第二節 水資源學的形成和發展

一、水資源學的概念

人類在長期水事活動過程中，逐步形成了有關水資源的專業知識和經驗。但在相當長的時間內，有關水資源的知識和經驗常融合在其他已建立的學科中^［5，6］，如水文學、地理學、自然資源學、環境學等。自20世紀中期以來，隨著經濟社會高速發展，人口過快增長，水資源問題日益突出，并直接影響到社會發展和人類的生存環境，也受到國際社會的高度重視，極大地促進學術界的研究熱情，逐步形成了自成體系的水資源學。

水資源學（water resources science）是在認識水資源特性、研究和解決日益突出的水資源問題的基礎上，逐步形成的一門研究水資源形成、轉化、運動規律及水資源合理開發利用基礎理論并指導水資源業務（如水資源開發、利用、保護、規劃、管理）的知識體系。

二、水資源學的研究內容

水資源學包括相互交叉、相互聯系的三方面內容：

①是對水資源的基本認識。包括對水資源概念、概況以及水資源形成、轉化、利用基本知識的認識。這是水資源學的認識基礎，也是學習水資源學的基礎或入門。具體來說，就是要先對水資源的形成、轉化、運動機理以及水資源在地球上的空間分布及時程變化規律、再生規律有一個初步認識。這是進一步學習水資源學基本理論、學習水資源開發、利用、保護、規劃、管理等實踐環節的基礎；

②是水資源學的基本理論。這是水資源學成為一門學科的理論支撐，包括水量平衡原理、水質遷移轉化原理、水資源價值理論、水資源優化配置理論、水資源可持續利用理論、人水和諧理論。這是水資源學這門學科的理論支撐；

③是對水資源工作主體內容的介紹。包括水資源評價、水資源保護、水權水價與水市場、水資源規劃與水資源管理等。這些內容是水資源學服務于人類社會的重要理論方法及應用實踐。

三、水資源學的發展過程

人類在生存和發展的實踐中，特別是在與水災、旱災作斗爭的過程中，不斷對水資源進行認識和探索，獲得和積累了大量有關水資源方面的專業知識和經驗。在不斷認識和積累經驗的基礎上，吸取其他基礎科學的思想、理論、方法，才逐步形成水資源學。可以說，水資源學的發展經歷了由萌芽到成熟、由定性到定量、由經驗到理論的過程，大致分為三個階段。

1.萌芽階段（20世紀中期以前）

人類在相當長的歷史時期內，為了生活和生產的需要，開始對水資源的特性、數量、規律進行認識、觀察，并在一定程度上對水資源規律進行了定性描述、經驗積累、推理解釋。但是，由于這個時期人們的認識能力有限，對自然界水資源了解不夠，也不可能上升到水資源學理論的高度上，因此這一漫長的發展過程僅僅稱得上是水資源學的起源或萌芽階段。

盡管這一漫長階段還沒有形成水資源學，但是通過人類的長期生產實踐，獲得和積累了大量的有關水資源方面的知識和經驗，為后來水資源學的形成奠定了基礎。

2.形成階段（20世紀中期至90年代）

隨著科學技術的迅速發展以及人類對水資源認識的不斷積累，一些與水資源相關的知識和經驗開始不斷融合到其他相近已建學科中，如水文學、地理學、自然資源學、環境學等。從20世紀中期開始，出現的水資源問題越來越突出，對水資源的認識也越來越深刻，并發現了一些水資源學的基本原理，從而奠定了水資源學的基礎，到90年代基本形成了水資源學體系。

在此階段，隨著水問題的凸顯，特別是飽受干旱和洪水災害的教訓，人們對水資源的一些看法也出現重大轉變，例如從早期“水資源是取之不盡，用之不竭”的觀點，轉變為“水資源是有限的，需要在開發利用中加以保護”的認識等，并逐步重視水資源的評價、規劃、管理等工作，豐富了水資源學的內容。陳家琦、王浩于1995年在中國水利水電出版社出版了第一本關于水資源學的專著《水資源學概論》，標志著我國水資源學的形成。

