水科學

從科學的角度看，水知識已經從化學、物理學、地球科學和生物學的角度做過了大量的分析研究，並且獨立地獲得了豐富知識。到21世紀初，這些不同角度的關於水分的知識並沒有很好地彙集成為系統的科學知識體系。

可是鑒於水的科學知識的重要性，我國學者已經初步形成把分散的水知識彙集到一個系統里的意願。或者說，水科學知識體系正在形成中。1990年我國出現了以“水科學進展”為名的雜誌到2011年它已經成為我國的核心期刊，發表了大量有關水科學的文章。21世紀，北京師範大學設有水科學學院，南京大學設有水科學系，鄭州大學設有水科學網站，2009年南京信息工程大學成立應用水文氣象研究院。以《水科學概論》為名的圖書我國已經出版兩本（2003、2010）。

從化學、物理學角度看水知識固然已經很多，但是單獨成為一個學科的必要性並不大。生物學、生態學對水分問題也做了很多研究，但是沒有提出獨立設水科學的問題。而水文學是在早就存在的關於地球水的知識。陸地水文學、海洋學、研究地下水的水文地質學都是關於地球水科學的成熟分支。2010年又出現了關於空中水的科學的探索《空中水文學初探》一書。

在這些背景情況下，提出建立關於地球的水科學知識體系的目標是比較合理和現實的。地球水科學是研究地球上不同水體的存在、運動、變化（循環）和作用的知識體系。它應當是空中水知識、地面水知識（陸地水文學和海洋學）、地下水知識和生物水知識的有機彙集。

根據中國學術文獻網路出版總庫，明確提出“水科學”一詞的最早出現在1980年《工程勘察》期刊（第5期）上，是在一則新聞報道（“國際水資源協會名譽主席周文德教援應邀來華講學”）中明確提到“水科學”；1994年在《西北水資源與水工程》（第1期）上，以“1994年度召開的水科學國際會議一覽表”為題介紹《國際文水計劃信息》中1994年將召開的水科學國際會議；1988年張盛在《地球科學信息》期刊（第2期）介紹了“1988年國際水科學會議”；1990年趙珂經在《水文》期刊（第3期）“介紹國際水文計劃第四階段（IHP-IV）”一文中提到水科學問題。這些文獻都提到“水科學”一詞，但沒有詳細的論述。

一直到1990年，《水科學進展》期刊正式創刊，在其發刊詞中，明確闡述了水科學的內容：“水科學是關於水的知識體系。它研究水圈中各種現象及其發生髮展的規律，研究水圈同地球其它圈層之間的關係和水與社會發展的關係，為不斷改善人類生存環境和社會發展條件服務”。《水科學進展》是第一個以“水科學”為主題的學術性期刊，“內容涉及與水有關的所有學科，包括大氣科學、水文科學、海洋科學、地理科學、環境科學、水利科學、水力學、生態學，以及經濟學、法學等社會科學中與水有關的學科”。

第一篇全面闡述水科學產生過程和概念內涵的是陳家琦先生1992年發表的一篇文章，其後文獻主要是介紹水科學及其應用的內容，很少專門界定“水科學”的概念和範疇。

國內應用“水科學”一詞非常多見，分類說明：（1）以“水科學”為名成立的研究機構或單位。其中，第一個是北京師範大學水科學研究所（現改為研究院），最早由劉昌明院士於2005年成立。到目前國內已成立多個有關機構，比如，南京大學水科學系、清華大學水科學與工程研究所、鄭州大學水科學研究中心、蘭州大學水科學研究中心等；（2）以“水科學”為名的研究生教育學位點。比如，大連理工大學“水科學與技術”碩士點；（3）開展的水科學研究學術會議、網站、QQ群等。比如，由鄭州大學水科學研究中心發起並每年舉辦一屆的“水科學發展論壇”，開辦的“水科學網”網站，廣泛開展水科學交叉研究和交流；（4）其他運用，比如，在新疆建立的首家水主題展覽館——克拉瑪依水科學展覽館。

