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水資源科學

2.3.1水資源科學的形成

如前所述,水資源科學形成於20世紀70年代。但高校作為壹門課程教學是從80年代以後開始的(1984是華南師範大學地理系張開設的),作為教材出版是從高等教育出版社1990出版的《水資源概論》開始的[6]。張主編的《水資源概論》1994 [5]不能稱之為“我國高等院校第壹本正式出版的水資源教材”,但它從傳統水文學中提煉出水資源,形成了初步的理論體系。當然,水資源學理論體系的形成是以陳佳琪專著《水資源學》的出版為標誌的[3]。水資源學是壹門怎樣的學科?沈燦深指出,水資源科學是研究地球上水體的儲存、分布、運動、變化、合理開發、利用和保護及其與環境(包括生物)關系的科學[6]。這個定義顯然是在水文地質學的基礎上提出來的。因為這個定義是80年代末提出的,現在看來有點老套。

在水資源科學的成長過程中,其研究對象主要可以概括為三個部分:壹是研究水資源作為自然資源的形成、演化和運動機制,以及它在地球上的空間分布和時變規律以及在不同區域的數量;其次,研究開發利用水資源的科學途徑,以滿足人類社會及其經濟發展對水資源的需求;三是研究人類開發利用水資源引起的環境變化,以及這種變化對水資源自然規律的影響,探索在變化的環境中保持水資源可持續開發利用的科學途徑。因此,陳佳琪等人(2002)認為,水資源科學是評價、合理配置、綜合開發、合理利用和保護水資源,為社會經濟可持續發展提供用水保障,處理水資源與社會經濟發展和環境生態系統的關系,系統總結水資源科學管理和保護經驗而形成的知識體系,是指導水資源業務的理論基礎[3]。

2.3.2水資源科學與水文學的區別和聯系

水資源學與水文學的區別在於,水資源學以研究、評價、合理開發、利用和保護水資源為目的,而水文學,即使到了水資源水文學階段,仍然以研究水文規律為目的,是水資源學的科學基礎。但在水文循環研究中,陸地表面的水文循環不僅通過自然狀態下土壤和地表植被的蒸騰作用影響水文循環要素,而且由於社會需水量和供水量的增加,出現了壹種人為幹預的“側枝循環”,即取水、耗水、排水形成的小循環。這種側支循環在壹定程度上影響了地表的水文循環。水文學與水資源學的關系也主要通過這種側枝循環來體現。

水文學是水資源科學的基礎,而不是水資源科學的前身。在與水資源相關的科技活動中,基礎部分多為水文活動。例如,水資源評價是水資源科學的基礎內容之壹,水資源的基礎評價,包括水文、氣象、水文地質等基礎信息的收集、整理和統計,是純水文學的工作;水資源時空分布特征的分析實質上是降水、徑流和地下水水文特征的分析。但是,水資源基礎評價只是水資源評價的壹部分。水資源供需的分析和預測,滿足社會需求的水資源的合理開發利用,水資源開發利用對環境和生態系統影響的分析,都超出了水文學的範疇,屬於水資源學的特定範疇[7]。

從上面可以看出,水文學和水資源學是獨立的(水文學屬於地球科學,而水資源學屬於自然資源科學),又是相互依存的。水資源科學的基礎是水文學,它是為水資源問題服務的。

2.3.3水資源科學的學科地位

20世紀90年代以來,日益突出的水問題使得水資源研究越來越活躍,人們對水資源的認識不斷加深,水資源學科不斷發展,內容體系不斷更新。而關於水資源學科地位的討論是在1996 [3,7 ~ 10](圖2.1)之後才開始的。

(1)人類對水圈的認識和系統知識體系的形成——水科學——水文科學——水資源科學,水資源水文學。

(2)用資源科學——水資源科學的觀點看水圈。

(3)人類社會在其發展過程中,通過幹預和控制自然條件的技術知識和工程能力以及地球自然資源的開發、利用和保護,積累了系統的知識體系,形成了技術(應用)科學體系——水資源學。

(4)認識地圈形成、存在和演化的外部條件及其相互作用,形成環境科學的壹個比較新的科學領域——水利環境學和水資源環境學。

(5)水資源學與相關學科相互滲透,形成新的邊緣學科——水資源水文學、水資源經濟學和水資源環境學。

2.3.4水資源科學的學科體系

由於水資源科學是壹門相對年輕的科學,對其學科體系的研究並不深入王浩等人[9]首次系統地論述了這壹問題。其要點是:

圖2.1水資源科學在學科體系中的地位

(由陳佳琪等修改。)

(1)水資源科學是資源科學學科體系的重要分支,是水利科學的更高層次。

(2)水資源學的學科體系主要由三部分組成:①基礎學科:研究水資源運動、演化、循環規律的學科,如水文學、水力學、湖沼學等。②應用學科:研究和解決人類開發利用水資源過程中存在的問題,如農田水利、水利工程、水工建築物等。③綜合性學科:多屬於交叉學科,如水資源管理、水資源經濟學、水資源生態學(圖2.2)。

(3)從學科成長的角度來看,雖然水資源學的具體構成不是特別明確,但由於其基礎學科和應用學科的成熟,以及綜合學科的快速成長,水資源學正處於壹個日益完善的過程中,並初步獲得了國內外各方面的認可。

(4)地球科學、生物科學、技術科學、社會科學、環境科學等學科的發展,為水資源科學及相關學科的相互支撐和發展奠定了基礎;水資源的理論研究和實踐探索為水資源科學學科體系的形成和完善創造了基礎條件。

2.3.5水資源科學的特點和研究方法

如上所述,從水資源學在科學體系中的地位可以看出,水資源學具有自然科學、技術科學和社會科學(邊緣科學)的性質,但從其主要業務仍屬於水利部門的現實來看,它主要是技術科學,其學科特點主要表現在以下幾個方面。

圖2.2水資源科學學科體系示意圖

(根據王浩等,2002年)

(1)水資源科學的基礎之壹是水文學。水資源學的研究起點是氣象、水文、水文地質等自然現象的長期觀測數據系列,並在此基礎上研究水資源的評價、合理配置和規劃。由於這些自然現象的區域性特點,水資源學總是以區域或地域對象為研究對象,很少不考慮具體對象而進行抽象研究。

(2)水資源科學是壹門實踐科學。水資源研究的主要問題是特定區域或地區的水資源供需狀況,研究成果應在解決這壹實際問題中發揮作用,並在實踐中得到認可,以達到預期的效益。

(3)水資源科學的研究必須從整體觀念出發。水資源的研究不能以事實為依據。比如解決供水問題,不僅要考慮如何從水源取水,還要考慮這種取水活動是否會對下遊用水產生負面影響,上遊未來的發展是否會影響供水水源的變化,從流域或區域的角度考慮取水點的合理取水,是否會造成地區間收入分配不公,取水後是否會造成環境影響和生態系統的不利變化。

(4)水資源科學的研究必須與社會科學和環境科學相結合。由於人類社會面臨著人口、資源、環境和發展的沈重壓力,而水是核心問題之壹,研究水資源的開發、利用和保護,不僅要考慮供水規模和供水系統對當前需求的合理安排和調整,還要考慮未來隨著社會經濟的發展,用水量的增加和水環境的變化所帶來的新問題。

學科的特點決定了其研究方法。由於水資源具有多重屬性,且研究主要以問題為導向,決定了本課題的研究方法既要將成因分析與統計方法相結合,又要具體問題具體分析,註重不確定性研究,力求從整體出發,綜合考慮相關各方,在充分利用現代技術的基礎上建立實用的決策支持系統。

參考

葉守澤,夏軍.水文科學研究的世紀回顧與展望[J].水科學進展,2002,(13) 1: 93 ~ 104。

[2]沈參參,葉。世界水文科學與近40年來中國地理區域水文科學的發展[J].中山大學學報(自然科學版),1996,(35)增刊:1 ~ 7。

陳佳琪,王皓,楊小六。水資源科學[M]。北京:科學出版社,2002,8,9,4。

[4]左啟庭。可持續水資源管理定量研究的現代水文學基礎[C].中國地理學會水文專業委員會第八屆全國水文學術會議論文集(2004)

張。水資源概論[M]。廣州:華南理工大學出版社,1994,1 ~ 211。

沈燦深。水資源概論[M]。北京:高等教育出版社,1990,4

陳佳琪。論水資源科學與水文學的關系[J].水科學進展,1999,(10) 9: 215 ~ 218。

陳佳琪,王皓。水資源概論[M]。北京:中國水利水電出版社,1996。

王浩,王建華,秦大勇,等.現代水資源評價與水資源科學學科體系研究[J].地球科學進展,2002,(2): 12 ~ 17。

[10]顏,王皓,等。國際水文計劃的發展與中國水資源研究體系的建設[J]。地理學報,2004,59 (2): 249 ~ 259。