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发布: 2018/03/25
作者:优管网
来源:千千网
水是生命之源、生产之要、生态之基。人类从“逐水草而居”到今天的安居乐业,时时刻刻离不开水;纵观古今中外,治水的成败在很大程度上决定了国家和民族的兴衰。作为一名长期从事水资源研究的专家,他为人类解决水问题奉献了一生的智慧与力量。
他主要从事流域水循环和水资源调控理论方法研究和应用工作,创建了“自然-人工”二元水循环理论与技术体系,革新了传统的水资源监测、模拟评价、配置、调度、保护、管理、核算理论与技术,整体形成了现代水资源学学科体系与研究范式,在南水北调工程等重大工程的规划设计与运行调度中得到广泛推广应用,成效显著,为我国水资源规划与管理实践和水资源学科建设做出了贡献;上述理论与技术也得到了国际同行的高度赞赏。此外,他还培养了一大批中青年水文水资源专家。
“我一生中要感谢的人是邓小平,小平同志不仅用他那巨人的手为我推开了事业生涯的大门,其光辉思想也始终是引导我在科学道路上一路前行的航标,‘解放思想’要求科学研究必须创新,‘实事求是’则要求科学研究必须要求实。我要感谢改革开发以来尤其是党的十八大以来,党和国家对治水工作的高度重视和为科技创新工作营造的良好环境”。他说。
他就是中国工程院院士、《“孔雀西南飞”人才战略研究——以广西壮族自治区为例》课题组院士专家、广西发展战略研究会专家、中国水利水电科学研究院教授级高级工程师王浩。近日,围绕水文水资源研究等话题,科技日报广西站站长、科技日报海南站站长江东洲与王浩院士展开了全方位对话。
科学研究必须创新和求实
江东洲:水是基础性的自然资源,也是战略性的经济资源,还是生态系统的控制性要素,也是经济社会发展的重要支撑和保障。作为一名长期从事水资源研究的专家,您在科学揭示流域水循环演变机理的基础上,实现水资源利用效率不断从低效向高效转化方面做出了重要贡献。能否请您先介绍一下您这么多年来所做的一些工作?
王 浩:我今天之所以能够取得一点成绩,归功于水利部、水科院和水资源所老一辈专家长期以来的指导和帮助,更要感谢改革开发以来党和国家对水利科技工作的高度重视和为科研人员营造的良好环境。我觉得我职业生涯中一个重要阶段是来水资源所的前十年,在这个时期,一方面是学着把学到的知识应用到实际研究中,培养出了独立工作、独立研究的能力,另一方面那时候许多老同志都还都在第一线工作,从我们身上不仅学到了很多知识,更重要的是还学会了如何去做研究。刚刚到水资源所之初,我个人特别喜欢谈模型,当时水资源所所长陈志恺院士就追问我构建模型的目的是什么,到底解决了生产实践中的什么问题?久而久之,使我逐步形成了以问题为导向,把解决问题当作研究出发点和落脚点的科研思维。我一生中要感谢的人是邓小平,小平同志不仅用他那巨人的手为我们推开了事业生涯的大门,其光辉思想也始终是引导我在科学道路上一路前行的航标,如在科研实践中我不断学习和领会“解放思想、实事求是”的深刻内涵,认为“解放思想”要求科学研究必须创新,“实事求是”则要求科学研究必须要求实。从“实践是检验真理的唯一标准”这一重要论断出发,就是要在科学研究中不主观、不臆断、不盲从,而必须尽可能地通过原型观测和实验试验去识别成果的有效性。改革开放以来尤其是党的“十八大”以来,以习近平同志为核心的党中央,高度重视治水工作,全力推动创新驱动发展战略的实施;习近平同志围绕科学治水和水利科技创新,进行深刻的论述,在增强我们科技创新动力的同时,也为我们指明了努力的方向。我曾多次向习近平同志提出治水的相关建议,每次他都在百忙之中予以批示。
