国内外水文水资源前沿热点问题和我国的研究方向

　　1、 水问题科学识别

　　1． 1 现有水问题分析

　　全球水危机不断加剧，我国水问题更加严重，水资源缺少、污染、生态退化等问题接连发生，水资源灾害频发，水问题已经影响了我国可持续发展目标的实现。

　　在 1950 ～2010 年，我国因为水灾害产生的平均受灾面积为 1 085． 127 万 hm2，成灾面积 613． 327 万 hm2，受灾死亡人口达到了 4 896 人。1950 ～2010 年旱灾受灾面积2 384． 671 万 hm2，成灾面积1 052． 746 万 hm2，年粮食损失量为 167． 24 亿 kg，共占粮食总产量的 4%。

　　在 2010 年，我国地表水水质为中度污染，低于Ⅲ类水质的水资源占国家控制水资源的 65%，而 28 个国家重点控制湖泊中，水质高于Ⅲ类标准的仅有 31%。我国水生态退化严重，在 2010 年水土流失面积已经达到国土面积的 38． 6%，而湿地面积正在不断降低，地下水漏斗问题呈现出扩张趋势。以河海为例，在 20 世纪50 年代后，湿地退化面积已经达到 85% ，而地下水漏斗问题已经逐渐演变成严重的“地下水超采带”问题。

　　1． 2 “人工 － 自然”二元演变模式

　　水问题是在自然与人类共同活动过程中产生的问题，在活动过程人类消耗大量资源，而生态环境无法承载过渡的资源消耗，最终破坏水循环与生态平衡。在调控水循环的过程中，科学的识别水循环演变机制是非常重要的研究基础。在光能与重力势能的影响下，水循环可以实现自然发展，在竖直方向形成云，通过降水、截留、填洼、入渗、蒸发等过程实现水循环，在水平方向采取产流、汇流、补给、排泄等过程，并且将其与大气水汽传输相结合，最终构成陆地、海上、海陆间等自然环境驱动的“一元”水循环演变模式。随着水资源开发速度不断提高，“一元”水循环模式逐渐被“人工－ 自然”的二元水循环模式取代，人类通过不断的开发利用，控制了水分布形态与水力水文情势变化。城市发展需要不断开发土地资源，这种情况使水文情势产生分异，而温室气体排放量不断增加，使水循环在大气中获得了新的动力条件，这种情况也使得区域水循环发生变化。

　　2、 国内外前沿热点问题

　　根据国内外水文水资源发展历程，现代水文水资源得到了更加宽广的研究空间，而传统研究模式也获得了改变，在观测手段、技术方法、研究对象等方面都做出了一定程度上的突破。

　　2． 1 总体思路

　　目前水文水资源研究正在从“还原”发展为“综合交叉”，在 20 世纪 90 年代，“还原论”是水文水资源研究核心指导思想，并且高度细化了水循环中的不同要素与环节，将水文水资源划分为门类广泛的二级与三级学科。在“还原论”的支持下，水文水资源研究在降水、入渗、蒸发、土壤水运动、产流、汇流、地下水补给等科学认知上获得了极大的进步，新型水文理论技术层出不穷。但是由于二级学科研究的局限性，水文水资源理论技术无法进行区域水循环的识别与演变，而水源的调度与配置、全球气候变化评价、水环境修复与保护等方面，需要更加系统的发展。

　　2． 2 研究对象

　　现代水文水资源研究突破了传统水循环研究的“还原”核心思路，而是将自然水循环与人工水循环相互结合，构成了复杂的二元水循环。根据水循环垂直分层，将水循环分为大气、地表、土壤、地下水等阶段。

　　在传统水文水资源研究中，其中最重要的是水循环地表、土壤、地下水研究，而研究的系统性不足，使水循环整体特征被破坏。现代水文水资源研究采取陆气耦合研究，使水循环四大基本过程的整体性与有机性相互作用更加紧密。从人工水循环角度分析，可以将水循环划分为原水调度与分配、用户用水、再生水配置、污水排放等过程。传统水文水资源研究，主要考虑原水调度与分配，但是并未重视其他过程，这种情况使水资源利用效率下降，水环境无法从源头进行保护。现代水文水资源研究，需要从人工水循环要素的作用机制入手，科学的进行水资源调度与配置，使水资源利用效率得到有效提高，从源头解决水污染问题。

　　3、 我国水文水资源研究方向

　　3． 1 水文水资源研究体系

　　根据我国水问题实际情况，水文水资源研究体系由基础、应用基础、应用组成。在基础研究时，主要负责研究“人工 － 自然”的二元驱动水循环，并且明确区分伴生水、水沙、水生态等过程，在其中找寻具有规则的识别技术途径。在应用基础研究时，主要研究水资源配置、评价、调度、分配等理论与技术。在应用研究时，主要以建设节水型社会、保护水生态系统与环境、水资源综合管理、饮水安全、应急措施管理等方面的研究，研究主要服务于国家水利开发与管理，对修复水生态、治理水环境有着非常重要的影响。

　　3． 2 水文水资源研究方向

　　根据国内外水文水资源研究发展情况，并且与我国需要重点解决的水问题实践要求，可以将水资源研究氛围以下几种研究方向。

　　(1) 流域水循环研究: 流域水循环演变充分体现了“人工 － 自然”的水循环演变机理，根据全属性流域水循环调控理论，可以调控流域水循环多为定量，使模式研究更加标准。

　　(2) 数字流域平台研究: “人工 － 自然”是基于二元水循环的信息采集通话技术，通过模拟水循环在大气、地表、土壤、地下水中的循环，可以得到准确的流域水量循环与伴生泥沙、水化学、生态模拟等过程，建立完善的流域环境与集成数字模拟平台。

　　(3) 现代流域水资源评价研究: 对大气、地表、土壤、地下等水资源进行动态评价，明确水质水量的动态评价，并且对水资源利用效益进行评价，构建系统的水资源质量一体化评价标准。

　　(4) 水资源配置理论与技术研究: 采取合理的水资源配置决策方案，根据基础理论对水资源系统进行分析与预测，找出其中需要使用的关键技术，研究出有效的水资源配置模型，使水资源配置评价更加准确。

　　(5) 水资源调度理论与技术研究: 重点研究来水实时预报技术、需水实时预报技术，采取适合的实时调度方案，优化调度方案修整技术，采取符合标准的调度评价方案，使调度指挥决策更加系统。

　　(6) 节水型社会理论技术研究: 建设节水型社会，采取标准的规划方案与技术，使水资源获得更加高效的控制管理，深入研究节水型社会的建设，完善相关政策研究。

　　(7) 水环境生态修复技术研究: 研究水资源价值核算技术，并且对水生态服务进行评价，明确生态需水计算方法，采取正确的水循环与环境演变评价方法，研究水环境与生态环境修复管理决策。

　　(8) 水资源管理理论技术研究: 研究水资源价值与理论，对蓄水管理、生态补偿、环境保护政策进行研究，合理调控生态水、地表水、经济用水、地下水等水资源，制定合理的区域用水应急联动制度。

　　4、 结语

　　人类活动强度不断增加，自然环境发生了极大的变化，水循环已经逐渐转变为以“人工 － 自然”为主的二元驱动结构。现代水文水资源研究逐渐向“综合交叉”转变，自然与人工水循环结合更加紧密，以水循环为主体进行研究，以数字模拟与原型观测作为研究手段。结合国家发展需要，构建符合中国社会发展的水文水资理论技术研究体系，使水资源调配制度更加完善，实现可持续发展战略目标。