本文關鍵詞：中國水利發(fā)展階段及未來“水利4.0”戰(zhàn)略構想，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】科學分析和認識我國水利發(fā)展階段，進一步正確預測未來水利發(fā)展趨勢具有重要意義。在深入分析我國建國以來水利發(fā)展的基礎上，闡述水利發(fā)展存在3個階段，即“工程水利”、“資源水利”、“生態(tài)水利”階段，分別稱之為“水利1.0”、“水利2.0”、“水利3.0”。在此基礎上，從水利發(fā)展趨勢的預測出發(fā)，提出“水利4.0”的戰(zhàn)略構想，認為下一個水利發(fā)展階段為“智慧水利”階段，并簡要介紹了該階段的輪廓框架和重點研究方向。

【關鍵詞】中國水利發(fā)展階段；水利4.0；工程水利；資源水利；生態(tài)水利；智慧水利

1引言

自1949年新中國成立以后，我國政府始終重視國民經濟建設，經過60多年的發(fā)展，取得了舉世矚目的偉大成就，從一個一窮二白的落后國家逐步發(fā)展成為如今世界經濟總值排名第二的最大發(fā)展中國家，人民的生活水平也發(fā)生了天翻地覆的變化。在國民經濟建設的同時，我國水利事業(yè)得到蓬勃發(fā)展，從建國初的落后水平逐步發(fā)展成為水利大國，在水利建設、管理、科學研究、先進技術應用等方面，接近或達到國際先進水平。與一般行業(yè)發(fā)展相同，在我國建國以后的60多年中，水利行業(yè)經歷了從初級向高級的發(fā)展階段，每個階段具有不同的特點和標志性事件。關于我國水利發(fā)展階段已有一些研究，如王亞華等[1]將1949~2030年劃分為7個水利發(fā)展階段，即1949~2010年已經過去的50多年被分為4個階段，分別為大規(guī)模水利建設時期（1949~1977年）、水利建設相對停滯期（1978~1987年）、水利發(fā)展矛盾凸顯期（1988~1997年）、水利改革發(fā)展轉型期（1998~2010年），2011~2050年被分為3個階段，分別為水利加快發(fā)展黃金期（2011~2020年）、水利全面協(xié)調發(fā)展期（2021~2030年）、人水關系趨向和諧期（2031~2050年）。同時，水利部部長陳雷[2]于2009年在水利部紀念改革開放30周年干部大會上，將改革開放30年（1978~2008年）水利改革發(fā)展歷程劃分為3個階段，分別為水利改革發(fā)展艱難起步階段（1978~1987年）、水利改革發(fā)展逐步深入階段（1988~1997年）、水利改革發(fā)展加快推進階段（1998~2008年）。受工業(yè)發(fā)展階段劃分特別是“工業(yè)4.0”思想的啟發(fā)[3]，本文從更大尺度上、依據(jù)占主導作用的水利工作，將我國建國以來水利發(fā)展分成了3個階段，閘述了各個階段的特點，并判斷出未來的水利發(fā)展階段類型，為水利科技發(fā)展預測和科技布局提供了參考。

2新中國水利發(fā)展階段劃分

根據(jù)不同時代的特點，考慮水利工作的主導目標和主要治水思路，以最具代表性水利類型來命名水利發(fā)展階段，從1949年新中國成立到目前甚至再延續(xù)一段時間，本文劃分為3個水利發(fā)展階段，分別闡述如下。

2.11949~1999年“工程水利”階段（水利1.0）

（1）1949~1953年。為了盡快恢復生產，國家集中力量整修加固江河堤防、農田水利灌排工程。1951年5月毛澤東題詞“一定要把淮河修好”，1952年10月毛澤東視察黃河時指出“要把黃河的事情辦好”，大大地推動了當時的水利建設。

