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5月30日，美國杜克大學(xué)尼古拉斯環(huán)境學(xué)院Kumar教授到智水參加南京智水-北京英特-杜克大學(xué)學(xué)術(shù)交流，雙方圍繞環(huán)境管理中機(jī)理模型的重要作用展開了深入探討。
問渠哪得清如許
為有源頭活水來
Kumar教授學(xué)術(shù)報(bào)告的題目是“研發(fā)基于物理過程的數(shù)值模型:挑戰(zhàn)與回報(bào)”（Developing Physically-based Models: Challenges and Payoffs）。他從多年的研究實(shí)踐出發(fā)，將扎實(shí)的理論與生動(dòng)的案例相融合，詳細(xì)闡釋了機(jī)理模型對(duì)于我們正確認(rèn)識(shí)客觀世界的重要意義。
在報(bào)告的上半部分，Kumar教授介紹了構(gòu)建機(jī)理模型所面臨的主要挑戰(zhàn)，也是在使用基理模型時(shí)需要格外留意的要點(diǎn)，包括：
a） 為機(jī)理模型建立基準(zhǔn)參照：不僅對(duì)單個(gè)物理過程進(jìn)行基準(zhǔn)確認(rèn)，同時(shí)對(duì)多個(gè)物理過程之間的交互影響進(jìn)行基準(zhǔn)確認(rèn)；
b） 理解機(jī)理模型的原理過程：例如通過同位素方法來反推同一流域中的植被與河流中存在兩個(gè)不同系統(tǒng)的水循環(huán)，并進(jìn)行驗(yàn)證分析；
c） 通過合理構(gòu)建模型架構(gòu)來提升計(jì)算效率：對(duì)比結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格求解效率的差異、對(duì)比MPI/GPU/PreConditioner等計(jì)算方法和輔助工具對(duì)不同問題的適應(yīng)性；
d） 尋求合適的機(jī)理模型求解工具：學(xué)會(huì)利用現(xiàn)有的求解工具（Sundials/PETs/OpenFoam等），把更多的精力放在理解問題、構(gòu)建模型、分析結(jié)果上；
e） 以及對(duì)機(jī)理模型未來發(fā)展方向的思考：選取跨平臺(tái)的語言、基于網(wǎng)絡(luò)的決策支持模型構(gòu)建等。
a） 幫助對(duì)系統(tǒng)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，并能夠指導(dǎo)科學(xué)監(jiān)測(cè)方案制訂：構(gòu)建美國南部某受颶風(fēng)影響的試驗(yàn)流域土壤下滲物理模型并進(jìn)行率定校驗(yàn)，逐項(xiàng)分析評(píng)估植物蒸騰、土壤初始含水量、地下水水位等因素對(duì)于地表徑流量的影響，理解相等降雨量條件下，不同場(chǎng)次降雨帶來地表徑流總量差異顯著的深層次原因，并以此確定監(jiān)測(cè)方案所應(yīng)涵蓋的關(guān)鍵指標(biāo)。
b） 幫助發(fā)現(xiàn)未來的趨勢(shì)：構(gòu)建美國東北部某流域的融雪物理模型，并與多種氣候變化模型耦合，預(yù)測(cè)不同氣候變化情景下的雪堆中含水量的差異。
c） 幫助對(duì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行改進(jìn)：構(gòu)建包括雨滴沖擊、水力沖刷、水力輸移、再懸浮、重力沉淀等物理過程的流域水文-泥沙模型，逐步簡化模型的單個(gè)子模塊，并與相對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍M結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，確定經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭薪?jīng)驗(yàn)參數(shù)背后的物理含義，并對(duì)參數(shù)的取值范圍提供指導(dǎo)。
d） 幫助制訂應(yīng)對(duì)策略：從宏觀水資源管理的角度，構(gòu)建包括太陽輻射、植被覆蓋、降雪、蒸騰等各要素的物理模型，量化美國西部某流域森林密度與融雪速度的關(guān)系，評(píng)估為使得融雪供水量與需求同步的最佳森林密度。
長風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)
直掛云帆濟(jì)滄海
智水團(tuán)隊(duì)特聘首席科學(xué)家鄒銳博士詳細(xì)介紹了“智能流域管理的洱海實(shí)踐”，包括“流域水文水質(zhì)模型-洱海湖體三維水動(dòng)力水質(zhì)模型-藻類模型”耦合模型體系建設(shè)、湖體水質(zhì)管理決策情景分析、以及洱海湖體水質(zhì)短期預(yù)警和長效管控運(yùn)營平臺(tái)的建設(shè)等。其中對(duì)于洱海流場(chǎng)的新發(fā)現(xiàn)，以及由模型反推得到的導(dǎo)致洱海垂向水溫分層不明顯的關(guān)鍵因素等，都詮釋了機(jī)理模型在解決水環(huán)境實(shí)際管理問題時(shí)所能提供給我們的全新視角和科學(xué)洞見，為制訂切實(shí)有效的智能化流域-水體管理措施打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
Kumar教授表示，智水-英特團(tuán)隊(duì)所創(chuàng)建的智能流域管理核心理念和相關(guān)技術(shù)體系令人印象深刻，團(tuán)隊(duì)所遵循的將模型基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐應(yīng)用緊密結(jié)合、從實(shí)際問題需求出發(fā)進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新的路線也是他本人一直推崇的方向，大家未來會(huì)朝著共同的目標(biāo)一起努力，推動(dòng)更深層次的合作和交流。
河海大學(xué)、千百園環(huán)境教育基地等單位也參加了本次學(xué)術(shù)研討。