水利科技

水利科技是水利科學與水利技術的總稱，隨着水利科學與水利技術的不斷髮展，兩者之間相互滲透，界線越來越模糊，以致很難準確地説出哪些是水利科學，哪些是水利技術。

一般而言，水利科學偏重於對與水相關的自然界的探究，如水文學、水力學、河流動力學等；水利技術偏重於與水相關的資料收集，興建水利工程等，如水文自動測報技術、遙測技術、物理勘探技術、水利工程施工技術、防滲技術等。

20世紀以來，隨着水利建設不斷髮展，規模不斷擴大，水利與社會經濟、自然環境的關係越來越密切，影響也越來越大，水利科技得到了長足的進步，逐漸成為相對獨立的一類科學技術。

水利科技涉及勘測、規劃、水力計算、水文計算、結構設計、施工、工程管理、大壩監測等各個方面，近十多年來又延伸到社會經濟、生態環境等新領域。所以，水利科學技術是綜合了自然科學、社會科學、工程技術許多方面的綜合的科學技術。

水利事業的實踐是水利科技發展的基礎，水利科技又給予水利事業發展以強大的推動作用。要確保水資源的可持續利用，必須依靠水利科學技術的不斷進步，不斷開拓發展新的領域，不斷取得新的成果。 ^[2] 

根據水利的內涵及其在經濟、社會發展中的地位、作用，水利科技具有下列特點。

1．水利科技內涵的廣泛性

水利科技既涉及探討人與自然複雜關係的人文社會科學層面，又包含了江河湖泊的規劃、開發、治理與保護及水利工程的勘測、設計、施工、運行與管理等所需要的各種基礎科學、應用科學與應用技術體系。水利科技融合了自然科學、工程科學、環境科學、管理科學、經濟學與社會學等眾多學科的內容。

2．水利科技效益的公益性、全局性和長遠性

水利科技服務於國家的發展目標與行業的發展規劃，而江河流域治理方略的科學決策、重大水利工程體系的合理佈局與運用等，往往影響到廣闊的區域與大量的人口，涉及國計民生中利害關係的調整、公共安全的保障、人與自然的和諧。正確的決策，往往會帶來整體與長遠的巨大效益；而決策的失誤，也可能造成長期難以挽回的惡果，甚至陷入惡性的循環。

3．水利科技特點的區域性和流域性

人類的治水活動既要適應經濟社會的發展規律，又要符合自然界的演變規律。對於不同特性的河流，治水的措施不能千篇一律；同一條河流的不同河段，治水的重點不會完全相同；即使同一條河流或同一個區域，在經濟社會發展的不同階段，治水的目標、要求、投入能力與管理水平也處於動態的變化之中。因而，水利科技必須依據流域、區域的特點來發展，切忌不同條件的照搬照抄。

4．水利科技的自主創新性

發達國家最近的治水理念，是在他們已經達到了經濟高度發展，水資源得到充分利用和環境治理得到重視的條件下提出來的，我國與發達國家有着較大的差距。我國尚處於工業化時期，經濟起點低，發展不平衡，人口與糧食需求極大，城市化進程異常迅猛，這些都使得我國水利科技遇到了比發達國家更為複雜、更為艱鉅的新問題。因此，我國水利科技的發展，既要與時俱進，從發達國家的治水經歷中吸取有益的經驗，少走國外已經走過的彎路；也要堅持從基本國情出發，堅定地走自主創新之路。

5．水利管理科學的重要性

水的有效分配和利用，需要一個健全的管理體系，這需要國家為之付出很高的管理成本，市場經濟改革進一步提高了這一成本。由於維持行政分配體系所需的管理成本嚴重不足，導致水的開發利用在很多情況下缺少制度約束，產生上、下游水衝突、水超採、水污染、水浪費和低效利用等結果，這些後果的累積和疊加就是所謂的“水危機”。因此，克服“水危機”的根本出路在於水治理模式的轉型，即從過度依賴工程建設和擴大供給為主轉向制度建設和激勵節水為主，從以“控制”為核心的傳統治理模式，轉向以“良治”為目標的現代治理模式。例如防洪減災從“控制洪水”向“洪水管理”的轉變，水資源管理中的“供水管理”向“需水管理”“綜合管理”的轉變等。這就給水利科技提出了更為複雜的任務。 ^[3] 

水利作為國民經濟的基礎設施和基礎產業有了很大發展，為水利科技的發展提供了重要機遇。以三峽、小浪底工程為代表的大型水利樞紐的設計論證工作，提出了在極為複雜的地質、水流和泥沙等條件下建造巨型、大型水利樞紐的一系列高難度課題，帶動了結構、岩土、水力學、機電、自動化等學科分支的長足發展。我國防洪減災的艱鉅任務，又為高新技術在災害預報、監測及評估方面的應用，提供了廣闊的發展空間。水利科技成就表現為以下兩方面：