在國際上，據陳家琦先生的研究，水科學（Water Science）一詞曾見於早期文獻，但其正式使用則是第二次世界大戰后在聯合國教科文組織中成立了水科學司（Division of Water Science），其業務內容包括水文學問題和水資源間題。此後也出現一些研究機構或高等院校科系以水科學命名，其中多數都是涉及水文學和水資源問題。

從分析可以看出，對水科學的理解多種多樣，涉及的研究範疇也很難界定清楚，涉及的學科也很多。有時候可以籠統地應用“水科學”這一辭彙，但作為一門學科，還是要進一步界定其概念、內涵和研究範圍。

從研究內容來看，可以把水科學描述為，對“水”的開發、利用、規劃、管理、保護、研究，涉及多個行業、多個區域、多個部門、多個學科、多個觀念、多個理論、多個方法、多個政策、多個法規，是一個龐大的系統科學。我們不妨把研究與水有關的學科統稱為水科學（water science）。具體來說，水科學（water science）是一門研究水的物理、化學、生物等特徵，分佈、運動、循環等規律，開發、利用、規劃、管理與保護等方法的知識體系。左其亭教授曾在2007年年初把水科學表達為水文學、水資源、水環境、水安全、水工程、水經濟、水法律、水文化、水信息、水教育等十個方面、相互交叉的集合。

在我國教育部劃分的學科體系中，最高級別是學科門類，共有12個：理學、工學、農學、醫學、哲學、經濟學、法學、教育學、文學、歷史學、軍事學、管理學。比學科門類低一級的學科稱為學科類（又稱一級學科），學科類(不含軍事學)共有71個。比學科類再低一級的學科稱為專業（又稱二級學科）。

從以上學科體系結構對比分析來看，水科學應該是一個跨多個學科門類的學科。比如，（1）研究水的物理化學特徵、數學物理方程、數值分析、水文地理特徵等內容，應該是理學範疇；（2）研究水資源開發、利用、保護，水資源配置與調度、水資源工程規劃等內容屬於水利工程學科，是工學範疇；（3）研究水土資源開發、利用、節水灌溉等內容，屬於農學範疇；（4）研究水環境與人體健康關係與調控等健康醫學研究，屬於醫學範疇；（5）研究水價值、水價、水市場與水交易、水利經濟等內容，屬於經濟學範疇；（6）研究水法規、水政策宣傳、水知識普及等內容，屬於教育學、法學範疇；（7）研究水利發展史、河流生態環境歷史演變、水文化考究等內容，屬於歷史學範疇；（8）研究水系統的優化分配、可持續管理等內容，屬於管理學範疇。

由上分析可見，水科學是一個跨越多個學科門類的學科，所研究的內容不可能完全隸屬於某一個學科，應該根據不同方向隸屬多個學科，同時需要多個學科交叉研究，才能解決水科學問題。比如，研究水資源可持續利用問題，不僅僅需要水利工程學科的知識，還需要經濟學、管理學、理學、法學等知識，需用全社會共同努力。

其實是氣象學中的水分知識的系統化。空氣里的含水量（水汽、雲、降落中的雨、雪）、蒸發過程、降水過程、衛星雲圖、測雨雷達等都歸入空中水知識中。水分在空中的存在、運動、變化、作用的知識部屬於空中水科學。但是空中水科學必須把氣象學中的水的知識，按照水科學大體系結構，把空中水知識組織成為一個知識系統，而不能沒有系統性，不能沒有總體結構。我們過去就此提出過用大氣水文學或者空中水文學這兩個名稱，並且初步提出了框架與核心問題。而過去的“水文氣象學”由於基本研究對象不清楚，實際上不能承擔一個獨立科學分科的角色。