我在老一辈专家的指导下,针对我国强烈人类活动对流域水循环深度影响的基本特征,将人类活动和自然作用并列作为流域水循环的双重驱动因子,提出了流域“自然-人工”二元水循环模式理论,即受温室气体排放、人工取用水、下垫面变化等人类活动影响,现代环境下流域水循环从驱动力、循环结构、循环参数均明显表现出“自然-人工”二元演变特征。针对流域水循环演变特征,流域水循环过程研究思路也应由传统“实测-还原-建模-调控”的一元研究模式拓展为“实测—分离—耦合—建模—调控”的二元模式。水循环的二元演化衍生出三大后效,一是水资源次生演变,大多表现为径流性水资源衰减;二是伴生的水环境演变,主要表现为水体污染和环境污染,三是伴生的水生态演变,主要表现为天然生态退化和人工生态的发展。基于该理论,我和团队创建了全口径层次化水资源动态评价方法。构建了具有物理机制的水循环全过程模拟模型,描述现代环境下流域水资源二元演变特征,为人类活动影响下流域水资源评价提供基础方法论。创建了全套的水资源合理配置理论与方法。提出了“三次平衡”的供需分析和基于广义水资源的配置理念,形成了基于宏观经济的水资源配置、面向生态的水资源配置、水量水质联合配置以及量质效一体化水资源配置等技术方法,建立了多维均衡调控下的水资源配置决策机制,形成了不同层次的水资源配置方法体系。创建了生态需水过程的定量理论与方法。基于流域自然水循环过程,揭示流域生态水文机理,创建了流域生态水文全过程模拟模型,实现流域生态需水过程的精准化。创建了水利工程群综合调度理论与方法体系。提出了全链条控制各类误差源的成套气象水文预报技术、水库群优化调度的最优性原理及算法集、水库群面向生态的多目标综合调度模式、渠道水量水质耦合及正反向求解技术、泵站群安全及高效运行关键技术、多闸群自动控制模式等成套技术体系。创建了面向供需双向调节的水价理论与核算技术。建立了适应中国国情的面向可持续发展的全成本水价理论,提出了水利工程供水价格两部制定价理论方法以及水源比价、用户差价等供水价格体系理论与多元定价技术。创造性地提出了“一片天对一片地”核心思想,解析了海绵城市“水量削峰、水质减污、资源利用”三大内涵,基于城市水文模型构建了“内涝积水、产污积污、雨水控用”三大诊断方法,科学归纳凝炼提出了“洪涝蓄排、污染削减、雨水蓄用”三类措施,最终形成了涝水平衡、污水平衡、用水平衡的海绵城市建设系统科学范式。创建了流域及河流水环境治理成套技术。围绕流域治理,创立生态流域理念,提出基于流域水循环的污染物总量控制、环境目标倒逼机制、以流域为单元的系统治理等水污染防治理论和原则,“源头减排-过程阻断-末端治理”的水环境治理思路和全过程防控模式及一系列创新方法和创新技术。创建了“气候-水文-生态”耦合模拟、变化环境下水资源及需水预测预报技术、基于遥感和气陆耦合模式的土壤墒情预警预报技术、水资源实时调度等多项理论与技术体系,为气候变化下水与生态安全适应性对策的制定提供了重大支撑。此外,结合我国主要水资源问题及其分区特征,整体提出我国水资源管理应对气候变化的适应性对策。
加快实现未来水资源可持续利用
江东洲:水资源危机是 21 世纪人类共同面对的最严峻的问题。其中中国水危机最为国内外专家学者关注。我国淡水资源紧缺,而水污染使缺水的局势更加严峻。我国用水现状如何?怎样应对水危机?
