水资源问题不仅是我国可持续发展的重大课题也是世界范围的重.ppt

水利科技发展战略研究,水利科技发展战略研究课题组报告人：董哲仁2005年5月10日北京,目录,一、课题概况二、课题实施简况三、水利科技重大课题,一、课题概况二、课题实施简况三、水利科技重大课题,为配合国家中长期科技发展规划编制工作，并为“十一五”水利重大科技的立项作准备。水利部科技委、国科司组织的水利科技发展战略研究于2003年9月正式启动。,课题立项背景,1、立项目的,2、课题组成员,课题组成员名单（按姓氏笔画排序），共34人。王光纶、王光谦、石秋池、刘国纬、孙云志、孙荣久、张有天、张国新、李锐、李广信、李纪人、杨启贵、肖焕雄、连煜、邵明安、陆桂华、陈进、陈式慧、陈祖煜、陈清濂、姚文艺、姜树海、胡四一、夏军、徐麟祥、翁立达、谈英武、郭军、高占义、黄河、程晓陶、董哲仁、廖文根、蔡跃波课题负责人：董哲仁,体现三个结合：必须与经济社会发展紧密结合，必须与国家安全紧密结合，必须与可持续发展紧密结合。体现三个面向：面向国家长远发展的战略需求，面向世界科技发展前沿，面向未来20年全面建设小康社会的需要。突出重点，有所为、有所不为，凝练出水利科技发展的重点目标和重点发展领域。,3、指导思想,体现跨部门、跨学科的团结协作，在研究中鼓励学科间的交叉与融合。充分发扬学术民主、鼓励争鸣，提倡创新。努力创造一个有利于新思想、新观点产生的环境与氛围。密切关注世界科技前沿，吸收国外的新理念、新方法和新技术。在学习借鉴的同时，强调具有自主知识产权的开发和原始创新。重视与“全国水利发展“十一五”规划思路报告”的衔接。重视与已颁布的水利科技发展规划相衔接。重视与国家中长期科技发展规划制定工作的协调。,2、调查研究阶段对于国内外水利科技的发展现状、特征和趋势进行深入调研水利科技发展前沿报告水利科技发展需求报告,课题进度安排,1、启动阶段明确任务与要求,3.战略研究阶段凝练出本领域的科技发展目标、重大科技任务和“十一五”重大课题。水利科技发展战略研究报告（征求意见稿）4、完善提高阶段：广泛征求各方面意见，对“征求意见稿”进行修改完善，最终提出正式报告。,国际背景,水资源问题，不仅是我国可持续发展的重大课题，也是世界范围的重大课题。自20世纪70年代以来，联合国先后召开：联合国人类环境会议（1972）联合国环境与发展会议（1992）可持续发展世界首脑会议（2002）,关于人类环境的斯德哥尔摩宣言、人类环境行动计划关于环境与发展的里约热内卢宣言、21世纪议程关于可持续发展的约翰内斯堡宣言、可持续发展世界首脑会议实施计划。,分别通过了：,这三次具有历史意义的会议在全世界范围内确定了可持续发展的基本思路。,2002年在南非召开的可持续发展世界峰会上，一致通过将水资源危机列为未来十年人类面临的最严重挑战之一。联合国提出的可持续发展的5个主题水、能源、健康、农业和生物多样性，水问题列为首位。,联合国环境计划署2002年在全球环境展望上指出，“目前全球一半的河流水量大幅减少或被严重污染，世界上80个国家或占全球40的人口严重缺水。世界资源报告指出，到2020年，世界人口从目前的63亿增加到75亿，将有1/2的人口在用水紧张的状态下生活。,对策：政治意愿立法管理体制机制手段科学技术,在此背景下世界各国致力于解决水资源安全问题，建立高效、公平、统一的水资源管理体制是世界各国解决当前水资源危机的主要方向。,国家需求,水资源供需矛盾突出，水资源利用效率低下洪涝灾害依然严重水环境不断恶化,随着我国经济的高速发展，在水资源方面呈现出,水问题已经成为我国迫切需要解决的战略性问题和重大瓶颈问题。