導(dǎo)語：水文科學(xué)新進(jìn)展管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一.引言

水是生命之源，水是支撐地球社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展不可替代的資源。但是，由于全球變化、人類活動的負(fù)面影響，地球上水的循環(huán)在發(fā)生變化，許多地區(qū)正在發(fā)生嚴(yán)重的水的問題與危機(jī)，如洪水、干旱和江河水體污染，而成為限制國家河區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因子，水科學(xué)問題也成為國際地球科學(xué)發(fā)展中的一個重要方面。

2001年7月在世界知名海岸水利工程建設(shè)的荷蘭王國連續(xù)舉辦了兩個直接與水科學(xué)有關(guān)的大型國際科學(xué)大會。一個是7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹（Amsterdam）由國際地圈生物圈計劃（IGBP）、國際人文計劃（IHDP）和世界氣候研究計劃（WCRP）聯(lián)合舉辦的“全球變化科學(xué)大會(GlobalChangeOpenScienceConference)”。國際地圈生物圈計劃（IGBP）是國際著名的全球變化科學(xué)研究計劃，受到國際地球科學(xué)屆廣泛的關(guān)注和參與。在跨入2000后的IGBP首次重要國際學(xué)術(shù)活動-“全球變化科學(xué)大會”云集來自國際的100多個國家的全球變化研究的專家學(xué)者、管理者約1600多人。大會主題是：一個變化的地球的挑戰(zhàn)（ChallengesofaChangingEarth）。中國派出以科學(xué)院為主體的約60多人的代表團(tuán)，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和討論，其中除了碳循環(huán)和土地覆被變化是大會主要議題外，水循環(huán)及水資源是大會重要內(nèi)容之一。

另一個是7月18-27日在荷蘭的馬絲特里特（Masstricht）舉行的第6屆國際水文科學(xué)大會。(The6thScientificAssemblyoftheInternationalAssociationofHydrologicalScience)。這是一次專門針對國際水文科學(xué)進(jìn)展的回顧和研討大會，來自國際60多個國家的500名代表出席了大會。第6屆國際水文科學(xué)大會的主題是：一個干旱地球新的水文學(xué)（ANewHydrologyforaThirstyPlanet）。

受國家自然科學(xué)基金委員會地球科學(xué)部的部分資助，筆者應(yīng)邀參加這兩個大會，并擔(dān)任第6屆國際水文科學(xué)大會第二學(xué)術(shù)研討會的分會主席。本文是對這兩個國際會議中關(guān)于水科學(xué)研究進(jìn)展的綜述，希望介紹水科學(xué)方面一些新的進(jìn)展，提出我國對國際水科學(xué)的貢獻(xiàn)和存在的問題與挑戰(zhàn)。

二.全球變化與水文科學(xué)問題

全球環(huán)境變化（簡稱全球變化）是目前和未來人類和社會發(fā)展面臨的共同問題。全球變化既包涵全球氣候變化又包括了人類活動造成環(huán)境變化的影響。了解自然變化和人類活動的影響是國際地球科學(xué)發(fā)展最為關(guān)系的問題。

7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的“全球變化科學(xué)大會”，內(nèi)容十分豐富。但都圍繞有兩大主專題，即：（1）一個不斷變化的地球的挑戰(zhàn)：對全球變化的科學(xué)理解。（2）展望未來：地球系統(tǒng)科學(xué)與全球可持續(xù)性。大會邀請若干專家學(xué)者做報告，在大會研討中設(shè)立一系列專題研討會和招貼展示論文。

大會專題報告內(nèi)容有：

·一個不斷變化的地球的挑戰(zhàn)：對全球變化的科學(xué)理解（BerrienMoore）

·土地變化的集中性與復(fù)雜性：虛構(gòu)與現(xiàn)實(shí)（B.L.Turner）

·氣候變化與海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)：可持續(xù)資源利用的內(nèi)涵（MichaelJ.Fogarty）

·21世紀(jì)中的糧食：全球氣候的差異性（MachendraShah）

·人類時期的大氣化學(xué)（PaulJ.Crutzen）

·火與薄霧：東南亞空氣質(zhì)量的社會與政治因素上的不均性（SimonS.C.）

·海洋和陸地碳動力學(xué)（IanR.Noble）

·碳與科學(xué)政策的聯(lián)系：京都的挑戰(zhàn)（RobertT.Watson）

·對CO2挑戰(zhàn)的工業(yè)響應(yīng)（CharlesNicholson）

2．水與全球變化的關(guān)聯(lián)：世紀(jì)資源的挑戰(zhàn)？（LeenaSrivaatava）。

·我們會有足夠的高質(zhì)量的水嗎？（HartmutGrassl）

·水會滿足人們的需要嗎？（PeterD.Tyson）

·大壩對漁業(yè)的影響：三峽大壩實(shí)例研究。Chen-TungArthurChen教授，臺灣，國家SunYat-Sen大學(xué)，海洋地理和化學(xué)學(xué)院。