（2）1953~1965年。因國家發(fā)展工農業(yè)生產的迫切需要，特別是大躍進時期，開始了大規(guī)模的水利工程建設。這一時期，全國各地興起了修建水庫的熱潮，約有半數(shù)以上水庫始建于大躍進時期，如北京十三陵水庫和密云水庫、河南鴨河口水庫、浙江新安江大水庫、遼寧湯河水庫、廣東新豐江水庫等。這些水庫多數(shù)發(fā)揮著供水、防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等功能，對當?shù)氐陌l(fā)展起到重要作用。當然，在當時有限的科技水平和認識水平特別是論證不充分的情況下，難免出現(xiàn)了一些“弊大于利”甚至起到嚴重破壞作用的工程。

（3）1966~1976年。中國經歷了十年浩劫的“文化大革命”，主要以階級斗爭為主，水利建設基本處于停滯狀態(tài)，甚至有些工程遭到一定的破壞。

（4）1978~1987年。提出改革開放階段，以經濟建設為中心，國家把抓經濟建設作為提高人民生活質量的重要舉措，是彌補“文化大革命”十年浩劫出現(xiàn)落后狀況的迫切需求和正確選擇。在這一時期，我國政府的工作重點是經濟建設，水利建設相對停滯。

（5）1988~1999年。在經歷了10多年的改革開放、經濟建設之后，我國出現(xiàn)了大規(guī)模開發(fā)利用水資源的局面，也出現(xiàn)了污水大量排放、水環(huán)境不斷惡化的環(huán)境災難及工程建設帶來的生態(tài)環(huán)境破壞、水土流失等問題，導致洪澇、干旱災害時有發(fā)生。特別是1998年長江、嫩江—松花江發(fā)生了歷史上罕見的流域性大洪水，中央作出災后重建、整治江湖、興修水利的重大戰(zhàn)略部署，大幅度增加了水利投入，把水利建設列為國家的基礎設施建設行列。

回顧1949~1999年50年的水利發(fā)展歷程可以看出，除了基本停滯的年代，就是以水利工程建設為主；在科技界，主要的研究方向和成果也以服務水利工程建設為主要目標。這些特征與這一時期的建國初期的大規(guī)模建設、改革開放后以經濟建設為中心的戰(zhàn)略部署有直接關系。因此，這一時期我國水利工作的顯著特征是以水利工程建設為代表，可以用“工程水利”來表征，稱為“工程水利”階段。仿照工業(yè)信息技術“版本”的提法，本文稱“工程水利”這一階段為“水利1.0”。該階段的特點是以水利工程建設、大規(guī)模開發(fā)利用水資源為目標和指導思想，來開展水利工作。

2.22000~2012年“資源水利”階段（水利2.0）

自1998年長江、嫩江—松花江大洪水之后，我國政府和學術界痛定思痛，認真分析面臨的水利形勢和應對措施，改變了一些傳統(tǒng)的認識，即：①強調水資源的基礎屬性和自然資源屬性，重視水資源的保護；②提出走人與自然和諧發(fā)展之路，強調在建設的同時必須與資源環(huán)境保護相協(xié)調。

1999年時任水利部部長的汪恕誠提出“要搞好面向21世紀的中國水利，必須實現(xiàn)工程水利到資源水利的轉變”，從政府層面提出了構建“資源水利”的初步構想。這是面對我國日益嚴峻的水資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化、洪澇災害頻發(fā)的形勢所提出的必然選擇和水利科學發(fā)展之路。21世紀伊始，人水和諧思想才逐步被接受，并成為我國治水的主導思想。

（1）2000~2008年。2001年，人水和諧正式納入到現(xiàn)代水利體系中；2004年，中國水周活動主題為“人水和諧”，人們對人水和諧的思想有了更深入的認識；2005年，全國人大十屆三次會議提出“構建和諧社會”的重大戰(zhàn)略思想后，人水和諧成為新時期治水思路的核心內容。這一時期是人水和諧治水思想提出到逐步被大多數(shù)人所接受的過程。

