1、1泰山学者特聘专家工作计划书一、背景概述1、岗位所属研究领域本次申报的“水资源可持 续利用” 泰山学者特聘 专家岗位属于“ 水利工程 ”学科，研究 领域为“水文水资源”，主要研究水资源开发利用过程中存在的科学问题及解决这些问题的关键技术。2、水资源能否可持续利用已成为山东省经济社会发展的关键问题山东省水资源相对不足，具有地区分布不均、年际年内变化剧烈等特点。当地淡水资源量为 305.82 亿 m，仅占全国水资源总量的 1.1，人均水资源占有量 344m，为全国人均占有量的 14.7，属人均占有量小于 500m的严重缺水地区。黄河水是山东省重要的客水资源，但入境水量和可利用量逐年减少。随着经济社
2、会的发展，水资源需求量愈来愈大，水资源开发利用过程中出现了很多问题，集中体现在“水少（资源短缺）” 、“水多（洪 涝灾害）”、 “水脏 （水体污染）” 、“水浑（黄河泥沙）”等方面。近年来，南水北调长 江水刚刚通水，受远距离输送和区域配套工程等因素的影响，又面临“水贵（南水北调水价高）” 和水质不 稳定等风险。这些 问题涉及到的区域和领域在全国均具有典型性和代表性，有些已经成为我省经济社会发展的瓶颈。虽然存在水资源短缺和其他风险，但山东省的水资源却承载着较大的经济和社会发展规模：养育着占全国 7.1的2人口，灌溉着全国 7.7的耕地，生产着全国 8.4的粮食，完成全国 9.3的国内生产总值，可
3、见水资源的支撑作用十分明显。如何以水资源的可持续利用促进经济社会的可持续发展，需要进行长期性和专项研究。 “十二五 ”期间，山东省水科院积极引进人才，申请设立了“水资源可持续利用” 泰山学者岗位，初步形成了“ 泰山学者” 创新团队 ，经过五年的攻关研究，在水资源优化配置、现代化水网、农业综合节水、海水入侵监测模拟、地下水回灌技术等方面取得了丰硕的成果，而且得到了较好的推广应用。但是，一些老问题还没有得到彻底解决，如沿海地区海水入侵问题、河道水质和地下水污染问题、大中型水库富营养化问题、引黄灌区及黄河三角洲的土壤沙化和盐渍化问题、岩溶大泉衰减断流问题、平原区地下水超采及环境地质灾害问题等等。同时
4、，新问题又不断出现，要求采取应对措施。比如：如何应对未来变化气候和人类活动双重影响下的水文效应和水循环变化，如何对地表水、地下水、黄河水、长江水、雨洪水、再生水等多种水源进行优化配置和调度，如何引领流域、区域开发乃至海绵城市建设而不致引起不良或灾害性后果，如何修复改善日趋严峻的地下水超采现象并进行修复治理，如何进行水生态文明建设、如何开展水权、水价和水市场改革、加强水资源综合管理等等，都需要进一步开展长期的应用基础与关键技术研究。 因此， 继续 利用 “泰山学者 ”岗 位平台， 发挥 特聘 专 家及 团队 的科研攻关 优势 ，解决水 资 源开 发 利用 过 程中的重点 难 点和关键 技 术问题
5、 十分必要。33、国内外发展水平随着全球对于可持续发展热点话题的重视，可持续发展目标已逐步确立和实施，水资源的可持续利用问题备受关注。自联合国于 1972 年召开第一次人类环境会议提出“水将导致社会危机日益严重” ，联合国水资源大会又曾多次向世界各国发出警告,国际经济和社会的持久发展将因为缺水而受到制约。随着世界性水危机凸现，水文水资源研究面临着更为复杂和具有挑战性的问题。在解决水问题的实践中，特别是现代技术手段的推动下，水文水资源研究的理论和方法得到了快速发展。20 世纪 90 年代之前，水文水资源研究在还原论科学思维方式的指导下，对水循环的各要素过程乃至环节进行高度细化，在降水、产流、汇流
