国内外水资源学研究进展综述.

中国水资源学研究进展综述刘志丹1(1.河南大学环境与规划学院,河南开封475004摘要:对国内外水资源学研究进行了综述,在对国际水文水资源研究发展趋势及热点和前沿问题进行阐释的基础上,结合中国水文水资源研究现状及水问题解决的实践需求,论述了中国水文水资源研究的学科体系的构成,并在总结我国自然资源经济研究现状的基础上,结合国外资源经济学研究的进展,对我国自然资源经济学研究做出了基本展望。明确了中国水文水资源研究方向,即需要进一步强化水循环及伴生过程演变机理识别与定量模拟方面的基础研究[1],完善水资源评价、配置、调度、水权分配、水价定价理论和技术等方面的应用基础研究,服务于节水型社会建设、水环境保护与水生态修复、水资源综合管理、防灾减灾与应急管理、民生水利及现代水利建设与管理等实践需求。关键词:水文水资源学;发展趋势;热点问题;研究体系Abstract:Onthebasisofidentifyingwaterproblemsathomeandabroad,Thispapersummaryadvancesinwaterresourcesstudiesathomeandabroad.Basedondescribingthedevelopmenttrendofinternationalhydrologyandwaterresourcesandhotissuesandfrontierproblems,andcombiningwithresearchstatusofhydrologyandwaterresourcesandpracticaldemandsonsolvingwaterproblemsinChina,wediscussthesubjectsystemofhydrologyandwaterresourcesinChina,andanalyzetheimportantresearchdirections.Undertheinfluencesofenvironmentalchangeandstronghumanactivities,watercycleshowsobviouslythenatural-artificialcharactersonallaspectsofdynamics,structureandparameters.Prototypeobservationandnumericalsimulationbecomeacriticalstudymethodinthesefields.Hydrologyandwaterresourcesresearchneedsfurtherstrengtheningonthebasicresearchofmechanismidentificationandquantitativesimulationofthewatercycleandassociatedprocesses,improvingontheapplicationbasicresearchofassessment,allocationandregulationofwaterresources,waterrightdistribution,andwaterpricingtheoryandtechnology,toservewater-savingsocietyestablishment,waterenvironmentalprotectionandecologicalconstruction,integratedwaterresourcesmanagement,disasterpreventionandmitigationandemergencytreatment,drinkingwatersafety,hydraulicengineeringconstruction,andotherpracticalneeds.Keywords:hydrologyandwaterresources;natural-artificialdualisticmode;developmenttrend;hotissues;researchsystem一、前言1.水资源的重要性.水资源是自然环境的基础,是维持生态系统的控制性要素,同时又是战略性经济资源,为综合国力的有机组成部分。山无水不秀,城无水不美,田无水不收;水是自然界中不可缺少的控制性因素之一。水环境是人类生存和发展的基础[2]。然而,随着经济社会的快速发展和城市化进程的不断加快,人类在充分享受现代文明的同时,各类用水不断增加,使水资源的供需矛盾日益突出。水和土地是支持一个地区社会经济和生态环境的基础资源,其丰裕程度和组合条件决定了该地区社会经济发展和生态环境演变的基本格局水土资源的组合对水资源开发利用影响巨大,水土组合失衡的地区生态基础脆弱,社会经济发展受到极大限制,生态恶化与贫困是阻碍这些地区发展的主要问题。在节水、治污取得一定绩效的时候,因地制宜的开源应该纳入水资源统一规划显得更为迫切重要。充分发挥区域水资源的经济社会及生态与环境效率与效益,通过水循环与水资源的多维调控,维护水安全生态安全与环境安全,是实现可持续发展及人与自然和谐的重大实践需求,也是水文水资源研究的关键所在。2.水资源的发展研究.自1851年Mulvaney首次提出汇流时间概念以来,水文学已经历了近160年的发展;自世纪中期以来,水资源学也经历近60年的发展。在上述发展过程中,围绕不同发展阶段上水利开发与管理的实践需求,水文水资源研究已形成相对完整的学科体系[3]。自20世纪80年代以来,随着世界性水危机凸现,水文水资源研究面临着更为复杂和具有挑战性的问题;在解决水问题的实践中,特别是现代技术手段的推动下,水文水资源研究的理论和方法得到了快速发展。随着经济社会发展和新的水问题出现,尚需进一步创新水文水资源理论和方法,服务于水资源的安全、高效与可持续利用。二、国内外水文水资源研究1.