習(xí)近平總書記指出：“推進(jìn)中國(guó)式現(xiàn)代化，要把水資源問題考慮進(jìn)去，以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)，發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè)。”水資源是推進(jìn)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵要素。實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)利用治理，促進(jìn)流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展，是中國(guó)式現(xiàn)代化的應(yīng)有之義。

水是生存之本、文明之源

人們常說(shuō)，水是生命之源。從科學(xué)角度來(lái)看，山水林田湖草沙生命共同體，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，水資源是其中的重要組成和紐帶。水資源科學(xué)利用治理的目標(biāo)，可概括為三個(gè)“為了”：為了經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、為了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)健康平衡、為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化挑戰(zhàn)。

水資源科學(xué)開發(fā)利用可以有力支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)，推動(dòng)國(guó)家發(fā)展。“治水安邦、興水利民”是我國(guó)古人的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。都江堰的修建，取得防洪、灌溉、水運(yùn)等綜合效益，使成都平原成為天府之國(guó)；鄭國(guó)渠的修建，改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面貌，使雨量稀少、土地貧瘠的關(guān)中地區(qū)變得富庶。新中國(guó)成立后，南水北調(diào)工程歷經(jīng)長(zhǎng)期論證和艱辛建設(shè)，通水后保障了黃淮海流域和京津冀地區(qū)水資源供給，促進(jìn)地下水超采治理和河湖復(fù)蘇。這些人們熟悉的水利工程，在不同歷史時(shí)期為中華民族的發(fā)展進(jìn)步提供了重要保障。

生態(tài)環(huán)境保護(hù)離不開水資源。隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程加快，人類活動(dòng)對(duì)水資源影響愈發(fā)明顯。對(duì)水資源過度的、不科學(xué)的開發(fā)利用，會(huì)引起水域面積萎縮、河流水質(zhì)惡化等生態(tài)環(huán)境問題。通過水資源生態(tài)化治理，能夠減輕水資源利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，保障生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)健康平衡，保護(hù)好綠水青山。例如，杭州西湖是典型的城市景觀湖泊，曾有一段時(shí)間因人口增長(zhǎng)、城市擴(kuò)張，西湖生態(tài)系統(tǒng)退化，面臨“水質(zhì)危機(jī)”。杭州市除了采取引水、截污等工程措施，還采取生態(tài)化治理措施，從水生植物種植入手，利用沉水植被恢復(fù)技術(shù)，改善水生態(tài)環(huán)境。由此，西湖水體透明度和水質(zhì)明顯提升，河道生物多樣性也有所增加，生態(tài)效應(yīng)顯著。

保護(hù)好、利用好水資源，能夠幫助我們應(yīng)對(duì)全球氣候變化挑戰(zhàn)。我國(guó)的季風(fēng)氣候特征加之全球氣候變化，使水旱災(zāi)害呈現(xiàn)出極端、頻發(fā)和時(shí)空不確定等特點(diǎn)?？茖W(xué)調(diào)度水資源、采用自然手段坦化極值過程，可以提升流域和城市應(yīng)對(duì)洪澇、干旱等自然災(zāi)害的韌性。

節(jié)水優(yōu)先、統(tǒng)籌配置，科技創(chuàng)新作用日益突出

我國(guó)人多水少、人多地少，水資源時(shí)空分布不均衡，總體水情復(fù)雜。要保護(hù)好、利用好水資源，首先需要科學(xué)的治水思路。

我國(guó)水資源的基本特征，決定了必須走節(jié)水優(yōu)先的路子，把節(jié)水作為水資源開發(fā)、利用、保護(hù)、治理和管理的前提。早在南水北調(diào)工程規(guī)劃初期，國(guó)家就明確了“先節(jié)水，后調(diào)水”的基本原則。2019年，我國(guó)實(shí)施國(guó)家節(jié)水行動(dòng)，其中包括“科技創(chuàng)新引領(lǐng)”重點(diǎn)行動(dòng)，一批新技術(shù)在實(shí)踐中發(fā)揮重要作用。比如智慧水資源管理技術(shù)，提升水資源管理效率和科學(xué)化水平；水肥一體化技術(shù)，在節(jié)水的同時(shí)減少施肥量、提升肥效；水資源循環(huán)梯級(jí)利用技術(shù)，促進(jìn)一水多用和循環(huán)利用。

基于水資源時(shí)空分布不均、水土資源不匹配的現(xiàn)實(shí)情況，推進(jìn)水資源空間均衡。比如西北、華北、東北等區(qū)域土地資源豐富，但水資源相對(duì)缺乏，所以要在尊重自然規(guī)律基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌優(yōu)化全國(guó)水資源配置，促進(jìn)空間均衡。南水北調(diào)工程的初衷就是如此。其中，新興技術(shù)的應(yīng)用保障了這個(gè)巨大工程的運(yùn)行維護(hù)。巡查維護(hù)實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)，促進(jìn)監(jiān)管方式從人工到智能化轉(zhuǎn)變；長(zhǎng)隧洞中的水下機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)360度全方位環(huán)視、定區(qū)定點(diǎn)全自動(dòng)觀測(cè)；冰期監(jiān)測(cè)和運(yùn)行調(diào)度服務(wù)平臺(tái)，可以預(yù)測(cè)未來(lái)15天內(nèi)的冰情并提供調(diào)度方案。自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)、視頻智能識(shí)別模型、水質(zhì)預(yù)警預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)化管理平臺(tái)等的研發(fā)應(yīng)用，則進(jìn)一步保障了供水和水質(zhì)安全。比如針對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)難題，中線工程運(yùn)用浮游藻類人工智能識(shí)別技術(shù)，不需要人工值守，便可自主開展采樣控制、顯微掃描和識(shí)別監(jiān)測(cè)，誤差比人工監(jiān)測(cè)小，還能對(duì)藻類進(jìn)行種類、密度、比例等指標(biāo)分析。