·澳大利亞大陸上的水，碳和氮：氣候和土地利用變化的影響（MichaelRaupach）

3．全球生物地球化學(xué)：星球新陳代謝系統(tǒng)的理解（PamelaMatson）

·海洋生物地球化學(xué)：變化的海洋（DavidM.Karl）

·陸地上碳的過去、現(xiàn)在和未來（RobertJ）

·大氣酸雨、臭氧損耗和氣候變化的案例分析（OranR.Young）

4．陸地—海洋的交互作用：區(qū)域與全球的聯(lián)系。（RogerHarris）

·生物地球化學(xué)的交互作用與反饋（TimJickells）

·沿海地區(qū)的全球變化：東南亞的實(shí)例研究（LianaTalaue-McManus）

5．氣候系統(tǒng)：預(yù)報、變化和可變性

·以前和以后的氣候變化：我們究竟去何處（ThomasF.Pedersen）

·氣候變化的1000年（RaymondS.Bradley）

·正在變化的寒區(qū)：高緯區(qū)全球變暖的影響（OlegAnisimov）

·耦合氣候系統(tǒng)：可變性和可預(yù)測性（AntonioJ.Busalacchi）

6．土地利用變化的熱點(diǎn)地區(qū)和地球系統(tǒng)：區(qū)域和全球的聯(lián)系

·陸地表面與氣候有聯(lián)系嗎？北非：撒哈拉沙漠；

·東南亞1：理解變化的亞洲季風(fēng)系統(tǒng)：大規(guī)模植被和土地利用在水循環(huán)和氣候中的作用

·東南亞2：人類引導(dǎo)的陸地覆蓋的變化能對亞洲季風(fēng)有多大的改變？

·亞馬遜河流域和土地利用的變化：未來能平衡嗎？

·陸地表面與氣候有聯(lián)系嗎？一種綜合。

7．模擬和觀測地球系統(tǒng)（DavidCarson）

·處理地球系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性（H.J.Schellnhuber）

·監(jiān)視地球系統(tǒng)的短期不穩(wěn)定性和長期的趨勢：一個空間的挑戰(zhàn)（JoseAchache）

·虛擬現(xiàn)實(shí)的過去、現(xiàn)在和未來（JohnMitchell）

8．地球系統(tǒng)需要生物多樣性嗎？（AnneLarigauderie）

·為什么地球系統(tǒng)科學(xué)需要海洋生物多樣性？（KatherineRichardson）

·生物多樣性是如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的過程與功能（SandraDiaz）

9．科技能夠補(bǔ)償星球嗎？（MikeBrklacich）

·自然的回歸：為什么和怎樣進(jìn)行（JesseH.Ausubel）

·工業(yè)變革：生產(chǎn)與消費(fèi)中的探測系統(tǒng)變化（PierVellinga）

10．面向全球可持續(xù)性（HansOpschoor）

·區(qū)域和全球可持續(xù)性的挑戰(zhàn)和障礙（JuliaCarabias）

·轉(zhuǎn)向可持續(xù)性的研究系統(tǒng)（WilliamC.Clark）

·可持續(xù)性科學(xué)起源討論：什么是可持續(xù)性科學(xué)？為什么要可持續(xù)性科學(xué)？（JaneLubcheno）

·可持續(xù)科學(xué)和氣候變化（BertBolin）

·重新概念化自然-社會的交互作用：將環(huán)境和發(fā)展結(jié)合起來理解（RobertW.Kates）

·雅基盆地資源的可利用性、脆弱性和持續(xù)性：環(huán)境與社會交互作用中不可持續(xù)的發(fā)展趨勢（P.A.Matson）

·人與環(huán)境相互作用的脆弱性：尤卡坦南部事例（B.L.Turner）

·各學(xué)科間的可持續(xù)性科學(xué)（RobertW.Corell）

