)農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況和區(qū)域自然條件，建立了基于氮磷循環(huán)的可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，把富營(yíng)養(yǎng)化水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，有機(jī)固廢轉(zhuǎn)化成農(nóng)用肥料。該技術(shù)既解決了我國(guó)湖區(qū)的面源污染和有機(jī)固廢污染，使資源得到循環(huán)再利用，又使湖區(qū)生活用水得到改善，湖區(qū)農(nóng)民收入得到提高，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)雙贏。此外，與日本株式會(huì)社建設(shè)技術(shù)研究所合作研制開(kāi)發(fā)出基于水動(dòng)力學(xué)方法的機(jī)械除藻技術(shù)，分別在太湖及武漢市中山公園、東湖等水域成功開(kāi)展了系列除藻試驗(yàn)，取得了良好除藻的效果。

主持編寫(xiě)的《水利血防技術(shù)導(dǎo)則(試行)》和《水利血防技術(shù)導(dǎo)則實(shí)施指南》，對(duì)護(hù)坡滅螺、岸邊滅螺帶、隔斷滅螺、抬洲降灘滅螺、渠道硬化滅螺等14種水利血防措施做出了全面細(xì)致的規(guī)定，為我國(guó)水利血防工程設(shè)計(jì)和實(shí)施提供了重要的技術(shù)依據(jù)。

2.6 流域規(guī)劃與水行政綜合管理研究

近10年來(lái)，承擔(dān)了多個(gè)流域規(guī)劃編制及其相關(guān)研究工作，全面參與了《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃修編》、《長(zhǎng)江流域水資源綜合規(guī)劃》、《全國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃》、《長(zhǎng)江流域防洪規(guī)劃》和《長(zhǎng)江口綜合整治開(kāi)發(fā)規(guī)劃》，2002年完成了《長(zhǎng)江中下游干流河道采砂規(guī)劃》。在長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃修編工作中，編制完成了《長(zhǎng)江流域蓄滯洪區(qū)水土保持生態(tài)保護(hù)規(guī)劃》、《赤水河流域水土保持生態(tài)保護(hù)規(guī)劃》、《三峽庫(kù)區(qū)水土保持規(guī)劃》、《雅魯藏布江流域水土保持生態(tài)保護(hù)規(guī)劃》、《鄱陽(yáng)湖水土保持規(guī)劃》、《流域綜合管理規(guī)劃》等專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃及專(zhuān)題的研究。

近年來(lái)，為流域水行政管理開(kāi)發(fā)建設(shè)的多個(gè)先進(jìn)、實(shí)用、高效的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，極大地提高了流域綜合管理能力和公共服務(wù)水平。如“長(zhǎng)江河道采砂管理遠(yuǎn)程可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)”綜合運(yùn)用海事雷達(dá)、GPS定位、無(wú)線視頻等先進(jìn)技術(shù)和手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重點(diǎn)省際邊界重點(diǎn)河段采砂的遠(yuǎn)程可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有示范作用和推廣價(jià)值。“長(zhǎng)江大型取水動(dòng)態(tài)計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)”和“取水許可管理信息系統(tǒng)”以取水基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)為平臺(tái)，以取水信息管理與應(yīng)用為核心，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江流域大型取水戶的取水量和取水時(shí)段的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江流域取水信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)發(fā)布、交互式查詢和決策建議等多種支持功能?！八?zhí)法遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”運(yùn)用遙感、GIS、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及相關(guān)的專(zhuān)業(yè)分析軟件，快速、準(zhǔn)確地掌握監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)水工程、防汛設(shè)施、水文設(shè)施、取水口、排污口的基本設(shè)置情況，查詢水功能區(qū)劃、岸線規(guī)劃等專(zhuān)題數(shù)據(jù)，獲得違法對(duì)象的空間位置等基本信息，為水政執(zhí)法提供精確、直觀的數(shù)據(jù)支持，使水政執(zhí)法工作更加便捷、公正和客觀，有效地提高水行政執(zhí)法的工作效率和執(zhí)法水平。“三峽水庫(kù)突發(fā)性水污染事件應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)”綜合運(yùn)用“3S”、數(shù)據(jù)庫(kù)、三維虛擬和網(wǎng)絡(luò)通信等先進(jìn)技術(shù)，將基礎(chǔ)地理、水文、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等各類(lèi)本底信息有機(jī)整合并建立信息平臺(tái)，通過(guò)水動(dòng)力學(xué)及水污染模型數(shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)了基于真實(shí)地理景觀三維虛擬環(huán)境下的突發(fā)性水污染擴(kuò)散仿真，為三峽水庫(kù)基礎(chǔ)信息查詢、突發(fā)性水污染事故預(yù)警預(yù)報(bào)及應(yīng)急決策等提供了一個(gè)高精度、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、可共享的數(shù)字化輔助決策系統(tǒng)。

