《水资源利用与管理》绪论-水资源学科体系(2013.3.22)

1、水资源利用与管理水资源利用与管理 2013.3.22 一、绪论一、绪论 水资源学学科体系概述水资源学学科体系概述 主要内容主要内容 1.前言前言 2.学科体系、研究范围和任务学科体系、研究范围和任务 3.现状研究与存在问题现状研究与存在问题 4.发展趋势与研究前沿发展趋势与研究前沿 5.研究需求与重大课题研究需求与重大课题 1. 前言前言 水资源学水资源学是对水资源进行综合评价、合理配置、是对水资源进行综合评价、合理配置、 开发里利用以及有效保护，为经济社会可持续发展提开发里利用以及有效保护，为经济社会可持续发展提 供水的保证，协调水资源和社会经济发展及环境、生供水的保证，协调水资源和社会经济

2、发展及环境、生 态系统之间的关系，以及对水资源实行科学管理的经态系统之间的关系，以及对水资源实行科学管理的经 验总结和知识概括，属于技术科学的范畴。验总结和知识概括，属于技术科学的范畴。 由于水资源短缺的严峻形势，以及由于水资源短由于水资源短缺的严峻形势，以及由于水资源短 缺所引起的粮食安全、生态退化、环境恶化和对人民缺所引起的粮食安全、生态退化、环境恶化和对人民 健康的威胁等问题，已经成为当今健康的威胁等问题，已经成为当今严重的全球性问题严重的全球性问题， 在水资源严重短缺地区，此类问题的形势更加严峻。在水资源严重短缺地区，此类问题的形势更加严峻。 2. 学科体系、研究范围和任务学科体系、研

3、究范围和任务 水资源学的主要研究内容：水资源学的主要研究内容： 探求水资源在地球自然资源体系中的位置、作用以及探求水资源在地球自然资源体系中的位置、作用以及 与其他自然资源间的相互关系；与其他自然资源间的相互关系； 揭示水资源形成和演化机理及其在地球空间和时程上揭示水资源形成和演化机理及其在地球空间和时程上 的变化规律，探求在经济和社会发展中水资源供求关的变化规律，探求在经济和社会发展中水资源供求关 系及其解决的科学途径；系及其解决的科学途径； 研究在人类各项经济活动特别是人类开发利用水资源研究在人类各项经济活动特别是人类开发利用水资源 过程中引起的环境变化，以及这种变化对水资源自然过程中引起

4、的环境变化，以及这种变化对水资源自然 规律的影响；规律的影响； 探求在变化的环境中如何保持对水资源的可持续开发探求在变化的环境中如何保持对水资源的可持续开发 利用的科学途径；利用的科学途径； 水文学水文学 水文循环水文循环 水文输送水文输送 水文统计水文统计 水文模拟与预报水文模拟与预报 水资源学水资源学 水资源评价水资源评价 水资源价值水资源价值 水资源配置水资源配置 水资源调度水资源调度 水资源管理水资源管理 2. 学科体系、研究范围和任务学科体系、研究范围和任务 有关水资源的知识和经验常融汇在其他已建有关水资源的知识和经验常融汇在其他已建 立的学科中，没有形成专门学科。立的学科中，没有形

5、成专门学科。 专门以水资源为对象的研究和实践在很大范专门以水资源为对象的研究和实践在很大范 围内有了发展和提高，并逐渐形成了与原有围内有了发展和提高，并逐渐形成了与原有 的有关水的学科内容有差别并自成体系的水的有关水的学科内容有差别并自成体系的水 资源学。资源学。 20世纪中期之前世纪中期之前 20世纪中期以来世纪中期以来 3. 研究现状与存在问题研究现状与存在问题 自从自从1977年年第一次联合国水资源大会第一次联合国水资源大会以来，在全球范以来，在全球范 围内开展了水资源评价研究；围内开展了水资源评价研究； 在在70年代末和年代末和80年代上半期，各国开始致力于流域和年代上半期，各国开始致

