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新春部长谈科学:胡四一讲水资源学

时间:2007-02-21 08:26 人民网科技 评论:
在日前召开的水利部水资源与水生态工程技术研究中心揭牌仪式上,水利部副部长胡四一就《水文学及水资源学的学科前沿和科技需求》为与会者作了长达50分钟的精彩报告。

  他说,中国是一个人口大国,也是发展中国家,由于地理特殊性以及季风性气候条件,决定了我国洪涝灾害频繁发生,随着社会经济快速发展,江河流域水负荷日益加重。

  目前中国面临着四大水问题:水多,洪涝灾害严重;水少,水资源短缺;水脏,水环境恶化、污染严重;水少,水土流失严重。

  现代水利的发展,最重要的是观念和理念的突破,以及在技术支撑下的实践。坚持人与自然和谐相处是水利工作的重要指导思想。

  解决上述四大水问题,有着不同的核心要点。

  解决洪涝灾害就是要给洪水以出路,规范人类的活动和行为,调整工农业生产和布局;解决水资源短缺,主要是建设节水防污型社会,提高水资源的利用效率和效益,从根本上解决水资源短缺问题;解决水土流失问题,充分发挥大自然的自我修复能力,实行退耕还林等等修复和改善生态环境;而水污染防治问题,则要发展绿色经济,从源头上控制水污染。

  而水资源学的总体任务就是围绕和回答国家可持续发展所面临的水问题,为国家防洪减灾提供水文水资源科技支持;为国家粮食安全、水安全、生态安全提供水文水资源依据,为环境保护、实现人与自然和谐相处提供水文水资源知识。

  随着人类过度地运用自然资源,洪涝灾害日益加大,对水文预测预报也提出了更高的要求,水资源短缺将对粮食安全、生态安全、环境恶化以及人民健康造成影响。而水文水资源信息,则是水资源规划配置节约保护的基本依据。

  因此,水资源学的三个研究目标:保障水资源安全,建设节水防污型社会,建立高效、公平统一的水资源管理体制。

  目前我国水资源利用方面存在的问题主要如下:第一水资源利用率较低,且地区发展不平衡,我国农业灌溉用水平均利用系数只有0.45,发达国家是0.7-0.8,工业用水重复利用率只有30-40%,发达国家一般在75-85%之间,地表水和地下水还有待于进行联合调控;水资源科学管理有待健全;水资源分布时空不均,流域间水资源调配能力较低,流域间水资源调控技术还处在初级阶段;节水防污染型社会建设尚处在试点阶段;污水回收利用、微咸水、海水淡化尚有差距。

  由于水是不可替代的资源也是重要的环境因素,因此国家宏观社会经济发展,也对水资源水文信息提出很高的要求和支撑的需求。

  那么水资源学和传统意义上的水文学有什么区别呢?

  过去讲水文,主要是为工程设计提供基本数据,考虑较多的是经济性、安全性。现在则要考虑环境影响,生态影响以及人文社会方面的影响,过去主要还是关注局部,现在拓展到全流域水资源的信息以及相关的一些信息。

  水文学不仅要对大气水、海洋水、地表水、地下水,水圈和大气圈、岩石圈进行关注,还要关注目前的现状以及预测未来的变化,人类活动对区域水资源产生的多方面影响。其核心内容是区域和全球水温循环。

  水资源学作为后起之秀,其研究领域涉及到五个方面:研究水资源形成、可再生的维持机理及时空变化规律、对水资源可持续利用的方式和对策;分析人类活动对水资源的影响;研究水与生态系统相互作用模式、机理、过程与效应问题,在利用方面上,提供科学合理的生态、生产、生活用水提供科学依据;致力于水资源开发的转移式发展;自主发展建设,促进水资源合理配置和高效利用;解决技术支撑,建立水资源监控体系,来实施综合管理。

  而水文学则是地球科学的一个分支,从研究手段来讲,有水文测验、水文调查等。其中有关注于水圈与大气圈相互作用的水文气象学;关注于地下水形成、埋藏以及运动规律的地下水水文学。其次,按照传统研究对象,水文学过去主要研究河流、湖泊,现在逐步的扩展到一些特殊区域、特殊类型的研究内容。最后,水文学也是水利科学的一个分支,主要强调工程意义的工程水文学尤其重要。遥感水文学、生物水文学、城市水文学则是新的学科分支。