王 浩:伴随着人口增加、城镇化发展和经济快速增长,我国用水总量呈现逐步增长但增长率逐步降低的趋势。但我国水资源紧缺形势依然十分严峻,我们常常能够听到北京缺水、云南大旱、黄河断流、长江水位下降这样类似的报道。干旱缺水也给粮食生产带来了威胁,近年北方冬麦区、长江中下游地区、西南地区遭遇严重旱情,包括贵州、云南、四川等省区在内的西南丰水区也发生了严重旱情。能否说我国的用水形势越来越严峻了呢?虽然我国局部地区供水安全问题仍然较为突出,但我认为总体趋势还是逐步改善的。我国已经形成了较完备的供水安全保障工程体系,供水能力有了显著提高,全国水利工程供水能力由新中国成立初期的1000多亿立方米提高到现在的7000多亿立方米,中等干旱年份可基本保证城乡供水安全。与此同时,伴随着节水型社会建设等工作的深入开展,我国水资源利用效率显著提高。
▲中国工程院院士、广西发展战略研究会专家王浩(左一)到企业参观考察
人多水少、水资源时空分布不均是我国的基本水情。受水资源的自然禀赋、经济社会规模与发展阶段以及全球气候变化等因素的影响,我国正面临着四大水资源问题:首先是水资源供需矛盾突出。我国平均单位国土面积水资源量仅为世界平均水平的83%。受庞大人口规模影响,我国人均水资源量不足世界人均占有量的三分之一,在192个有水资源统计的国家中排名第127位,位居后列。我国水资源时空分布很不均匀,与耕地资源和其他经济要素匹配性不好,加上工程设施体系的不完善,华北、西北、西南以及沿海城市等地区水资源供需矛盾突出。其次是水环境污染严重。我国地表水体污染十分严重,点源污染不断增加,非点源污染日渐突出,水污染加剧的态势尚未得到有效遏制。目前我国水污染呈现出复合性、流域性和长期性,这已经成为最严重和最突出的水资源问题。第三是水生态系统退化。受经济社会用水快速增长和土地开发利用等因素的影响,我国水生态系统退化严重,江河断流、湖泊湿地萎缩、水生物种减少和生境退化等问题突出,淡水生态系统功能整体呈现“局部改善、整体退化”的态势。北方地区地下水普遍严重超采,引发了地面沉降和海水入侵等环境地质问题。第四是极端和突发事件频发。全球气候变化加剧了自然水循环的速率,增加了与气温、降水相关的暴雨、干旱、台风等极端气象事件发生的几率。近年来,我国洪旱灾害发生的频度增强,北方地区主要农业区的干旱面积呈现扩大趋势,特大旱涝事件发生频繁。此外,人为的突发性水污染事件、城市供水系统故障事件发生的频率也在增加。
水是经济社会存在和发展不可或缺的基础性物质,我国面临的这些由水引发的危机,一方面制约阻碍着经济社会发展,另一方面也促进着经济社会发展方式的转变。水资源数量及其时空分布与人口、耕地、矿藏资源等社会经济要素的空间分布不相匹配,已经成为中国经济社会可持续发展的重要制约因素。有资料研究认为,水危机导致的经济损失已约占中国GDP的2.3%。我国目前正处在一个人口、资源、环境等矛盾突出的发展阶段,经济增长主要依赖于土地、劳动、资本等投入,特征是规模的扩张和各种资源的大量消耗,这种粗放型为主的经济增长方式必然导致资源过度消耗和环境渐趋恶化,威胁到经济社会的可持续发展。当前和今后一个时期,加快水利改革与发展,实施最严格的水资源管理制度,就是着眼于加快转变经济发展方式,促进全社会科学用水、合理用水、节约用水,建立循环经济、低碳经济,积极推进清洁生产,实行减水化发展模式,从而降低社会经济发展对水资源的依赖程度。
近些年来水环境质量有所改善,突出表现在社会经济发展与水污染呈现解耦趋势,呈现“两上升”和“两下降”。两上升是指GDP上升、七大水系Ⅰ~Ⅲ类水质比例上升;两下降是指地表水劣V类水质比例在下降,地表水COD浓度在下降,可以说主要污染物排放量得到有效控制一一工程减排、结构减排、管理减排有力、有效。但是随着未来社会经济发展的压力增加,水环境保护依然任重道远:一是淡水环境质量不容乐观,二是未来社会经济的发展加剧了水污染压力,三是新型和有毒有害污染物使健康风险增大,四是突发性水污染危害大。