（2）2009~2010年。出現(xiàn)的水災害集中而且嚴峻，引起我國政府和全社會的高度關注。2009年，全國大旱：北方冬麥區(qū)30年罕見秋冬連旱，南方50年罕見秋旱，西藏10年罕見初夏旱，廣西、湖南、河南等多地同時干旱。2010年，云南遭遇百年一遇的全省特大旱災。2010年8月7日，甘肅舟曲突發(fā)特大泥石流災難，造成嚴重的人員傷亡和財產損失。這些重大水旱災害促使中央做出“水利欠賬太多”、“水利設施薄弱仍然是國家基礎設施的明顯短板”的科學判斷，2011年中央一號文件做出了《關于加快水利改革發(fā)展的決定》。這是新中國成立62年來中央一號文件第一次重點關注水利改革發(fā)展，也是中央文件首次對水利工作進行全面部署，可能會指導未來10~20年水利發(fā)展方向[4]。

（3）2011~2012年。全面貫徹中央關于水利工作的戰(zhàn)略部署，將水利作為國家基礎設施建設的優(yōu)先領域。國家計劃投入4萬億元，力爭通過5~10年努力，從根本上扭轉水利建設明顯滯后的局面；進一步完善優(yōu)化水資源戰(zhàn)略配置格局，提高水資源支撐能力，合理開發(fā)水資源和水能資源，實現(xiàn)人與自然和諧相處。

回顧2000~2012年的10多年水利發(fā)展歷程可以看出，這一時期首先是治水思想的變化，從“重視水利工程建設”到“把水資源看成是一種自然資源、重視人水和諧發(fā)展”的轉變，強調水資源的自然資源屬性。因此，這一時期可以用“資源水利”來表征，稱為“資源水利”階段，本文稱其為“水利2.0”。該階段的特點是以重視水資源合理利用、實現(xiàn)人水和諧為目標和指導思想，來開展水利工作。

2.32013~2020年前后“生態(tài)水利”階段（水利3.0）

在2013年之前，我國政府已經提出“生態(tài)文明”的判斷和號召。2007年10月15日，黨的十七大將“建設生態(tài)文明”列為全面建設小康社會目標之一，首次把“生態(tài)文明”概念寫入黨代會的報告中。2009年9月18日，黨的十七屆四中全會將“生態(tài)文明建設”提升到與經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設并列的戰(zhàn)略高度。2012年11月8日，黨的十八大單獨成篇全面闡述“大力推進生態(tài)文明建設”的號召。這是我國面臨“資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴重、生態(tài)系統(tǒng)退化”嚴峻形勢的必然選擇。

水是生態(tài)之基，水資源是生態(tài)文明建設的核心制約因素，是生態(tài)文明的根本基礎和重要載體[5]。為了貫徹落實黨的十八大精神，水利部于2013年1月印發(fā)了《關于加快推進水生態(tài)文明建設工作的意見》（水資源[2013]1號文），提出加快推進水生態(tài)文明建設的部署。因此，從2013年開始，以推進生態(tài)文明建設為主要目標的水利建設工作全面展開，首先開始了城市水生態(tài)文明建設試點工作，在全國范圍內部署水生態(tài)文明建設工作。按照目前的部署和建設進程，估計現(xiàn)階段水生態(tài)文明建設還將持續(xù)一段時間，至少可能延續(xù)到2020年前后。

從2013年水利部提出《關于加快推進水生態(tài)文明建設工作的意見》作為標志性事件開始，步入以“生態(tài)文明建設”為目標的水利新時代，強調以建設水生態(tài)文明為目標的水利建設。因此，這一時期可以用“生態(tài)水利”來表征，稱為“生態(tài)水利”階段，本文稱其為“水利3.0”。該階段的特點是以保護生態(tài)、建設生態(tài)文明為目標和指導思想，來開展水利工作。