6、、入渗、土壤水运动、地下水补给与排泄、蒸发等水文环节的科学认知方面取得了长足的进步，产生了一大批新的水文理论和技术。自 20 世纪 90 年以来，水文水资源学紧密围绕到水问题解决的实践需求，从“还原细化” 研究向 “综合交叉 ”研究转变。实现水资源的安全高效和持续利用，是当前人类发展进程中所面临的重大实践需求，也是水资源研究的中心任务。围绕上述中心任务，国内外在水资源评价与价值量核算、水资源配置、水资源调度、水资源利用效率评价和水资源管理等方面开展了深入研究，并成为水资源研究的重点领域。（1）水资源评价水资源评价是进行水资源综合管理与调控的关键基础。综观国际组织和有关国家的水资源评价，具有以下
7、 4 个方面4的特征:以径流性水资源为基本评价口径;以静态天然水资源量为主要评价目标;以分离式评价为基本评价模式;分区集总式评价为主要手段。当前水资源评价方法主要存在的问题是:评价口径过于狭窄，难以全面反应资源的多元有效性;分区集总式评价难以描述水资源的分布式演化过程，评价结果也难以满足分布式开发利用实践需求;缺乏统一的定量评价手段。（2）水资源价值核算水资源核算理论方法的研究开始于自 20 世纪 80 年代中期，世界上许多国家通过制定实施方案进行探索和试验研究。目前，国际上一些国家已经实施了若干案例研究从各国研究情况看，发达国家开展水资源核算的主要特点是:资源和环境核算并重;核算方法总的来讲
8、是实行实物量核算，对价值量核算多数尚处于探索性阶段;强调可持续发展，强调政府决策的影响和政策的影响及改善。发展中国家水资源核算研究工作的特点是:大多数是受发达国家或国际组织援助，作为典型案例和合作研究而展开的;研究工作一般尚处在方法性探索阶段;侧重于提供一些资料和数据中国作为发展中国家，虽然也曾进行过一些水资源核算研究，但仍处于起步和摸索阶段。（3）水资源合理配置水资源配置相关研究自 20 世纪 80 年代正式提出后，在之后的水资源规划管理中得到了重视。北方地区缺水及其日趋严重的生态环境变化是中国首要解决的问题之一，针对这一状况，从六五攻关到八五攻关计划中，国家将北方地区的水资源问题列为国家科
9、技攻关计划，重点研究了水资源配置5的基础理论以及与社会经济发展之间协调关系和相应的解决措施，在攻关中相继提出了水资源评价方法“四水” 转化模式和地下水地表水的联合调配以及基于宏观经济的水资源合理配置理论与方法而后针对西北地区水资源匮乏与区域生态环境恶化关系密切的问题，又在九五攻关中提出面向生态的水资源配置，在十五&攻关中提出基于实时调度的水资源配置，到目前提出基于水量水质联合调控和蒸散发控制为核心的水资源配置。水资源配置的研究通过国家层面的攻关项目为主线形成了比较完整的水资源配置理论体系。（4）水资源高效利用评价与节水型社会建设早期的水资源高效利用评价研究更主要的是集中于从单一工程单项效益分析
10、入手研究其水资源利用综合效益，随着资源环境和生态问题日益突出，水资源高效利用评价更加重视综合效益的评价。目前，水资源高效利用评价包括经济效益评价、社会效益评价和生态效益评价。节水型社会建设是 21 世纪初中国政府提出的一项重大治水方略，中国已在多批试点建设的基础上进行全国范围内的推广，旨在通过管理体制、机制和法制建设，促进水资源的高效利用、水污染的综合治理和水生态的修复。（5）水资源综合管理与数字流域建设为提高水资源的管理和决策效率，自本世纪初以来，国内外还开展了广泛的数字流域建设。在中国，已较为成功地开展了“数字黄河 ”等多个一 级流域的“数字黄河”工程建设。在当前的数字流域建设中，在数据采
