《中国水科学研究进展报告2015-2016》发布

发布时间:2017-10-04     点击数量:101

《中国水科学研究进展报告2015-2016》发布

 

由左其亭主编、20多位学者参与编写的《中国水科学研究进展报告2015-2016》一书,近日由中国水利水电出版社出版,正式对外发布!

水是生命之源、生产之要、生态之基。水科学(water science)是最近20年来出现频率很高的一个词,已经渗透到社会、经济、生态、环境、资源利用等许多方面,也派生出许多新的学科或研究方向,成为学术研究和科技应用的热点。每年涌现出大量的理论研究和实践应用成果。水科学的发展关乎到国民经济发展、国计民生、水资源可持续利用、人体健康、生活水准、甚至国家和地区安全,是一门应用性很强的学科。政府部门和广大科技人员对水的利用和管理也不断提出新的思路和观点,对水问题的治理和水资源管理也不断出现新的经验和成果。为了把先进理论、技术、方法和经验推广和应用,急需要对最新研究成果和应用经验进行归纳总结。

为进一步总结水科学研究进展,凝练学科发展方向,指导水管理生产实践,自2011年起,每两年发布一本水科学研究进展报告,本次出版发行的《中国水科学研究进展报告2015-2016》一书,是第3本中国水科学研究进展报告,系统展示最近两年中国水科学研究进展。

1、水科学学科体系

2007年,主编左其亭教授把水科学表达为水文学、水资源、水环境、水安全、水工程、水经济、水法律、水文化、水信息、水教育等十个方面,提出了水科学学科体系。

从研究内容来看,可以把水科学描述为,对“水”的开发、利用、规划、管理、保护、研究,涉及多个行业、多个区域、多个部门、多个学科、多个观念、多个理论、多个方法、多个政策、多个法规,是一个庞大的系统科学。我们不妨把研究与水有关的学科统称为水科学(water science)。具体来说,水科学(water science)是一门研究水的物理、化学、生物等特征,分布、运动、循环等规律,开发、利用、规划、管理与保护等方法的知识体系(左其亭,2011)。

 

2、中国水科学研究进展报告系列

经过5年的策划,从2011年开始,每两年编撰一本水科学研究进展报告。至目前已经出版发布过3本报告,《中国水科学研究进展报告2011-2012》已于2013年6月首次出版发布,《中国水科学研究进展报告2013-2014》于2015年6月出版,《中国水科学研究进展报告2015-2016》于2017年6月出版。该书是在全面收集最近两年有关水科学研究成果的基础上,从水文学、水资源、水环境、水安全、水工程、水经济、水法律、水文化、水信息、水教育等十个方面,系统展示水科学近两年的最新研究进展。

链接:

《中国水科学研究进展报告2011-2012》:http://www.waterscience.cn/ReportOnWSR/2011-2012.htm

《中国水科学研究进展报告2013-2014》:http://www.waterscience.cn/ReportOnWSR/2013-2014.htm

《中国水科学研究进展报告2015-2016》:http://www.waterscience.cn/ReportOnWSR/2015-2016.htm

 

3、《中国水科学研究进展报告2015-2016》介绍

《中国水科学研究进展报告2015-2016》全书共分13章。第1章首先阐述水科学的范畴及学科体系,介绍了本书的总体框架;其次重点对2015-2016年水科学研究进展总体情况进行介绍,是研究进展综合报告;最后简要介绍水科学发展趋势与展望。第2章至第11章是对2015-2016年水科学10个分类的研究进展进行专题介绍,分别包括有关水文学、水资源、水环境、水安全、水工程、水经济、水法律、水文化、水信息、水教育共10个方面的研究进展,是研究进展专题报告。第12章介绍了2015-2016年水科学方面的学术著作情况。第13章对本书引用的文献进行统计分析,对引用的文献数量按照第一作者姓名和单位进行统计,发布按单位统计结果和单位排名。

 

主编:左其亭

参编(排名不分先后):

  窦明 韩宇平 胡德胜 王瑞平 王富强 宋轩 宋孝忠

  张金萍 贾兵强 甘容 徐洪斌 马军霞 梁士奎 李冬锋

  张修宇 凌敏华 陈超 陶洁 赵衡 陈豪 杜卫长

 