国际研究发展历程与启示1.1国际研究发展国际水文研究计划(InternationalHydrologicalProgram;IHP研究表明水资源研究已从单学科研究过渡到了多学科的集成研究。而联合国教科文组织国际水计划(UNESCO/IHP是联合国教科文组织在水资源方面的政府间合作计划。根据其研究计划的设置,经历了第一时期主要侧重水资源自然属性,从水资源研究的理论基础和研究方法的角度布置项目研究计划;第二时期则强调了以水资源为中心的环境要素研究,加强了水资源的科学管理研究,分别从变化环境中水文和水资源的持续发展和脆弱环境中水文和水资源的持续发展两个主题展开研究[4]。随着水循环过程中人工侧支循环强度的增加,人类对水资源的干预程度更加深入,水资源的社会属性日益增加,同时水资源面临着更多的危机和挑战;因此,必须将自然和社会系统相结合,开展综合集成研究。在UNESCO/IHP的研究中,进行了主题为“水的交互作用:处于风险和社会挑战中的系统”研究;从变化环境中水资源的需求与供给出发,开展不同行政区域和自然单元上的水资源研究;并从社会伦理等方面开展深入研究[5]。UNESCO/IHP目前已执行到第七阶段(2008-2013年,其核心目标是:供需压力和社会响应下的水系统,计划提出了以全球变化背景下的流域和地下水系统管理为核心的系列焦点科学问题,包括供需压力下的水文过程及其反馈;气候变化对于水资源水循环的影响;洪水水文极端事件和与水相关的灾害预警以及干旱与半干旱区的全球变化和气候分异[6]。1.2对中国水资源研究的启示首先,必须明确变化环境中的水文过程是水资源研究中必须始终坚持的核心,多学科交叉为水资源研究提供新的视角,为水文水资源研究找出了新的生长点;其次,剖析水资源的社会属性是水资源可持续利用的关键,同时应重视水资源的孕育环境及其保护和生态修复;重视研究成果的应用、相关人员的教育和培训及特定地理和气候区域的水资源集中研究成为水资源研究的重要方向。2.国内水文水资源研究我国分别在水循环监测水资源规划管理水利建设农业节水水土保持水生态环境保护水科学基础研究和水开发利用技术等方面,开展了大量工作,做出了重要成绩。2.1我国水资源的现状2.1.1我国水资源的分布水资源总量(Grossamountofwaterresources:某特定区域在一定时段内地表水资源与地下水资源补给的有效数量总和,即扣除河川径流与地下水重复计算部分。根据水资源的分布的数据和中国人口分布数据可以制作出我国水资源总量及人均水资源分布图,为研究决策提供依据必要理论依据。图表1从图表1中可以明显看出我国水资源空间分布特点,我国水资源总量的空间分布的南北分配的差异性非常明显,以秦岭—淮河为界,呈现出南多北少的特点,以甘肃为界,呈现出山区多、平原少的特点[7]。分析原因不难发现:由于我国大部分地区处于季风区,主要受季风气候的影响,使得我国水资源的空间分布极不均匀,总体上由东南沿海向西北内陆逐渐减少,北方地区水资源贫乏,南方地区水资源相对丰富的分布特点。图表2从图表2中可以明显看出我国人均水资源空间分布特点,由于我国水资源分布极不均匀,使得我国人均水资源空间分布也呈现出相同特点,了解到我国人均水资源总体远低于世界平均水平,另外不难发现,人均水资源分布还存在着与我国人口、经济、甚至耕地分布不匹配的特点,不难了解我国北方人多、地多、国民经济相对发达而水资源短缺,南方大部分地区人多、地少、经济发达而水资源丰富。这就使得北方地区的单位水资源的经济负荷高,而南方地区则相对较低。2.1.2我国水资源的特征我国地域辽阔,地处亚欧大陆东侧,跨高中低三个纬度区,受季风与自然地理特征的影响,南北、东西气候差异很大,致使我国水资源的时空分布极不均衡[8]。从上述图中分析不难发现以下特点:(1水量在地区上分布不均衡。由于河川径流主要来自降水,因受海陆位置、气候条件、地形条件等因素的影响,我国水资源的地区分布与降水分布相似,呈东南多、西北少,由东南沿海地区向西北内陆递减,分布很不均匀。(2水量在时间分配上分布不均匀。由于受季风气候的影响,我国降水和径流在年内分配上很不均匀,年际变化大,枯水年和丰水年持续出现。降水的年际变化随季风出现的次数、季风的强弱及其夹带的水汽量在各年有所不同,从而导致了水量在时间分配上分布不均匀。(3水资源与人口、耕地的分布不相适应。由图2分析可知,我国的水资源分布与人口、耕地的分布极不适应。正是这种水资源与人口、耕地的分布不相适应的特点,使得我国各地对水资源的开发利用程度也差别较大,在南方多水地区,水的利用程度较低,而在北方干旱少水地区,地表水和浅层地下水的开发利用程度较高[9]。2.2我国水资源的研究进展2.2.1水资源的水循环监测的研究在水循环监测方面,我国在“十五”和“十一五”期间加强了与水相关的气象水文观测系统的建设,并在科研系统新增了大量的自动气象观测站。在水循环要素遥感监测方面,也发展了大量的反演模型,取得了重要进展。2.2.2水资源规划管理研究在水资源规划管理方面,基于多年治水实践和经验教训,“十五”和“十一五”规划逐步提出了新时期的治水思路,从传统水利向现代水利可持续发展水利转变的治水新思路,全面启动了水资源综合规划的编制工作。该工作为实现水资源可持续利用的重大战略目标,为今后一个时期我国水资源开发利用、配置、节约、保护和管理提供了重要基础和依据。2.2.3水利建设农业节水和水土保持及水生态环境保护研究在水利建设农业节水和水土保持方面,在不同流域或区域,如黄土高原水土流失区、黑土区、南方红壤丘陵区等,开展了大量水土保持的研究。在水生态环境保护方面,“九五”以来,结合经结构调整,积极推行清洁生产,加快城市污水处理厂建设。重点流域水污染防治取得了阶段性成果,淮河、太湖、巢湖水体中有机污染逐步降低。“十五”计划的前两年,国家组织编制并开始实施重点流域、海域、区域水污染防治“十五”计划。建立了跨省界水污染纠纷协调机制,制定了突发性水污染事件应急预案。2.2.4水科学基础及水资源开发利用