11、集、传输、存储、虚拟仿真等方面取得了较大进展，但在大多数数字流域建设过程中，6缺少水循环及伴生水化学、水生态、水沙过程的模拟预报模型作为支撑。当前， 随着全球气候变化和高强度人类活动的影响,水循环及水资源利用系统 已 经转 向包括降水、径流、 补给 、入渗等 过 程及供水、用水、排水、回用等多个 环节 的 “自然 -人工 ”大循 环 及其小循 环 。现代水文水资源研究已从传统的基础水文实验发展到工程水文学、地表水和地下水水文学、区域水文学、水文地质学等乃至目前的生态水文学。水文水资源的研究手段从简单的水文测验分析发展到水文试验，到目前的水文过程的模拟,计量研究方法从统计描述发展到集总式模型再到
12、目前广泛应用的分布式模型。原型观测与数学模拟的结合已成为水文水资源的关键研究方法。目前， 生 态 和水文水 资 源的关系得到广泛的重 视 ，生 态水文学成 为发 展研究的 趋势 。生 态 水文 过 程模 拟 研究成 为 当前研究的 热 点，生 态 水文、城市水循 环 、水 环 境与水生 态 等要素全 过 程参与的水 资 源可持 续 利用研究成 为难 点，面向水资 源 风险导 向的关 键 技 术 解决成 为 新的 选择 途径。 水文水资源研究需要进一步强化水循环过程演变机理识别与定量模拟方面的基础研究,完善水资源评价、配置、调度、水权分配、水价定价理论和技术等方面的应用基础研究,服务于防灾减灾、
13、节水型社会建设、水环境保护与水生态修复、水生态文明建设、水资源综合管理、民生水利及现代水利建设与管理等实践需求。4、申报人选及团队在本学科领域所处地位及影响7近年来，申报人选及团队在国内外水资源可持续利用研究领域取得了许多标志性成果，在水资源优化配置、地下水资源开发利用、综合节水及最严格水资源管理等关键技术研发方面达到了国际领先水平，在成果应用方面取得了显著的经济效益和广泛的社会影响。（1）科研团队掌握了一批核心技术，在本学科领域具有一定的影响力。申报人选及团队充分发挥技术、人才和科研平台优势，获准立项 30 余项省部级以上课题，重点开展应用基础型关键技术的创新性研究，取得了丰硕的研究成果的同
14、时掌握了一批核心技术。在地下水回灌、海水入侵监测与防治、浅层地下水硝酸盐污染 PRB 防治、地下水多层位动态监测、岩溶水开发利用与保护、农业综合节水等关键技术等同类研究中处于领先地位。比如，在全国最早提出现代化水网概念和水生态文明建设的理念，并付诸规划建设，在全国水利系统产生了较大影响，目前水利部已倡导在全国开展河湖水系联通和水生态文明城市建设试点工作。在海水入侵监测与防治方面，已经形成了包括拦蓄补源、地下水回灌、地下水库建设在内的系列技术，并付诸实践，多国高效科研单位前来参观，在国际上也产生了较大影响。（2）科研团队承担了较高层次课题，取得了较好的科研成果。科研团队近年来承担了一批国家和省部
15、级课题，获得了多项奖励，研究基础较好。例如，先后承担了国家科技支撑计划子课题 2 项、国际科技合作专项 2 项、水利部公益性行8业科研专项 5 项、水利部“948”项目 3 项、水利部科技推广计划项目 5 项；还立项承担了 7 项省科技厅项目和 11 项省水利厅项目。有 43 项课题通过了专家鉴定或验收，其中承担完成的国家“863”计划“ 山东半湿润区现代节水农业技术研究与集成”、中德国 际合作 项目“ 滨海地区水 资源综合管理技术研究” 等 10 项 成果达到国 际领先水平；6 项成果获山东省科技进步奖，其中省科技进步一等奖 1 项，二等奖 2 项，三等奖3 项。发表科技论文 220 余篇，