6、力于流域和 区域的水资源规划研究；区域的水资源规划研究； 自自80年代以来，水环境问题成为研究热点，各国试图年代以来，水环境问题成为研究热点，各国试图 将水质研究与水量研究联系起来，以实现水资源水量将水质研究与水量研究联系起来，以实现水资源水量 与水质的统一描述和耦合调控。与水质的统一描述和耦合调控。 1992年联合国环境与发展首脑会议年联合国环境与发展首脑会议后，在可持续发展后，在可持续发展 理念指导下，发达国家在水资源综合评价、综合规划、理念指导下，发达国家在水资源综合评价、综合规划、 水资源管理等方面进行了广泛而深入的研究。水资源管理等方面进行了广泛而深入的研究。 流域水资源综合管理成为

7、世界趋势，自然科学、工程流域水资源综合管理成为世界趋势，自然科学、工程 技术与社会、经济和法律相结合是水资源管理的研究技术与社会、经济和法律相结合是水资源管理的研究 热点。热点。 3.1研究现状研究现状 国外水资源评价国外水资源评价 19世纪中叶世纪中叶初期评价阶段初期评价阶段水文观测资料整理水文观测资料整理 早期评价阶段早期评价阶段20世纪前期世纪前期水资源分区评价水资源分区评价 苏联水册苏联水册 美国第一次美国第一次 水资源评价水资源评价 现代评价阶段现代评价阶段 20世纪中期起世纪中期起 供需分析、预测供需分析、预测 美国第二次美国第二次 水资源评价水资源评价 阶段划分阶段划分时时 间间

8、基本内容基本内容代表实践代表实践 19世纪中叶世纪中叶初期评价阶段初期评价阶段水文观测资料整理水文观测资料整理 早期评价阶段早期评价阶段20世纪前期世纪前期水资源分区评价水资源分区评价 苏联水册苏联水册 美国第一次美国第一次 水资源评价水资源评价 现代评价阶段现代评价阶段 20世纪中期起世纪中期起 供需分析、预测供需分析、预测 美国第二次美国第二次 水资源评价水资源评价 阶段划分阶段划分时时 间间基本内容基本内容代表实践代表实践 3.1研究现状研究现状-水资源评价水资源评价 对比项对比项UNESCO美国美国俄罗斯俄罗斯英国英国日本日本 评价对象评价对象 河川径流量河川径流量 地下水资源量地下水

9、资源量 河川径流量河川径流量 河川径流量河川径流量 地下水动态地下水动态 河川径流量河川径流量 地下水动态地下水动态 水资源赋存量水资源赋存量 （理论最大可利（理论最大可利 用量）用量） 评价模式评价模式 水质水质/水量分离水量分离 地表地表/地下分离地下分离 水质水质/水量分离水量分离 单一地表水评价单一地表水评价 水质水质/水量分离水量分离 单一地表水评价单一地表水评价 水质水质/水量分离水量分离 单一地表水评价单一地表水评价 水质水质/水量分离水量分离 地表地表/地下分离地下分离 评价手段评价手段 实测汇总分析实测汇总分析 为主要手段，为主要手段， 提出模型开发提出模型开发 实测汇总实测

10、汇总 分析为主要手段分析为主要手段 观测信息观测信息 登记与调查统计登记与调查统计 监测信息监测信息 统计与调查统计统计与调查统计 实测汇总与水收实测汇总与水收 支分析为主要手支分析为主要手 段，提出模型开段，提出模型开 发发 时空时空 单元单元 空间空间 流域流域行政区或流域行政区或流域行政区或流域行政区或流域行政区或流域行政区或流域行政区或流域行政区或流域 时间时间 年年年年年年年年年年 人类活动影人类活动影 响处理方式响处理方式 还原方法还原方法 还原方法还原方法 提出一致性处理提出一致性处理 还原方法还原方法还原方法还原方法还原方法还原方法 3.1研究现状研究现状-水资源评价水资源评价

11、 国外水资源评价国外水资源评价 1963年年水水文文资资料料整整理理 1980年年第第一一次次水水资资源源评评价价 中中国国水水文文图图集集 中中国国水水资资源源评评价价 2001年年第第二二次次水水资资源源评评价价评评价价大大纲纲制制定定 时时 间间基基本本内内容容代代表表性性实实践践时时 间间基基本本内内容容代代表表性性实实践践 3.1研究现状研究现状-水资源评价水资源评价 国内水资源评价国内水资源评价 实测还原建模调控实测还原建模调控 一元模式一元模式 天然水循环和人工天然水循环和人工 侧支循环的动态相侧支循环的动态相 互作用被消除互作用被消除 人类活动影响被消除人类活动影响被消除 实测