地球下墊面分海洋和陸地。與此對應，地表水科學包括海洋學和陸地水文學，後者又包括土壤水科學、河流學、湖泊學（沼澤、濕地）、冰川學等。

我理解生物水科學包括兩個部分。一個是在生理學意義下研究各種生物個體內部水分的運動、變化、作用、意義。這應當是生物的生理學研究的一個重要側面（與個體生態學有交叉）。另外，可能更重要的一個方面是群落生態學與水科學意義下的生物水研究。即它研究各種生物與水分的總關係、生物總體的體內的含水量，以及所有生物體每天吞吐的水量的總數量（植物蒸騰是一部分）。這些生物水確定著生物總體在地球水分循環中的地位、作用和穩定性。人類的種植業需要的水分顯然也是其中一部分。

左其亭教授把水科學描述成涉及8個學科門類（理學、工學、農學、醫學、經濟學、教育學、歷史學、管理學），包括相互交叉的10個方面，即水文學、水資源、水環境、水安全、水工程、水經濟、水法律、水文化、水信息、水教育。

水文學是地球科學的一個重要分支，它是一門研究地球上水的起源、存在、分佈、循環和運動等變化規律，並運用這些規律為人類服務的知識體系。主要討論的內容和學科分支有：地球上水的起源、存在、循環、分佈，水的物理、化學性質；水循環機理與模型；全球氣候變化和人類活動影響下的水文效應與水文現象；河流水文學、湖泊水文學、沼澤水文學、冰川水文學、海洋水文學、地下水文學、土壤水文學、大氣水文學；水文測驗學、水文調查、水文實驗；水文學原理、水文預報、水文分析與計算、水文地理學、河流動力學；工程水文學、農業水文學、土壤水文學、森林水文學、城市水文學；隨機水文學、模糊水文學、灰色系統水文學、遙感水文學、同位素水文學；現代水文學。

水資源學是在認識水資源特性、研究和解決日益突出的水資源問題的基礎上，逐步形成的一門研究水資源形成、轉化、運動規律及水資源合理開發利用基礎理論並指導水資源業務（如水資源開發、利用、保護、規劃、管理）的知識體系。主要討論的內容有：水資源形成、轉化、循環運動規律；水資源承載能力理論、水資源優化配置理論、水資源可持續利用理論；水資源開發、利用、評價、分析、配置、規劃、管理、保護以及對水資源的規劃、水價政策制定和行政管理等。

這裡討論的水環境內容比較廣泛，涵蓋所有與水有關的環境學問題，但不包括環境治理工程的設計施工等內容，主要內容偏重於：水環境調查、監測與分析；水功能區劃；水質模型與水環境預測；水環境評價；污染物總量控制及其分配；水資源保護規劃；生態環境需水量，生態水文學；水污染防治和生態環境保護。

水安全包括洪水、乾旱、污染對生命和財產帶來的安全威脅，討論危害機理及安全調控。水安全不僅包括常指的洪水、乾旱帶來的安全問題，還包括由於污染問題帶來的水環境變化，對人們身體健康帶來的影響（包括環境流行病學、環境毒理學），具體來說，研究環境有害因素對人體健康的影響，研究生物地球化學性疾病，研究環境污染所導致的流行病及人群干預措施。

這裡所說的水工程，不等同於“水利工程”，不包括水利工程設計、施工內容，主要內容偏重於：水資源開發工程方案、河流治理工程方案選擇；大型、跨流域或跨界（如省界、市界、縣界等）河流的水利工程規劃與論證；水利工程建設順序；水利工程布置方案、可行性研究；水利工程調度、運行管理方案。 ）“水經濟”研究領域

運用經濟學理論研究和解決水系統中的經濟學問題，比如，研究水系統以最小的投入取得儘可能大的經濟-社會-環境效益的分析和評價理論、模型、方法和應用；水利產業經濟、科技和社會協調發展分析和判斷模型、技術進步分析模型和水工程的財務型投入產出預測和規劃模型；水電站（群）廠內經濟運行方式和模式；水價及水市場理論，水利工程技術經濟。

解決水問題需要有法律法規作保障，法制社會更應該堅持以法制水。這裡主要偏重於研究：水政策和法律基本理論；自然資源法；環境的水權利（即生態環境作為法律主體的用水權利）；水權利體系及用水權制度；國際河流及其它跨界河流分水理論及法律基礎。

