海河流域水循环演变机理与水资源高效利用丛书,王浩主编,科学出版社2013年5月出版■赵静荣我国是世界上水资源问题最严重的国家之一,缺水、水污染和水生态退化等问题已经成为影响国家资源与环境安全的重要因素。在科学家看来,水资源问题不论其表现形式如何都可以归结为流域水循环分项过程或其伴生过程演变导致的失衡问题。现代环境下,人类活动对流域水循环系统的影响不断增强,而全球气候变暖又使未来流域水资源的不确定性增加、干旱与洪涝出现的概率增大。土地利用变化、工业与城市发展、大规模水利工程建设等已将许多流域的水循环从原来的自然模式逐渐转变为自然社会二元耦合模式。研究表明,在全国10个一级流域中,又以海河流域地表水的过度利用、地下水超采、水污染及水生态等问题最为严重。海河流域总面积31.82万平方公里,占全国总面积的3.3%,涉及北京、天津、河北、河南、山东、山西、辽宁、内蒙古8省,2005
年其人口、GDP和粮食产量分别占全国的10.2%、14.1%和9.9%。在国内各大流域中属于经济比较发达的流域。为建立人类活动干扰下的流域水循环演化基础认知模式,揭示流域水循环及其伴生过程演变机理与规律,从而为流域治水和生态环境保护实践提供基础科技支撑,2006年科学技术部批准设立了国家重点基础研究发展计划项目海河流域水循环演变机理与水资源高效利用,以中国工程院院士王浩为首席科学家,以水利部为依托部门,中国水利水电科学研究院为第一主持单位,联合国土资源部、教育部、中国科学院等国内资源与环境的十余家权威研究机构,直接参与研究的专家学者多达110余人。2010年11月,海河973计划项目通过了科技部组织的验收,被评为优秀,在资源环境领域排名第一,取得了一系列重大研究成果。目前,该成果以海河流域水循环演变机理与水资源高效利用丛书在科学出版社出版,丛书预计出版25分册,现已经出版4分册。该丛书由王浩任主编。王浩长期从事水文水资源领域研究,在流域水循环的基础认知模式与模拟技术、水资源评价与配置理论与方法、水资源工程系统规划方法等方面取得了一系列的创新性突破。丛书以流域水循环演变机理与水资源高效利用为研究对象,选取我国北方典型缺水流域海河流域为研究区域,以增强我国缺水流域水安全保障的基础科学支持能力为总目标;通过强人类活动干扰下的流域水循环及伴生过程演变机理与规律的揭示,为人类活动密集的缺水流域水循环及生态与环境过程的整体调控奠定科学基础;通过流域水循环及其伴生过程综合模拟系统的构建,发展变化环境下水生态环境耦合过程的模拟技术;通过水资源利用效用评价理论与方法的提出,丰富现代水资源规划的基础理论与方法;通过面向和谐社会的流域水循环整体多维调控的理论、阈值与模式的提出,形成缺水地区水资源高效利用和促进人水和谐的调控定量标准集与方案。丛书内容突出了三方面的基础性和创新性特色:一是突出了人类活动对于流域水循环和水资源演变的影响,原创性地构建了自然社会二元水循环与水资源的演化基础理论;二是突出了水循环及其伴生过程综合演变机理与过程模拟,变革了传统单一过程演化原理与过程模拟技术;三是突出了基于水循环的水资源高效利用机制与综合调控模式,创新了节水和水资源调控的基础模式。该项目成果已在国家、流域和地方水资源与生态环境保护规划实践得到广泛应用,获得国内外同行的高度评价和认可,有效提升了我国水文水资源的国际影响。丛书充分反映了我国在工程技术领域最先进的水平和研究成果,强调原创性,内容涵盖了海河流域水资源问题的几乎全部方面。海河流域是中华文明的发祥地之一,具有丰富的史前文化。今天的海河流域人口密集,大中城市众多,在我国政治经济中的地位重要,应具备与其战略地位相匹配的水资源与生态环境支持体系,以保证海河流域人与社会的和谐发展。海河流域水循环演变机理与水资源高效利用丛书通过对海河流域水资源的研究,为我国的水资源利用献言献策,并将在国家和地方重大治水实践中起到指导作用。《中国科学报》
(2013-05-17 第14版 读书)