12、分离耦合建模调控实测分离耦合建模调控 二元模式二元模式 显式考虑人类活动对显式考虑人类活动对 水资源量的影响水资源量的影响 3.1研究现状研究现状-水资源评价水资源评价 国内水资源评价国内水资源评价 下垫面下垫面 条件变条件变 化剧烈化剧烈 用水急用水急 剧增加剧增加 气候气候 变化变化 局地微地势和地貌改变，局地微地势和地貌改变， 影响流域产汇流过程影响流域产汇流过程 影响了包气带特性，地影响了包气带特性，地 表水地下水水量交换特表水地下水水量交换特 性性 引起降水、径流及蒸发引起降水、径流及蒸发 的时空分布特性改变的时空分布特性改变 水资源评价主要存在的难点水资源评价主要存在的难点 3.1

13、研究现状研究现状-水资源评价水资源评价 国内外水资源价值的研究概况国内外水资源价值的研究概况 20世纪世纪70年代开始起步。年代开始起步。 到到21世纪初期，水资源价世纪初期，水资源价 值的研究在理论完善和实践应用方面都取得了较大的发值的研究在理论完善和实践应用方面都取得了较大的发 展，研究人员也由单一的经济学家向水利、环境、生物、展，研究人员也由单一的经济学家向水利、环境、生物、 化学、社会等多领域工作者共同参与转变。在全球可持化学、社会等多领域工作者共同参与转变。在全球可持 续发展战略的指导下，水资源价值的研究在水资源综合续发展战略的指导下，水资源价值的研究在水资源综合 管理、水资源政策研

14、究、水资源负价值研究以及水资源管理、水资源政策研究、水资源负价值研究以及水资源 价值模型研究等方面都进行了深入广泛的探索与实践。价值模型研究等方面都进行了深入广泛的探索与实践。 3.1研究现状研究现状-水资源价值水资源价值 我国水资源价值研究的典型成果我国水资源价值研究的典型成果 水经济价值及相关政策影响分析水经济价值及相关政策影响分析 海河流域水经济价值与相关政策影响研究海河流域水经济价值与相关政策影响研究 淮河流域水资源价值测算与分析淮河流域水资源价值测算与分析 黄河流域水资源价值计算与分析黄河流域水资源价值计算与分析 水资源价值论水资源价值论 3.1研究现状研究现状-水资源价值水资源价值

15、 (1)水资源价值理论有待突破水资源价值理论有待突破; (2)水资源价值研究侧重于水资源量的供需状况，没有水资源价值研究侧重于水资源量的供需状况，没有 重视水资源量与质的高度统一重视水资源量与质的高度统一; (3)水资源价值研究存在片面性，负价值研究被忽视。水资源价值研究存在片面性，负价值研究被忽视。 水资源价值研究存在的问题及研究展望水资源价值研究存在的问题及研究展望 问题问题 (1)与可持续发展密切结合的水资源价值研究与可持续发展密切结合的水资源价值研究; (2)水资源价值在国民经济核算体系中的地位和作用研究水资源价值在国民经济核算体系中的地位和作用研究; (3)基于水资源价值开展水资源费

16、标准的测定工作研究基于水资源价值开展水资源费标准的测定工作研究。 研究研究 展望展望 3.1研究现状研究现状-水资源价值水资源价值 我国水资源配置的主要研究成果我国水资源配置的主要研究成果 宁夏经济生态系统水资源合理配置研究宁夏经济生态系统水资源合理配置研究 黑河流域水资源调配管理信息系统黑河流域水资源调配管理信息系统 西北地区水资源合理开发利用及生态环境保护研究西北地区水资源合理开发利用及生态环境保护研究 黄淮海流域水资源合理配置研究黄淮海流域水资源合理配置研究 华北地区宏观经济水资源规划管理研究华北地区宏观经济水资源规划管理研究 3.1研究现状研究现状-水资源配置水资源配置 我国水资源配置

17、研究的发展趋势我国水资源配置研究的发展趋势 从小区域逐步发展到大流域，甚至是跨流域从小区域逐步发展到大流域，甚至是跨流域 从传统的从传统的“以需定供以需定供”和和“以供定需以供定需”模式模式 发展到综合考虑供需的发展到综合考虑供需的“可持续发展可持续发展”模式模式 从最初简单的水量分配到目前协调考虑流域从最初简单的水量分配到目前协调考虑流域 和区域经济、环境和生态各方面需求进行有和区域经济、环境和生态各方面需求进行有 效的水量宏观调控效的水量宏观调控 配置范围配置范围 配置模式配置模式 配置目标配置目标 3.1研究现状研究现状-水资源配置水资源配置 国外水资源配置研究的优势国外水资源配置研究的