3.興起階段（20世紀90年代末至今）

20世紀90年代以來，一方面，隨著計算機技術的發展遙感及信息技術的應用，一些新理論和邊緣學科的不斷滲透，水資源研究增添了許多新的技術手段、理論與方法，由此也派生出許多新的學科分支，豐富了水資源學理論；另一方面，由于人類改造世界的能力不斷增強，活動范圍不斷擴大，再加上人口快速增長，出現了水資源短缺、環境污染、氣候變化等一系列問題，這些問題或多或少與水資源有關，使水資源學面臨更多的機遇與挑戰，也促進了水資源學的蓬勃發展。

四、水資源學的主要進展

隨著水資源問題的日益突出，人們探索水資源規律和解決水資源問題的緊迫性不斷增加，再加上人類認識水平不斷提高和科學技術飛速發展，人們對水資源問題的認識不斷深入，極大地帶動了水資源學的發展和學科體系的完善。自20世紀中期水資源學形成以來，其主要進展概括如下^［2］：

（1）人們對水資源的認識從“取之不盡，用之不竭”的片面認識，逐步轉變為對水資源的科學認識，逐步認識到“水資源開發利用必須與經濟社會發展和生態系統保護相協調，走可持續發展的道路”。需要從水資源形成、轉化和運動規律角度，來系統分析和看待水資源變化規律和出現的水資源問題，為人們解決日益嚴重的水資源問題奠定基礎。這是水資源學發展的重要認識論進展。

（2）隨著實驗條件的改善和觀測技術的發展，水資源形成、轉化和運動的實驗手段和觀測水平得到極大的提高，促進了人們對水資源規律的認識和定量化研究水平的提高。通過實驗分析，不僅掌握了水資源在數量上的變化，還可以定量分析水資源質量狀況以及水與生態系統的相互作用關系。最近幾十年來，人們做了大量的實驗研究，極大地豐富了水資源學的理論和應用研究內容。這是水資源學發展的重要實驗進展。

（3）現代數學理論、系統理論的發展為水資源學提供了量化研究和解決復雜水資源問題的重要手段。隨著經濟社會發展，原本復雜的水資源系統經過人類的改造作用后變得更加復雜。針對這樣復雜的水資源系統，面對水資源短缺、洪澇災害、水環境污染等問題，又要滿足生活、工業、農業、生態等多種類型的用水需求，必須借用現代數學理論、系統理論的方法。最近幾十年來，隨著現代數學理論、系統理論的不斷引入，極大地豐富了水資源學的理論方法和研究手段。這是水資源學發展的重要理論方法進展。

（4）隨著現代計算機技術的發展，對復雜的數學模型可以求得數值解，對復雜的水資源系統可以尋找解決問題的途徑和對策，可以多方案快速進行對比分析，可以建立復雜的定量化模型，可以實時進行分析、計算和實施水資源調度。這些方法和手段既豐富了水資源學的內容，也促進了水資源學服務于社會的應用推廣。這是水資源學發展的重要計算途徑進展。

（5）現代高新技術的快速發展并成功應用于水資源領域，大大促進水資源的研究和應用。現代信息通信技術、網絡空間虛擬技術、數據庫技術、計算機技術以及其他高新技術的應用，使得水資源實踐朝著監測自動化、資料數據化、模型定量化、決策智能化、管理信息化方向發展，極大地促進水資源學的研究水平和應用效率。這是水資源學發展的重要技術方法應用進展。

（6）以可持續發展、人水和諧等理論為指導，促進現代水資源規劃與管理的發展。傳統的水資源規劃與管理主要注重經濟效益、技術可行性和實施的可靠性。近幾十年來，水資源規劃與管理在觀念上發生了很大變化，包括從單一性向系統性轉變，從單純追求經濟效益向追求社會-經濟-環境綜合效益轉變，從只重視當前發展向可持續發展戰略轉變。水資源可持續利用理論、人水和諧理論等在理論基礎和實際應用方面的拓展，有效推動了水資源學的進一步發展。這是水資源學發展的重要應用研究進展。