正在開展的國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)中，科技創(chuàng)新作用日益凸顯。水資源具有流動(dòng)、轉(zhuǎn)化、循環(huán)特征，需要系統(tǒng)治理。國(guó)家水網(wǎng)基于江河湖泊水系特點(diǎn)，聯(lián)網(wǎng)、補(bǔ)網(wǎng)、強(qiáng)鏈，優(yōu)化水利基礎(chǔ)設(shè)施布局、結(jié)構(gòu)、功能，逐步形成“一張網(wǎng)”，可促進(jìn)水資源與人口經(jīng)濟(jì)布局均衡發(fā)展。建設(shè)過程中，采用空天地一體化監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源基礎(chǔ)要素采集，給國(guó)家水網(wǎng)裝上“眼睛”；運(yùn)用智能化調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)控，賦予國(guó)家水網(wǎng)智慧“大腦”；通過遠(yuǎn)程自動(dòng)操控技術(shù)，控制閘、壩、泵等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，讓國(guó)家水網(wǎng)擁有運(yùn)用自如的“雙手”。

構(gòu)建智慧水利體系，精打細(xì)算用好水資源

隨著我國(guó)科技水平不斷提升，工程實(shí)踐日益豐富，水資源利用治理有了更多得力的技術(shù)工具。矚目未來(lái)，創(chuàng)新發(fā)展數(shù)字孿生技術(shù)、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”技術(shù)、現(xiàn)代水資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)與閾值管控技術(shù)等，能夠幫助我們從嚴(yán)從細(xì)管好水資源，精打細(xì)算用好水資源。

數(shù)字孿生技術(shù)帶來(lái)水資源利用治理方式的變革。目前正在推進(jìn)的數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)和數(shù)字孿生工程，可以對(duì)物理流域、物理水網(wǎng)、水利工程全要素和建設(shè)運(yùn)行全過程進(jìn)行數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、聯(lián)合調(diào)度、風(fēng)險(xiǎn)防范。其中，數(shù)字孿生流域可以在數(shù)字場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)與真實(shí)流域同步仿真運(yùn)行，提升了水情測(cè)報(bào)和智能調(diào)度能力，可以對(duì)流域水循環(huán)及其伴生的水環(huán)境、水生態(tài)、水沙等進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，支撐流域統(tǒng)籌、山水林田湖草沙系統(tǒng)治理。

“四預(yù)”即預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案。國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要提出構(gòu)建智慧水利體系，以流域?yàn)閱卧嵘闇y(cè)報(bào)和智能調(diào)度能力。“四預(yù)”技術(shù)是智慧水利建設(shè)的重要組成。這項(xiàng)技術(shù)以流域和區(qū)域?yàn)閱卧?，?duì)生態(tài)流量、地下水位等信息進(jìn)行預(yù)報(bào)，對(duì)用水限額、地下水超采等紅線指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警，對(duì)水資源調(diào)配進(jìn)行智慧化模擬預(yù)演，最后制定預(yù)案，提前規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，為水資源集約安全利用和水網(wǎng)管理運(yùn)行調(diào)度提供智能化支持。

水資源總量有限，但需求逐步增長(zhǎng)，現(xiàn)代水資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)與閾值管控技術(shù)就是為了解決這一矛盾。為統(tǒng)籌自然生態(tài)用水和社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水，水資源開發(fā)利用需要根據(jù)水資源承載能力合理“定量”，也就是閾值約束?，F(xiàn)代水資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)與閾值管控技術(shù)可以對(duì)各類涉水要素進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)感知，按照年、月、旬、候、日尺度對(duì)水資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，建立全國(guó)分流域、分區(qū)域的水量、水質(zhì)、水生態(tài)流量等時(shí)空閾值體系，幫助守住水資源開發(fā)利用上限、江河基本生態(tài)流量底線和區(qū)域用水總量控制紅線，實(shí)現(xiàn)水資源精準(zhǔn)管控，讓每一滴水物盡其用。

上善若水，是中華民族傳承至今的古老智慧。在生態(tài)文明建設(shè)不斷取得新成果的今天，科技創(chuàng)新和工程實(shí)踐繼承發(fā)揚(yáng)了這一智慧，幫助我們?cè)诠?jié)約用水的同時(shí)，提高水資源利用水平。相信在新技術(shù)賦能下，我們會(huì)向世界提供更多人與水和諧共生的中國(guó)故事和中國(guó)智慧。

（作者為中國(guó)工程院院士、中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所名譽(yù)所長(zhǎng)）

版式設(shè)計(jì)：沈亦伶

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