18、优势 涵盖防洪、经济、水质、生态等各个方面，涵盖防洪、经济、水质、生态等各个方面， 遥感、地理信息系统等大量新技术被广泛运遥感、地理信息系统等大量新技术被广泛运 用到配置模型中，与模型相配套的监测和调用到配置模型中，与模型相配套的监测和调 控水平、流域一体化管理水平也较高。控水平、流域一体化管理水平也较高。 模型模型 综合综合 性强性强 开发了一些具有较强实用性的软件产品，具开发了一些具有较强实用性的软件产品，具 有专业覆盖面宽、综合性强、可操作性好等有专业覆盖面宽、综合性强、可操作性好等 特点。特点。 模型模型 通用通用 性好性好 3.1研究现状研究现状-水资源配置水资源配置 水库（群）的调

19、度规则研究水库（群）的调度规则研究 优化技术在调度中得到广泛研究优化技术在调度中得到广泛研究 “八五八五” 以前以前 智能优化调度、多目标调度、风险决策智能优化调度、多目标调度、风险决策 流域水资源调度研究起步流域水资源调度研究起步 “八五八五” “九五九五” 流域水量统一调度、水库洪水资源化调度流域水量统一调度、水库洪水资源化调度 电力市场环境下的水电站优化调度电力市场环境下的水电站优化调度 “十五十五” （跨）流域水资源调度、水量水质联合调度（跨）流域水资源调度、水量水质联合调度 特大型梯级枢纽群联合调度特大型梯级枢纽群联合调度 “十一十一 五五” 我国水资源调度的研究历程我国水资源调度的

20、研究历程 3.1研究现状研究现状-水资源调度水资源调度 我国水资源调度的发展趋势我国水资源调度的发展趋势 3.1研究现状研究现状-水资源调度水资源调度 应提高基础资料监测、采集与传输的现代化水平和预测应提高基础资料监测、采集与传输的现代化水平和预测 预报水平。预报水平。 应加快由工程调度研究向资源调度研究转变的步伐。应加快由工程调度研究向资源调度研究转变的步伐。 应加强应加强“水资源水资源社会社会经济经济生态生态环境环境”相耦合的相耦合的 水资源综合调度模型研究。水资源综合调度模型研究。 应充分利用高性能计算领域的研究成果，提高海量数据应充分利用高性能计算领域的研究成果，提高海量数据 的存储和

21、处理能力及大规模复杂系统的优化计算速度。的存储和处理能力及大规模复杂系统的优化计算速度。 应开发流域水资源调度决策平台，提高流域水资源管理应开发流域水资源调度决策平台，提高流域水资源管理 水平。水平。 水资源调度领域的实践需求水资源调度领域的实践需求 3.1研究现状研究现状-水资源调度水资源调度 国内外水资源管理的发展趋势国内外水资源管理的发展趋势 从分散管理从分散管理 到统一管理到统一管理 从水量管理从水量管理 到水量水质到水量水质 联合管理联合管理 从供水管理从供水管理 到需水管理到需水管理 从常规管理从常规管理 到风险管理到风险管理 A AB B C CD D 3.1研究现状研究现状-水

22、资源管理水资源管理 新中国成立初期新中国成立初期 开发利用水资源、防治水害开发利用水资源、防治水害 20世纪世纪80年代年代 开展全国第一次水资源评价，开展全国第一次水资源评价，中华人民共和国水法中华人民共和国水法颁布实施，我颁布实施，我 国水资源管理理念、组织架构和管理手段逐步明晰和形成。国水资源管理理念、组织架构和管理手段逐步明晰和形成。 20世纪世纪90年代年代 取水许可制度实施办法取水许可制度实施办法颁布，流域水资源保护局相继成立，水务颁布，流域水资源保护局相继成立，水务 一体化管理起步，国务院机构改革进一步明确了水利部统一管理全国一体化管理起步，国务院机构改革进一步明确了水利部统一管