大會專題討論內(nèi)容十分豐富，有：A1-全球碳循環(huán)；A2-大城市與全球變化；A3-南厄爾尼諾的擺動同過去、未來氣候變化的聯(lián)系；A4-地球系統(tǒng)的演化；A5-生物多樣性的全球變化；A6-全球變化與火；A7-海岸區(qū)人類活動；B1-食品生產(chǎn)和環(huán)境間的平衡；B2-理解土地利用的變化，以致重建、描述或預(yù)測土壤覆蓋度；B3-冰雪層和全球變化：制度和指標(biāo)；B4-地球系統(tǒng)分析；B5-陸地生物圈與全球變化；B6-社會轉(zhuǎn)化過程；B7-海洋與氣候變化；C1-水資源對環(huán)境變化的脆弱性：一種系統(tǒng)方法；C2-把人放入地球系統(tǒng)中：受害者或是破壞者，擾亂者或是解決者?C3-大氣和全球變化;C4-全球變化非線性變化和驚訝;C5-生態(tài)系統(tǒng)管理可持續(xù)發(fā)展的展望;C6-科學(xué)和政策過程：IPCC;C7-全球變化與山地區(qū)。

大會報告集中在水科學(xué)問題的主題有：全球變化中的水問題-21世紀(jì)資源的挑戰(zhàn)，尤其值得提到的是7月12日下午，大會專門針對水循環(huán)水資源問題，舉行了“環(huán)境變化的水資源脆弱性系統(tǒng)分析”學(xué)術(shù)研討會。WCRP/GEWEX北美主席、美國地理學(xué)會水文專業(yè)委員會主席、亞利桑那大學(xué)水文水資源系的SorooshSorooshian教授介紹“WCRP/GEWEX和SAHRA計劃中水問題的研究：半干旱區(qū)流域水文循環(huán)與可持續(xù)性”。德國的CharlesVorosmarty教授報告了“地球系統(tǒng)科學(xué)對全球水評估的貢獻(xiàn)”。WolframMauser教授研討歐洲GLOWA項(xiàng)目的核心“完整的流域管理”經(jīng)驗(yàn)。JosephAlcamo教授指出全球“水危機(jī)區(qū)與脆弱性”。JimWallace教授強(qiáng)調(diào)“防洪安全與水資源問題”。ClaudiaPahl-Wostl教授研討“面向社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性：水管理部門職能的轉(zhuǎn)變過程挑戰(zhàn)”。

三.水文科學(xué)與水資源安全

7月18-27日第6屆國際水文科學(xué)大會在荷蘭的馬絲特里特（Masstricht）舉行。大會對過去水文水資源研究進(jìn)行總結(jié)，對未來水文科學(xué)的發(fā)展進(jìn)行展望。會議由4個專題學(xué)術(shù)大會（Symposium，簡寫為S）和6個學(xué)術(shù)研討會(Workshop，簡寫為W)組成。會議主要集中在水文科學(xué)基礎(chǔ)研究和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源研究兩個方面：

1.水文學(xué)基礎(chǔ)研究

S4.土壤-植被-大氣轉(zhuǎn)化方式和大尺度水文模擬

WS4.高山地區(qū)水文過程與冰圈作用

WS2.水文長期變化與氣候影響

S3.人類活動對地下水動態(tài)的影響

WS6.海岸濕地水文的演化

2.社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源研究

S1.社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水危機(jī)

S2.區(qū)域水資源管理

WS1.全球變化與洪水預(yù)報

WS3.信息技術(shù)在可持續(xù)水管理的作用

WS5.GIS&RS在土壤侵蝕和水質(zhì)變化的應(yīng)用

特別需要指出，由于全球變化、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源問題愈來愈突出，給水文科學(xué)研究提出新的課題，即變化環(huán)境下的水資源形成與演化規(guī)律問題。IAHS會議的S1-S2，主要研討這些國際國家和區(qū)域尺度急迫的問題。關(guān)于S1和S2的研討內(nèi)容題目摘錄如下：

S1：水脅迫下的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（E.Servat）

水源豐富，資金缺乏，水工業(yè)能否繼續(xù)生存尚未可知。

·健康部門希望從水文學(xué)家那兒得到什么?