4、水科学2015-2016研究进展综述

节选自《中国水科学研究进展报告2015-2016》,只列了3部分内容(共10部分内容)。

4.1 水文学研究进展

(1)以研究对象分类的水文学方面。在河流水文学领域,研究内容较丰富,研究者较多,多数是河流泥沙、洪水预报与河流生态环境方面的研究,从总体来看,高水平论文不多,河道与河床演变、河流水热动态与河流冰清、水系特征和流域特征方面的论文较少。在湖泊水文学领域,主要集中在湖泊生态系统方面的研究,其次是湖泊富营养化和湖泊水位与水量变化方面,而在湖泊化学、湖水热动态、湖水运动、湖水光学、湖泊沉积方面研究较少。在沼泽水文学研究方面,涉及湿地形成、发育与演化方面文献较多,涉及沼泽、湿地生态环境方面的研究较少。在冰川水文学方面,主要是基于遥感影像分析冰川进退变化及其对气候变化的响应,也有部分通过模型或物质平衡开展雪冰融水与径流的关系研究,创新性研究不多。河口海岸水文学方面,主要是通过实验和模型模拟河口泥沙运动、潮波或潮流运动,河口三角洲形成等方面的工作,创新性比较明显。在水文气象学领域,研究内容丰富,气候变化及气候变化对流域水循环的影响研究一直是热点,但多数仍采用已有的方法和模型,创新性成果较少。在地下水水文学方面,以地下水化学和运移研究为主,但研究内容集中于模拟分析方法,缺乏相关理论研究。代表性成果有:河流泥沙变化与模拟研究,河流生态健康评价,湖泊富营养化特征,湖泊水生态综合评价,湿地演化,冰川变化及其对气候变化的响应,三角洲堆积体形成与发展,气候变化对水文过程的影响,地下水水化学演变及地下水合理开发利用研究等。

(2)以应用范围分类的水文学方面。在工程水文学领域,产汇流基础理论突破性进展偏少,在水文模型、水文预报和洪水方面的研究较多,以应用为主,且信息技术在水文分析计算中的应用增加。在农业水文学方面,主要是土壤水盐的运移规律及试验模拟研究。城市水文学领域,城市化的水文效应涉及内容较为广泛,但不深入,城市雨洪的模拟和管理方面有一定突破。森林水文学方面,主要是通过试验和模拟来研究森林的水文效应,在不同类型的森林水文效应方面取得一些新认识。生态水文学领域,反映生态-水文过程及生态-水文系统评价的最新研究进展的文献较多,但研究深度和创新性不足。代表性成果有:水文模型研究及应用,水文预报研究,水文分析计算新技术,土壤水盐运移规律研究,城市雨洪资源利用及管理研究,不同类型的森林水文效应研究,生态-水文系统整体分析与评价研究等。

(3)以工作方式分类的水文学方面。水文测验领域,涉及水文测验方案设置研究的学术性论文文献不多;涉及水文测验数据处理研究的文献较多,但高水平论文不多。水文调查方面,主要是暴雨洪水的调查和分析,一般性文献很多,高水平文献不多,多数是定性分析和成因探讨。水文实验方面,涉及实验内容较为广泛,且出现一些新的研究内容。代表性成果有:水文安全监测设计,水文信息采集与处理,典型洪水调查及成因分析,土壤入渗湿润体的试验,产流过程模拟实验。

(4)以研究方法分类的水文学方面。在水文统计学领域,研究者较多,多数是在水文参数估计、洪水频率分析方面。在随机水文学领域,研究内容较丰富,多数为水文序列分析及水文模拟和预测方面研究成果,涉及地下水随机理论方法与应用方面的文献较少。在同位素水文学领域,涉及同位素技术在水文学中的应用成果较多,包括判断地下水来源、地下水污染源,分析地下水地表水相互作用关系,研究水文变化、水循环变化等。在数字水文学领域,多数为基于DEM的水文模拟和计算方面的研究成果,技术性和应用性研究成果较多,但具有创新的学术性成果不多,数字信息化方面的研究成为新的研究热点。遥感水文学领域,涉及遥感影像数据分析,基于遥感的水文模拟和计算等方面,技术性和应用性研究成果较多。代表性成果有:水文参数估计、洪水频率分析研究,水文序列分析,随机水文模拟和预测研究,基于同位素的水文变化研究,基于DEM的流域水文特征研究,基于DEM的水文模拟和计算研究,遥感影像数据分析,基于遥感的水文模拟和计算研究。