2008年，對(duì)《長(zhǎng)江河道采砂管理?xiàng)l例》和《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理辦法》開(kāi)展了后評(píng)估工作。通過(guò)對(duì)《長(zhǎng)江河道采砂管理?xiàng)l例》上位立法的協(xié)調(diào)性、合理性、針對(duì)性、規(guī)范性和可操作性等以及管理體制和主要制度等方面的系統(tǒng)評(píng)估，為修訂和完善該條例奠定了基礎(chǔ)，對(duì)制定和出臺(tái)全國(guó)采砂管理?xiàng)l例具有重要的意義。通過(guò)對(duì)《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理辦法》的主要技術(shù)準(zhǔn)則，建設(shè)項(xiàng)目業(yè)主執(zhí)行情況、審批及監(jiān)督程序等開(kāi)展系統(tǒng)的調(diào)查研究，為完善水資源論證管理法規(guī)的修訂完善提供了依據(jù)。

3 未來(lái)發(fā)展與展望

“十二五”及今后一個(gè)時(shí)期，長(zhǎng)科院將認(rèn)真貫徹黨中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》，以“維護(hù)健康長(zhǎng)江，促進(jìn)人水和諧”為宗旨，以全面提升自主創(chuàng)新能力為核心，以加快推進(jìn)科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)為重點(diǎn)，準(zhǔn)確把握治江工作面臨的新形勢(shì)、新任務(wù)和新要求，緊緊圍繞新時(shí)期治江戰(zhàn)略目標(biāo)，突出長(zhǎng)江特色，創(chuàng)新和諧發(fā)展，加速建設(shè)一流水利科研強(qiáng)院，為治水治江事業(yè)提供強(qiáng)有力的科技支撐。

3.1 圍繞新時(shí)期治江戰(zhàn)略目標(biāo)，著力構(gòu)建流域科技支撐體系

隨著治理開(kāi)發(fā)長(zhǎng)江的關(guān)鍵工程——三峽工程的全面竣工，長(zhǎng)江以防洪為主的“治江三階段”任務(wù)基本付諸實(shí)施，新時(shí)期長(zhǎng)江流域治理、開(kāi)發(fā)、保護(hù)和管理仍面臨一系列新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)。首先，流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展對(duì)長(zhǎng)江流域水資源開(kāi)發(fā)和利用需求進(jìn)一步增加，同時(shí)，隨著人們生活水平的提高，對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求也日益提高，水利工程建設(shè)也面臨著移民難度增加、河流水文和河流地貌變化、生物多樣性退化、地質(zhì)災(zāi)害和水土流失增加、流域社會(huì)和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題也日顯突出;流域已建、在建的一系列重大水利水電工程，在發(fā)揮巨大效益的同時(shí)，也面臨需要研究梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，發(fā)揮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益最大化問(wèn)題，梯級(jí)水庫(kù)對(duì)河流累積影響日漸顯露，必將對(duì)長(zhǎng)江水系生態(tài)與環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生多方面的長(zhǎng)期影響;長(zhǎng)江巨大洪水來(lái)量與中下游河道泄洪能力不足的矛盾依然存在，分蓄洪區(qū)建設(shè)滯后，山洪和洪澇災(zāi)害仍然威脅著人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全;由于蓄水工程缺乏和灌區(qū)配套建設(shè)落后，流域內(nèi)局部地區(qū)干旱缺水問(wèn)題依然嚴(yán)重，由于長(zhǎng)期粗放的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，長(zhǎng)江流域湖泊面積減少，天然濕地萎縮，部分湖泊、干流沿岸城市水域以及部分支流水質(zhì)污染嚴(yán)重，水質(zhì)性缺水日益突出。