·河流生態(tài)系統(tǒng)的研究和管理中對水文數(shù)據(jù)的需求。

·多學(xué)科綜合研究—對水危機(jī)的響應(yīng)。

·食物保障中的水資源及管理。

·洪水控制與城市排水系統(tǒng)管理。

·全球水協(xié)作計劃

S2區(qū)域水資源管理

S2-1過去水管理的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)（A.SchumannM.C.Acreman，M.Marino）：

·可持續(xù)發(fā)展的度量及其在實(shí)際水管理計劃中的實(shí)現(xiàn)。

·可持續(xù)水庫發(fā)展—津巴布韋實(shí)例研究。

·Yamuna河流域的可持續(xù)區(qū)域水管理：Delhi區(qū)域的實(shí)例研究。

·Limpopo河：逐步走向可持續(xù)發(fā)展和一體化的水資源管理。

·中國新疆博斯騰湖流域的水資源可持續(xù)性發(fā)展管理經(jīng)驗(yàn)的啟示。

·印度干旱地區(qū)過去管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

·水壩功能新探——一個不應(yīng)忽略的問題。

·Dehli區(qū)域水資源管理的一體化進(jìn)程：問題與展望。

·北尼日利亞半干旱區(qū)域的Hadejia河上建壩的影響：對未來管理的建議。

·可持續(xù)發(fā)展的特征及供水管理模型。

·澳大利亞富營養(yǎng)化進(jìn)程的現(xiàn)階段研究。

·城市水計劃書——印度班加羅爾的實(shí)例研究。

·水資源系統(tǒng)中相對可持續(xù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)的框架。

S2-2可持續(xù)發(fā)展與水資源管理（夏軍，D.Rosbjerg，G.Schultz)

·為保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)的整合水質(zhì)與水量的數(shù)學(xué)生態(tài)模型的發(fā)展。

·歐洲地下水可持續(xù)發(fā)展管理的指導(dǎo)方針。

·清除河岸異生植被是否為一種有效的水資源管理策略。

·地表水和地下水的聯(lián)合管理。

·河流管理可視化中的變換系統(tǒng)邊界。

·改善環(huán)境中被忽視的因子——監(jiān)控。

·加入風(fēng)險基金平衡流域經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境壓力之間的沖突。

·使用風(fēng)險分析提高水資源系統(tǒng)模型的效率和精度。

·整合水資源管理中的角色分配。

·Volta流域的水資源競爭。

·復(fù)雜水環(huán)境管理中的空間適應(yīng)方法。

S2-3水資源管理的方法（R.Davis，S.Walker）

·流域水平上的水資源管理整合模型。

·提高以決策支持系統(tǒng)為基礎(chǔ)的模型的精度——水管理中的一種好的建模實(shí)踐。

·持續(xù)性水系統(tǒng)的水力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

·人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的河流洪水預(yù)報。

·氣候變化影響評估中的不確定因子的概率特征。

·研究城市化對區(qū)域水資源影響的一種流域水文模型。

·水、氮循環(huán)的一種大尺度評估模型——在Elbe河流域的基礎(chǔ)研究。

·基于地形學(xué)和土壤水文學(xué)的濕地重建計劃方法的發(fā)展。

·英格蘭西南部Dartmour地區(qū)放牧對水文的影響。

四.21世紀(jì)水文科學(xué)的發(fā)展機(jī)遇與展望

傳統(tǒng)的水文學(xué)研究只考慮水量的自然變化，現(xiàn)代水文循環(huán)需要考慮地球生物圈、全球變化以及人類活動等方面的影響。國際地圈生物圈計劃（IGBP）代表國際地球?qū)W科發(fā)展前沿，水文循環(huán)的生物圈方面(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle，簡稱BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陸面生態(tài)-水文過程與空間格局的變化規(guī)律和受人類活動影響的關(guān)鍵問題，以科學(xué)地解釋：植被是如何與水文循環(huán)的物理過程相互作用的？改變陸面生態(tài)過程的直接原因是什么？是大尺度人類活動改變了陸面覆蓋？還是大氣中二氧化碳濃度增加的緣故？這些影響變化的水文后果如何？通過這些研究，為認(rèn)識自然變化和人類活動影響下的土地利用/土地覆被變化與陸地表層生命物質(zhì)過程，評估人類對生物圈的影響，保護(hù)環(huán)境和資源可持續(xù)利用提供科學(xué)的基礎(chǔ)依據(jù)。

通過7月在荷蘭舉行的IGBP和IAHS國際學(xué)術(shù)大會可以清楚看出，變化環(huán)境（即全球變化與人類活動影響）下的水文循環(huán)研究成為21世紀(jì)水科學(xué)研究的熱點(diǎn)。根據(jù)二十一世紀(jì)IGBP發(fā)展方向，國際上的BAHC研究重點(diǎn)也相應(yīng)地進(jìn)行了調(diào)整，主要有以下8個方面：