4.2 水资源研究进展

(1)在水资源理论方法研究方面,最近两年关于水资源新理论研究和应用的文献不多,能高屋建瓴地总结阐述水资源新理论、新思想的文献比较少;关于水资源可持续利用、水资源承载能力的研究一直是热点,最近两年也同样涌现出一大批研究成果,从总体来看,关于理论方法研究的成果较少,主要是技术方法的应用研究;在人水和谐理论方法及应用研究方面,最近两年理论方法成果不多,基于人水和谐的应用研究较多;关于水生态文明建设、最严格水资源管理、节水型社会建设、海绵城市建设的研究,成为新的研究热点,最近两年关于这方面的理论探讨不足,应用研究较多。代表性成果有:水资源消耗总量和强度双控理论方法、流域水质目标管理理论与方法;水资源可持续利用评价与综合调控;基于人水和谐理论的最严格水资源管理制度体系研究、水环境综合调控研究;水资源设计承载力、水资源动态承载力计算方法;水生态文明建设规划、水生态文明建设理论体系、水生态文明定量评价方法;最严格水资源管理制度理论体系、评价指标、保障体系;节水潜力计算及节水效果评价;海绵城市建设的水文问题,技术方法,规划设计及政策制度等。

(2)在水资源模型研究方面,最近两年专门研究水系统模型、水资源模型的文献较少,多数是与水循环结合,或基于分布式水文模型,开展的水资源转化关系模型研究;关于模型应用及相关内容的研究较多,一方面用于研究水资源形成转化规律,一方面应用于开展有关水资源评估、配置、规划、管理等。代表性成果有:流域水循环演变机理与水资源高效利用,"自然-社会"二元水循环理论,水循环综合模拟系统;地表水与地下水联合模拟,水资源复合系统仿真与模拟,“四水”转化关系模拟等。

(3)在水资源分析评价论证研究方面,研究者较多,研究内容丰富,每年涌现出大量的研究成果。最近两年关于水资源分析计算的学术性文献很多,但专门研究水资源分析计算方法的文献不多,理论方法研究进展不大,特别是高水平文献不多,多数是偏于应用,或单一方法的探讨或应用;关于水资源评价的学术性文献很多,但专门研究水资源评价理论方法的文献不多,多数是偏于应用或者是某一评价方法的探讨或应用,最近两年的变化特点是增加了云水资源的评价研究;关于最严格水资源管理“三条红线”的文献较多,但研究深度有限,某一方面的研究较多,综合性、理论方法研究仍较少;关于水资源论证的学术性文献较少,且研究深度有限,最近两年的明显特点是开展了规划水资源论证工作;关于人水关系的研究有比较大的进展,特别是关于协调程度的研究较深入,提出了一些新的理论方法。代表性成果有:水资源量与可利用量计算,水资源开发利用效率评估,水资源利用率计算;水资源系统评价,水资源健康评价,水资源脆弱性及风险,云水资源利用与评价,水资源开发利用潜力计算;最严格水资源管理“三条红线”评价,控制方案研究;规划水资源论证,水资源论证后评估;水资源系统与经济社会系统协调程度,人水关系和谐辨识,人水关系作用机理、历史变迁分析。

