习近平总书记指出：“推进中国式现代化，要把水资源问题考虑进去，以水定城、以水定地、以水定人、以水定产，发展节水产业。”水资源是推进我国生态文明建设的关键要素。实现水资源科学利用治理，促进流域生态保护与高质量发展，是中国式现代化的应有之义。
水是生存之本、文明之源
人们常说，水是生命之源。从科学角度来看，山水林田湖草沙生命共同体，是人类赖以生存的物质基础，水资源是其中的重要组成和纽带。水资源科学利用治理的目标，可概括为三个“为了”：为了经济社会可持续发展、为了生态环境系统健康平衡、为了应对全球气候变化挑战。
水资源科学开发利用可以有力支撑经济社会建设，推动国家发展。“治水安邦、兴水利民”是我国古人的经验总结。都江堰的修建，取得防洪、灌溉、水运等综合效益，使成都平原成为天府之国；郑国渠的修建，改变农业生产面貌，使雨量稀少、土地贫瘠的关中地区变得富庶。新中国成立后，南水北调工程历经长期论证和艰辛建设，通水后保障了黄淮海流域和京津冀地区水资源供给，促进地下水超采治理和河湖复苏。这些人们熟悉的水利工程，在不同历史时期为中华民族的发展进步提供了重要保障。
生态环境保护离不开水资源。随着城市化、工业化进程加快，人类活动对水资源影响愈发明显。对水资源过度的、不科学的开发利用，会引起水域面积萎缩、河流水质恶化等生态环境问题。通过水资源生态化治理，能够减轻水资源利用对生态环境的负面影响，保障生态环境系统健康平衡，保护好绿水青山。例如，杭州西湖是典型的城市景观湖泊，曾有一段时间因人口增长、城市扩张，西湖生态系统退化，面临“水质危机”。杭州市除了采取引水、截污等工程措施，还采取生态化治理措施，从水生植物种植入手，利用沉水植被恢复技术，改善水生态环境。由此，西湖水体透明度和水质明显提升，河道生物多样性也有所增加，生态效应显著。
保护好、利用好水资源，能够帮助我们应对全球气候变化挑战。我国的季风气候特征加之全球气候变化，使水旱灾害呈现出极端、频发和时空不确定等特点。科学调度水资源、采用自然手段坦化极值过程，可以提升流域和城市应对洪涝、干旱等自然灾害的韧性。
节水优先、统筹配置，科技创新作用日益突出
我国人多水少、人多地少，水资源时空分布不均衡，总体水情复杂。要保护好、利用好水资源，首先需要科学的治水思路。
我国水资源的基本特征，决定了必须走节水优先的路子，把节水作为水资源开发、利用、保护、治理和管理的前提。早在南水北调工程规划初期，国家就明确了“先节水，后调水”的基本原则。2019年，我国实施国家节水行动，其中包括“科技创新引领”重点行动，一批新技术在实践中发挥重要作用。比如智慧水资源管理技术，提升水资源管理效率和科学化水平；水肥一体化技术，在节水的同时减少施肥量、提升肥效；水资源循环梯级利用技术，促进一水多用和循环利用。
基于水资源时空分布不均、水土资源不匹配的现实情况，推进水资源空间均衡。比如西北、华北、东北等区域土地资源丰富，但水资源相对缺乏，所以要在尊重自然规律基础上，统筹优化全国水资源配置，促进空间均衡。南水北调工程的初衷就是如此。其中，新兴技术的应用保障了这个巨大工程的运行维护。巡查维护实时监管系统，促进监管方式从人工到智能化转变；长隧洞中的水下机器人，实现360度全方位环视、定区定点全自动观测；冰期监测和运行调度服务平台，可以预测未来15天内的冰情并提供调度方案。自动化调度系统、视频智能识别模型、水质预警预报业务化管理平台等的研发应用，则进一步保障了供水和水质安全。比如针对水质监测难题，中线工程运用浮游藻类人工智能识别技术，不需要人工值守，便可自主开展采样控制、显微扫描和识别监测，误差比人工监测小，还能对藻类进行种类、密度、比例等指标分析。
正在开展的国家水网建设中，科技创新作用日益凸显。水资源具有流动、转化、循环特征，需要系统治理。国家水网基于江河湖泊水系特点，联网、补网、强链，优化水利基础设施布局、结构、功能，逐步形成“一张网”，可促进水资源与人口经济布局均衡发展。建设过程中，采用空天地一体化监测技术，实现水资源基础要素采集，给国家水网装上“眼睛”；运用智能化调度技术，实现科学调控，赋予国家水网智慧“大脑”；通过远程自动操控技术，控制闸、坝、泵等关键基础设施，让国家水网拥有运用自如的“双手”。
构建智慧水利体系，精打细算用好水资源
随着我国科技水平不断提升，工程实践日益丰富，水资源利用治理有了更多得力的技术工具。瞩目未来，创新发展数字孪生技术、水资源管理与调配“四预”技术、现代水资源动态评价与阈值管控技术等，能够帮助我们从严从细管好水资源，精打细算用好水资源。
数字孪生技术带来水资源利用治理方式的变革。目前正在推进的数字孪生流域、数字孪生水网和数字孪生工程，可以对物理流域、物理水网、水利工程全要素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，实现实时监控、联合调度、风险防范。其中，数字孪生流域可以在数字场景中实现与真实流域同步仿真运行，提升了水情测报和智能调度能力，可以对流域水循环及其伴生的水环境、水生态、水沙等进行科学调控，支撑流域统筹、山水林田湖草沙系统治理。
“四预”即预报、预警、预演、预案。国家“十四五”规划纲要提出构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力。“四预”技术是智慧水利建设的重要组成。这项技术以流域和区域为单元，对生态流量、地下水位等信息进行预报，对用水限额、地下水超采等红线指标进行预警，对水资源调配进行智慧化模拟预演，最后制定预案，提前规避风险，为水资源集约安全利用和水网管理运行调度提供智能化支持。
水资源总量有限，但需求逐步增长，现代水资源动态评价与阈值管控技术就是为了解决这一矛盾。为统筹自然生态用水和社会经济用水，水资源开发利用需要根据水资源承载能力合理“定量”，也就是阈值约束。现代水资源动态评价与阈值管控技术可以对各类涉水要素进行全面监测感知，按照年、月、旬、候、日尺度对水资源进行动态评价。在此基础上，建立全国分流域、分区域的水量、水质、水生态流量等时空阈值体系，帮助守住水资源开发利用上限、江河基本生态流量底线和区域用水总量控制红线，实现水资源精准管控，让每一滴水物尽其用。
上善若水，是中华民族传承至今的古老智慧。在生态文明建设不断取得新成果的今天，科技创新和工程实践继承发扬了这一智慧，帮助我们在节约用水的同时，提高水资源利用水平。相信在新技术赋能下，我们会向世界提供更多人与水和谐共生的中国故事和中国智慧。
（作者为中国工程院院士、中国水利水电科学研究院水资源研究所名誉所长）
版式设计：沈亦伶
推荐读物
《中国水资源问题与可持续发展战略研究》：王浩主编；中国电力出版社出版。
《流域综合治理理论、技术与应用》：王浩、周祖昊、王建华等著；科学出版社出版。
《智慧水利大数据理论与方法》：冶运涛、蒋云钟、梁犁丽等著；科学出版社出版。