·小尺度水、熱、碳通量研究；

·地下過程作用的評價；

·陸地-大氣相互作用的參數(shù)化；

·區(qū)域尺度土地利用與氣候的相互作用；

·全球尺度植被與氣候的相互作用；

·氣候變化和人類活動對流域系統(tǒng)穩(wěn)定與傳輸?shù)挠绊懀?/p>

·山區(qū)水文學(xué)與生態(tài)學(xué)；

·開發(fā)全球數(shù)據(jù)集；

此外，還有兩個交叉研究問題：

·設(shè)計、優(yōu)選和實(shí)施綜合的陸地系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；

·情景發(fā)展與風(fēng)險/脆弱性分析。

變化環(huán)境下的水文循環(huán)及其時空演化規(guī)律研究，是國際國內(nèi)地學(xué)領(lǐng)域積極鼓勵的創(chuàng)新研究課題。結(jié)合土地利用/土地覆被變化與陸地碳循環(huán)過程的水循環(huán)研究，是一個新的交叉方向。研究的熱點(diǎn)問題有：

問題1：全球變化與水文循環(huán)問題

它需要研究回答：全球變化對區(qū)域水循環(huán)規(guī)律？過去對氣圈-水圈-生物圈的相互聯(lián)系/作用是如何認(rèn)識？現(xiàn)在又是如何認(rèn)識水資源的演變？其規(guī)律是什么？

值得指出的是，過去在氣候系統(tǒng)與陸地水文循環(huán)之間存在一個誤區(qū)，即長期以來,水文學(xué)者把氣候看作是靜態(tài):一個地區(qū)的氣候是指某種統(tǒng)計的平衡,WMO規(guī)定系列30年的平均作為準(zhǔn)平均,用極差/標(biāo)準(zhǔn)差描述氣候變異。對陸地水文過程研究方面，認(rèn)為長序列水文均值是穩(wěn)定不變的，年徑流出現(xiàn)的豐、枯現(xiàn)象，被看作圍繞均值的周期變化。水利（水資源）工程設(shè)計：要求的水文計算都是以幾十年-幾百年時間尺度的水文過程穩(wěn)定不變?yōu)榍疤?。未來被看作是過去的重復(fù)或外延。例如，水資源的保證率有W75%，W50%等；設(shè)計洪水有千年設(shè)計和萬年校核等。另一方面，在氣候/天氣過程研究中，長期以來氣候?qū)W者把陸地水文看作是靜態(tài)，氣候/天氣過程研究僅僅到降水為止，較少研究流域水文循環(huán)動力機(jī)制與反饋?zhàn)饔谩＠?，天氣模式研究中僅設(shè)置若干參數(shù)代替水文過程變化和空間分布，認(rèn)為陸面水文-生態(tài)的作用也是穩(wěn)定不變的。例如，許多GCMs對水文循環(huán)作用過程考慮相當(dāng)粗糙,平面無徑流聯(lián)系與循環(huán)過程。但是，現(xiàn)在人們業(yè)已認(rèn)識：一個地區(qū)的氣候/水文循環(huán)過程并不處在統(tǒng)計的平衡狀態(tài)，而是以不同尺度變化（年際、十年際、百年際-千/萬年際變化）。決定氣候變化因子不僅僅是大氣內(nèi)部的過程，還有大氣上邊界（太陽行星系統(tǒng)）和下邊界（陸地水文-生態(tài)、海洋系統(tǒng)）的各種物理化學(xué)過程。20世紀(jì)科學(xué)研究與進(jìn)展顯示：陸面生態(tài)系統(tǒng)對大尺度水文循環(huán)有十分重要的反饋?zhàn)饔?。因此，全球變化對水文水資源的影響是21世紀(jì)水文科學(xué)研究的前沿問題之一。因此，特別需要大力加強(qiáng)水文學(xué)家與大氣物理學(xué)家的聯(lián)系與合作，積極開展“全球-陸地-區(qū)域-流域尺度水文循環(huán)”科學(xué)基礎(chǔ)的研究。