因此，要圍繞防洪安全、合理開(kāi)發(fā)利用、維系優(yōu)良生態(tài)、穩(wěn)定河勢(shì)河床的新時(shí)期治江戰(zhàn)略目標(biāo)，著力構(gòu)建以長(zhǎng)科院為主要依托單位的流域科技創(chuàng)新中心，通過(guò)長(zhǎng)江委和流域內(nèi)水利科技資源整合和聚集，構(gòu)建創(chuàng)新體系，加大創(chuàng)新投入，完善創(chuàng)新機(jī)制，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，加速提升治江科技創(chuàng)新能力，共同推進(jìn)“維護(hù)健康長(zhǎng)江、促進(jìn)人水和諧”的新時(shí)期治江實(shí)踐，有力支撐流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 圍繞基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)，著力建設(shè)水利科技創(chuàng)新平臺(tái)

未來(lái)一段時(shí)期，要以國(guó)家和行業(yè)需求為目標(biāo)，以解決長(zhǎng)江水利發(fā)展中戰(zhàn)略性、全局性、基礎(chǔ)性的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題和重大水利水電工程關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題為重點(diǎn)，在建設(shè)好現(xiàn)有重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(工程技術(shù)研究中心)的基礎(chǔ)上，著力建設(shè)10個(gè)左右長(zhǎng)科院特色實(shí)驗(yàn)室，爭(zhēng)取新組建流域水資源與環(huán)境生態(tài)科學(xué)、水利血防與水環(huán)境科學(xué)、山洪地質(zhì)災(zāi)害防治等省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(工程技術(shù)研究中心)，力爭(zhēng)組建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等方面取得重大進(jìn)展。構(gòu)建起集中我院優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)，充分體現(xiàn)長(zhǎng)江特色，基本滿足治水治江需要，由國(guó)家、水利部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(工程技術(shù)研究中心)和長(zhǎng)科院特色實(shí)驗(yàn)室構(gòu)成的三級(jí)水利科技創(chuàng)新平臺(tái)。

為加強(qiáng)基礎(chǔ)性原創(chuàng)研究，將野外觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站建設(shè)作為提升自主創(chuàng)新能力的重要突破口之一，著力構(gòu)建基本覆蓋長(zhǎng)江流域和西南諸河重點(diǎn)區(qū)域，涵蓋生態(tài)、環(huán)境、資源及災(zāi)害防治等領(lǐng)域的野外科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站網(wǎng)體系，為野外觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)、研究和示范提供儀器設(shè)備較為先進(jìn)、生活設(shè)施基本齊備、通訊與交通滿足需要的基本平臺(tái)。通過(guò)開(kāi)展長(zhǎng)期、定位觀測(cè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)從以往過(guò)分重視實(shí)驗(yàn)室(室內(nèi))研究，向?qū)嶒?yàn)室研究與野外觀測(cè)與實(shí)驗(yàn)示范研究并重轉(zhuǎn)變，對(duì)流域生態(tài)環(huán)境的研究從短期逐步走向長(zhǎng)期系統(tǒng)研究，為凝煉科學(xué)問(wèn)題、承擔(dān)國(guó)家和水利部科技計(jì)劃以及重大治江課題提供第一手資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為流域規(guī)劃、河道治理、防災(zāi)減災(zāi)、資源可持續(xù)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)、水行政綜合管理、重大工程建設(shè)等提供科學(xué)依據(jù)和優(yōu)化示范模式，為治江事業(yè)又好又快發(fā)展提供強(qiáng)有力支撐。

