逆水行舟勤作槳 研無止境需為岸
——記中國科學院院士、武漢大學教授夏軍

□ 鄭莉穎 劉 佳

夏軍榮獲2017年度國家自然科學獎二等獎

接受采訪的1個小時前，夏軍還在有條不紊地整理兩天后參會的演講報告，在他看來，一年365天幾乎沒有歇息的時候。多年來的高強度工作也讓他把做事效率看得極為重要，“一個人一生也做不了幾件事，把時間握緊，能夠扎扎實實將一件事做好已經(jīng)很不容易”。

幾十年只為做好一件事，夏軍的這件事恰好與水緊密相連。

1985年，他成為了我國自主培養(yǎng)的首位水文學及水資源專業(yè)博士；2003年—2009年期間，他將中國人的水文研究面向世界，成功當選國際水文科學協(xié)會（IAHS）副主席和國際水資源協(xié)會（IWRA）主席；2011年，獲國際水資源管理杰出貢獻獎；2014年，獲國際水文科學領(lǐng)域最高獎“國際水文科學獎-Volker獎章”，是1981年該獎設立以來第一位獲獎的中國學者；2015年當選中國科學院院士；2018年獲2017年度國家自然科學獎二等獎……與水同行、厚積薄發(fā)，40年如一日，奮斗不息。如今的夏軍勢頭不減，立足國家重大需求，聚焦國際前沿水安全問題，把握水文學復雜性機理與生態(tài)文明建設關(guān)系。他將徑流形成與轉(zhuǎn)化基礎理論拓展到水安全問題實踐當中，把“水事業(yè)”做得更大，助力全球可持續(xù)發(fā)展穩(wěn)健前行。

夏軍發(fā)展的非線性時變系統(tǒng)水文學途徑，推動了社會經(jīng)濟可持續(xù)增長引擎的水資源管理的水文科學基礎研究。

——翻譯自夏軍2014年國際水文科學獎的頒獎詞

2017年度國家自然科學獎二等獎授予“流域徑流形成與轉(zhuǎn)化的非線性機理”項目團隊，再一次證明了水文學研究的重要價值。但對于該項目領(lǐng)頭人夏軍來講，所有積淀的成果并不是為了獎章，而是要將理論作用于實際生產(chǎn)，把水文機制認識和應用推廣到更大范圍，解決我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展面臨的水安全關(guān)鍵性問題。也正是抱著這樣的想法，他面向國家需求，將傳統(tǒng)工程水文學研究轉(zhuǎn)向生態(tài)水文學，將江河流域水文學擴展到城市水文學、全球水文學研究與實踐，解決都市水文、全球變化、水生態(tài)文明建設面對的科學難題。

例如，從基礎層級來看，城市作為一個完整的高人口密度居住運行系統(tǒng)，不可避免要面對各類水安全問題。特大暴雨造成的城市內(nèi)澇，暴雨沖刷淋洗以及生活垃圾導致的河道堵塞、水體黑臭，城市發(fā)展與擴張擠占有限生態(tài)空間而導致的河湖萎縮……近30年來，我國城市化進程不斷加快，各種類型的城市病也越發(fā)嚴重，致使水災害、水污染頻頻現(xiàn)身。例如，2012年北京市“7·21”特大暴雨造成79人死亡，上百億元經(jīng)濟財產(chǎn)損失；2016年武漢特大暴雨757萬人受災，直接經(jīng)濟損失23億元；長江經(jīng)濟帶11個省市黑臭水體達到928個,占全國的44%……

觸目驚心的數(shù)據(jù)不斷提示著解決水安全問題的緊迫性和重要性。那么，城市究竟為何病了，城市內(nèi)澇、水體黑臭、湖泊萎縮的癥結(jié)又在哪里？歸根結(jié)底在于城市發(fā)展建設與水安全問題解決的不適應、不融合、不同步。

