对水利及水利科学发展中若干问题的认识(2)

　　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。

　　参考文献:

　　[1]仪垂祥.非线性科学及其在地学中的应用[M].北京:气象出版社,

　　[2]洪庆余.中国江河防洪丛书·长江卷[M].北京:中国水利水电出版社,

　　[3]胡一三.中国江河防洪丛书·黄河卷[M].北京:中国水利水电出版社,

　　[4]淮河水利委员会.中国江河防洪丛书·淮河卷[M].北京:中国水利水电出版社,

　　[5]冯炎.中国江河防洪丛书·海河卷[M].北京:中国水利水电出版社,

　　[6]松辽水利委员会.中国江河防洪丛书·辽河卷[M].北京:中国水利水电出版社,

　　[7]钱正英,张光斗.中国可持续发展水资源战略研究综合报告[M].北京:中国水利水电出版社,

　　[8]芮孝芳.中国的主要水问题及水文学的机遇[J].水利水电科技进展,

　　[9]陈国达,陈述彭,李希圣,等.中国地学大事典[M].济南:山东科学技术出版社,

　　[10]芮孝芳.水文学原理[M].北京:中国水利水电出版社,

　　[11]中国水利水电科学研究院.谢家泽文集[M].北京:中国科学技术出版社,

　　[12]芮孝芳,梁霄.水文学的现状及未来[J].水利水电科技进展,