把握水文水资源领域科技创新方向

记者:水文水资源工作是水利工作的尖兵和耳目.请您给读者介绍一下我国水文水资源领域科技创新的重点方向. 王浩:当前,水文水资源领域的热点前沿问题很多,如水权初始分配、节水防污型社会建设、生态需水及相关问题、洪水预报、流域防洪调度、洪水资源化、水资源评价、水资源规划、水资源合理配置、水资源实时调度、水资源保护及水功能区划等.目前我国在上述领域开展了大量研究,部分成果已开始应用于生产与管理实践当中.但总体来说,以往研究基本上都是从不同侧面或是部分环节出发对流域水文过程进行的描述,然后以此为基础进行流域水资源调控,尚未对其共同的科学背景--流域水循环进行系统模拟和整体调控.     

变化中的流域“自然-社会”二元水循环理论与研究方法

在人类活动和气候变化影响下,流域水循环发生了深刻变化。水多、水少、水脏、水浑等流域水问题背后的科学基础是"自然-社会"二元驱动力作用下的流域水循环及其伴生的水环境、水生态过程的演变机理,有效解决这些水问题需要一套流域"自然-社会"二元水循环理论来支撑。本文在简述二元水循环研究历程的基础上,从水循环的驱动力、结构、功能属性和演变效应等方面,对比分析了自然水循环和"自然-社会"二元水循环的不同特征,阐述了变化中的流域"自然-社会"二元水循环的基本原理,包括学科范式、科学问题、研究内容与研究方法等。文章还讨论了二元水循环研究面临的机遇与挑战,如水资源的数量-质量-效率统一度量与转化问题及解决方法等,并进行了研究总结。     

“海河流域水循环演变规律与水资源高效利用”项目被列入国家“973”计划

“海河流域水循环演变规律与水资源高效利用”近日获科技部正式批准立项。该项目是首个依托于水利部立项的“973”计划项目，是近年来水利科技基础和应用基础研究取得长足发展的一个标志。“海河流域水循环演变规律与水资源高效利用”项目以中国水利水电科学研究院为第一承担单位，王浩院士为首席科学家。该项目以海河流域为研究区，拟解决实现缺水流域水循环科学调控和水资源高效利用的关键基础科学问题，增强我国缺水地区水安全保障的基础科学支持能力。     

水资源开发利用条件下的流域水循环研究

针对高强度水资源开发利用条件下流域水循环研究存在的问题,从认知、试验、理论、方法四个层次探讨了适应水资源开发利用条件的流域水循环的研究方法,构建了一个以水资源配置模型与水循环模型耦合为核心,以流域供需水分析和流域生态、环境、经济综合评价为响应的多目标调控模型。利用该模型,对黄河流域水资源进行了合理配置计算。结果表明,现状条件下黄河流域缺水严重;而在未来情境下缺水将更加严重,大力节水能够较大程度缓解缺水状况。     

近52年和林格尔气温和降水量变化

针对高强度水资源开发利用条件下流域水循环研究存在的问题,从认知、试验、理论、方法四个层次探讨了适应水资源开发利用条件的流域水循环的研究方法,构建了一个以水资源配置模型与水循环模型耦合为核心,以流域供需水分析和流域生态、环境、经济综合评价为响应的多目标调控模型。利用该模型,对黄河流域水资源进行了合理配置计算。结果表明,现状条件下黄河流域缺水严重;而在未来情境下缺水将更加严重,大力节水能够较大程度缓解缺水状况。     

我国水资源管理及其关键问题初探

我国水问题叠加和累积影响日渐严重,而我国现行的水资源管理在管理体系、政策法规、规划与计划、管理制度和关键技术方面并不能综合应对各种水问题。分析了我国水资源特征及其生态环境问题,概述了水资源管理历程和实施最严格的水资源管理制度,并剖析存在问题,深入探讨了变化环境下水资源系统演变机制的系统识别、面向极值过程的水资源配置与调度、基于总量控制与“三条红线”的水生态环境调控、全面推进水务管理和水利工程综合应对气候变化的关键技术等问题。     