,要应对水资源领域的重大挑战，我国必须依靠科技进步来实现水资源的合理开发、高效利用、优化配置、全面节约、有效保护和综合治理，充分发挥科学技术在我国水利发展中第一生产力的巨大作用。,水利科技发展总趋势,1、国际社会公认的可持续发展的原则是水利科技发展的指导思想。在水科学领域，高度重视水资源的可持续利用高度重视保护生态环境高度重视人与自然的和谐是水科学发展追求的目标。,2、水利科技的发展，更加重视宏观问题的探索，在更大的空间尺度和时间尺度上研究水的迁移、演变规律，特别是水与生态系统及社会经济之间的相互关系。,水利科技发展总趋势,水利科技发展总趋势,对于河流的研究已经不仅仅是水文学或者水力学意义上的河流，而是一个具有生命的流动的的生态系统。河流也不仅仅是孤立的自然河流，而是与人类社会经济交织在一起的自然社会经济复合生态系统的一部分。,3、学科间的交叉、融合、渗透，新的边缘学科的产生，将是当今水利科技发展的重要特征。由于水既具有自然属性，又具有经济属性和社会属性，单纯研究水的自然属性，就水论水，已经难以解决水科学领域中的复杂问题。仅仅就水论水，难有重大突破。,水利科技发展总趋势,水利科技发展总趋势,自然科学与社会科学的交叉，科学与技术的融合已经成为科技发展趋势。在水科学中，广泛吸收生态学、环境科学、气象学、农学以及社会学、经济学、法学和管理学的知识，发展新的边缘学科和交叉学科，鼓励多种技术的开发集成，将极大加快水利科技的发展。,水利科技发展总趋势,4、高新技术的应用将极大改变水利科技的面貌。20世纪70年代末开始的计算机应用，使水利科技的研究手段大为提高。预计未来10年，信息技术和其它高新技术的应用，会使水利科技的认知能力、调控能力和辅助决策能力发生质的变化。,5、创新是水利科技发展的动力面对严重的全球水危机，各国都在立足创新，发展新理论，创立新模型，开发新技术。水科学发展日新月异。,水利科技发展总趋势,水利科技发展总趋势,我国的水问题的难度在世界上是独一无二的，因此要在学习借鉴发达国家的科技成果的同时，更加注重我国的国情、水情，创造符合我国国情的水科学理论体系和水工程技术体系，拥有更多的自主知识产权和原始创新成果。,一、课题概况二、课题实施简况三、水利科技重大课题,课题组主要活动,水利部索丽生副部长、刘宁总工和国科司领导对于课题工作高度重视，对于课题的定位、方向和原则都作了重要指示。部科技委和国科司对于课题的进展和协调给予了大力支持。课题采取开放式的工作模式，在各个阶段都通过研讨、咨询、评审等多种形式，广泛听取水利部各司局、各流域机构、科研院所、省（市）水利厅及有关高校和专家的意见。相关机构和各方面专家都高度重视，给予了积极响应和大力支持，提出了十分重要、宝贵的意见和建议。据统计，除课题组成员外，还有70专家（其中院士13人）参加了课题的调研、咨询和审查工作。参加研讨会议专家170人次。收到书面咨询意见共98份，字数达8万多字。对于这些意见和建议，课题组都进行了认真慎重的研究，大部分内容和观点都在报告中予以吸收和考虑。,1、水利科技发展前沿报告报告共分为十三章，即第一章：水文学及水资源学；第二章：水环境与水生态；第三章：防洪减灾；第四章：农村水利；第五章：工程水力学；第六章：河流泥沙；第七章：水土保持；第八章：水工结构；第九章：岩土工程；第十章：水利工程施工；第十一章：水工材料；第十二章：地质勘探；第十三章：信息技术应用。调研报告前后共完成修订和印发了三稿：即征求意见第一稿、征求意见第二稿和征求意见稿。,主要成果介绍,2、水利科技国内需求调研报告2004年10月印发“征求意见稿”。分为水文水资源、防洪抗旱减灾、农村水利、大坝工程的安全与环境、南水北调工程、长江治理与生态建设、黄河治理与生态建设、水土保持、全国水资源环境监测系统和共享平台九个部分。