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王 浩

时间:2017-06-13      浏览次数:       来源: 中国水利水电科学研究院网站       字号:[ ]

    王浩,水文水资源专家,中国工程院院士。主要从事流域水循环基础理论和水资源配置理论方法的研究和应用工作。主持完成国家973、八五、九五、十五科技攻关课题等多项研究,参与全国水中长期供求计划、南水北调工程论证与规划、全国水资源综合规划工作。在老一辈专家的指导下,在流域二元水循环模式理论与模型方法、水资源合理配置理论与方法、水资源评价与规划理论方法和水资源管理技术等方面取得一定进展,为我国水资源规划与管理实践和水资源学科建设做出了贡献。

    王浩,1953年8月13日出生于北京市海淀区的一个知识分子家庭,其父王大耜先生生前曾担任中科院微生物研究所副所长。1960年上小学。1966年小学毕业,正值文化大革命爆发,直至1968年1月进入北京市第九十三中学习,在经历了二十个月非正常的中学生涯后,1969年8月,响应国家号召,下乡在黑龙江生产建设兵团,期间自学了全部初中和高中的数理化课程。1976年1月,根据国家返城政策,结束了近七年的下乡生活,从东北的小兴安岭返京,被分配在北京大学无线电系工厂工作,参加了北京大学老师为青年工人开办的文化补习课,同时凭着个人兴趣还自学了高等数学的微积分课程。

    1977年国家恢复高考制度,他考上清华大学水利系农田水利专业,1982年毕业获学士学位,并考取水利系工程水文专业硕士研究生,1985年毕业获硕士学位,被分配至中国水利水电科学研究院水资源研究所工作。1987年考取清华大学经济管理学院系统工程专业博士研究生,1989年毕业获博士学位。自1985年以来,一直在水资源所工作,历任工程师、高级工程师,1994年被水利部破格晋升为教授级高工,1997年担任水资源所总工程师,被聘为博士生导师,2001年任水资源所所长至今,2001年开始享受国务院政府特殊津贴,2005年当选为中国工程院院士。

    1986年参与国家“七五”重点科技攻关项目“三峡水库综合利用”专题研究,1992年获国家科委颁发的“国家重大科技成果完成者证书”;1992年主持国家“八五”攻关专题“华北地区宏观经济水资源规划管理的研究”,该成果1996年获水利部科技进步一等奖,1997年获国家科技进步二等奖,第二获奖人;1995年起作为技术负责人参与国家计委和水利部重大专项“全国水中长期供求计划”,成果1999年获水利部科技进步一等奖,2001年获国家科技进步二等奖,第三获奖人;1996年起参与国家“九五”重点科技攻关项目“西北水资源合理利用及生态保护研究”,担任项目33个专题的技术总协调人,担任项目总专题“西北地区水资源合理配置与生态保护研究”负责人,该成果2003年获大禹科技进步一等奖,2005年获国家科技进步二等奖,为第一获奖人,所著专著《西北地区水资源合理配置与承载能力研究》获2004年度国家优秀图书奖;1999年起主持国家973课题“黄河流域水资源演变规律与二元演化模型”,成果获2005年度大禹科技进步一等奖,为第一获奖人;2003年起主持国家西部大开发重大项目“宁夏经济生态系统水资源合理配置研究”,成果获2005年度宁夏自治区科技进步一等奖,为第一获奖人。期间还多次获得省部级科技进步二、三等奖。此外,还先后参与中国工程院全国、西北和东北水资源战略咨询项目研究,担任课题技术负责人或工作组组长。2006年开始担任国家973项目“海河流域水循环演变机理与水资源高效利用”首席科学家。近年来,先后被授予全国先进工作者、中央国家机关五一劳动奖章、国家九五科技攻关先进个人、南水北调工程规划先进个人等荣誉称号,

提出了流域二元水循环模式理论与方法

    流域水循环演变的机理认知与过程模拟是流域水资源评价和规划的科学基础。由于人类活动对流域水循环影响非常复杂,水循环演变的基础理论还较为薄弱,已有的水循环模拟也多是对天然水循环陆面过程的模拟,近年来发展为对流域天然主循环和人工侧支循环分别进行模拟,水循环的机理研究和“自然-人工”二元全过程整体模拟模型研究还不多见。此外,由于土壤水特殊的赋存状态与频繁转化特性,非饱和带的土壤水循环模拟与定量评价也一直是水文学和水资源学研究的薄弱环节。

