進入“十五五”時期，以系統融合思維驅動城市整體性更新已成為明確方向。這要求城市水系統治理必須超越過去單一、割裂的工程模式，轉向統籌水安全、水資源、水環境與水生態的綜合管理。在這一深刻變革中，城市水系統綜合模型（即整合了水文、水動力、水質等過程的數學模型）的角色，正經歷躍遷：從輔助設計的后臺工具，轉向支撐規劃決策、優化運營調度、評估綜合效益的“智慧核心”。
然而，模型的深度應用遠非購買軟件或搭建可視化界面那般簡單，其背后存在技術可靠性、數據支撐、管理機制等一系列深層矛盾。只有正視并系統破解這些矛盾，才能讓模型真正賦能“藍—綠—灰”融合的復雜實踐，將系統融合理念從戰略構想轉化為切實成效。
模型模擬能力的局限性與城市水系統復雜性的矛盾 當前，許多城市雖已建立模型，但決策者對其輸出結果往往持謹慎甚至懷疑態度。這種“信任缺失”的根源，首先在于模型自身的簡化本質與真實世界極端復雜性之間的固有差距。城市水系統是一個由自然循環與人工設施深度耦合、不斷動態演變的復雜系統。而數學模型必然是對物理系統的概化，這種概化帶來了多重挑戰。
首先，是尺度轉換帶來的失真問題。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、微生物活動等精細過程。但在模擬整個流域或城市片區時，這些細節通常被濃縮為少數經驗參數。這種處理如何影響對系統長期、宏觀行為（如地下水補給總量、面源污染的年負荷等）預測的準確性，仍是學術與工程界面臨的難題。
其次，是對新型治理設施及其交互過程模擬的不足。隨著海綿城市建設的推進，綠色基礎設施與灰色管網系統形成交織網絡。然而，現有模型對綠色設施動態過程的刻畫仍較為粗糙。例如，生物滯留設施的干燥過程、其填料層滲透性能隨運行時間的衰減、連續強降雨下的飽和失效機制等，往往難以精確表達。更重要的是，綠色設施與灰色管網之間并非獨立工作，而是存在動態的水量、水質反饋。模型在模擬這種復雜交互，尤其是評估其在長期運行和極端氣候下的協同效應與失效風險時，能力仍顯局限。
模型持續運行所依賴的動態數據基礎薄弱 模型的準確性與生命力，高度依賴持續、高質量、多維度的數據輸入。但支撐模型可靠運行與迭代更新的“數據生態”遠未形成。問題不僅在于數據“有沒有”，更在于數據“能不能用”“好不好用”“及不及時”。
數據的靜態化與城市動態發展的脫節。城市是一個有機生命體，其肌理持續變化：一片土地可能從透水地面變為硬化廣場，一段管網可能被改造遷建，一個調蓄池可能投入使用。如果模型的底層數據（如地形、下墊面屬性、管網拓撲結構）不能隨物理世界同步更新，模型很快就會失真，預測價值急劇下降。目前，缺乏強制性機制將城市物理空間變更信息自動、規范地同步到模型的數字世界中。
反映系統內部過程的關鍵數據缺失。我們或許擁有管網圖紙，但難以知曉管道內部的沉積程度與結構性缺陷；建設了大量綠色設施，但長期監測其水文水質效能的數據寥寥無幾；了解土地利用類型，但對水力參數（下滲率、洼蓄量）的空間分布主要依賴經驗估計。這些缺失使模型校準如同“盲人摸象”，內部參數可能嚴重偏離實際，導致模型“看起來完美，用起來存疑”。
多源數據融合與應用存在高技術壁壘。遙感影像、物聯網傳感器實時數據、移動監測數據、公眾上報信息等，構成了“大數據”來源。但這些數據格式、精度、時空尺度各異，清洗、對齊、提取有效信息需要強大的數據處理與AI（人工智能）分析能力。如何構建自動消化多源異構數據、反哺模型進行自我校準優化的技術體系，是走向“智慧”必須搭建的橋梁。
模型作為管理工具與現行體制機制的不適配 最深層的矛盾或許不在于技術本身，而在于管理邏輯。模型本質上應被視為需要持續投資、專業運營和廣泛共享的城市關鍵數字基礎設施。但當前普遍的項目制、部門化思維，卻將其視為一次性的、歸屬某個部門的軟件交付物或科研成果。這種認知錯位導致了嚴重的機制障礙。
