進(jìn)入“十五五”時(shí)期，以系統(tǒng)融合思維驅(qū)動城市整體性更新已成為明確方向。這要求城市水系統(tǒng)治理必須超越過去單一、割裂的工程模式，轉(zhuǎn)向統(tǒng)籌水安全、水資源、水環(huán)境與水生態(tài)的綜合管理。在這一深刻變革中，城市水系統(tǒng)綜合模型（即整合了水文、水動力、水質(zhì)等過程的數(shù)學(xué)模型）的角色，正經(jīng)歷躍遷：從輔助設(shè)計(jì)的后臺工具，轉(zhuǎn)向支撐規(guī)劃決策、優(yōu)化運(yùn)營調(diào)度、評估綜合效益的“智慧核心”。
然而，模型的深度應(yīng)用遠(yuǎn)非購買軟件或搭建可視化界面那般簡單，其背后存在技術(shù)可靠性、數(shù)據(jù)支撐、管理機(jī)制等一系列深層矛盾。只有正視并系統(tǒng)破解這些矛盾，才能讓模型真正賦能“藍(lán)—綠—灰”融合的復(fù)雜實(shí)踐，將系統(tǒng)融合理念從戰(zhàn)略構(gòu)想轉(zhuǎn)化為切實(shí)成效。
模型模擬能力的局限性與城市水系統(tǒng)復(fù)雜性的矛盾 當(dāng)前，許多城市雖已建立模型，但決策者對其輸出結(jié)果往往持謹(jǐn)慎甚至懷疑態(tài)度。這種“信任缺失”的根源，首先在于模型自身的簡化本質(zhì)與真實(shí)世界極端復(fù)雜性之間的固有差距。城市水系統(tǒng)是一個(gè)由自然循環(huán)與人工設(shè)施深度耦合、不斷動態(tài)演變的復(fù)雜系統(tǒng)。而數(shù)學(xué)模型必然是對物理系統(tǒng)的概化，這種概化帶來了多重挑戰(zhàn)。
首先，是尺度轉(zhuǎn)換帶來的失真問題。在微觀尺度上，下凹式綠地或雨水花園的效能，取決于土壤孔隙、植物根系、微生物活動等精細(xì)過程。但在模擬整個(gè)流域或城市片區(qū)時(shí)，這些細(xì)節(jié)通常被濃縮為少數(shù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。這種處理如何影響對系統(tǒng)長期、宏觀行為（如地下水補(bǔ)給總量、面源污染的年負(fù)荷等）預(yù)測的準(zhǔn)確性，仍是學(xué)術(shù)與工程界面臨的難題。
其次，是對新型治理設(shè)施及其交互過程模擬的不足。隨著海綿城市建設(shè)的推進(jìn)，綠色基礎(chǔ)設(shè)施與灰色管網(wǎng)系統(tǒng)形成交織網(wǎng)絡(luò)。然而，現(xiàn)有模型對綠色設(shè)施動態(tài)過程的刻畫仍較為粗糙。例如，生物滯留設(shè)施的干燥過程、其填料層滲透性能隨運(yùn)行時(shí)間的衰減、連續(xù)強(qiáng)降雨下的飽和失效機(jī)制等，往往難以精確表達(dá)。更重要的是，綠色設(shè)施與灰色管網(wǎng)之間并非獨(dú)立工作，而是存在動態(tài)的水量、水質(zhì)反饋。模型在模擬這種復(fù)雜交互，尤其是評估其在長期運(yùn)行和極端氣候下的協(xié)同效應(yīng)與失效風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，能力仍顯局限。
模型持續(xù)運(yùn)行所依賴的動態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)薄弱 模型的準(zhǔn)確性與生命力，高度依賴持續(xù)、高質(zhì)量、多維度的數(shù)據(jù)輸入。但支撐模型可靠運(yùn)行與迭代更新的“數(shù)據(jù)生態(tài)”遠(yuǎn)未形成。問題不僅在于數(shù)據(jù)“有沒有”，更在于數(shù)據(jù)“能不能用”“好不好用”“及不及時(shí)”。
數(shù)據(jù)的靜態(tài)化與城市動態(tài)發(fā)展的脫節(jié)。城市是一個(gè)有機(jī)生命體，其肌理持續(xù)變化：一片土地可能從透水地面變?yōu)橛不瘡V場，一段管網(wǎng)可能被改造遷建，一個(gè)調(diào)蓄池可能投入使用。如果模型的底層數(shù)據(jù)（如地形、下墊面屬性、管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）不能隨物理世界同步更新，模型很快就會失真，預(yù)測價(jià)值急劇下降。目前，缺乏強(qiáng)制性機(jī)制將城市物理空間變更信息自動、規(guī)范地同步到模型的數(shù)字世界中。