造成上述现象的原因,主要包括如下方面,一是受到全球气候变化影响,部分地区水资源量明显衰减。二是人类活动对水体进行侵占,破坏了原有的水循环路径。三是人类对水资源的粗放、过度利用,带来水体的萎缩。四是点、面源污染负荷防治能力低下,污水排放标准不适应中国国情、违法排放成本低并缺乏激励机制、污水处理效率有很大的提升空间、总量控制缺乏系统性设计等。五是突发性水污染事件的风险管理能力薄弱。
水资源供需矛盾突出仍然是我国可持续发展的主要瓶颈,2011年发布中央1号文件提出要力争通过5年到10年努力,基本建成防洪抗旱减灾体系、水资源合理配置和高效利用体系、水资源保护和河湖健康保障体系、有利于水利科学发展的制度体系这四大体系。2012年1月,《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》发布,对水资源管理的目标和任务做出了明确要求。对应这些目标要求,为保证未来水资源可持续利用,需要做好以下四个方面的工作:一是进一步推进节水防污型社会建设工作。把试点探索向规范化建设推进,在覆盖全国的节水型社会试点建设基础上,尽快突破试点局面,把建设节水型社会提升成为全国各地、各行业都必须执行的规范,以全社会用水方式的转变支撑经济发展方式的转变;由行政推动向自觉化建设推进,依法约束与规范人们的用水行为,促进公众形成良好用水节水习惯,主动节约用水与保护水资源;由定性管理向定量化建设推进,形成节水型社会建设的抓手。二是做好最严格的水资源管理制度落实工作。最严格水资源管理制度包括四项基本制度和三条红线,其中水资源开发利用总量控制红线界定了基于水资源承载能力的经济社会系统取耗水的外部边界,针对的是水资源过度开发的问题;水资源利用效率红线界定了约束供给条件下的水资源利用的内部边界,针对的是水资源低效利用和浪费的问题;水功能区限制纳污红线界定的是特定水功能区目标下的向水体排放污染物的外部边界,针对的是超量排污和水体污染问题。水资源管理的责任考核制度将管理的目标和要求落实到了具体主体,解决了制度的有效性问题。通过最严格水资源管理制度的实施,到2020年,全国年用水总量力争控制在6700亿立方米以内,万元国内生产总值和万元工业增加值用水量明显降低,农田灌溉水有效利用系数提高到0.55以上,全国水功能区达标率争取达到80%。三是做好水资源与生态环境保护工作。受人口增长、经济社会发展方式粗放以及气候变化等因素的影响,水资源与水生态环境保护问题任务艰巨,需要以用水总量控制为核心,进行水资源合理配置,保障水生态系统的合理用水需求;需要以水功能区管理为载体,加强水功能区和饮用水源保护监督管理,遏制地下水过度开发,维持河流合理生态流量,维持湖泊、水库和地下水的合理水位;要以提高用水效率和效益为目标,减少水资源开发利用和污水排放,减轻对水生态系统的影响;要以必要的河湖连通工程、调水补水工程、底泥疏浚工程等水利工程设施建设为手段,因地制宜地做好水生态系统修复与保护;要以落实法律法规和执法监督为保障,开展地下水资源管理和水资源保护等方面的立法工作,规范水资源管理行为,强化监督管理。四是建立水资源风险管理应对体系。我国是旱涝灾害频发的国家。受全球气候变化影响,近年来极端水旱灾害的突发性、异常性、不可预见性日益突出,此外,随着经济社会系统的复杂化,突发性水事件发生的频率也在加大,建立水资源风险管理应对体系的实践需求日益紧迫。首先要完善常规和应急综合管理领导体制,明确职责权限,理顺工作关系,建立工作制度;其次要建立水资源风险评价机制,加强水资源常规及应急预案编制,建立特殊情景下信息交汇和公开体系,明确各种状态下各主体目标责任;第三要加强水资源综合管理法律法规建设,完善水资源常规管理法律法规,修订突发事件应对措施,制定各项配套政策,实现应急管理的制度化、规范化、常态化;第四是要提高水资源常规和应急保障能力,在进行水资源常规管理时要考虑提高洪水利用、抗旱防灾和水污染应对等能力,扩大水资源常规管理范围,降低洪水和干旱等危害。
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