(4)在水资源规划与管理研究方面,研究者较多,研究内容丰富,每年涌现出大量的研究成果。从最近两年情况看,关于水资源规划与管理的理论方法研究成果不算多,但应用成果较多,也出现一些新的情况,比如,与河长制关联的水资源规划与管理工作。关于水资源规划方面的文献较多,但主要以应用为主,学术性研究成果较少,水资源规划理论方法研究的文献更少;关于水资源管理的文献较多,但多数是有关水资源管理实际应用的文献,深入探讨水资源管理理论方法的成果不多。最近两年关于最严格水资源管理方面的高水平文献较少。自从2016年起,随着我国提出实行“河长制”,关于“河长制”方面的研究成果开始出现,成为一个新热点。代表性成果有:水资源系统规划体系、规划模型;水资源适应性管理,合同水资源管理,洪水资源管理,水资源管理优化计算方法,“河长制”相关研究,最严格水资源管理理论,水资源管理模式等。

(5)在水资源配置研究方面,涉及水资源配置的文献较多,其中反映水资源配置理论、方法与模型的最新研究进展的成果也不少,说明水资源配置理论、方法与模型研究比较丰富;反映水资源配置实例研究的成果也较多,主要是一些具体的应用实例的成果总结,以定量研究为主,涉及流域、区域不同尺度,出现多本有特色的专著;涉及水资源调控技术与决策系统研究的文献较多,主要包括水资源调控模型方法及技术,水资源监测、监控技术及应用,水资源调控与决策系统研发。代表性成果有:水资源优化配置、智能配置,联合调度模型,水资源优化调控,各种优化方法;流域/区域水量水质联合配置,不同尺度水资源配置实践;水资源调控技术,水资源监控能力,水资源调控与决策系统研发等。

(6)在气候变化下水资源研究方面,参与的研究者较多,研究内容丰富,每年涌现出大量的研究成果。最近两年涉及气候变化对水文循环影响研究的学术性文献开始增加,特别是有一些系统研究工作,当然,仍表现出从整体上研究气候变化对水文循环影响的内容较少;涉及气候变化对河川径流影响研究的学术性论文文献较多,部分论文水平较高,多数论文是重复性工作,水平一般,内容主要包括:气候变化对径流的影响、径流对气候变化的响应。代表性成果有:气候变化对水文过程的影响评估,气候变化影响下的流域水循环,水文对气候变化的响应研究,气候变化对河川径流影响,径流对气候变化的响应研究等。

(7)在水战略与水问题研究方面,一般性文献很多,但学术性文献不多,特别是,专门研究水战略或水问题的理论方法文献不多,多数是定性分析和政策探讨。关于水资源开发利用研究,有一些新的水战略思想和研究成果,特别是有几本代表性专著,新提出天河工程及云水资源开发的思路;关于河湖水系连通战略研究,及时配合水利部提出的河湖水系连通战略思想,做过一系列研究,发表一些成果,但学术性文献不多,基本与前几年相当;关于水利现代化研究,出现比较成熟的研究成果,主要表现在出版几本有代表性的专著,但学术论文水平仍较一般,且高水平文献不多;关于水问题的分析讨论、学术研究、对策制定等层出不穷,最近两年的成果情况与前几年基本相似,定性分析和政策探讨较多,专门研究水问题的理论方法文献不多。代表性成果有:水资源利用模式,用水结构演变与调控,天河工程,空中水资源利用,水资源开发利用路径;河湖水系连通理论体系,河湖水系调配格局,演变机理,评价方法;智慧水利或智慧水务,数字流域理论方法,信息化建设,云服务平台关键技术,水文气象灾害监测预警系统建设;水安全战略,水资源高效利用,水危机应对,关键水问题研究等。

4.3 水环境研究进展

(1)在水环境机理研究方面,最近两年国内研究者较多,每年涌现出大量的研究成果,但研究内容覆盖面广、研究方法差异较大。总体来看,涉及水化学反应机理研究和水质相态转化理论研究的文献较多,其中高水平成果也较多,说明这一直是水环境方面的研究热点,但研究工作关注的焦点和方法差异较大;在水质参数识别方面的研究成果较少,且大多是对以前方法的探讨,高水平成果也较少。代表性成果有:水污染物迁移转化示踪技术,湿地对污染物的暂态存储影响,闸控河段水质多相转化机理研究,污染物吸附解吸过程研究,底泥污染物释放规律研究等。

