2011年中央一号文件对水科学研究的启示与讨论

在历年中央一号文件中,2011年第一次关注水利改革发展,是中共中央审时度势提出的重大战略决策,明确了新形势下水利的战略地位,提出了新的水利改革发展指导思想和目标任务,将指导我国未来10到20年水利改革和发展。这一重要文件或发展纲要必然会影响水科学研究方向。详细解读了2011年中央一号文件,阐述了该文件提出的背景,并总结出该文件的11个关键点。在此基础上阐述了该文件对水科学研究的启示,从中列出水科学发展方向和急需解决的21个关键科学问题,为水科学发展和研究提供参考。

水科学的学科体系及研究框架探讨

"水科学"(Water Science)是最近20年来出现频率很高的一个词,但其使用已经比较混乱,急需要界定"水科学"的范畴和学科体系。现通过大量文献分析,结合最近几年的认识和思考,在目前国内对水科学理解评述的基础上,定义了水科学的概念及研究范畴;总结给出水科学学科体系,共涉及8个学科门类,包括相互交叉的10个方面,即水文学、水资源、水环境、水安全、水工程、水经济、水法律、水文化、水信息、水教育;构建了以"基础理论—技术方法—应用实践"为体系的水科学研究框架;在分析水科学研究面临的挑战的基础上,对未来水科学研究进行展望,提出8个方面的研究方向及研究趋势。

西部干旱区流域水循环关键科学问题研究框架

水问题是我国西部干旱区实施大开发战略必须首先解决的重大科技问题,流域水循环研究是解决西部干旱区水问题的科学基础和前提条件。本文在总结西部干旱区流域水循环研究进展的基础上,探讨了当前干旱区水循环研究面临的关键科学问题,核心是:变化环境下流域水循环演变规律、土壤盐渍化机理、生态需水计算以及耦合模型尺度转换等问题。结合西部实施大开发战略的水资源合理配置、水资源开发利用与生态、环境相互间协调发展等国家重大需求,初步提出干旱区流域水循环研究框架,旨在为干旱区流域水循环研究提供参考。

人水和谐评价指标及量化方法研究

本文论述了人水和谐的概念和内涵,并以健康、发展、和谐三大量化准则为框架,构建了人水和谐量化指标体系。通过单指标的定量描述、多指标的综合描述以及多准则的集成方法,量化了人水和谐程度等级,提出了人水和谐度的计算方法;最后通过郑州市应用实例表明,本文所建立的指标体系和计算方法是可行的。

水生态文明建设理论体系研究

水生态文明建设是缓解人水矛盾、解决我国复杂水问题的重要战略举措,是保障经济社会和谐发展的必然选择。目前,我国水生态文明建设处于探索阶段,研究基础薄弱,尚未形成一套完善的理论体系支撑整个文明进程的发展,极大地影响了研究工作的进一步推进。基于此,从我国基本国情、水情出发,结合水生态文明现状,在对水生态文明概念、内涵和建设目标认真分析的基础上,提出了构建水生态文明建设理论体系的设想,阐述其必要性,并给出水生态文明建设理论体系的初步框架;阐述了理论体系的主要内容,包括水生态文明建设的思想体系、基本理论和技术方法等。以期逐步形成比较完善的生态文明建设理论体系,为推进水生态文明建设奠定基础。

水生态文明建设的发展思路研究框架

生态文明是继原始文明、农业文明和工业文明之后逐渐兴起的社会文明形态,水生态文明是生态文明的重要组成部分,是保障工业文明向生态文明转变的重要支撑。我国水生态文明建设提出的时间较短,在具体建设的过程中难免存在一些问题。从人与自然和谐相处的角度出发,分析我国水生态文明建设存在的关键问题及其相互关系,以水利行业几个主要领域为研究对象,探讨了水生态文明建设的发展思路研究框架,进一步明确水生态文明建设发展思路和重点任务路线图,为解决我国水生态文明建设面临的关键问题提供理论指导,实现水利发展与水生态文明建设的有机结合,为进一步推进水生态文明建设奠定基础。