人們在研究水科學時，需要把水系統變化納入到歷史的長河中，從歷史發展的眼光來分析水利工程的作用和效果。主要研究內容包括：中國水利史，黃河文化及科技文明；歷史水工程考究；水文化和水工程科學考察；生態環境變遷探索及治理途徑，生態型河流水系建設；歷史上水文化對後世的影響；人水關係的歷史考究和啟迪；從歷史學的角度，看待水文化建設、水利工程規劃、水土資源開發利用以及水管理政策和體制。

水系統是一個複雜的巨系統，人們時刻在監測和了解水系統的各種信息，讓更多的信息為人類服務。這是非常重要的工作基礎，主要研究內容包括：利用地理信息系統、遙感、全球衛星定位系統（即3S技術）、計算機技術、水資源數據採集與傳輸技術、預測預報技術、數值模擬技術、資料庫技術、科學計算可視化以及相關的流域數學模型，建立水管理信息系統，進行洪水預報、洪災監測與評估、水利規劃與管理，大型水利水電工程及跨流域調水工程對生態環境影響的監測與綜合評價。

水資源管理措施的實施，關係到每一個人。公眾是水資源管理執行人群中的一個重要部分，儘管每個人的作用沒有水資源管理決策者那麼大，但是，公眾人群的數量很大，其綜合作用是水資源管理的主流，只有絕大部分人群理解並參與水資源管理，才能保證水資源管理政策的實施，才能保證水資源可持續利用。“水教育”就是要加大與水有關的各種宣傳教育，具體包括：水法規、水政策宣傳；世界水日、中國水周宣傳；水知識普及與公眾科普宣傳；中小學水教育、教師培訓、國際交流等。

需要說明的是，這裡所說的“水科學”與“水利工程”有所不同，它們不是包含和被包含的關係。水利工程學科中研究水的特徵、規律、開發利用等“軟”的部分，是水科學的一部分。具體來講，水利工程中關於工程設計、實驗、施工部分內容不包括在“水科學”中，因為這些內容不僅僅適用於水利工程，在其他行業也可以適用，比如，岩土工程、工程結構、道路橋樑。當然，水科學中關於水的物理、化學、生物等基礎研究內容以及關於水的管理（包括水法律、水文化、水信息、水教育）又不包括在水利工程學科中。在國家自然科學基金申請指南中（如2006年指南），把水利學科分為水科學與水管理、水利工程與海洋工程兩大領域。可見，“水科學”與“水利工程”是有區別的。

以“基礎理論——技術方法——應用實踐”為框架，構建水科學研究框架。

“基礎理論”是水科學研究和應用的重要基礎，也是成為一門學科的重要支撐條件。如果沒有這些基礎理論，也就稱不上是一門學科。

“技術方法”是水科學學科中所用到技術方法的總結，是水科學應用和發展的技術支撐。這些技術方法一般不是水科學所特有的，也可以用到其他學科中；有些是水科學中為了解決具體問題而產生的技術方法。

“應用實踐”是對水科學服務於社會主要內容的總結，是水科學發展的重要動力，也是水科學的重要內容。

隨著經濟社會飛速發展，科學技術日新月異，人類需要解決的水問題越來越迫切、越來越複雜，水科學研究面臨著很好的發展機遇，也面臨著前所未有的挑戰，總結以下幾方面：

（1）隨著人類活動日益加劇，對水系統的人為改變越來越劇烈，給原本複雜的水系統研究帶來更大的困難。

（2）需要回答的問題也越來越尖銳，比如，如何使有限的水資源滿足人們不斷增加的需求？水資源的開發和利用能可持續嗎？水資源承載能力有多大？人類活動對自然界的影響作用如何？氣候變化到底對水系統、水生態有什麼樣的影響？如何調控？

（3）學科分類越來越細，但水科學遇到的問題越來越複雜，需要多學科通力合作、多學科交叉研究。比如，如何從法學的角度，限制人們的某些行為，確保良好的生態環境？人體健康與水環境的關係怎樣？機理是什麼？如何調控？