3.3 圍繞公益性科研機(jī)構(gòu)職責(zé)，著力建設(shè)一流水利科研強(qiáng)院

圍繞建立“開(kāi)放、流動(dòng)、競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)作”的公益類(lèi)非營(yíng)利性科研機(jī)構(gòu)新型管理和運(yùn)行機(jī)制，加強(qiáng)科技管理體制改革與探索，加快人事、分配制度的改革，制定有利于促進(jìn)自主創(chuàng)新的激勵(lì)機(jī)制、約束機(jī)制及相關(guān)政策，大力推進(jìn)長(zhǎng)科院創(chuàng)新文化建設(shè)，積極開(kāi)展國(guó)際科技合作與交流，進(jìn)一步營(yíng)造鼓勵(lì)創(chuàng)新的科研環(huán)境。

根據(jù)國(guó)家、水利和治江事業(yè)發(fā)展的重大需求，全面優(yōu)化科研力量的布局和科技資源的配置，以公益性、應(yīng)用基礎(chǔ)及應(yīng)用研究為主，同時(shí)開(kāi)展基礎(chǔ)性研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)，突出長(zhǎng)江特色，鞏固和加強(qiáng)優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)，抓住機(jī)遇發(fā)展新專(zhuān)業(yè)，開(kāi)拓新的研究領(lǐng)域。河流泥沙與防洪減災(zāi)、水資源管理與調(diào)控、巖土力學(xué)與工程、工程安全與災(zāi)害防治、水土保持、水信息技術(shù)、水工材料與結(jié)構(gòu)、水力學(xué)等專(zhuān)業(yè)達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平，其中多個(gè)研究方向與領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際一流水平。擴(kuò)展并開(kāi)拓流域管理、農(nóng)田水利、流域水生態(tài)和水環(huán)境、生態(tài)友好型水利工程技術(shù)、大壩安全管理、移民與社會(huì)發(fā)展、水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度、農(nóng)村飲水安全等專(zhuān)業(yè)與研究領(lǐng)域。建設(shè)一定數(shù)量以學(xué)科帶頭人為核心、以骨干科研人才為主體，研究方向明確、特色鮮明、結(jié)構(gòu)合理、在國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域具有一定影響和發(fā)展?jié)摿Φ膭?chuàng)新團(tuán)隊(duì)，全面提升科技創(chuàng)新能力、成果轉(zhuǎn)化水平、社會(huì)服務(wù)能力和綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。通過(guò)10余年奮斗，到長(zhǎng)科院建院70周年時(shí)，建成具有一流科研隊(duì)伍、一流科研成果、一流科研條件、一流科研管理的現(xiàn)代水利科研強(qiáng)院，為長(zhǎng)江水利事業(yè)譜寫(xiě)新的篇章，為我國(guó)水利現(xiàn)代化建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。

［1］郭熙靈.服務(wù)治江事業(yè)鑄就科技輝煌［J］.人民長(zhǎng)江，2010，41(4):100－106.(GUO Xi-ling.Providing Service for River Harnessing Undertakings and Making a Scientific Brilliance［J］.Yangtze River，2010，41(4):100－106.(in Chinese))

［2］長(zhǎng)江水利委員會(huì).長(zhǎng)江治理開(kāi)發(fā)保護(hù)60年［M］.武漢:長(zhǎng)江出版社，2010.(Changjiang Water Resources Commission.Regulation and Development of Yangtze River for Six Decades［M］.Wuhan:Changjiang Press，2010.(in Chinese))