河湖水系连通理论体系框架研究

针对国内外河湖水系连通相关理论和技术尚处于探索阶段的问题,介绍了河湖水系连通提出的背景,结合我国当前的基本国情和水利发展趋势,解读了河湖水系连通的理念,进而系统构架了河湖水系连通理论体系框架,阐述了河湖水系连通理论的主要论点、关键理论及关键技术,并探讨了河湖水系连通实践中应注意的几个关系,为河湖水系连通的深入研究和实践提供了参考依据。

淮河流域水生态区划研究

针对水生态区划是水资源和水生态保护研究的基础和前提问题,在综合分析淮河流域自然地理特征、水资源条件、人类活动影响及水生态服务功能类型的基础上,结合国内外相关分区方法与方案的成果,探讨了淮河流域水生态区划方法体系,并提出了淮河流域三级水生态区划方案,将淮河流域划分为淮河平原区与滨海区三角洲2个水生态一级区,并进一步划分出3个水生态二级区和21个水生态三级区。

闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别研究框架

针对重污染河流闸坝众多、水污染事故多发、防洪防污矛盾突出等问题,评估闸坝对河流水质水量影响,识别闸坝调控能力,是解决河流突发性水污染事故的科学基础和前提条件。探讨了当前闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别技术研究面临的关键科学问题,包括闸坝对河流水质水量影响评估技术方法,闸坝调控、入河污染负荷和河流水质变化之间量化关系模拟技术方法,闸坝对河流水质水量调控能力识别技术;并以淮河流域为例,结合淮河重大水专项国家需求和科技需求,初步提出闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别技术研究框架,旨在为闸坝水质水量联合调度提供理论支持。

郑州市最严格水资源管理绩效评估体系及应用

为了解决中国水问题,促进经济社会可持续发展,实施最严格水资源管理制度势在必行,在此背景下,构建最严格水资源管理绩效评估体系显得尤为重要。以《最严格水资源考核实施方案》为准则,结合郑州市的具体情况,提出市级地区水资源评估的总体设想,构建了适用于郑州市的最严格水资源管理绩效评估体系,并据此对郑州市的新密市进行了绩效评估,以期为区域最严格水资源管理绩效评估提供参考。

基于人水和谐和“三条红线”的水资源配置研究

以人水和谐为目标,在综合分析、合理确定区域取用水总量、用水效率和纳污能力"三条红线"控制指标的基础上,开展了水资源配置研究,结合人水和谐量化方法,进行了不同方案下的水资源配置结果和谐度分析,将满足"三条红线"控制指标且和谐度最大的方案作为推荐的水资源配置方案,为实施区域最严格水资源管理提供依据。

地下水资源管理工作评价方法及应用研究

在充分认识地下水资源管理工作的基础上,针对管理工作中的重点和定量评价中的难点,提出了一套地下水资源管理工作评价方法,包括评价指标体系、评价标准和计算方法,并将该评价体系应用于江苏省地下水资源管理工作的评价计算。结果表明,该评价方法科学、可行,可为指导地下水资源管理工作开展、强化监督管理提供技术支撑。

基于和谐论的水污染物总量控制问题研究

在剖析水污染物总量控制问题的基础上,将和谐论引入水污染物总量控制研究中,诠释水污染物总量控制的和谐问题。为保证水污染物总量控制的成功实施,建立基于和谐论的水污染物总量控制模型,从和谐的角度分析水污染物总量控制措施的制定,以改善进入水体的污染物总量与水体纳污能力之间的不和谐关系。最后将建立的模型应用于武汉市汤逊湖流域中,应用结果表明该模型可以较好地反映流域水污染物总量控制问题中"统一"与"分歧"的辩证关系,有助于解决水污染物总量控制和污染负荷分配问题,为水体污染防治提供技术支撑。

南水北调东线工程突发性水环境风险管理研究

随着突发性事故发生的频率不断增加,人们已开始重视对突发性事故的研究。南水北调东线工程在其运行过程中会遇到各种不确定因素,对调水系统的水质造成严重的威胁,影响工程的正常运行。现首先分析了突发性水环境风险的特征,结合南水北调东线工程,从风险识别、风险评估与预测等方面分析南水北调东线工程运行期突发性水环境风险的发生概率与危害,并从风险源、风险传播过程、风险接受者等3方面制定一系列防治措施进行管理,降低其发生概率及损失,保证东线工程正常运行。