16、其中被 SCI 收录 5 篇，EI 收录 41 篇。出版著作 5 部、软件著作权 4 项。获国家发明专利9 项、实用新型专利 19 项。（3）科研团队长期开展国际合作项目，产生了广泛的国际影响。申报人选所在团队近些年与德国、荷兰、丹麦等多个国家开展技术合作交流，承担完成的科技部中德国际合作项目“山 东 省滨 海地区水 资源综合管理技术 ”，研究成果达到国际领先水平。申报人选正在主持 1 项科技部中德国际合作项目、参与 1 项中荷国际合作项目。目前，申报人作为地下水专题技术牵头人人，多次参与水利部组织的中欧水资源交流平台论坛，科研团队所在单位主办多次“中欧水资源交流平台山东丹麦地下水合作会议”国
17、际会议及“ 地下水 资源可持续利用与污染防治高层论坛” 。目前，在济南市水生态文明建设和地下水供水项目方面促成了丹麦公司与济南市水利企业的合作。通过对外交流，积极开展国际合作项目洽谈和调研工作，产生了一定的国际影响。9（4）科研团队相对稳定、结构合理，集体科研攻关能力较强。科研团队中多人获国务院特殊津贴、水利部“5151”人才和山东省突出贡献中青年专家称号，先后多人到德国、英国、意大利、瑞典、日本、非洲等国家作为访问学者或短期学术访问。研究队伍专业领域包括水文、水资源、水环境、水文地质、农业水土、节水灌溉等，人员组成以中青年为主，学科互补、专业互补、年龄结构合理。形成了一支固定人员为主聘任人员
18、为辅、高级技术专家与中青年后备技术骨干相结合的学习创新型科研队伍。在水资源优化配置、农业综合节水、岩溶水开发利用、地下水资源保护、海水入侵防治等方向初步形成了青年科技人才成长迅速、高层次人才集中、科研能力强、成果水平高的科研团队。（5）依托单位重视科技支撑平台建设，具备良好的科研条件。依托单位山东省水利科学研究院一向重视科研平台建设，对于促进学科交叉融合、加强高层次创新人才培养都起到了重要作用。2003 年 5 月成立的“水利部山东省灌溉试验中心站”，可作 为工程技 术研究和试验 平台，2004 年 5 月省科技厅批准成立“山 东省现代农业节水工程技术研究中心” ，2007 年 4 月“ 山东
19、省水 资源与水环境重点 实验室” 获山东省科技厅和财政厅批准，2007 年 10 月“水利部科技推广中心山东推广站” 挂牌成立，可作 为项目技术 推广平台。2008 年 2月山东省人民政府办公厅设置“水资源可持续利用” 泰山学者岗位，2014 年入围山东省首批山东省博士后创新实践基地，10并与武汉大学签订博士后联合培养协议，同年， “山东省节水灌溉设备开发中试基地”被评选为全国第二批中小学节水教育社会实践基地。以上科研平台的设立，为进一步带动泰山学者岗位建设和加强人才储备力量提供了崭新的平台。基础设施方面，山东省水科院有中心试验室和水质化验室及水处理中心，仪器设备先进齐全。实验室科研用房 46
20、00平方米。2005 年新建成 953 平方米的新实验楼，包括学术会议室和化验室。按用途分为办公室、学术厅、化验室、水工模型厅和野外试验基地等。在节水灌溉基地，还有 350 平方米的中试车间以及配套的 6000 平方米野外实验田，可以满足野外水资源水环境参数试验。综上所述，面对山东突出的水问题、环境变化的新挑战、水利发展的新格局、经济发展的新常态、人民群众的新期待，山东省迫切需要继续开展水资源可持续利用基础应用和关键技术研究，为全省水生态文明建设及经济社会的可持续发展提供强有力的水资源科技支撑。二、总体思路和计划1、总体思路针对气候变化和人类活动的双重影响，瞄准国际地球科学水循环生物圈方面及其环境生态影响的科学前沿，结合山东省所面临的水资源短缺、水环境恶化、水生态退化、水管理薄弱等综合复杂的水问题，根据新时期“节水优先、空间均衡、两手发力、系统治理”的治水思路，站在生态文明建设的高度，从流域和区域自然和人工水循环演化过程及其诸多环节，开展水资源可持续利用和水生态环境保护的应用基础和
