2.3大、中、小河流治理的关系

　　河流水系总是由大大小小的河流交汇而成的。

　　按照Strahler河流分级法,一个水系中的最高级河流一定是水系中其他河流水量和挟带物质的最终“归宿”。水系中最高级河流一般是易出现峰高量大洪水的河流,其沿岸地区也是经济社会相对发达的地区。一旦造成洪水灾害,其经济损失和社会影响就比较大。因此,长期以来人们总是把防洪的重点放在一个水系的最高级河流上。这样经过多年以后,大江大河的防洪标准必然会有较大的提高,然而在这期间,水系中其他河流沿岸地区的经济社会也在发展。在这种背景下人们会产生一种感觉:大江大河的防洪压力有所缓解,中小河流的防洪问题开始凸现。现有大江大河的防洪安澜是建立在现行中小河流防洪标准不高的前提下的,如果通过治理普遍提高了中小河流的防洪标准,洪水归槽,那么势必在遭遇相同暴雨的条件下增加大江大河的防洪压力。

　　由此可见,流域水系防洪是一个系统工程,解决流域水系的防洪问题,应该将大、中、小河流的防洪放在一个系统里考虑,不宜头痛医头、脚痛医脚。

　　2.4开源与节流的关系

　　在人类经济社会发展过程中,水资源的供需始终是一对矛盾。但在人类经济社会不够发达的时代,由于水资源相对富裕,故可用“以供定需”的办法来协调这一还不够尖锐的矛盾,后来发现这种办法有可能造成水资源开发超前,不利于制止水资源的浪费。当今社会,水资源问题已成为经济社会可持续发展的瓶颈,水危机已严重威胁着人类安全。因此,“以供定需”的缺点明显凸现出来,而“以需定供”的办法,由于能体现把节约用水放在重要位置,因此为协调越来越尖锐的水资源供需矛盾提供了有效思路。从“以供定需”到“以需定供”的转变标志着在水资源开发利用上由“开源”为主向“节流”为主的转变。这一转变是水利事业和水利科学的历史性转变。中国的节约用水潜力极大,节约用水、建设节水防污型社会应成为解决我国水危机的主要策略。

　　2.5工程措施与非工程措施的关系

　　在20世纪70年代之前,水利专家一般认为通过工程措施就能达到解决水问题的目的。后来人们发现,虽然修建了大量水利工程,但其除害兴利的效果并不像预期的那样理想。例如,美国在20世纪80年代就发现虽然水利工程投资逐年增加,但洪水灾害损失也在增加,通过反思发现非工程措施在除害兴利方面也起着十分重要的作用。这是因为一个工程如果运行不当或管理不善,则不仅其除害兴利的功能得不到正常发挥,甚至会造成更为不利的影响。广义的非工程措施应包括非工程性的科技措施和各类管理措施。实施工程措施与非工程措施并重的解决水问题的方略,是水利可持续发展的重要保障。

　　2.6工程建设与生态环境的关系

　　在水利专家的心目中,工程建设与生态环境的关系问题不能算是一个新问题,因为建造水利工程历来就重视移民问题、对河道的影响问题以及洄游性鱼类的生存条件问题,而且也累积了一些处理这些问题的经验和方法,只是相对于当代提出的经济社会可持续发展的新发展观来说,这些做法还远远不够,而必须将工程建设与生态环境的关系更加突出出来加以研究。但工程修建对生态环境的影响是否存在明显的不利,往往需要漫长的时间才能显露出来。因此,对待这样的问题更应本着科学、谨慎的态度,既不应该对已造成严重生态环境问题的工程采取熟视无睹的态度,也不应该对尚未开工建设或正在施工的工程采取夸大其词、捕风捉影的方式横加指责,甚至“妖魔化”。加强多学科交叉,总结以往工程的经验教训,大力开展试验研究,才是可取的态度。