（4）不斷提出的新理論（比如，人工神經網路理論、分形幾何理論、非線性理論）迫切需要在水科學中得到檢驗和應用推廣。一方面，它們為水科學發展提供新的理論基礎；一方面，又需要水科學不斷吸收和改進新理論，以完善水科學理論體系。

（5）新技術特別是高科技的不斷湧現，為水科學理論研究、實驗觀測、應用實踐提供了新的技術手段，大大促進了水科學的發展。比如，遙感（RS）技術、地理信息系統（GIS）技術和全球定位系統（GPS）技術、同位素實驗技術等。

（1）進一步加強多學科的交叉研究，提高水科學研究跨學科總體水平

水科學研究的內容非常廣泛，僅靠水文學、水資源學的理論知識是不能滿足實際需求的，必須加強水文學、水資源學、經濟學、生態學、環境科學、數學、化學、醫學、系統科學、法學、歷史學等多學科的交叉研究，借鑒其他學科的理論和思想。比如，水環境學與醫學交叉，解決水環境變化對人體健康影響的作用機理、危害評估和科學調控；

（2）更加深入開展水科學實驗研究、機理分析，揭示自然界水系統變化規律

自然界水系統變化規律十分複雜，人們對它的認識在不斷提高和深入，但仍有很多未被人類認識的東西，需要水科學工作者繼續深入做好基礎研究，不斷揭示自然規律。比如，水循環基本規律、生態水文基本規律、水分和污染物遷移轉化規律等。這是進一步開展實踐應用的重要基礎。

（3）不斷吸收新理論，促進水科學理論基礎的發展

不斷湧現的新理論、新方法（如，人工智慧、神經網路、小波分析、和諧論、混沌等）迫切需要滲透到水科學中，在水科學中得到檢驗和應用推廣，促進水科學的不斷發展。

（4）對水科學中眾多難點問題（如不確定性、非線性、尺度問題等）開展力所能及的研究，推動水科學的發展

水系統不確定性、非線性和尺度問題，是解決水系統複雜性問題的三個難點，也是水科學需要解決的關鍵問題。這些問題的研究將對水科學的發展起到重要的推動作用。但由於這些問題本身存在難以解決的屬性，仍需要進一步加強理論探索。

（5）進一步深入開展深層次的水科學基礎研究，促進水科學理論體系的完善

水科學中仍存在很多基礎科學問題需要深入研究，包括：水文極值（洪水和乾旱）問題的認識、預測與減災，全球冰圈、氣候和溫室效應的相互作用，冰蓋河流水文學，水文與大氣交換作用等。

（6）及時採納高新技術方法，提高水科學研究水平和服務社會的能力

隨著科學技術的發展及其在水科學中的廣泛應用，水科學理論及應用得到了長足發展。比如，現代信息技術的應用，使複雜、困難的水信息獲取成為現實，原來不能得到或需要很大代價才能得到的水信息，成為可能或容易，為深入研究水科學問題提供了支持。把高新技術應用到水科學中，開展應用研究，是現代水科學研究的需要，也是解決複雜水問題的需要。

（7）及時吸納新觀點、新思想，指導水問題解決，提高水科學實踐應用水平

在水資源規劃、管理、開發、利用等實踐方面，要不斷吸納新觀點、新思想，提高應用水平，比如，20世紀90年代提出的可持續發展思想，隨後提出的資源水利思想、人水和諧思想，水利部又提出水資源管理“三條”紅線的思路。

（8）應對氣候變化和高強度人類活動的水科學研究

氣候變化會改變全球和局部水資源條件，可能會進一步加劇水資源供給的不確定性，導致極端水文事件和洪、旱災害增加。高強度人類活動會改變陸地表面條件，引起水循環過程的變化，有可能會帶來新的水問題，比如城市洪水問題。為了應對這些新問題，需要加強相關問題的研究，比如，變化環境下的水資源脆弱性評價和適應性調控研究、水資源系統的恢復性研究、氣候變化下的水資源承載力和水安全研究、應對氣候變化的水資源管理措施研究等。