    王浩教授通过主持的国家九五攻关和973课题研究,在老一辈专家的指导下,针对我国强烈人类活动对流域水循环深度影响的基本特征,将人类活动和自然作用并列作为流域水循环的双重驱动因子,提出了流域“自然-人工”二元水循环模式理论,即受温室气体排放、人工取用水、下垫面变化等人类活动影响,现代环境下流域水循环从驱动力、循环结构、循环参数均明显表现出“自然-人工”二元演变特征。针对流域水循环演变特征,流域水循环过程研究思路也应由传统“实测-还原-建模-调控”的一元研究模式拓展为“实测—分离—耦合—建模—调控”的二元模式。水循环的二元演化衍生出三大后效,一是水资源次生演变,大多表现为径流性水资源衰减;二是伴生的水环境演变,主要表现为水体污染和环境污染,三是伴生的水生态演变,主要表现为天然生态退化和人工生态的发展。

    为描述上述流域二元水循环及其伴生过程的系统演变,王浩教授在具体实现手段上,提出了流域二元水循环模型的建模思路与方法,二元模型由分布式水循环模拟模型和集总式水资源调配模型耦合而成,前者主要模拟天然“坡面-河道”陆面主循环过程,后者重点模拟以“取水-输水-用水-耗水-排水”为基本环节的人工侧支水循环过程,同时通过产汇流参数变化来考虑下垫面变化对水循环的综合影响,同时保持各个循环环节的水力联系,实现两大循环过程的系统耦合。与国内外同类先进模型相比,二元模型在人工侧支水循环和二元耦合水循环的模拟功能方面有明显拓展,同时对于空间变异性、下垫面变化和人工取用水影响的考虑方面也有明显的优势,并可应用于全口径水资源的动态评价。

    流域二元水循环模式与定量模型突破了传统水文水资源在流域水循环研究中对自然与人工驱动项分离描述的局限,是未来数字流域的核心“引擎”,也是变化环境下流域水循环和水资源研究的统一基础。该理论方法一经提出就引起了国内外广泛关注,曾应黄河水利委员会、长江水利委员会邀请进行专题讲座,并应用于全国水资源综合规划黄河片水资源评价中。此外,该成果还在水利部及其相关业务司局的管理工作中也得到初步应用,并获国家科技进步二等奖和水利部大禹科技进步一等奖。

在水资源评价和规划方法方面取得新的进展

    针对我国北方地区水资源短缺的情势和水资源高效利用的实践需求,在国家973等相关研究中,以现有水资源评价方法为基础,王浩教授提出了流域水资源全口径层次化的动态评价方法。该方法有三大特点,一是全口径评价,即将水资源评价建立在对降水资源结构分解和流域水分循环效用考察的基础上,利用资源的有效性统领了不同赋存形式水资源的评价问题,实现了地表地下径流、土壤水以及冠层截流等多种赋存形态有效水资源的联合评价,突破径流性水资源评价的局限;二是层次化评价,即基于资源评价的有效性、可控性和可再生性三大准则,提出了包括广义水资源量、狭义水资源量和国民经济可利用量在内的层次化水资源评价结构。层次化的评价模式较好地体现了流域水资源评价的层次化服务功能,对于指导资源与工程层面的水资源规划与调控措施的制定具有重大现实意义;三是动态评价,即针对现行水资源“静态”评价方法难以客观描述“自然-人工”二元驱动力下的流域水资源动态演变,通过将下垫面和取用水影响作为水资源评价模型的参变量,实现了流域水资源的“还原”量、“还现”量和“还未来”量的多情景动态科学评价。总体来看,流域水资源全口径层次化动态评价方法在评价对象、评价模式、定量手段、时空特征描述以及对于人类活动影响等方面都超越了国内外现有水资源评价方法,适用于强人类活动扰动下用水紧张地区的水资源评价。该项成果被科技部验收、水利部鉴定和同行专家推荐为“原创性成果”,并应用于黄河流域及相关省区水资源评价实践中,同时作为国家973项目“海河流域水循环演变与水资源高效利用”的重大理论方法基础。