因為這一階段才走過2年，未來還會持續(xù)一段時間，因此正確預測未來這一階段水利工作重點和科技發(fā)展方向，對支撐這一階段水利工作和水利科學研究具有重要意義。本文對這一階段的水利工作重點和水利科技重點研究方向進行了初步總結和判斷。為了實現(xiàn)“生態(tài)水利”階段的奮斗目標，未來幾年水利工作的重點應該包括：①深化水利改革，加強水生態(tài)文明制度建設，為生態(tài)水利建設提供制度保障。②遵循“節(jié)水優(yōu)先”原則，崇尚節(jié)水文化，全面建成節(jié)水型社會。③全面落實最嚴格水資源管理制度，保障水資源可持續(xù)利用。④健全水資源保護與河湖健康保障體系，保護生態(tài)環(huán)境。⑤優(yōu)化水資源開發(fā)格局，促進水資源與經濟社會和諧發(fā)展。⑥加強水文化建設，逐步形成全社會生態(tài)文明文化倫理形態(tài)。為了支撐“生態(tài)水利”工作，“水利3.0”階段未來幾年水利科技重點研究方向應該是生態(tài)水利規(guī)劃建設和管理關鍵技術，見圖1。

具體研究要點包括：①支撐生態(tài)水利建設的生態(tài)學基礎研究。包括水利工程建設對生態(tài)的影響機理及評估、維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的生態(tài)水文閾值、水生態(tài)紅線理論及劃定方法、生態(tài)水文過程研究以及生物多樣性影響因素識別、關鍵物種篩選、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持研究等。②以生態(tài)水利建設為目標的水資源保障技術。包括充分考慮生態(tài)保護的水資源優(yōu)化配置技術、水資源合理分配與調度技術、水利工程優(yōu)化布局與規(guī)劃建設關鍵技術，生態(tài)需水保障技術，河湖水系連通與河流健康保障技術，防洪抗旱減災自動監(jiān)測、會商與體系建設，水資源安全保障體系建設，水資源開發(fā)利用自動監(jiān)控、實時傳輸、會商決策技術等。③綜合節(jié)水技術及節(jié)水型社會建設研究。包括先進的農業(yè)灌溉節(jié)水技術、工業(yè)生產節(jié)水技術、生活節(jié)水技術、輸水管網漏損監(jiān)測與智能控制技術、污廢水再生回用技術研發(fā)，節(jié)水型社會建設方案的規(guī)劃、設計、實施方案論證，綜合節(jié)水自動監(jiān)控與精確管理系統(tǒng)研發(fā)等。④水資源保護與生態(tài)建設關鍵技術。包括水資源保護理論方法與實施技術，河湖健康理論方法與實施技術，水土保持監(jiān)測、評估與控制技術，水污染物總量控制與和諧分配方法，水資源保護工程建設技術，水生態(tài)保護工程建設技術，水利工程建設中的生態(tài)保護建設技術，，水生態(tài)補償機制，生態(tài)文明建設水平評估監(jiān)控與快速判別和決策系統(tǒng)研發(fā)等。⑤水資源與經濟社會發(fā)展和諧調控理論與技術。包括水資源開發(fā)與經濟社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護和諧平衡研究，水資源與經濟社會發(fā)展和諧調控理論方法、調控模型、調控方案快速生成與評估、決策系統(tǒng)研發(fā)等。⑥水文化傳承創(chuàng)新與水生態(tài)文明建設研究。包括現(xiàn)代水利工程研究中水文化分析方法，水利工程建設中文化元素的融入方法，水文化體系構建，水生態(tài)文明建設理論及途徑，水生態(tài)文明判別標準及建設方向選擇等。⑦適應生態(tài)水利建設的法律政策制度研究。包括水生態(tài)文明制度建設，適應最嚴格水資源管理的法律體系，構建最嚴格水資源管理制度體系，水價值理論及水權、水市場等。

3中國未來“水利4.0”戰(zhàn)略構想

3.1“水利4.0”戰(zhàn)略的提出

“工業(yè)4.0”（Industry4.0）是德國政府在《高技術戰(zhàn)略2020》中確定的未來十大項目之一，旨在支持工業(yè)領域新一代革命性技術的研發(fā)與創(chuàng)新，已上升為德國國家戰(zhàn)略�！肮I(yè)4.0”的主要特點是充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬技術，使傳統(tǒng)的制造業(yè)向智能化轉型。目前的高新技術為“工業(yè)4.0”奠定了基礎，未來的工業(yè)將逐步向這一階段邁進。