反映系統(tǒng)內(nèi)部過程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)缺失。我們或許擁有管網(wǎng)圖紙，但難以知曉管道內(nèi)部的沉積程度與結(jié)構(gòu)性缺陷；建設(shè)了大量綠色設(shè)施，但長期監(jiān)測其水文水質(zhì)效能的數(shù)據(jù)寥寥無幾；了解土地利用類型，但對水力參數(shù)（下滲率、洼蓄量）的空間分布主要依賴經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。這些缺失使模型校準(zhǔn)如同“盲人摸象”，內(nèi)部參數(shù)可能嚴(yán)重偏離實(shí)際，導(dǎo)致模型“看起來完美，用起來存疑”。
多源數(shù)據(jù)融合與應(yīng)用存在高技術(shù)壁壘。遙感影像、物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、移動監(jiān)測數(shù)據(jù)、公眾上報(bào)信息等，構(gòu)成了“大數(shù)據(jù)”來源。但這些數(shù)據(jù)格式、精度、時(shí)空尺度各異，清洗、對齊、提取有效信息需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與AI（人工智能）分析能力。如何構(gòu)建自動消化多源異構(gòu)數(shù)據(jù)、反哺模型進(jìn)行自我校準(zhǔn)優(yōu)化的技術(shù)體系，是走向“智慧”必須搭建的橋梁。
模型作為管理工具與現(xiàn)行體制機(jī)制的不適配 最深層的矛盾或許不在于技術(shù)本身，而在于管理邏輯。模型本質(zhì)上應(yīng)被視為需要持續(xù)投資、專業(yè)運(yùn)營和廣泛共享的城市關(guān)鍵數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。但當(dāng)前普遍的項(xiàng)目制、部門化思維，卻將其視為一次性的、歸屬某個(gè)部門的軟件交付物或科研成果。這種認(rèn)知錯位導(dǎo)致了嚴(yán)重的機(jī)制障礙。
權(quán)責(zé)模糊與可持續(xù)運(yùn)維缺失。模型建成后所有權(quán)歸屬不清，由誰負(fù)責(zé)依據(jù)城市動態(tài)進(jìn)行年度數(shù)據(jù)更新和模型校驗(yàn)尚未明確。日常維護(hù)、系統(tǒng)升級以及跨部門分析服務(wù)的責(zé)任主體亦不明確，加之長期運(yùn)維資金來源缺乏制度性安排，導(dǎo)致上述關(guān)鍵問題往往處于懸置狀態(tài)。其直接后果是，大量模型在項(xiàng)目驗(yàn)收后即進(jìn)入閑置狀態(tài)，或因維護(hù)不足而快速失效，致使前期投入的巨額資金難以轉(zhuǎn)化為持續(xù)的管理效益。
模型未嵌入核心決策流程。在諸多關(guān)鍵治理場景中——如國土空間規(guī)劃的水系統(tǒng)承載力評估、重大建設(shè)項(xiàng)目的排水方案審查、極端降雨下的應(yīng)急調(diào)度——模型分析并未成為強(qiáng)制性或制度化的決策環(huán)節(jié)。其輸出通常被視為參考意見而非必要依據(jù)。當(dāng)模型無法深度嵌入城市規(guī)劃、建設(shè)、管理的核心審批流程時(shí)，其價(jià)值便被邊緣化。
跨部門協(xié)同共享壁壘。模型價(jià)值的最大化，在于為規(guī)劃、住建、水務(wù)、生態(tài)環(huán)境、應(yīng)急等多個(gè)部門提供共同的決策模擬平臺。然而部門間的數(shù)據(jù)壁壘、業(yè)務(wù)壁壘，使模型往往局限于發(fā)起建設(shè)的單一部門內(nèi)部使用，難以實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的模擬分析與協(xié)同調(diào)度，這與“系統(tǒng)融合”治理的內(nèi)在要求背道而馳。
構(gòu)建可信、動態(tài)、嵌入治理流程的模型應(yīng)用體系 面對上述三重矛盾，“十五五”時(shí)期推動城市水系統(tǒng)模型深度應(yīng)用的突破口，必須采取系統(tǒng)性、集成化的策略，推動模型從“有”到“用”、從“用”到“信”、從“信”到“驅(qū)動變革”的跨越。