權責模糊與可持續運維缺失。模型建成后所有權歸屬不清，由誰負責依據城市動態進行年度數據更新和模型校驗尚未明確。日常維護、系統升級以及跨部門分析服務的責任主體亦不明確，加之長期運維資金來源缺乏制度性安排，導致上述關鍵問題往往處于懸置狀態。其直接后果是，大量模型在項目驗收后即進入閑置狀態，或因維護不足而快速失效，致使前期投入的巨額資金難以轉化為持續的管理效益。
模型未嵌入核心決策流程。在諸多關鍵治理場景中——如國土空間規劃的水系統承載力評估、重大建設項目的排水方案審查、極端降雨下的應急調度——模型分析并未成為強制性或制度化的決策環節。其輸出通常被視為參考意見而非必要依據。當模型無法深度嵌入城市規劃、建設、管理的核心審批流程時，其價值便被邊緣化。
跨部門協同共享壁壘。模型價值的最大化，在于為規劃、住建、水務、生態環境、應急等多個部門提供共同的決策模擬平臺。然而部門間的數據壁壘、業務壁壘，使模型往往局限于發起建設的單一部門內部使用，難以實現跨系統的模擬分析與協同調度，這與“系統融合”治理的內在要求背道而馳。
構建可信、動態、嵌入治理流程的模型應用體系 面對上述三重矛盾，“十五五”時期推動城市水系統模型深度應用的突破口，必須采取系統性、集成化的策略，推動模型從“有”到“用”、從“用”到“信”、從“信”到“驅動變革”的跨越。
在提升模型技術可信度方面，行業應從追求復雜性轉向追求可靠性。推廣不確定性分析與量化方法，模擬結果須附帶誤差范圍或置信區間，使決策者明晰風險。鼓勵發展混合建模，在宏觀模型中嵌入關鍵過程的精細機理。模型須緊跟管理需求，在模擬水量水質之外，耦合生態、熱環境、碳排放等模塊，直接評估水系統在生物多樣性、氣候適應性、低碳發展等方面的綜合效益，成為多目標協同優化的量化工具。
在構建動態數據基底方面，須建立數據標準與更新機制。所有新建、改建項目竣工時，應同步提交符合模型輸入標準的機器可讀屬性數據。同時，構建一體化監測感知網絡，廣泛應用低成本傳感器、移動監測與AI識別技術（如視頻監控識別積水），獲取實時系統狀態數據，并通過數據同化技術不斷注入模型，動態修正其運行狀態，使數字模型與物理城市同步更新。
在推動體制機制深度適配方面，須通過政策或立法確立城市水系統模型的法定公共數字資產地位，明確建設、更新、維護、共享的責任主體、協同機制及長期資金保障。推動采購模式從“購買軟件項目”轉向“購買持續模型服務”，成立或指定專業機構統一長效運營。最關鍵的是將模型深度嵌入核心行政流程——在控規編制、規劃許可、防汛預案等環節，明確規定以模型模擬評估為科學依據，使其成為管理流程中不可繞過的一環。
“十五五”時期，城市水系統模型的深度應用，意義遠超技術升級。它本質上是一場治理方式的變革：從依賴局部經驗和靜態標準，轉向基于全系統動態模擬與前瞻推演的精細化、科學化治理。破解技術可靠性、數據動態性、體制機制適配性這三大深層矛盾，是釋放模型潛能、賦能城市水系統整體性更新的必然路徑。
當模型成為一個可信、動態、且深度嵌入城市治理血脈的“智慧核心”時，它將不再僅僅是反映問題的“鏡子”，而是預見風險、優化方案、評估效益、實現“藍—綠—灰”有機融合的“決策引擎”，為中國城市的可持續與韌性未來提供堅實的科學基石。
包峻松
北京師范大學環境學院在讀博士研究生。主要從事城市雨污水排水系統模擬、機理探索以及污染控制等方面研究。深度參與多項城市排水系統水質水量模擬預測、城市內澇風險預測及控制、城市污水處理系統提質增效相關工作。參與多項國家級項目包括國家自然科學基金面上項目以及創新群體項目等。以第一作者身份在Environmental Science&Technology、Environment International等國際優秀期刊上發表4篇TOPSCI論文，另有合著SCI及核心期刊文章多篇。
來源：中國建設報
京公網安備 11010802021286號