,3、总报告：水利科技发展战略研究报告该报告是在学科发展前沿和国内需求报告的基础上经过专家认真讨论和大量的调研工作形成了征求意见稿。董哲仁教授在2005年1月举行的水利部科技委全体会议上做了汇报。该报告广泛地征求了水利部各司局、科研院所、流域机构、省（市）水利厅局和相关高校的意见，并印发水利部科技委全体委员。已收到反馈意见55份。课题组对各方面的意见进行了认真的学习、消化和讨论，并且进行了认真的修改，形成了发给这次会议的送审稿。,一、课题概况二、课题实施简况三、水利科技重大课题,水利科技发展战略研究报告共分八个部分：一、水资源的可持续利用二、防洪、抗旱与减灾三、农村水利四、南水北调工程,五、长江黄河开发治理与生态保护六、水环境与流域生态的保护和修复七、大坝的环境影响与安全问题八、水资源水环境监控系统与信息共享平台,一、水资源的可持续利用,一、水资源的可持续利用,1、问题背景及其重要性水既是基础性的自然资源和战略性的经济资源，又是生态环境的控制性要素。水资源短缺和时空分布不均是我国的基本国情。我国水利发展的现状与经济社会可持续发展的要求还有很大的差距。水文学和水资源学是水资源可持续利用的科学基础。现在面临着诸多全球和地区问题的挑战，其重要性已具有了更丰富的内涵。,社会经济发展对科技的需求,一、水资源的可持续利用,2、研究现状与存在问题水文学研究，在科学层面，已从水文循环的单个孤立环节向多尺度耦合过程发展，这是系统观点在水文学中的反映。面向可持续发展的水资源价值观和方法论的提出与初步形成，标志着水资源学科开始步入其初步成熟阶段。我国水文水资源研究取得了很大成就，但与世界先进水平相比，仍有一定差距。,一、水资源的可持续利用,3、发展战略与研究需求战略措施主要包括：提高用水效率和效益，实现水污染防治和污水再生利用，建设节水防污型社会；实施跨流域调水和多种水源的优化配置；实现与生态环境相协调的水资源和水能开发利用战略；以及实现人与洪水协调共处的防洪减灾战略等。,一、水资源的可持续利用,发展任务：为国家防洪减灾提供水文水资源科技支持；为国家粮食安全、供水安全、生态安全提供水文水资源依据；为环境保护、实现人与自然和谐相处提供水文水资源知识。,一、水资源的可持续利用,战略重点：节水防污型社会建设与水安全保障重大课题：1、流域水资源演变规律与科学调控2、水文条件变迁与水域生态系统演替的耦合关系3、水资源承载能力、合理配置和科学调度,战略研究重点与重大课题,一、水资源的可持续利用,4、水资源循环再生利用、综合节水和水资源高效利用技术5、地下水资源的开发利用与保护6、水管理问题7、水工程规划设计中的水文水资源问题,二防洪、抗旱与减灾,1、现状及问题水旱灾害历来是威胁中华民族生存与发展的最为严重的自然灾害。20世纪的防洪以控制洪水为主要目标，取得了巨大成绩。但1998年大洪水及其后连年的干旱仍然暴露出我国防洪抗旱体系中的一些薄弱环节。与国外相对比，我国防洪抗旱减灾体系建设、科研计划投入等方面，存在很大差距。,社会经济发展对科技的需求,二防洪、抗旱与减灾,二防洪、抗旱与减灾,2、国家发展目标对于防洪抗旱减灾科技的需求,在全面建设小康社会的进程中，安全保障将成为全社会的基本需求，对防洪抗旱的要求会越来越高，而解决问题的难度也越来越大。,（1）从基本国情出发深入探讨新时期的治水方略（2）探讨与发展需求相适应的防洪抗旱减灾安全保障体系,二防洪、抗旱与减灾,（3）探讨蓄滞洪区、圩垸区、滩区等高风险区的合理利用与安全保障模式（4）为国家防汛抗旱指挥系统的现代化建设提供科技支持（5）推动从“单一抗旱”向“全面抗旱”的转变（6）研究城市水利发展中的治水新问题与对策,二防洪、抗旱与减灾,3、科技发展思路及目标,防洪抗旱减灾领域的科技发展涉及灾害学、防灾学与防灾技术三个层次，需要采取学科交叉、综合的研究模式，加强防洪抗旱减灾领域自身的学科建设。