(2)在水环境调查、监测与分析研究方面,主要在水质、底泥和其中的生物这三方面展开研究。关于水质调查、监测、分析研究的研究成果较多,主要集中在地下水及饮用水的调查、分析方面,但主要还是基于原有方法或模型的应用或改进;近两年来,底泥、水生态的研究,作为一种新的研究方向,受到了研究人员的重点关注,在分析及应用方面提出了一些新的技术、方法。代表性成果有:湖库污染物现状研究,饮用水水源地水质评价,地下水水质评价及分析,地下水污染及其防治措施,水质监测及优化研究,底泥污染物的释放研究,底泥重金属污染特征,底泥污染控制与修复,水生态功能分区研究,水生态承载能力优化,水生态环境及生态补偿等。

(3)在水质模型与水环境预测研究方面,开展水质模型应用方面的研究人员较多,针对水质模型理论方法的研究相对较少,但也取得了一些创新性的研究成果;点源污染和预测方面的研究成果要少于非点源污染分析和预测方面的成果,总体来看,这两方面的理论方法研究成果少,应用研究多。代表性成果有:水质模型在水环境模拟中的应用进展,水质多相转化模型研究,热氧分布模型及分布特征模拟研究,点源污染排放及预测研究,面源污染或非点源污染负荷预测研究。

(4)在水环境评价研究方面,最近两年,针对水体质量评价方法方面开展的研究比较多,但关于新的评价方法方面缺少理论方面的探索,其研究成果较少;关于水体环境其他介质(底泥、水生物)评价方法方面开展的研究不多,研究的成果主要还是基于对原有方法或模型的应用或改进;关于水环境影响评估的文献很少,仅有的研究成果也都是以实际工程为主。总体来看,这些方面的研究没有很大的进展。代表性成果有:基于区间型贝叶斯的湖泊水质评价模型,基于DPA-BP神经网络的地下水质综合评价,地表水环境质量综合评价方法研究与应用进展,河流重金属污染底泥的稳定化实验研究,厌氧条件下深谷型湖泊底泥覆盖效果研究,海河流域社会经济发展对河流水质的影响,气候变化对湖库水环境的潜在影响研究进展等。

(5)在污染物总量控制及其分配研究方面,应用性文章较多,理论方法研究成果少。总体来看,纳污能力方面的研究成果要多于水功能区划方面的成果;水环境容量计算方面的研究成果要多于水环境容量分配方面的成果。代表性成果有:纳污能力计算及应用研究,水功能区水环境健康风险阈值体系研究,入河污染物多目标总量分配模型研究,水环境容量分配研究。

(6)在水环境管理理论研究方面,针对水环境管理模型开展的研究较少,多是对模型的应用;针对水环境管理政策方面的研究则主要集中于排污权方面,这方面研究成果较多,但是高水平的文献资料较少;针对水环境风险评价或评估方面的研究成果较多,而水环境风险管理方面的研究成果较少。代表性成果有:水环境管理效率方法研究,农业面源污染防治政策体系研究,排污权分配模式及策略研究,水环境风险分区、评估及管理研究。

(7)在水生态理论方法研究方面,参与的研究者较多,研究内容丰富,每年涌现出大量的研究成果。总体来看,涉及生态水文过程研究方面的文献较多,高水平成果也很多,其中以陆地植被生态水文过程研究为主,近年来对水域生态过程的研究呈增多趋势;关于生态环境需水研究方面的文献很多,高水平研究成果也较多,研究成果在理论方法和应用实践方面都有一定的突破,反映了这仍是该领域的主流研究方向;在水生态理论应用研究方面的文献数量偏少,且研究内容相对分散,代表性成果不多,今后应进一步加强在理论应用方面的研究工作。代表性成果有:人类活动和气候变化下的生态水文效应研究,水文-生态响应关系研究,鱼类生长适宜性生境条件研究,生态环境需水计算方法研究,水生态系统保护阈值研究。