(1)水循環機理與模型研究。包括：水循環微觀機理、觀測實驗及循環過程研究，分散式水文模型的關鍵難點問題的突破，分散式水文模型與區域經濟社會演變模型的耦合研究，水文一生態耦合模型，大幅度環境變化情況下的水文模型研製、人水關係的作用機理及系統模擬等。

(2)水文氣象站網優化布局與測報信息系統建設。包括：水文氣象站網優化布局方法及布局論證，水文氣象測報方法與設備研製，洪水預報、洪災監測與評估，水管理信息系統建設與應用等。

(3)雨情汛情旱情預報方法與模型研究。包括：雨情汛情旱情預報方法，預報模型研製與系統開發等。

(4)全球氣候變化和人類活動影響下的水文效應研究。研究內容包括：人類活動對水系統的影響作用分析，氣候變化對水系統、水生態的影響作用分析，全球氣候變化和人類活動對水系統影響作用大小和比例的度量，變化環境下水資源脆弱性評價和適應性調控，水資源系統的恢復性，氣候變化下的水資源承載力和水安全，應對氣候變化的水資源管理措施等。

(1)水資源形成、轉化、循環運動規律研究。包括：社會水循環、自然水循環的過程機理、定量描述方法，覆被發生劇烈變化下的水資源轉化規律的認識、模擬及評價方法，水系統結構、模擬及應用等。

(2)水資源合理配置和高效利用體系建設關鍵技術研究。包括：水資源合理配置方法及方案選擇，高效利用指標確定方法及評估體系，工程措施和非工程措施的實施方案，風險因素分析與調控，用水總量控制方法，飲水安全保障關鍵技術方法，農業用水效率保障關鍵技術方法等。

(3)水資源優化配置理論及戰略配置格局研究。包括：水資源優化配置理論方法及模型，水資源配置方案制定（包括社會發展規模控制、經濟結構調整、用水分配方案、水資源保護措施），社會一經濟一水資源一環境的協調發展目標的量化方法，全國、區域、流域尺度最優化水資源戰略配置格局研究等。

(4)水資源和水能資源規劃方法研究。包括：多目標水資源規劃和水能資源規劃制定方法（統籌兼顧防洪、灌溉、供水、發電、航運等功能），水資源量與質的計算與評估，水資源功能的劃分與協調，水資源的供需平衡分析與水量科學分配，水能資源的評估與供需分析，水能資源開發方案與論證，水能資源開發對河流健康的影響研究與對策，水資源保護與災害防治規劃，以及相應的水利工程規劃方案設計及論證等。

(5)水資源可持續利用理論方法研究。包括：水與可持續發展關係研究，可持續發展量化研究方法，水資源與經濟社會協調發展理論及量化研究方法，管理模型，方案制定等。

(6)人水和諧理論及應用研究。人水和諧是人與自然和諧相處的關鍵因素之一，也是新時期治水思路的本質要求。研究內容為人水和諧的概念、內涵、量化研究方法體系，包括研究框架、量化準則、指標體系、量化方法、調控模型等。此外，還涉及和諧論理論方法及應用，民生水利思想及應用等。

(7)最嚴格水資源管理制度理論方法及應用研究。包括：水資源開發利用控制紅線確定方法，取用水總量控制指標體系，用水效率控制紅線確定方法，用水效率控制指標體系，水功能區限制納污紅線確定方法，人河湖排污總量控制指標體系，水功能區水質達標評價體系，最嚴格水資源管理制度理論依據，“三條紅線”控制指標合理分配方法及考核制度等。

(8)河湖水系連通理論方法及應用研究。包括：河湖水系連通的概念、內涵、驅動因素、構成要素、機理分析，河湖水系連通分類體系及判別指標，河湖水系連通理論體系框架，河湖水系連通的問題識別、功能分析、適應性分析、方案設計、運行管理、效果評價，河湖水系連通應用實踐等。