　　3、新的水利科学在生长

　　3.1水利科学的基本内涵

　　在距今2000多年的西汉时代,司马迁在其著述的《史记·河渠书》中写道:“甚哉!水之为利害也!”据说这就是“水利”一词的最早出处。在现代汉语中,“水利”一词被解释为在经济社会发展中“除水害兴水利”的一种公益事业。因此,“水利”作为一个专业名词,它不是舶来品,而是原汁原味的中华文化的产物。

　　传统的水利科学是一门关于除害兴水利的科学,实际上就是关于治水的科学,主要属于工程技术科学范畴。在现代科学观点下,水利科学则是一门研究水的自然规律和社会属性,协调和处理人类生存和经济社会发展中遇到的各种水问题,为治理、开发、利用、保护、管理水资源提供科学依据和工程技术措施的科学,具有很强的自然科学、技术科学和社会科学交叉的特点。

　　现代水利科学一般包括水科学、水工程和水管理。水科学是关于水流、水文、水资源、水环境、水生态等的科学。水工程指水利工程的规划、设计、施工、安全监控等,而水管理主要指对水实施的安全管理、经济管理、法律管理和行政管理。

　　3.2水利科学基本的科学问题

　　地球系统是由大气圈、岩石圈、生物圈、水圈、人类圈组成的复杂巨系统。据估计,地球系统中总的储水量约为13.86×109亿m3,其中咸水占97.5%,淡水仅占2.5%。地球系统中的水绝大部分储蓄在海洋中,只有3.5%分布在陆地。有68.8%的淡水水利水电科技进展,以冰的形式储存于地球两极和大陆冰川,30.7%储存在地表800m以下的深处,储存在河流、湖泊、水库、潜水层、大气和生物体中的淡水仅占总淡水量的0.5%。能够在常温下实现“三态”转换的水在太阳能、大气运动和地球引力的作用下,在地球系统中发生的周而复始的循环称为水文循环。如果地球水文循环系统是一个封闭系统,那么其多年平均水量平衡方程为P0=E0(1)式中:P0和E0分别为地球系统多年平均降水量和多年平均蒸发量。

　　据初步分析,全球多年平均降水量为57.7×109万m3,按照式(1)全球多年平均蒸发量也为57.7×109万m3。这就是说,虽然地球系统中共储存有13.86×109亿m3的水量,但平均每年只有57.7×109万m3的水量参加水文循环,这是由现有水文循环格局造成的。如果水文循环格局由于某种原因发生改变,那么降雨量、蒸发量及其时空分布就会随之改变。目前人们对这种极其复杂的不确定性占主导的地球系统水文循环时空变化及影响因素的认识还只是准理论,带有一定的猜测性。近代科学理论和技术已能解决人类在经济社会可持续发展中遇到的许多问题,但尚不能很好地解决所遇到的有些水问题,正如周恩来所说“水利比上天还难”。

　　由此可见,揭示水文循环时空变化规律及其未来的变化趋势是水利科学长期甚至永恒的基本科学问题。

　　3.3水利学科新的生长点

　　随着科学技术的进步和治水经验的积累,水利科学的具体内涵正在经历着深刻的变化,新的水利学科在悄然生长,其主要生长点是:①在治水理念上,从传统水利向可持续发展水利、生态水利、绿色水利转变,提出人与自然和谐共处,维持河流“健康”的治水理念。②在治水措施上,从重工程措施、轻非工程措施,重建、轻管向工程措施和非工程措施相结合、建和管相结合转变,尤其是更加注意生态环境的保护与修复,以及人与水的和谐。③在基础理论上,从以工程技术科学为主要基础向自然科学、工程技术科学和社会科学相交叉转变。④在研究方法上,从还原论向整体论发展,从线性科学向非线性科学发展,从确定性和不确定性并行处理向两者互补发展,从传统的研究手段向数字化技术发展,从物理模型为主向物理模型与数学模型相结合发展。

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