23、理全国 水资源的职能，可持续发展治水新思路确立。水资源的职能，可持续发展治水新思路确立。 2001年年2005年年 修订后的修订后的中华人民共和国水法中华人民共和国水法进一步强化流域水资源统一管理，进一步强化流域水资源统一管理， 全面开展全国节水型社会建设，积极探索水权制度，建设项目水资源全面开展全国节水型社会建设，积极探索水权制度，建设项目水资源 论证制度创立。论证制度创立。 2006年年2010年年 单位工业增加值用水量等指标被列为单位工业增加值用水量等指标被列为“十一五十一五”规划约束性指标，纳规划约束性指标，纳 入国家节能降耗考核体系，入国家节能降耗考核体系，取水许可和水资源费征收管理

24、条例取水许可和水资源费征收管理条例颁颁 布，要求实行最严格的水资源管理制度，我国水资源管理工作正向全布，要求实行最严格的水资源管理制度，我国水资源管理工作正向全 面加强水资源配置、节约、保护全方位发展。面加强水资源配置、节约、保护全方位发展。 我国水资源管理事业的发展历程我国水资源管理事业的发展历程 3.1研究现状研究现状-水资源管理水资源管理 最严格水资源管理制度研究最严格水资源管理制度研究 明确水资源明确水资源 开发利用红线开发利用红线 明确水功能区明确水功能区 限制纳污红线限制纳污红线 明确用水效率明确用水效率 控制红线控制红线 严格实行用水总量控制严格实行用水总量控制 严格控制入河排污

25、总量严格控制入河排污总量 坚决遏制用水浪费坚决遏制用水浪费 3.1研究现状研究现状-水资源管理水资源管理 我国水资源研究起步略晚，其发展历程和国际我国水资源研究起步略晚，其发展历程和国际 大体相同，但是我国的水资源科技和开发利用水平大体相同，但是我国的水资源科技和开发利用水平 与国际水平仍有较大差距，主要表现为：与国际水平仍有较大差距，主要表现为： 水资源利用效率较低，且地区发展不平衡。水资源利用效率较低，且地区发展不平衡。 全国农业灌溉水利用系数平均为全国农业灌溉水利用系数平均为0.45，而先进国家为，而先进国家为 0.7甚至甚至0.8； 工业用水的重复利用率为工业用水的重复利用率为3040

26、%，而发达国家为，而发达国家为 7585%。 水资源科学管理较落后。水资源科学管理较落后。 流域间水资源调配能力较低，流域间的丰欠调剂技流域间水资源调配能力较低，流域间的丰欠调剂技 术在我国还处在初级阶段。术在我国还处在初级阶段。 社会节水体系尚未形成，节水防污型社会建设还处社会节水体系尚未形成，节水防污型社会建设还处 在试点阶段。在试点阶段。 另外，我国在水污染治理、微咸水和海水的利用、另外，我国在水污染治理、微咸水和海水的利用、 淡化方面，与先进的国家差距也较大。淡化方面，与先进的国家差距也较大。 3.2 存在问题存在问题 当前水资源研究的前沿问题是：当前水资源研究的前沿问题是： 以水资源

27、的可持续利用支撑国民经济和社会的可持续以水资源的可持续利用支撑国民经济和社会的可持续 发展为目标，研究水资源形成、可再生性维持机理及发展为目标，研究水资源形成、可再生性维持机理及 时空变化规律，探讨水资源可持续利用的方式和对策。时空变化规律，探讨水资源可持续利用的方式和对策。 人类活动是引起流域水资源变化最活跃的因素，跟踪人类活动是引起流域水资源变化最活跃的因素，跟踪 历史变化的轨迹，揭示现实变化的情景和成因，预测历史变化的轨迹，揭示现实变化的情景和成因，预测 未来变化趋势，是对水资源系统实施适度调控的科学未来变化趋势，是对水资源系统实施适度调控的科学 基础。基础。 4. 发展趋势与研究前沿发展趋势与研究前沿 为了实现水资源有效开发利用、经济高速增长与良好为了实现水资源有效开发利用、经济高速增长与良好 生态环境的协调发展，需要重点研究水与生态系统相生态环境的协调发展，需要重点研究水与生态系统相 互作用的模式、机理、过程与效应问题，在流域尺度互作用的模式、机理、过程与效应问题，在流域尺度 上解决水资源上解决水资源生态系统生态系统社会经济复合大系统相互社会经济复合大系统相互 作用的定量描述和多维