(9)繼續探索水資源研究的新理論、新方法。研究水資源必然要涉及社會科學、自然科學以及工程技術科學。水資源與氣候資源、生物資源、土地資源、地下資源（指礦產資源）有著千絲萬縷的聯繫。所以，研究水資源問題，必然會聯繫到其他資源、其他學科，不斷引進新的理論、方法，總結探索水資源研究的新理論、新方法，是促進水資源研究的重要基礎。

(1)水質模型與水環境評價、預測。包括：考慮水環境多介質模型，複雜水域的三維水質遷移轉化模型，考慮人類活動的水環境變化預測模型，水質模型與分散式水文模型的耦合，面源污染預測模型，基於不確定性理論的水環境評價方法，水環境影響評價方法，突發水污染的預警預報和應急管理等。

(2)水資源保護和河湖健康保障體系建設關鍵技術研究。包括：水資源保護理論方法，河湖健康理論方法，河湖健康概念、內涵、評估指標，保障體系建立，污染源識別，水環境風險管理理論體系，工程措施和非工程措施的實施效果評估，水資源保護規劃等。

(3)水生態保護與修復理論方法及應用研究。包括：水生態調查、監測與分析，水生態功能評價，水生態健康評價，生態水文模型，水生態承載能力，生態環境需水理論，水生態調度模型，生態對水文變化的響應機制，水污染防治和生態環境保護，水土保持規劃，水土保持工程建設，水土保持和水生態保護監測預警和監督管理，水生態補償機制等。

(4)污染物總量控制理論方法及應用研究。包括：水功能區劃定，水體動態納污能力計算方法，水利工程防污聯合調度理論，污染物排放總量分配方法，流域初始排污權分配理論，排污權市場交易理論。

(5)水污染治理技術及應用研究。包括：點源污染治理技術，面源污染治理技術，內源污染治理技術，飲用水水源地保護技術，重金屬污染防治技術，有毒有機污染防治技術，富營養化污染防治技術，生物污水處理技術，化學水處理技術。

(1)防洪抗旱減災體系建設關鍵技術研究。包括：防洪抗旱減災自動監測及會商模型和系統，防洪體系安全評估，洪水資源化利用途徑，抗旱應急水源選擇方法，防洪抗旱協同調度方法，流域尺度防洪、抗旱、興利相結合水資源統一調度系統，複雜水庫群多目標優化調度，乾旱預警預報理論方法，旱災風險分析與減災決策，旱災適應性管理和調控技術等。

(2)環境污染帶來的水安全研究。包括：重大水污染事故的預警預報與控制，環境對人體健康的影響作用機理及評估方法。

(3)水安全評估指標、風險分析及調控對策研究。包括：水安全發展目標及評估指標，水安全測算方法和評估方法，水安全風險分析與風險管理，水安全與新農村建設、小康社會建設、和諧社會建設的關係，農村飲水安全及用水保障問題，水安全保障體系建設與調控對策，保障水安全的關鍵問題和技術方法（如供水、水處理、水環境）等。

(1)水價值核算與水價制定研究。包括：水價值核算理論，水價值損失模型及核算體系，水價體系構成及水價制定方法，兩部制水價，超額累進加價制度，階梯式水價制度等。

(2)初始水權分配與水市場研究。包括：初始水權分配模型、影響因素、效果評價，水市場的構建與運行，水市場管理等。

(3)水利投入穩定增長及長效機制研究。包括：公共財政對水利投入方式、比例和管理辦法專項水利資金管理辦法和評估體系，水利投資項目遴選和資金監督管理，金融機構對水利信貸資金投放方式、融資形式和風險分析，洪水保險，水利投融資渠道等。

(4)社會水循環與虛擬水研究。包括：虛擬水轉化運移基本理論方法，基於虛擬水的水資源管理，社會水循環結構、模式、通量核算，社會水循環與自然水循環耦合研究，虛擬水與社會水循環的耦合研究等。