2016年5月8日上午,中国工程院院士王浩做客南科大讲堂第70期,为我校师生带来一场关于变化中的流域自然社会二元水循环的精彩讲座。环境科学与工程学院院长郑春苗教授主持讲座。

水是世界上最宝贵的一种资源。水循环是联系地球系统“地圈~生物圈~大气圈”的纽带,是全球变化三大主题“碳循环、水循环、食物纤维”中的核心问题,受自然变化和人类活动的影响,决定水资源形成以及与水相关的生态系统与环境演变。水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源,是一个国家综合国力的有机组成部分。国家已将水资源列为与粮食、石油资源并列的三大战略资源之一。在我国,水的问题应概括成“水少了,水多了,水脏了”。我国当前突出的水与生态问题是:气候变化和人类活动影响下的陆地水循环时空机理更加复杂,不健康的水循环问题愈来愈突出。例如,中国北方海河等流域水资源量衰减严重,山区来水大量减少,给城市和中下游地区的生态与环境和社会经济发展带来极大危害,如河道断流、湿地退化、湖泊干枯、地下水位严重下降等。另一方面,干旱和洪涝灾害等水文极值事件频率增加,水灾害问题十分突出。水资源可持续利用中的水与生态建设与保护的矛盾日益突出。由于水循环的变化和水资源需求矛盾的加剧,导致我国特别是北方地区生态用水被挤占,致使河道、湖泊萎缩,入海水量减少,沙漠化加剧,植被覆盖度降低,生物多样性遭受破坏,沙尘暴频繁,生态系统恶化问题突出。出现了“有河皆干、有水皆污、湿地消失、地下水枯竭、沙尘暴肆虐”的严重水生态与环境危机。从国际水科学发展与前沿看,水与生态问题已经列入未来5-10年地球系统和资源环境领域重大基础和应用基础科学问题。2004年7月国际科学联合会(ICSU)出版的“未来科学展望与分析报告(Foresight
Analysis,Report of the
CSPR,ICSU)”指出:水是人类共同面临的核心挑战问题,未来的压力将成倍增加。水的复杂性课题包括了从全球水循环到本地的水资源利用。因此,加强对水循环过程的了解,满足“生活、生产和生态”对水的需求,是未来重大挑战性问题之一。国际水文计划(IHP)是由联合国教科文组织(UNESCO)主持,各国参加的大型国际水科学研究计划。自从1965-1974年联合国科教文组织实施第一个国际水文十年(IHP)计划后,IHP已执行了五个阶段。IHP第五阶段(1996-2001)方向是“脆弱环境中的水文水资源开发”。主要内容有:资源过程与管理研究,区域水文水资源研究和知识、信息与技术的转化。目前,正在执行的联合国教科文组织国际水文计划(UN-ESCO-IHP)第六阶段(IHP-VI,2003-2007)研究方向是:水的相互作用—来自风险和社会挑战的体系。重点研究地表水与地下水、大气与陆地、淡水与咸水、全球变化与流域系统、质与量、水体和生态系统、科学与政治、水与文化等八个新的问题。未来UN-ESCO-IHP第七阶段(2008-2012)中“生态水文学与环境可持续性”仍然被列为主题(Themes)3。这说明国际水科学对陆地水循环与生态和环境交叉研究的重要性的关注。我国在《国家重点基础研究发展规划》资源环境领域“十五”战略研究报告中,将水资源可持续利用列入“十五”发展重点方向,支持了长江流域的环境变化和黄河水资源演变等项目的研究。陆地水循环及水资源与生态与环境可持续性主要研究目标是:以中国大陆为对象、以中国北方地区为重点,揭示人类活动对不同尺度“水文-生态”过程的影响程度,为我国的水资源可持续利用、生态建设与社会经济可持续发展,提供科学依据。通过水文、水资源、生态、地理、大气和社会经济多学科的交叉研究,为解决我国重大的资源环境问题提供前沿性科学基础,提高水资源可持续利用和生态与环境建设宏观决策水平,增强可持续发展能力。目前,迫切需要探索和认识的两大问题:大陆水循环机制与生物圈相互作用机制。它包括我国大陆水循环时空变化格局,大陆水循环的主要控制因素及其演化趋势,陆地生态系统变化及不同覆被的区域耗水规律,区域生态建设中植物覆盖与水资源之间的平衡模式,河流系统退化的机理及与水循环的相关关系研究,和中国北方典型地区生态与环境建设与保护的可持续性对策。