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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”（Developing Physically-based Models: Challenges and Payoffs）。他從多年的研究實踐出發(fā)，將扎實的理論與生動的案例相融合，詳細(xì)闡釋了機理模型對于我們正確認(rèn)識客觀世界的重要意義。
在報告的上半部分，Kumar教授介紹了構(gòu)建機理模型所面臨的主要挑戰(zhàn)，也是在使用基理模型時需要格外留意的要點，包括：
a） 為機理模型建立基準(zhǔn)參照：不僅對單個物理過程進(jìn)行基準(zhǔn)確認(rèn)，同時對多個物理過程之間的交互影響進(jìn)行基準(zhǔn)確認(rèn)；
b） 理解機理模型的原理過程：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不同系統(tǒng)的水循環(huán)，并進(jìn)行驗證分析；
c） 通過合理構(gòu)建模型架構(gòu)來提升計算效率：對比結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格求解效率的差異、對比MPI/GPU/PreConditioner等計算方法和輔助工具對不同問題的適應(yīng)性；
d） 尋求合適的機理模型求解工具：學(xué)會利用現(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） 以及對機理模型未來發(fā)展方向的思考：選取跨平臺的語言、基于網(wǎng)絡(luò)的決策支持模型構(gòu)建等。
a） 幫助對系統(tǒng)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，并能夠指導(dǎo)科學(xué)監(jiān)測方案制訂：構(gòu)建美國南部某受颶風(fēng)影響的試驗流域土壤下滲物理模型并進(jìn)行率定校驗，逐項分析評估植物蒸騰、土壤初始含水量、地下水水位等因素對于地表徑流量的影響，理解相等降雨量條件下，不同場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：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)測不同氣候變化情景下的雪堆中含水量的差異。
c） 幫助對經(jīng)驗?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子模塊，并與相對應(yīng)的經(jīng)驗?zāi)Ｐ湍M結(jié)果進(jìn)行比對，確定經(jīng)驗?zāi)Ｐ椭薪?jīng)驗參數(shù)背后的物理含義，并對參數(shù)的取值范圍提供指導(dǎo)。
d） 幫助制訂應(yīng)對策略：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)破浪會有時
直掛云帆濟滄海
智水團(tuán)隊特聘首席科學(xué)家鄒銳博士詳細(xì)介紹了“智能流域管理的洱海實踐”，包括“流域水文水質(zhì)模型-洱海湖體三維水動力水質(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)警和長效管控運營平臺的建設(shè)等。其中對于洱海流場的新發(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，都詮釋了機理模型在解決水環(huán)境實際管理問題時所能提供給我們的全新視角和科學(xué)洞見，為制訂切實有效的智能化流域-水體管理措施打下堅實的基礎(chǔ)。
Kumar教授表示，智水-英特團(tuán)隊所創(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)隊所遵循的將模型基礎(chǔ)理論與工程實踐應(yīng)用緊密結(jié)合、從實際問題需求出發(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，大家未來會朝著共同的目標(biāo)一起努力，推動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。