基于河湖生态健康的滇池流域水资源总体配置

在流域水问题诊断的基础上,提出了滇池流域多水源联合调度构建流域健康水循环的总体框架。基于滇池流域相关区域的现状水资源开发利用现状调查,结合区域城市发展和产业布局的调整、滇池及其入湖河流生态景观等对水资源需求,采用MIKE BASIN作为技术工具,研究了滇池流域多水源水质水量联合调度的水资源配置方案,并提出了相应的水系连通的工程方案。在保障滇池生态修复补水和昆明城市生活生产用水的前提下,通过外调水、本区水、城市再生水的多源水联合调度,构建了滇池流域"清水入湖、中水回用、清污分流"的健康水循环模式,以便削减滇池入湖污染负荷,支撑滇池水质的持续改善。     

城市水循环演变及对策分析

全球气候变化和快速城市化改变了自然水循环过程,使水循环呈现"自然-社会"二元特征。城市是二元水循环耦合程度最深的区域,城市水循环的驱动力、结构与过程呈现复杂化,由此引发的城市水问题越来越突出,未来城市水循环面临严峻挑战。本文在识别城市水循环的演变历程和机理的基础上,解析了城市水问题的产生根源。以城市水问题以及未来城市水循环发展趋势为导向,提出了未来城市水循环调控的总体思路,论述了未来城市水循环调控的"理水""用水""治水""管水"四大战略,阐明了以"安""和""畅""保""节""回""净""智"八字方针为指导的未来城市水循环调控实现途径。     

西部干旱区流域水循环关键科学问题研究框架

水问题是我国西部干旱区实施大开发战略必须首先解决的重大科技问题,流域水循环研究是解决西部干旱区水问题的科学基础和前提条件。本文在总结西部干旱区流域水循环研究进展的基础上,探讨了当前干旱区水循环研究面临的关键科学问题,核心是:变化环境下流域水循环演变规律、土壤盐渍化机理、生态需水计算以及耦合模型尺度转换等问题。结合西部实施大开发战略的水资源合理配置、水资源开发利用与生态、环境相互间协调发展等国家重大需求,初步提出干旱区流域水循环研究框架,旨在为干旱区流域水循环研究提供参考。     

黑河流域生态调水重大问题思考

2000年黑河流域开始实施生态水量调度,近20 a来取得了显著的经济、社会和生态效益。系统总结了水量统一调度以来,黑河流域生态调水工作取得的进展,梳理了流域水资源管理与调度、水资源配置等方面的最新成果,分析了黑河生态水量调度面临的重大问题,并提出当前及今后一段时期主要科技需求:黑河上游降水径流预报,中游地区农业用水和"降水-地表水-地下水"转化规律研究,黑河流域地下水和生态监测系统构建,不同来水条件下黑河下游生态保护目标,黄藏寺水库的调度运行方式研究,智慧黑河关键技术与示范研究。     

华北地区水循环与水资源安全:问题与挑战(二)

华北地区缺水及其日趋严重的生态环境变化是中国首要解决的问题之一。目前,由于山区和平原径流明显减少和过量开发利用水资源,业已造成了地下水漏斗、平原区河道干涸、湖泊湿地萎缩、地表和地下水污染等生态环境恶化问题,严重影响了华北地区水资源安全。以海河流域为重点对象,通过国内外学科前沿进展综述,指出华北地区缺水及其导致的生态环境恶化问题背后的自然和人文因素作用和发展演化的背景,强调高强度人类活动作用下的水循环基础研究的重要性,提出华北地区水资源安全的水循环基础与应用问题研究的若干建议。研究自然和人类活动双重作用下的华北地区水循环过程、水体运动与污染物质输移及其与生态环境演变的耦合机制,阐明华北地区“河道断流,水体污染,湿地消失,地下水枯竭”的成因规律特别是人类活动的驱动分量,提出生态环境修复的理论基础。这不仅对变化环境下流域水环境演变的地学基础科学前沿研究有重大的学术价值,而且对中国可持续发展和社会进步具有重要的战略意义。     

华北地区水循环与水资源安全:问题与挑战(一)