我国地下水管理总体框架研究

从我国地下水开发利用和管理工作现状出发,分析了地下水管理工作面临的挑战,从政策法规建设、地下水管理制度建设、地下水涵养与保护、地下水超采治理、地下水应急储备能力建设、地下水管理能力建设、地下水管理基础研究工作7个方面提出了一套适合我国国情的地下水管理总体框架。

新疆水资源时空变化特征及适应性利用战略研究

在深入剖析新疆水资源时空演变特征的基础上,对不同气候模式下的新疆水资源演变趋势进行分析,并结合对水资源适应性利用机理的理解,提出变化环境下新疆水资源适应性利用对策及战略框架。研究认为,未来一段时期内新疆降水呈增加趋势,不同气候模式下多年平均降水量分别较基准期增加15.6%、20.8%和22.2%,一定程度导致水资源量变化;在此条件下进行水资源适应性利用战略研究,提出了工程支撑、政策支撑及科技支撑三大支撑体系,旨在为实现新疆水资源合理开发利用、经济社会可持续发展、生态环境保护及人水和谐目标提供借鉴。

海水入侵区地下水管理控制水位划定方法研究

为构建一套服务于当前最严格水资源管理制度建设的海水入侵区地下水管理控制水位划定方法,在对海水入侵区地下水管理控制水位概念界定的基础上,提出了地下水管理控制水位红线-黄线-蓝线分级模式,针对地下水不同阶段的管理需求,构建了基于人工神经网络方法的地下水合理水位计算方法和基于水资源调控模型的地下水管理控制水位计算方法,并以莱州市为例,开展了基于海水入侵预防目标下的地下水管理控制水位划定。结果表明,为有效防止海水入侵,莱州市全市的地下水开采规模应控制在6 850×104 m3以内,全市地下水合理水位(平均值)控制在7.69m以上,同时2015、2020、2030年的地下水管理控制水位应分别达到7.03、7.37、7.69m。

淮河流域水系盒维数与连通度相关性研究

在自然演变和人工干预双重影响下,河湖水系的发育程度和连通效果在不断变化,进而影响到流域水资源的合理开发利用。本文以淮河流域作为研究对象,从数字高程模型中提取了全流域水系结构图,并根据其他资料对结果进行修正;基于当地人工水系建设背景,运用分形理论计算了全流域13个水资源三级分区有、无人工水系情况下的水系分形盒维数;基于河道闸坝工程建设背景,运用图论方法计算了全流域13个水资源分区有、无闸坝工程情况下的水系连通度;最后,采用统计学方法研究了淮河水系盒维数指标与水系连通度指标之间的联系。结果显示,剔除人工水系后的各分区水系盒维数有不同程度的下降,且下降程度与区域水系个数、面积一定程度上成正比例关系;考虑有无人工水系、闸坝工程影响的各分区水系连通度,有的增大,有的减小;水系盒维数与连通度间大体上呈现正相关的趋势关系。研究成果可为有关部门开展淮河流域水系建设工作提供理论支撑,为摸清自然规律和人类活动对水系形态结构、发育情况和连通性的影响提供技术支持。

淮河流域水生态服务功能类型研究

明确区域水生态特征与水生态服务功能类型是水生态保护工作的基础和前提。在分析淮河流域水生态问题的基础上,结合流域内生态服务功能空间分异规律,参考现有生态服务功能的概念、内涵、分类等研究,提出淮河流域二级水生态服务功能体系。针对3类一级水生态服务功能和7种二级功能,分别给出其具体释义与简要特征描述。对淮河流域水生态特征的辨识与水生态服务功能的划分,可为流域生态建设与水资源保护奠定理论基础。

闸坝调度对污染河流水质影响的实验研究

为了分析不同闸坝调度方式下污染河流水质时空变化规律,探索闸坝调度对污染河流水质水量的作用机理,本文在对槐店闸多次实地调查和水质监测的基础上,设计了一套不同闸坝调度影响河流水质的实验方案,并进行了现场实验,研究了槐店闸现状调度、闸门开度减小、闸门开度增大三种调度方式下的水体和底泥污染物变化规律。结果表明:闸坝对污染河流水质的影响作用呈现出复杂的非线性关系;闸坝调度对河流水质有一定影响,其影响大小与闸门开度有关。本文的研究工作为构建闸坝作用下河流水质模型、分析闸坝作用规律、实施闸坝科学调度奠定了实验基础。