受國際上“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的啟發(fā)，本文提出“水利4.0”的戰(zhàn)略構想。“水利4.0”即為“智慧水利”階段，時間上預計在2021~2050年前后。該階段的特點是以豐富的水利經驗為基礎，充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬技術，使傳統(tǒng)水利向智能化轉型。

實際上，智慧水利并不是新概念，最近幾年已有研究，此外也有相關聯(lián)的一些概念，如智能水利、水聯(lián)網等。如王忠靜等[6]比較系統(tǒng)地闡述了智慧水利的概念及總體框架。

3.2“水利4.0”戰(zhàn)略輪廓框架描述

從20世紀末發(fā)展起來的現(xiàn)代信息通訊技術、網絡空間技術，為工業(yè)向智能化轉型準備了條件，也為傳統(tǒng)水利向智慧水利轉型奠定基礎。此外，智慧水利涉及的內容非常廣泛，除了充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬技術外，還需要基于水文學、水資源、水環(huán)境、水安全、水工程、水經濟、水法律、水文化等科技成果。因此，從這一角度看，智慧水利的前期準備工作早已開始，至少從21世紀初開始進入信息時代，2013~2020年前后雖然以“生態(tài)水利”為主，但同時有大量的智慧水利的討論、研究、技術準備等工作，預計到2021年真正進入以“智慧水利”為主的新水利時代。本文將這一水利階段的輪廓框架描述為：①各項水利工作以充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬技術為主要手段，以水利工作智能化為主要表現(xiàn)形式。②實現(xiàn)水系統(tǒng)監(jiān)測自動化、資料數(shù)據(jù)化、模型定量化、決策智能化、管理信息化、政策制度標準化。③集“河湖水系連通的物理水網、空間立體信息連接的虛擬水網、供水—用水—排水調配相聯(lián)系的調度水網”為一體的水聯(lián)網，是智慧水利的重要基礎平臺。④集“基于現(xiàn)代信息通訊技術的快速監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸、基于大數(shù)據(jù)和云技術的數(shù)據(jù)存儲與快速計算、基于通訊技術和虛擬技術的智能水決策和水調度”為一體的智慧中樞，是智慧水利的核心高科技。⑤集“實時監(jiān)測、快速傳輸、準確預報、優(yōu)化決策、精準調配、高效管理”為一體的多功能、多模塊無縫連接系統(tǒng)，實現(xiàn)軟件系統(tǒng)高度融合。⑥是集“水循環(huán)模擬、水資源高效利用、水環(huán)境保護、水安全保障、水工程科學規(guī)劃、水市場建設、水法律政策制度建設、水文化傳承建設、現(xiàn)代信息技術應用”為一體的巨系統(tǒng)集成體系，是基于比較成熟的水利工作經驗的產物。