,二防洪、抗旱与减灾,总目标：构筑完整的防洪抗旱减灾学科发展体系，为建立与小康社会发展需求相适应的防洪抗旱安全保障体系提供支撑。阶段目标：建立适合中国国情的洪水风险管理的理论框架，明确新时期治水方略中促进“两个转变”行动计划，形成关键技术的自主开发能力，建立防洪抗旱减灾学科和人才培养体系。,二防洪、抗旱与减灾,1、防洪抗旱减灾战略研究2、流域洪水灾害孕灾环境的变化及其洪水响应3、应对重大突发性洪水的应急管理体制与对策4、蓄滞洪区、滩区、圩垸区安全建设、合理发展与风险管理的模式5、国家防汛抗旱指挥系统现代化6、干旱灾害综合管理与对策7、我国城市防洪与供水安全保障,战略研究重点与重大课题,三、农村水利,三农村水利,发展形势及科技需求分析（1）农业节水在灌溉用水量不增加的前提下，保障21世纪我国粮食安全的唯一选择就是大力发展农业节水，依靠科技进步，提高灌溉（降）水的利用率、作物水分生产效率、水资源的再生利用率和单方水的农业生产效益。不断加大农业节水技术和产品的高科技含量，加快传统粗放农业向现代节水高效农业的转变。,社会经济发展对科技的需求,三农村水利,（2）农田排水渍碱灾害是导致农田低产的主要原因之一。农田排水设施在防御涝渍灾害和土壤盐碱化等方面起着积极的作用。不当的农田排水设施会导致水环境恶化，影响着农业生产的持续发展。发展适合我国国情的农田排水技术、涝渍盐碱综合防御的排水工程理论和技术体系，可有效地减少涝渍盐碱灾害、提高中低产田生产能力、保护水环境。,三农村水利,（3）灌区管理现代化当前主要关注以下两个方面。一是制度层面的管理制度体系建设，包括体制改革、水权水价体系、经营机制等；二是技术层面的信息化建设，包括各种水雨情及工情等各种信息的采集、传输、存储、处理以及决策支持系统的开发等。目前发达国家的灌区管理正朝着信息化、自动化、高效化方向发展，实现了集信息采集处理决策信息反馈监控为一体的优化调度。,三农村水利,（4）农村供水农村供水系指向广大农村的小城镇、集镇、村庄等居民点和分散农户的供水，以满足村镇居民生活和生产用水需要。饮水安全是指居民能够及时、方便的获得足量、卫生、负担得起的生活饮用水，是社会安全的重要内容之一。但是，农村供水量大面广，底子薄，欠帐多。迫切需要因地制宜地科学规划和建设，提高科技含量，使农村供水逐步走上科学发展的轨道。,三农村水利,（5）牧区水利由于特殊的地理自然环境，牧区草原生态建设要充分考虑水草资源条件和水草资源承载能力。以区域“水草畜”系统平衡为原则，发展灌溉饲草料地，改良复壮天然草场，科学确定人工生态建设的内容、布局与规模。坚持以水定草，以草定畜，推行补饲、舍饲、围栏封育、轮牧禁牧等综合技术措施，调整畜牧业产业，控制牲畜纯增，畜牧业生产由数量型向效益型和质量型转变，修复草原生态，恢复生产功能。,三农村水利,战略研究重点与重大课题,1、农业节水（1）农田尺度水分高效利用的应用基础研究（2）不同尺度节水效果关系研究（3）区域水土环境改善及农业用水优化配置技术（4）非常规水利用（5）雨养农业区水分的高效利用（6）现代高效节水灌溉技术与设备升级（7）节水新材料与制剂研制（8）作物高效用水的生理学与分子生物学基础2、农田排水及水环境（1）合理协调防洪与排涝的关系研究（2）涝渍综合防御工程技术体系研究（3）信息技术应用于洪涝渍防御（4）盐碱地治理（5）田间化肥流失对水体污染的影响及其防治措施研究,三农村水利,3、灌区现代化（1）灌区现代化管理体制机制研究（2）灌区用水管理测控技术及设备研究（3）数字