(8)在水污染治理技术研究方面,点源污染控制技术的研究一直是水污染治理技术的热点问题。涉及水污染治理技术方面的研究成果较多,总体来看,研究内容涵盖了活性污泥法水处理技术、生物膜法水处理技术、污水深度处理技术、脱氮除磷技术、高级氧化技术、膜技术以及生态处理技术等方面;关于面源污染控制技术方面的研究,其研究成果很少。面源的污染控制主要以农村面源为主,针对农村面源出现的问题,进行修复、控制,但创新成果很少。针对饮用水安全保障方面开展的研究较少,应作为今后的重点领域进行研究。代表性成果有:对活性污泥特性、生物膜反应器处理效果、生物膜特性、深度处理效果、脱氮除磷性能的研究,人工湿地系统、滤膜等的应用研究,势能增氧生态床等生物修复技术的处理效果,丹江口水库水源区农业面源污染研究及防治措施,臭氧对饮用水管网中溶解性有机物的影响等。

(9)在水生态保护与修复技术研究方面,研究者众多,相关学术文献的数量也很多,但高水平文献较少,且多数是定性分析和技术应用方面的研究。涉及水生态调度方面的研究成果较多,反映了这是该领域的一个热点研究内容;关于水生态保护技术方面的研究成果较少,特别是高水平成果很少,但有关水生态补偿机制方面的研究在逐步增加,成为该领域的亮点;在城市生态水系规划研究方面最近两年涌现出了一些新的成果,特别是在水系连通理论研究方面创新性比较明显。代表性成果有:水利工程生态调度理论研究,水生态补偿理论研究,水生态系统保护与修复技术研究,水系连通理论方法研究,城市水景观规划理论研究。

5、引用文献统计

《中国水科学研究进展报告2015—2016》引用文献总计3264次,第一作者单位涉及867个,一个单位最多引用文献228次。其中排名前20的单位依次是:河海大学(228次)、中国水利水电科学研究院(88次)、武汉大学(82次)、清华大学(57次)、华北水利水电大学(57次)、北京师范大学(53次)、中国科学院地理科学与资源研究所(49次)、西安理工大学(46次)、郑州大学(39次)、南京大学(38次)、四川大学(38次)、天津大学(34次)、长江科学院(34次)、水利部发展研究中心(31次)、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所(29次)、兰州大学(29次)、中国环境科学研究院(29次)、西北农林科技大学(28次)、新疆大学(26次)、中山大学(26次)。

仅按照本书引用文献数量大小,列出了排名前20的单位,仅供大家对比参考。本章的统计只是基于《中国水科学研究进展报告》2011年以来引用的文献,而不是发表的全部中文文献,可能不具代表性,也没有区分论文水平和期刊(著作)质量,只从数量上进行统计;特别是很多单位的目标定位在面向高水平期刊甚至是国外高水平SCI期刊,所以仅从引用的中文文献数量上无法真实反映一些单位的学术水平,本章统计结果仅供参考。

根据引用文献数量排名前20的单位一览表

 

排名名称

2011—2012年

2013—2014年

2015—2016年

1

河海大学

河海大学

河海大学

2

武汉大学

中国水利水电科学研究院

中国水利水电科学研究院

3

中国水利水电科学研究院

武汉大学

武汉大学

4

北京师范大学

郑州大学

清华大学

5

西安理工大学

西安理工大学

华北水利水电大学

6

中国科学院地理科学与资源研究所

清华大学

北京师范大学

7

清华大学

北京师范大学

中国科学院地理科学与资源研究所

8

华北水利水电大学

华北水利水电大学

西安理工大学

9

西北农林科技大学

南京水利科学研究院

郑州大学

10

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

南京大学

南京大学

11

郑州大学

中国科学院地理科学与资源研究所

四川大学

12

中山大学

西北农林科技大学

天津大学

13

南京水利科学研究院

中国地质大学

长江科学院

14

天津大学

中国环境科学研究院

水利部发展研究中心

15

兰州大学

天津大学

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

16

中国科学院新疆生态与地理研究所

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

兰州大学

17

南京大学

大连理工大学

中国环境科学研究院

18

西北师范大学

吉林大学

西北农林科技大学

19

长安大学

南京信息工程大学

新疆大学

20

大连理工大学

兰州大学、中山大学

中山大学