(1)研究內容既包括工程建設關鍵技術難題，又有水資源可持續利用宏觀戰略決策。

(2)科學研究組織從單一學科向交叉、綜合、邊緣學科發展，聯合攻關。加強了科技成果的組裝和集成。

(3)研究方法突破了以試驗為主的傳統方法，採用了試驗、計算和現場觀測相結合的技術路線。計算機技術得到了廣泛的應用。

(4)科技成果轉化率全面提高，週期縮短。水利科技開始面向經濟、社會，實行全方位服務。

(1)水文水資源研究。水文測驗技術的流量測驗和雨量、水位觀測技術全面改進，自動化程度和觀測精度提高。泥沙測驗技術和設備進步明顯。水文基本數據採集取得進展，為建立國家水文數據庫奠定了基礎。在水文分析計算上，發展了洪峯、洪量和洪水過程隨機模擬的綜合分析法。在水資源研究上，探索了人類社會發展與生存環境演化過程中水供需矛盾的合理解決途徑。

(2)水利水電工程建設。經過幾十年的建設，我國的水利水電工程建設已在勘測、設計、科研、施工和安全監測等方面，建立了完整的技術體系，形成了具有中國特色的築壩技術，許多技術取得突破性進展。

(3)防洪減災研究。在暴雨洪水研究上，小尺度天氣系統及大尺度氣候環境的暴雨洪水分析和數值模擬取得大量成果。開展了旱情預報、土壤墒情監測技術、風暴潮、山洪、泥石流等災害原因、機理、預報和對策等方面專題研究。

(4)節水灌溉和區域開發治理研究。從“六五”開始，節水灌溉技術開發及推廣一直是水利科技的重點課題。農業高效節水技術包括工程措施、農業技術措施和管理措施三大類。工程措施包括，渠道防滲新型材料和結構，高效低耗防滲襯砌機械。

(5)水土保持研究。利用遙感和地理信息系統等高技術手段對我國西北部的黃土高原地區進行水土流失監測，基本掌握了土壤侵蝕的基本規律。在治理措施方面，結合羣眾經驗，總結出由單一治理、局部治理，發展到以小流域為單元的綜合治理體系，取得了豐富的經驗。

(6)河流泥沙與河道整治研究。我國大部分河流的挾沙量較大，特別是黃河等北方河流，其挾沙量為世界罕見。通過長江、黃河等國家重點項目的泥沙試驗研究，推動了河工模型試驗技術發展。 ^[4] 

縱觀水利科技近幾十年的研究歷史與當前的熱點動態，水利科技的發展趨勢可概括為以下幾個方面。

1．理論上多學科交叉

科學技術的迅速發展，尤其是高新技術的發展與可持續發展理論的提出，大大加強了水利學科與其他學科在理論上的交叉、融合發展，產生了許多新的學科分支，如遙感水文學、同位素水文學、隨機水文學、計算水力學、水信息學等。生態水文學、生態水力學、生態水工學等新理論也逐漸得到了完善，並開始在區域水環境規劃及治理、河湖等水體修復、大型水利工程建設等實踐中開始得到應用。

2．方法上多對象、多要素系統分析

在水文循環方面，傳統的水文學研究只考慮水量的自然變化，現代水文循環需要考慮地球生物圈、全球變化以及人類活動等方面的影響。由於水的流動與循環，水生態系統和水環境系統在不同時空尺度下進行能量、物質及生物體的循環交換並交互影響，現代水生態和水環境科學研究必須從系統的角度和時空的多尺度出發，從以單要素、小區域分析為主進入多種要素整合分析，全球、流域及區域的系統研究。在防洪減災方面，從以往的以工程防洪為主，轉向工程與非工程措施有機的結合，並與經濟、社會因素相結合進行洪水風險分析。

3．層次上向宏觀與微觀兩極發展

一方面，將水、土資源結合，從更宏觀的角度研究人類所處的生態系統成為水生態與水環境學科未來的發展趨勢；另一方面，水生態系統與水環境內在物理、化學、生物基本過程及其相互作用的微觀機理研究也將得到加強。在農業節水方面，要用微觀尺度的SPAC（土壤——植物——大氣系統）水分傳輸原理解決流域尺度水轉化過程的描述，有關農田表面的空間變異性、尺度轉換、各部分介質的非線性相互作用等是進一步研究的重點。在大壩破壞分析方面，不僅要進行大壩——水體——地基（圍巖）整個結構體系的分析，也要進行細觀層次混凝土材料裂紋的產生、擴展機理的分析等等。

4．技術上多種技術有機集成與高新技術應用

水生態與水環境研究逐漸發展成將各專業技術有機集成，形成水生態與水環境綜合分析技術系統，在技術應用中突出水生態、水環境與區域及流域經濟活動的關係描述。在水力學與河流動力學的研究中，將數值模擬與物理模擬結合起來的“合交模型”，解決了不同尺度研究的銜接，提高了研究的精度。GIS、RS、DME等高新技術的發展，在水文、水環境、防洪減災等領域中不斷得到應用，極大程度地提高了信息豐富度和分析效率，提高了研究成果的決策支持能力。

5．研究基礎越來越依賴於長期連續觀測資料的積累與分析

客觀上，水文循環、生態系統的演變以及人類活動對它們的影響往往是一個長期的漸變過程，揭示人類所面臨的一系列水問題所產生的根源與發展規律，需要以長期連續的物理、生物、化學以及經濟、社會等方面觀測資料為基礎。主觀上，依照前面各點發展趨勢開展研究的一個共同特點是：對各種第一性觀測資料要求更加全面、更加綜合、更長系列、更高精度，才可能使得科學研究順利開展，並取得有價值的成果。總之，從實踐一理論一實踐，如此不斷的螺旋式上升的研究路線，不但不能被高新技術的發展所取代，反而應得到進一步的加強。 ^[3]