华北地区缺水及其日趋严重的生态环境变化是中国首要解决的问题之一。目前,由于山区和平原径流明显减少和过量开发利用水资源,业已造成了地下水漏斗、平原区河道干涸、湖泊湿地萎缩、地表和地下水污染等生态环境恶化问题,严重影响了华北地区水资源安全。以海河流域为重点对象,通过国内外学科前沿进展综述,指出华北地区缺水及其导致的生态环境恶化问题背后的自然和人文因素作用和发展演化的背景,强调高强度人类活动作用下的水循环基础研究的重要性,提出华北地区水资源安全的水循环基础与应用问题研究的若干建议。在此基础上,研究自然和人类活动双重作用下的华北地区水循环过程、水体运动与污染物质输移及其与生态环境演变的耦合机制,阐明华北地区“河道断流,水体污染,湿地消失,地下水枯竭”的成因规律特别是人类活动的驱动分量,提出生态环境修复的理论基础。这不仅对变化环境下流域水环境演变的地学基础科学前沿研究有重大的学术价值,而且对中国可持续发展和社会进步具有重要的战略意义。     

水资源管理产生、范畴与变革

以自然界水文循环为基础,以水与人类社会的关系为主线,系统分析了水资源及水资源管理的内涵,揭示了水资源管理产生与发展历程,对我国目前存在的水资源管理深层次问题进行了分析与思考,在此基础上构建了相对完整的水资源管理模型。针对目前面临的水资源短缺状况,分析了水资源管理的模式与内容及其发展趋势。     

国外跨流域调水工程对南水北调中线运行调度的启示

对国外著名跨流域调水工程的运行调度情况进行介绍,简要分析其健全的政策法规、统一的管理模式、先进的自动化调度系统、调节水库的工程保障和科学合理的调水计划等成功经验以及运行调度过程中关注的生态环境、水价问题。为实现南水北调中线水资源科学合理的运行调度,考虑中国国情,得到几点启示:国家应针对运行调度制定相关的、完善的法律法规,对调水工程实行统一管理,建立科学的水资源调度体系,开发自动化系统,避免其对生态环境的不利影响,探寻计划与市场相结合的水价模式。     

浅析西北地区地表水与地下水之间的相互转化关系

基于我国西北地区气候特征和水资源开发利用中存在的问题 ,定量分析了我国西北地区水循环规律和地表水与地下水之间的相互转化关系 .分析结果表明 :西北地区地下水资源绝大多数是由地表水转化形成的 ,水资源开发利用格局或方式的改变将深刻地影响着地下水的补、排关系和补排量的大小 ;在西北地区单纯地就地下水而论地下水是不科学的 ,应将地表水与地下水资源进行统一评价和规划 ,以科学地指导水资源的合理开发和高效利用 .     

水利信息系统运行保障平台关键技术研究

随着水利信息化的快速发展,如何做好水利信息系统的运行保障工作,充分发挥水利信息化的效益,已越来越迫切。文中对水利信息系统运行保障面临的问题进行了研究,阐述了解决水利信息系统运行保障平台建设的关键技术。     

海河流域水权制度建设及其实践

海河流域目前开展的水权制度建设,是从流域内单个流域或水系考虑,分别进行各自的水资源配置。海河流域水资源匮乏,供需矛盾突出,水事纠纷频繁发生。为了缓解流域的水资源问题,修建了大量的供水工程,这些工程对水量的再分配起了重要作用,同时也将改变区域的水资源配置方案。如引滦入津工程,南水北调工程等等。随着不同供水工程的建设,区域的水量分配方案也处在一个不断调整的过程中。同时,一些规划的实施,也对水资源管理和水量配置提出了要求。     

中欧水资源交流平台

中欧水资源交流平台将成为中国-欧盟流域管理项目取得的主要成果之一,旨在2012年7月中国-欧盟流域管理项目期满后,保持中国与欧盟、欧盟成员国与欧洲其他相关国家之间在水资源政策、管理、研究及技术方面的对话交流。中欧水资源交流平台将于2012年3月在法国马赛召开的第六届世界水资源论坛上正式启动。     

基于二元水循环的水量-水质-水效联合调控模型开发与应用

为将我国最严格水资源管理制度的实践与二元水循环理论相结合，提高“三条红线”控制指标的科学性与合理性，本文以SWAT模型为基础，通过改进子流域划分方法、添加经济社会模块和人工用水模块，对其人工侧支循环模拟进行了系统的完善，开发了基于SWAT的水量-水质-水效联合调控模型SWAT_WAQER。以广西南流江流域为例，从国民经济用水量、河道径流与水质等方面对模型进行校验，并在此基础上划分了2030年“三条红线”控制指标。结果表明：该模型性能良好，能够用于不同节水情景下的国民经济用水量、污染物排放量、水功能区水质达标结果分析，可以作为科学制定“三条红线”控制指标的有力支撑工具。