3 水科学研究框架及展望

3.1 水科学研究框架

本文以“基础理论——技术方法——应用实践”为框架，构建水科学研究框架，如图2所示。

“基础理论”是水科学研究和应用的重要基础，也是成为一门学科的重要支撑条件。如果没有这些基础理论，也就称不上是一门学科。涉及的基础理论如图2。

“技术方法”是水科学学科中所用到技术方法的总结，是水科学应用和发展的技术支撑。这些技术方法一般不是水科学所特有的，也可以用到其他学科中；有些是水科学中为了解决具体问题而产生的技术方法。具体的技术方法如图2。

“应用实践”是对水科学服务于社会主要内容的总结，是水科学发展的重要动力，也是水科学的重要内容。主要内容如图2。

3.2 水科学研究面临的挑战与研究展望

3.2.1 面临的挑战

随着经济社会飞速发展，科学技术日新月异，人类需要解决的水问题越来越迫切、越来越复杂，水科学研究面临着很好的发展机遇，也面临着前所未有的挑战，总结以下几方面：

（1）随着人类活动日益加剧，对水系统的人为改变越来越剧烈，给原本复杂的水系统研究带来更大的困难。

（2）需要回答的问题也越来越尖锐，比如，如何使有限的水资源满足人们不断增加的需求？水资源的开发和利用能可持续吗？水资源承载能力有多大？人类活动对自然界的影响作用如何？气候变化到底对水系统、水生态有什么样的影响？如何调控？

（3）学科分类越来越细，但水科学遇到的问题越来越复杂，需要多学科通力合作、多学科交叉研究。比如，如何从法学的角度，限制人们的某些行为，确保良好的生态环境？人体健康与水环境的关系怎样？机理是什么？如何调控？

（4）不断提出的新理论（比如，人工神经网络理论、分形几何理论、非线性理论）迫切需要在水科学中得到检验和应用推广。一方面，它们为水科学发展提供新的理论基础；一方面，又需要水科学不断吸收和改进新理论，以完善水科学理论体系。

（5）新技术特别是高科技的不断涌现，为水科学理论研究、实验观测、应用实践提供了新的技术手段，大大促进了水科学的发展。比如，遥感（RS）技术、地理信息系统（GIS）技术和全球定位系统（GPS）技术、同位素实验技术等。

3.2.2 研究展望

本文在总结大量文献的基础上，对未来水科学研究展望如下。

（1）进一步加强多学科的交叉研究，提高水科学研究跨学科总体水平

水科学研究的内容非常广泛，仅靠水文学、水资源学的理论知识是不能满足实际需求的，必须加强水文学、水资源学、经济学、生态学、环境科学、数学、化学、医学、系统科学、法学、历史学等多学科的交叉研究，借鉴其他学科的理论和思想。比如，水环境学与医学交叉，解决水环境变化对人体健康影响的作用机理、危害评估和科学调控；

（2）更加深入开展水科学实验研究、机理分析，揭示自然界水系统变化规律

自然界水系统变化规律十分复杂，人们对它的认识在不断提高和深入，但仍有很多未被人类认识的东西，需要水科学工作者继续深入做好基础研究，不断揭示自然规律。比如，水循环基本规律、生态水文基本规律、水分和污染物迁移转化规律等。这是进一步开展实践应用的重要基础。