    水资源规划方法方面,通过主持南水北调工程总体规划专项“黄淮海流域水资源合理配置研究”,王浩教授提出了三次供需平衡为主线的水资源规划理论与方法,其中一次平衡就是以现状供水能力与外延式需水增长之间的平衡,反映了未来不同水平年可能的最大缺水量,以此作为区内开源和节流等调控措施统一权衡的基础平台;二次平衡是在一次平衡的基础上,进行区内充分开源、非常规水利用和全面节水后的水资源供需平衡,其结果反映的是当地水充分挖潜、全面节水和非常规水源利用条件下,区内所能够实现的最小缺水量;三次平衡是在二次平衡的基础上,将可能的外调水与当地水进行统一配置后的供需平衡,结果反映的是外调水工程实施情景下最终的区域供需平衡状态。三次供需平衡方法按照递进的逻辑关系定量描述了不同情景下区域缺水状态,同时还可以明晰节水、当地水挖潜和非常规水利用等各类调控措施对于缓解缺水形势的贡献率,是区内各项调控措施权衡实施和跨流域调水工程规划的统一综合平台,不仅成功应用于在南水北调工程总体规划中,而且为国内其他多项重大跨流域调水工程规划所采用,并被列入全国水资源综合规划技术大纲和技术细则中。

初步建立并发展了我国水资源合理配置理论与方法

    在国家八五~十五攻关研究中,在陈志恺、徐乾清、陈家琦、何孝俅等老一辈院士专家指导下,分阶段提出并发展了面向不同时期不同需求的水资源合理配置理论与方法。

    在国家八五攻关黄河项目华北专题研究中,在老一辈专家的倡导下,王浩教授将区域宏观经济与水资源研究的有机结合起来,提出了基于宏观经济的水资源优化配置理论,建立了多层次、多目标、群决策优化配置方法,该方法可以有效地把握宏观经济发展和水资源开发利用之间的相互依存和制约的关系,反映了水资源决策中多水源、多用户和多目标的特点,提供了不同地区和不同部门之间对水资源优化配置方案的不同意见的定量协调手段,并使水资源配置方案对于长期发展的不确定性和水文风险有较好的适应性,另外还建立了可解决复杂水资源优化配置问题的模型系统和管理信息系统。该理论方法一经提出和应用,即得到了国内外广泛认同。1993年受联合国邀请,向40多个国家的代表进行了专题介绍。同年由联合国开发计划署组织国际研讨会,向18个发展中国家的代表进行三天的专题介绍。1994年科技部和水利部召开应用推广研讨会,近30个省级行政区和各流域机构的专家进行了五天专题研讨。1995年受联合国环境署邀请,赴其总部向各国代表介绍经验。此外全国水中长期供求计划中也采用了这一方法,并被列为国家“九五”攻关西北水资源项目和全国水资源总体规划的核心技术。该项成果获国家科技进步二等奖和水利部科技进步一等奖。

    在国家“九五”攻关西北项目研究中,根据西北地区水资源背景和脆弱的生态环境状况,进一步将生态用水纳入到水资源配置体系中,提出了面向生态的水资源合理配置理论与方法。具体研究中,将自然资本纳入到区域资本核算体系中,在统一的平台上权衡区域生态环境价值和国民经济价值。进而在探明区域水分-生态演替驱动机理,提出西北内陆地区基本生态需水量的基础上,实现了社会经济用水和生态环境用水在宏观、中观和微观三个层面的科学配置,其中宏观层面优先保证基本生态用水,中观层面建立水资源高效利用体系,微观层面实施各类合理开发与高效利用的调控措施。该成果已经应用于水利部西北水资源规划、西北五省区社会经济发展规划及水资源规划、全国节水型社会建设试点、塔里木河和黑河流域规划、中哈国际河流谈判等生产实践中,取得显著的社会效益和生态效益,并获国家科技进步二等奖和首届大禹水利科技进步一等奖。

    在主持国家十五攻关西部大开发重大项目研究中,进一步发展地提出了广义水资源合理配置的理论方法。该理论在配置基础上,以“自然-人工”二元水循环的转化过程模拟为基础,在配置对象上,不仅对可控的地表地下径流性水资源进行科学配置,还将土壤水资源和其他形式的有效降水也纳入到合理配置范畴,实现了以降水为通量的全口径水资源合理配置。此外,还对配置后经济社会和生态系统的响应状况进行预测模拟,作为配置方案优化调整的反馈。该项研究的主要成果为宁夏节水型社会建设规划所采用,获2005年度宁夏回族自治区科技进步一等奖。

    在上述水资源合理配置理论与方法的提出和不断完善,已经为全国不同层次的水资源规划和管理实践采用,包括全国水中长期供求计划、全国水资源综合规划以及北方六个一级流域和十多个省(市、区)水资源规划与水资源管理。