灌区关键技术研究（4）灌区用水实时调度决策支持系统的开发4、农村供水（1）农村供水工程规模指标体系研究（2）工程管理模式及供水水价研究（3）农村饮用水卫生技术模式研究和设备开发5、牧区水利（1）水草畜平衡与草原生态环境容量研究（2）牧区水资源合理开发科学配置安全利用关键技术研究（3）不同类型草地区域生态需水综合节水关键技术（4）牧区人畜供水指标体系及用水安全保障技术研究（5）草原生态保护与草地水土保持综合治理关键技术研究,四、南水北调工程,四南水北调工程,社会经济发展对科技的需求,南水北调工程是实现我国水资源优化配置的战略举措，是解决京津华北地区、黄淮海平原和黄河上中游地区缺水的一项不可替代的大型工程措施。通过南水北调，形成“四横三纵”总体格局，达到我国水资源南北调配、东西互济的优化配置目标。,1、实施南水北调是我国社会经济发展的重大战略,四南水北调工程,2、国内外调水工程概况水资源分布不均衡是一个普遍现象，长距离跨流域调水工程已成为世界性的普遍需求。据不完全统计，国外约有40个国家建成了规模不等的大中型调水工程约350多项，其中线路长度超过500km的工程就有10余项。从20世纪70年代以来，我国建成在建调水工程10余项。国内外在跨流域长距离调水工程的规划、设计、施工及管理方面已经积累了较丰富的经验。但是南水北调工程规模、复杂性和困难程度前所未有。为了确保工程质量和正常运行，开展有关南水北调工程的科技攻关工作非常必要。,四南水北调工程,3、南水北调工程的总体规模和技术难点东线工程输水主干线长1156km，沿途需建13个梯级泵站提水。主要问题：水质及防污、治污。中线工程全长1246km，总干渠上有各类交叉建筑物超过1800座。主要问题：水资源的高效利用与优化配置，输水系统可靠度及风险分析，提高输水保证率。西线工程总调水规模170亿m3/年。主要问题：高原寒冷缺氧地区大规模施工，深埋超长输水隧洞的勘察、设计和施工，56座引水水库的联合调度运用，调水对环境影响评价。,四南水北调工程,战略研究重点与重大课题,1、调水工程宏观决策和长远发展的关键技术研究（1）为满足国家长远发展的需求，全国范围跨流域调水、优化配置水资源的研究（2）跨流域调水量与受水区当地水资源及水利设施联合补偿调度、提高供水保证率的研究（3）水源地可调水量、对生态环境影响及补偿机制的研究（4）节水与调水合理结合和配置的研究（5）解决南水北调受水区农业缺水和地下水严重超采问题的研究（6）南水北调实施后，黄河流域水资源重新配置的研究（7）南水北调工程水价管理制度和价格体系研究（8）南水北调水权制度及水市场开发和宏观调控研究,四南水北调工程,2、东线工程防污治理与安全运行问题（1）东线工程水污染防治技术及对策研究（2）东线工程水质水量监测及预警预报系统研究（3）东线工程运行管理研究3、南水北调中线工程关键技术问题（1）中线工程输水系统风险分析及对策研究（2）长距离输水系统水力学研究（3）中线调水工程对生态环境的影响研究（4）长距离输水系统通信及自动化监控研究4、西线工程重大关键技术问题（1）西线调水对生态环境和社会经济影响研究（2）西线特殊环境下的地质勘察技术研究（3）深埋超长输水隧洞关键技术问题研究（4）高原寒冷缺氧地区工程设计、施工技术研究（5）西线调水管理机制和经济评价研究,五长江黄河开发治理与生态保护,五长江黄河开发治理与生态保护,社会经济发展对科技的需求,1、长江开发治理与生态保护,长江治理与生态保护中的突出问题：1）长江上游洪水来量大与中下游河道泄洪能力不足的矛盾2）干流水质总体良好，局部污染严重3）局部地区水资源供需矛盾4）水土流失尚未得到有效控制5）大规模经济活动对于水域生态系统构成威胁6）三峡水库蓄水后对于中下游河势影响7）上游水电无序开发引发新的环境问题,五长江黄河开发治理与生态保护,长江治理的基本思路，以“维护健康长江、促进人水和谐”为基本宗旨，以中下游地区防洪和重要水源地保护为重点，统筹开发与保护的关系，以稳定河势河床、保障防洪安全、合理配置资源、维系良好生态为战略目标。