  水文学目前正从循环单一环节的研究,拓展到多尺度耦合的研究。过去研究降雨、蒸发、径流单一的过程,现在把它作为一个系统,考虑各个环节,不同的尺度,关注每一个区域,关注中国大陆也关心全球的水循环的过程。其次对大气、土壤、水、生态之间相互作用的机理进行解释,通过系统实验研究来解决水文学的基本问题。研究水文规律,要充分考虑自然因素和人类活动之间的相互作用、水盐平衡、水和能量的耦合循环、物理规律和统计规律,自然因素和人类活动。像大气水、地表水相互作用关系,仍然是我们关注的问题。在利用层面上,水资源开发利用的推动,更加注重生态环境的影响。从过去对物理过程的关注,转化到生物工程的关注。

  水文学不仅侧重于研究水运动转化的物理过程,还要研究自然界水作为溶剂的重要作用,水中的化学成分的分解、合成的动态化学过程。地表的生物圈中,动植物和其他形态的生物,包括生长、繁殖、死亡跟水有关系,对这些相互作用进行研究,使传统的水文学范畴大大扩展。

  社会需求是水文学发展的动力,也决定了水文学的发展方向和进展。五十年代到六十年代初,兴修水利进行水文计算,河流预报非常活跃;到六十年代,农田水利特别活跃;七十年代八十年代初,对水文预报更加关注。八十年代到九十年代初,防洪安全成为水文预报的重点。二十世纪以来,更加注重水域生态环境。

  目前我国水文学存在的问题,主要表现在六个方面:水旱灾害检测和预报技术相对落后,能力较低;大尺度水温问题研究相对较少,对全球尺度的水文问题,包括环境变迁中的水文问题涉及不多;区域性水文研究和关于不同水体的研究很不平衡,关于干旱区、寒区特殊区域研究相对薄弱一些;生态系统的研究刚刚起步;基础研究薄弱;信息化滞后。

  而水资源学作为后起之秀,其发展则是有几个是标志性的阶段:1977年阿根廷召开的联合国水资源大会,水资源成为热点问题;全球范围内开展了水资源评价活动,特别对水资源的评价方法进行了理论研究;世界各地用水矛盾突出,主要关注于流域水资源规划研究以及水资源在地区间、地域间合理分配的问题;80年代,对水量和水质指标形成统一进行表述并进行耦合调控;90年代,联合国环境与发展首脑会议正式明确了可持续发展的理念,从发展模式高度的重视水资源开发利用与经济社会发展和生态环境保护的相互协调发展,就标志着水资源开始进入到初步成熟的阶段。

  我国水资源学科起步比国际上晚了一点,有很多专家为学科发展做出了重要贡献,改革开放以后发展迅速,主要经历了一个评价―规划―环境保护―水资源配置―制度建设的过程。80年代,主要着力于水资源评价,研究地表水和地下水的联合运用。“九五”期间,针对西北内陆干旱区,对比较突出的生态问题,开展了生态环境研究,把水资源拓展到经济发展系统,对水资源配置都有很深入的研究。在“十五”期间,主要是围绕水资源可持续发展为主线开展研究。

  因此,从水资源学研究对象、内容以及科学问题来看,水资源学是一个多学科交叉的学科体系。从其自然属性看,是水文学的延伸,涉及到水资源的可再生机理;水资源的开发,主要是水利工程科学的延伸;水资源的利用,涉及到经济科学和社会科学的延伸;水资源管理,提取管理科学的进展和一些理念;水资源保护,涉及到环境和生态科学,是综合性的问题。

  水文水资源学科是水资源可持续利用的理论支撑,为此需要开展一系列基础研究,解决关键的技术问题。以下是重点研究领域:

  1、中国特大洪水特点与规律及对策措施研究。

  2、流域洪水灾害孕灾环境的变化及其洪水响应。

  3、灾害性水文气象形势检测、预报与防洪调度现代化研究。

  4、三峡工程建成之后中下游防洪研究。

  5、流域水资源演变规律与科学调控。

  6、水文过程与生态系统演替的耦合关系及生态环境需水量。

  7、水资源承载能力、合理配置及科学调。

  8、水资源循环再生利用、综合节水和水资源高效利用技术。

  9、地下水资源的开发利用与保护。

  10、水管理问题。

  11、受人类活动强烈影响的设计洪水和设计径流计算方法。

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