問題2人類活動對水循環(huán)水資源的影響

人類活動對水循環(huán)及水資源有那些主要影響？人類活動如何對水的變化規(guī)律產(chǎn)生影響？有什么地區(qū)、區(qū)域特征規(guī)律？如何量化人類活動對水循環(huán)水資源的變化及影響？這是近代水科學(xué)面臨的主要科學(xué)問題。在IGBP科學(xué)大會上，特別強(qiáng)調(diào)土地利用/覆被變化與水循環(huán)、碳循環(huán)的關(guān)系。需要研究從“點(diǎn)”-“典型流域“的水循環(huán)機(jī)理、水文循環(huán)與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用、地表水與地下水交換的相互作用，“大氣-土壤-植被”界面過程中的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化規(guī)律；開拓流域水文循環(huán)過程中的非線性機(jī)制研究；創(chuàng)新“分布式流域水文循環(huán)模型”，量化區(qū)域水文循環(huán)演化與土地利用/土地覆被影響關(guān)系，為認(rèn)識陸地表層生命物質(zhì)過程的提供重要的基礎(chǔ)科學(xué)支撐。

結(jié)合中國的實(shí)際背景，人類活動影響是驚人的。例如，在中國南方的長江流域，建國后洞庭湖圍墾1700余平方公里；鄱陽湖圍墾1400余平方公里；荊北所有通江湖泊被堵閉，減少調(diào)蓄長江洪水面積約5700余平方公里。建國后，長江中下游地區(qū)約有1/3以上湖泊面積被墾殖；損失湖泊面積13000余平方公里，相當(dāng)于五大淡水湖泊面積總和的1.3倍；損失湖泊容積500億立方米左右，相當(dāng)于三峽水庫調(diào)蓄庫容的5.8倍，淮河年徑流1.1倍。建國后，中游長江干流河道內(nèi)的江洲河灘幾乎全部被圍墾。據(jù)不完全統(tǒng)計，圍墾面積約1213平方公里；城陵磯至螺山江段河床變遷劇烈，泥沙淤積問題嚴(yán)重。98洪水后，國家提出治理長江32字方針：“封山育林、退耕還林、移民建鎮(zhèn)、以工代賑、退田還湖、平垸行洪、加固干堤、疏浚河道”。但是，如何退田還湖？如何平垸行洪？認(rèn)識人類活動（湖區(qū)開發(fā)、三峽工程）對水循環(huán)關(guān)系影響水科學(xué)基礎(chǔ)問題，都是十分重要又十分現(xiàn)實(shí)的問題。

在中國北方，人類活動劇烈。例如，在華北地區(qū)，水文循環(huán)機(jī)理比較復(fù)雜，它不僅與陸地表層系統(tǒng)中各種自然地理要素時空分布密切相關(guān)，而且與農(nóng)業(yè)開發(fā)、都市化等土地利用/土地覆被直接相聯(lián)。由于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類活動改變了水循環(huán)自然變化的空間格局和過程，加劇了水資源形成與變化的復(fù)雜性。過去有關(guān)部門在華北水資源方面做了相當(dāng)?shù)墓ぷ鳌５?，在華北地區(qū)究竟缺多少水等基礎(chǔ)方面仍分歧較大。有人認(rèn)為在華北通過自身的節(jié)水和提高用水效率可以解決水資源的需求問題；有人認(rèn)為即使南水北調(diào)也不能從根本上解決北方缺水問題。爭論問題的科學(xué)問題焦點(diǎn)是：在自然變化和人類活動的綜合影響下華北地區(qū)水循環(huán)演化規(guī)律是什么？如何科學(xué)測算華北地區(qū)可供水資源量？華北地區(qū)節(jié)水的潛力究竟有多大？如何保障華北地區(qū)的水資源安全？爭論的原因是：自然變化和人類活動加劇情況下的華北地區(qū)水循環(huán)演變格局與過程機(jī)理，有待重新認(rèn)識；受人類活動影響等變化環(huán)境下的華北地區(qū)水資源可利用量的測算科學(xué)依據(jù)不很充分；水資源安全與生態(tài)需水、節(jié)水潛力、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的量化關(guān)系需要研究。因此，開展自然變化和人類活動影響下的水循環(huán)及水資源安全研究，具有十分重要的科學(xué)意義和研究價值。

總之，21世紀(jì)水科學(xué)的挑戰(zhàn)問題是：迫切需要回答的科學(xué)問題是陸地水循環(huán)演化格局、過程與機(jī)理，即：

·如何對水、碳和能量在土壤~植被~大氣界面交換中的變化進(jìn)行認(rèn)識？

·變化環(huán)境下的水文循環(huán)時空演化有哪些特征規(guī)律？如何識別和量化？

·水循環(huán)物理過程在不同尺度（宏觀/中觀/微觀）是如何聯(lián)系、影響與作用的？

·如何評價那些由于土地利用及土地覆被變化而導(dǎo)致的陸面性質(zhì)的改變，這些變化又影響陸地水循環(huán)過程變化和空間格局的變化？