在提升模型技術(shù)可信度方面，行業(yè)應(yīng)從追求復(fù)雜性轉(zhuǎn)向追求可靠性。推廣不確定性分析與量化方法，模擬結(jié)果須附帶誤差范圍或置信區(qū)間，使決策者明晰風(fēng)險(xiǎn)。鼓勵發(fā)展混合建模，在宏觀模型中嵌入關(guān)鍵過程的精細(xì)機(jī)理。模型須緊跟管理需求，在模擬水量水質(zhì)之外，耦合生態(tài)、熱環(huán)境、碳排放等模塊，直接評估水系統(tǒng)在生物多樣性、氣候適應(yīng)性、低碳發(fā)展等方面的綜合效益，成為多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化的量化工具。
在構(gòu)建動態(tài)數(shù)據(jù)基底方面，須建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與更新機(jī)制。所有新建、改建項(xiàng)目竣工時(shí)，應(yīng)同步提交符合模型輸入標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器可讀屬性數(shù)據(jù)。同時(shí)，構(gòu)建一體化監(jiān)測感知網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用低成本傳感器、移動監(jiān)測與AI識別技術(shù)（如視頻監(jiān)控識別積水），獲取實(shí)時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)同化技術(shù)不斷注入模型，動態(tài)修正其運(yùn)行狀態(tài)，使數(shù)字模型與物理城市同步更新。
在推動體制機(jī)制深度適配方面，須通過政策或立法確立城市水系統(tǒng)模型的法定公共數(shù)字資產(chǎn)地位，明確建設(shè)、更新、維護(hù)、共享的責(zé)任主體、協(xié)同機(jī)制及長期資金保障。推動采購模式從“購買軟件項(xiàng)目”轉(zhuǎn)向“購買持續(xù)模型服務(wù)”，成立或指定專業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一長效運(yùn)營。最關(guān)鍵的是將模型深度嵌入核心行政流程——在控規(guī)編制、規(guī)劃許可、防汛預(yù)案等環(huán)節(jié)，明確規(guī)定以模型模擬評估為科學(xué)依據(jù)，使其成為管理流程中不可繞過的一環(huán)。
“十五五”時(shí)期，城市水系統(tǒng)模型的深度應(yīng)用，意義遠(yuǎn)超技術(shù)升級。它本質(zhì)上是一場治理方式的變革：從依賴局部經(jīng)驗(yàn)和靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)向基于全系統(tǒng)動態(tài)模擬與前瞻推演的精細(xì)化、科學(xué)化治理。破解技術(shù)可靠性、數(shù)據(jù)動態(tài)性、體制機(jī)制適配性這三大深層矛盾，是釋放模型潛能、賦能城市水系統(tǒng)整體性更新的必然路徑。
當(dāng)模型成為一個(gè)可信、動態(tài)、且深度嵌入城市治理血脈的“智慧核心”時(shí)，它將不再僅僅是反映問題的“鏡子”，而是預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化方案、評估效益、實(shí)現(xiàn)“藍(lán)—綠—灰”有機(jī)融合的“決策引擎”，為中國城市的可持續(xù)與韌性未來提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基石。
包峻松
北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院在讀博士研究生。主要從事城市雨污水排水系統(tǒng)模擬、機(jī)理探索以及污染控制等方面研究。深度參與多項(xiàng)城市排水系統(tǒng)水質(zhì)水量模擬預(yù)測、城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及控制、城市污水處理系統(tǒng)提質(zhì)增效相關(guān)工作。參與多項(xiàng)國家級項(xiàng)目包括國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目以及創(chuàng)新群體項(xiàng)目等。以第一作者身份在Environmental Science&Technology、Environment International等國際優(yōu)秀期刊上發(fā)表4篇TOPSCI論文，另有合著SCI及核心期刊文章多篇。
來源：中國建設(shè)報(bào)
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