流域水循环机理及水资源可持续利用。其中涉及到流域水循环时空变化与人类活动影响的机理,流域生态平衡与生态需水规律,健全水循环的机理与地表水、地下水合理利用,人类活动(跨流域调水)对区域水循环影响及生态效应,中国北方水循环变化与水资源安全对策。为了支撑陆地水循环与生态可持续性的研究,需要通过国际国内的合作与联合,开展旨在打破地区、部门和单位界限的水循环联合观测与科学研究。目前,全球综合观测战略(I-GOS)合作伙伴中,全球水循环观测与研究是其中最重要的方面。在实际水资源管理活动中,针对水资源短缺、水环境污染等水资源危机的出现,一些国家在20世纪60年代就提出了相应的水资源管理措施。尤其是近几年来,面对不断加剧的水资源危机,世界各国都进行了一系列的改革活动,以建立适应可持续发展要求的现代水资源管理体系,突出表现在变水资源的“供应管理”为“需求管理”,突出水质管理和水环境保护的重要性,强调水资源综合管理的地位和作用。(夏军
中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室主任)链接:水利部部长汪恕诚说,我国水资源仍然面临严峻的形势,当前主要表现在三方面:水资源供需矛盾仍然非常突出;水污染形势依然十分严峻;水生态环境安全面临严重威胁。造成这些问题主要是以下原因:水资源人均占有量少,时空分布不均;水资源利用方式粗放,用水浪费严重;经济发展与水资源协调不够,人水矛盾尖锐;水资源可持续利用的体制和机制不完善。国家将从五个方面破解“水”问题:科学编制水资源规划;全面推进节水型社会建设;加强污染治理,做好水资源保护;合理开发利用水资源;依法治水,加强水资源统一管理。北京师范大学资源与环境学院院长刘昌明院士说:节水是水资源合理利用的核心。
第一,市场经济的发展赋予了水资源经济价值,节水是水利经济的高效益所在,市场经济的全面实施决定了节水的必要性和可能性。第二,节水的内涵包括挖潜,节水是充分发挥区域水资源潜力的必要基础。第三,节水是控制一个地区需水量盲目增长的有效途径。实际上,在实现水资源高效节水利用的条件下,一些不计水浪费按传统观念确定的缺水区可以不缺水或少缺水,这是一个值得重新评价的问题。第四,节水有利于生态环境的维持,在灌溉区可避免浪费用水引起的沼泽化、土壤盐渍化与农药化肥引起的面源污染等不良生态环境问题;在城市用水地区减少废弃水的二次污染,减少污水处理费用,可充分发挥水利工程的正效应,减少负效应,并可望协调环境与发展的关系,有助于可持续发展。第五,实行节水有利于用户参与水资源管理,可以增进管理人员与用户的关系,使水资源管理与用户的利益挂钩,提高用水者爱护水资源的责任心,减少国家在水资源管理方面的负担。

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王浩院士

王浩院士是水文水资源专家,现任流域水循环模拟与调控国家重点实验室主任,国家水利水电科学研究院水资源所名誉所长,兼任全球水伙伴副主席,中国自然资源学会、可持续发展研究会、创新方法研究会等国家及学术团体的副理事长。王浩院士研究团队于1999年提出并逐步完善的流域自然社会二元水循环理论,领先了国际水文界整整七年。

我国人多水少、经济发展迅速,水问题尖锐,已经成为制约可持续发展的瓶颈,人类活动对水循环影响的程度、范围和深度远远高于世界其他国家。讲座中,王院士从自然社会二元水循环的提出、二元水循环理论的主要内容、二元水循环及其伴生过程综合模拟、流域水资源高效调控理论方法、海河流域水循环多维临界调控及海河流域水安全调控关键措施等六个方面详细介绍了变化中的流域自然社会二元水循环问题。

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讲座现场

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