,五长江黄河开发治理与生态保护,2、黄河开发治理与生态保护,黄河治理与生态保护中的突出问题：洪水威胁依然是心腹之患水资源供需矛盾十分突出黄土高原水土流失严重水环境恶化尚未得到有效遏制,五长江黄河开发治理与生态保护,黄河治理的指导思想是：坚持全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理的原则，实行兴利除害结合、开源节流并重、防洪抗旱并举。把防洪作为黄河治理开发的一项长期而艰巨的任务，把水资源的节约和保护摆到突出位置，把水土保持作为改善农业生产条件、生态环境和治理黄河的一项根本措施。以黄河堤防不决口、河道不断流、水质不超标、河床不抬高和努力维系黄河健康生命为战略目标。,五长江黄河开发治理与生态保护,战略研究重点与重大课题,1、长江治理战略研究2、三峡工程运行及其他待建大型水电工程的环境影响3、长江水域生态系统演替与保护,五长江黄河开发治理与生态保护,1、黄河治理战略研究2、水沙调控体系建设的理论与技术3、黄河生态系统修复目标及相应径流条件研究,六水环境与流域生态的保护和修复,六水环境与流域生态的保护和修复,社会经济发展对科技的需求,1、我国水环境与水生态现状,江河湖库污染日趋严重河湖湿地萎缩、生态功能衰退地下水超采与污染严重水土流失问题突出,六水环境与流域生态的保护和修复,2、本领域水利科技存在的主要问题,（1）在水环境与流域生态的保护和修复方面缺乏基础性、战略性和原创性研究。（2）在水环境治理的应用技术方面，大多数是引进和消化国外的技术，自主创新技术能力较差。（3）尚未形成完整的水域生态环境监测体系和信息共享机制。,六水环境与流域生态的保护和修复,3、对科技发展的需求,（1）应用基础研究方面：不同流域河流生态恢复目标和任务的确定，水利水电工程生态环境效应及评价方法研究，城市化发展对土地利用方式的改变所引起的水环境与生态问题的研究，洪水资源利用、防洪减灾与生态保护有机结合，水环境与水生态价值等涉及生态经济学方面的研究。,六水环境与流域生态的保护和修复,（2）技术方法方面：区域和流域尺度上水污染防治体系的建立，城镇生活污水治理技术、农业非点源污染控制技术及地下水污染治理技术，水资源与土壤资源的同步高效合理利用与保护，水土保持科学技术体系的建立，生态环境友好的水利水电工程的规划设计方法和调度运行模式，水域生态监测系统技术研究与开发。,六水环境与流域生态的保护和修复,战略研究重点与重大课题,1、流域水生态系统状况分析及发展趋势预测2、与生态友好的水利水电工程技术3、流域水环境保护与生态建设规划方法研究4、水土保持5、流域水污染控制及生态修复的技术与管理,七大坝的环境影响和安全问题,七大坝的环境影响和安全问题,社会经济发展对科技的需求,1、大坝工程的环境问题,截至目前我国已建各类大坝8.5万座，水库总库容近4580亿m3，这些工程设施在国家社会经济发展中发挥着巨大的保障作用。但是也对生态与环境带来一些负面影响。如何趋利避害，处理好开发与保护的关系，建设与生态友好的水利水电工程，运用已建的水库设施既谋经济效益又兼顾生态效益服务，成为我国水利水电建设面临的紧迫重要课题。,七大坝的环境影响和安全问题,由于建设大坝的历史因素，我国大坝工程存在着大量质量隐患，据1999年统计，我国病险水库约占水库总数的36.3%。亟需建立并完善一套完