此外，不能認為智慧水利主要是信息科學的事，需要充分利用積累的水利建設和治水經驗，是傳統(tǒng)水利與現(xiàn)代技術的有機結合。

3.3“水利4.0”戰(zhàn)略的準備及科技重點研究方向

預測在2020年之前的這幾年應從以下幾方面努力提前為“水利4.0”作準備：①信息通訊技術和網絡空間虛擬技術的進一步研發(fā)及其在水利領域中的示范應用，為水利工作智能化提供高新技術支撐。②進一步研究基于現(xiàn)代信息通訊技術的水系統(tǒng)快速、準確監(jiān)測及數(shù)據(jù)高效傳輸與大數(shù)據(jù)存儲技術及示范應用，為水系統(tǒng)監(jiān)測自動化、資料數(shù)據(jù)化奠定基礎。③進一步研究基于復雜水系統(tǒng)模擬、面向人水關系和諧發(fā)展的水資源優(yōu)化配置模型，包括水系統(tǒng)模擬、水資源高效利用、水環(huán)境保護、人水和諧目標量化、保障體系分方案模擬、水資源實時調度、防洪抗旱減災指揮等各種模塊或功能，逐步實現(xiàn)所有所需模塊的定量化，并能基于大數(shù)據(jù)和云技術進行快速計算。④進一步研究基于通訊技術和虛擬技術的智能水決策和水調度，逐步實現(xiàn)決策智能化、管理信息化。⑤進一步研究完善適應現(xiàn)代治水思想的各種政策制度，逐步實現(xiàn)政策制度的標準化，為水利工作提供科學的保障，同時也為政策模擬和水決策提供系統(tǒng)輸入條件。

為了支撐“智慧水利”工作，“水利4.0”階段（2021~2050年）的水利科技重點研究方向應該是智慧水利支撐基礎、技術集成及服務體系，見圖2。

具體研究要點包括：①信息通訊技術和網絡空間虛擬技術應用研究。這是智能化高新技術在水利領域的推廣應用，也是水利工作智能化的標志性技術，全面應用于水利工作中，構建“物理水網、虛擬水網、調度水網”于一體的水聯(lián)網，實現(xiàn)軟件系統(tǒng)高度融合，建成多功能、多模塊無縫連接系統(tǒng)。②水系統(tǒng)快速監(jiān)測、大數(shù)據(jù)傳輸與存儲技術�；诂F(xiàn)代信息通訊技術對水系統(tǒng)進行快速監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸，基于大數(shù)據(jù)和云技術對數(shù)據(jù)進行存儲和交互使用，實現(xiàn)水系統(tǒng)監(jiān)測自動化、資料數(shù)據(jù)化，達到實時監(jiān)測、快速傳輸?shù)哪繕�，構建水系統(tǒng)“立體感知體系”，為智能水利提供數(shù)字化信息源。監(jiān)測和存儲數(shù)據(jù)包括水文、氣象、供水、用水、排水、水質、生態(tài)、水權交易以及經濟社會指標等。③復雜水系統(tǒng)模擬及人水關系調控模型集成。耦合集成水系統(tǒng)模擬、水資源高效利用、水環(huán)境保護、人水和諧目標量化、保障體系分方案模擬、水資源實時調度、防洪抗旱減災指揮等各種模塊，實現(xiàn)人水關系和諧調控模型定量化，并基于大數(shù)據(jù)和云技術進行快速計算，達到快速計算、準確預報的目標，構建智能水利的“模塊集成系統(tǒng)”。④智能水決策和水調度快速生成與執(zhí)行系統(tǒng)。構建基于通訊技術和虛擬技術的智能水決策和水調度系統(tǒng)，實現(xiàn)管理信息化、決策智能化，達到優(yōu)化決策、精準調配、高效管理、自動控制、主動服務的目標，構建智能水利的“決策與服務體系”。隨時為客服提供個性化訂單式服務，實現(xiàn)水管理精準投遞，涉及水利工程建設與維護、防洪抗旱減災、供水分配、節(jié)水、水環(huán)境保護、水安全保障、水權交易、水法律政策制度、水文化傳承建設等各方面需求。

4結論

a.本文將建國后的水利發(fā)展階段分為3個階段，并在對未來水利發(fā)展趨勢進行判斷的基礎上，提出“水利4.0”的戰(zhàn)略構想，簡要介紹了該階段的輪廓框架和重點研究方向，可為水利科技發(fā)展預測和科技布局提供參考。

b.科技預測工作比較困難，但意義重大，可能會指引未來幾十年的發(fā)展方向，影響國家有關科技布局工作，本文僅是對水利科技發(fā)展預測的一些思考和總結，可能還存在很多不足，未來仍需不斷完善。

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（來源：水電能源科學2015年第4期）

  本文關鍵詞：中國水利發(fā)展階段及未來“水利4.0”戰(zhàn)略構想，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。