为我国水资源管理技术的发展做出了一定贡献

    王浩教授对于我国水资源管理技术贡献主要包括供水价格制定技术、生态需水计算技术和水资源调度技术等方面。

    在国家自然科学基金重点项目“面向可持续发展的水价理论与实践研究”等研究中,提出了面向可持续发展的全成本水价构成理论及水价计算方法。该理论认为,完整的水价应由资源水价、工程水价和环境水价组成,其中资源水价反映稀缺条件下资源的自然价值,工程水价反映供水工程成本费用,环境水价反映水资源保护与治理的附加外部成本。基于全成本水价构成理论,提出了水价的会计学计算方法和核算均衡模型。该方法已经被成功应用于广东对香港供水水价的调整核算等实践中,所制定的水价取得广东和香港谈判双方一致认可并推荐执行。

    在九五攻关研究中,提出了宏观和微观机理相互校核的内流区生态需水计算方法。宏观层次上,首先将生态需水分为降水性和径流性两类,并按有效降水、天然径流、人工补给、退水等项分别确定各类植被的水分补给来源,然后对绿洲区天然生态、人工生态与流域水循环关系进行系统分析,获得水分-生态演替驱动机理。微观层次上,根据生态耗水机理和实验观测数据,提出了各典型生态的最小耗水标准和适宜耗水标准,同时借助3S技术,获取区域陆面生态信息,从而计算出区域生态需水总量。将总生态需水量扣除有效降水补充的部分,即为区域径流性生态需水量。最后,将基于流域水量平衡的宏观生态需水与基于生物机理的微观生态需水相互校核,最终确定区域合理的生态需水量。

    实时调度是在水资源管理实践中落实水资源宏观配置方案的途径,其难点在于解决不同时段流域来水随机条件下的多时段多目标决策问题。在国家十五科技攻关研究中,提出了基于宏观配置方案的水资源实时调度方法,具体过程可以概括为“宏观总控、长短嵌套、实时决策、滚动修正”,其中“宏观总控”是指实时调度是以宏观合理配置方案为基本依据,包括年和月的总量控制;“长短嵌套”是针对不同调度时段而言的,下一级调度是以上一级调度的计算结果作为上一层嵌套条件;“实时决策”就是根据当前降雨、径流、气象、土壤墒情等预报信息,结合可供水状况做出当前时段的调度决策;“滚动修正”就是根据实际采集到的发生信息修正历史预报信息所带来的偏差进行逐时段滚动修正。目前这一水资源实时调度方法已经应用于黑河流域水资源统一调配的管理实践。

尊敬前辈专家,重视队伍建设

    早期历经了诸多的生活波折,王浩教授懂得了珍惜和感谢生活。他认为今天之所以能够取得一点成绩,要归功于水资源所、水科院和水利部老一辈专家们长期以来的指导和帮助。他觉得他职业生涯中最重要的一个阶段是来水资源所的前十年,在这个时期,一方面是学着把学到的知识应用到实际研究中,培养出了独立工作、独立研究的能力,另一方面那时候许多老同志都还都在第一线工作,从他们身上不仅学到了很多知识,更重要的市还学会了如何去做研究。王浩教授常常回顾起刚刚到水资源所之初,个人特别喜欢谈模型,当时水资源所所长陈志恺教授就追问他构建模型的目的是什么,到底解决了生产实践中的什么问题?久而久之,使他逐步形成了以问题为导向,把解决问题当作研究出发点和落脚点的科研思维。

    王浩教授认为自己得益于老一辈专家的帮助,因此总愿意不遗余力地去帮助别人,尤其重视队伍的建设和青年人才的培养。对于所里研究生们,只要有空,他总喜欢坐下来平等地与他们探讨交流,倾听他们的声音,不仅一起讨论各类专业问题,更注意和他们交流做学问的态度和精神。对一起工作的年轻同事们,他总是努力为他们创造各种锻炼的机会,鼓励他们尽快成长起来,目前在他的周围已经形成一支年龄专业比较合理,善于协同攻关的精干队伍。王浩教授住在清华,院里分给他的住房,曾一度成为所里博士后的“流动站”或研究生的“集体宿舍”。

    王浩教授说,他一生中最感谢的人是邓小平,小平同志不仅用他那巨人的手为他推开了事业生涯的大门,其光辉思想也始终是引导他在科学道路上一路前行的航标,如在科研实践中他不断学习和领会“解放思想、实事求是”的深刻内涵,认为“解放思想”要求科学研究必须创新,“实事求是”则要求科学研究必须要求实。从“实践是检验真理的唯一标准”这一重要论断出发,在王浩教授看来就是要在科学研究中不主观、不臆断、不盲从,而必须尽可能地通过原型观测和实验试验去识别成果的有效性。

    来源:中国水利水电科学研究院网站                          (编辑:闫俊峰)