水安全不僅是防洪安全，還涉及供水安全、水質(zhì)安全和水生態(tài)安全等。“現(xiàn)在的城市小區(qū)及管網(wǎng)設計和排水系統(tǒng)設計遵照的基本是線性理論體系，例如，取均化的平均徑流系數(shù)，對于徑流形成的暴雨強度、下墊面硬化和前期底水多少等非線性影響因素重視程度不夠。”夏軍一針見血地指出問題關(guān)鍵所在。他強調(diào)，不同時期的暴雨強度、城市下墊面土地利用類型以及城區(qū)內(nèi)外湖泊初期底水及蓄水量狀態(tài)都會對城市排水、徑流形成造成影響，而這些影響恰恰是非線性的，是目前建立平均態(tài)線性體系極容易忽略的。所以不管是城市干旱災害還是暴雨災害，實際的嚴重程度往往超出分析預計得到的結(jié)果。同時，由于暴雨沖刷，城市垃圾經(jīng)水流對周邊土壤及河道造成面源污染，也成為阻礙城市河湖健康和可持續(xù)發(fā)展的一大元兇。

為此，夏軍提出應該著重加強薄弱的城市水文學基礎研究，倡導城市水循環(huán)系統(tǒng)一體化建設。“過去大家都習慣各司其職，水利、環(huán)保、園林等部門各管一塊，形成了‘岸上不管河里，河里不管岸上’的不合理局面。現(xiàn)在城市建設一體化，應該將各個涉水及水環(huán)境水生態(tài)部門協(xié)調(diào)到一起，將城市景觀水質(zhì)、市政管理和生活用水管理綜合規(guī)劃。”

這些“城市病”的核心在于城市的水問題。因此，在海綿城市建設過程中，城市的水問題應該引起各方的重視。城市水問題產(chǎn)生原因?qū)е乱猿鞘兴畣栴}為核心的“城市病”的原因有多方面，其中城市化的水文效應是重要原因之一。

國家關(guān)于推進海綿城市建設的部署，為徹底改變我國城市建設工作提供了戰(zhàn)略性的發(fā)展機遇。但是我國海綿城市建設過程中存在許多挑戰(zhàn)性的問題。

——夏軍等，《中國海綿城市建設的水問題研究與展望》

近年來海綿城市的建設取得突出成效，但同時暴露出一些亟待解決的問題。例如，如何進一步加強海綿城市建設的系統(tǒng)思維，尤其在源頭控制、施工運維、標準規(guī)范等方面全面推進？

夏軍通過多年的觀察與實踐，結(jié)合水文學理論機制，從城市水系統(tǒng)模擬到水文效應評估等關(guān)鍵技術(shù)、源頭工程規(guī)劃設計等方面出發(fā)，提出了因地制宜開展技術(shù)和建立適用于本地的海綿城市建設成套技術(shù)體系等措施。“我們可以吸收國外城市建設雨水管理的先進經(jīng)驗和技術(shù)，但中國人口多，城市發(fā)展速度快，面對的難題多，不能一刀切。需要根據(jù)不同的地域特點加強本地降雨徑流特征、下墊面滲透特性和雨水徑流污染規(guī)律等分析，避免工程設施與實際情況脫節(jié)……”除此之外，經(jīng)過精準的數(shù)據(jù)計算，夏軍還指出海綿城市建設現(xiàn)行的總徑流控制率等考核指標有較好基礎，但針對徑流形成的原理還有待完善。為此，他進一步優(yōu)化了面向城市化問題的年徑流總量最大控制率關(guān)系，為后續(xù)的統(tǒng)籌規(guī)劃提供了更為精確的理論指導。

作為水問題研究領(lǐng)域的先行者，夏軍積極展現(xiàn)引領(lǐng)風范，不僅在2017年提出了城市水循環(huán)及水系統(tǒng)再認識5.0版本，構(gòu)建了多尺度水循環(huán)聯(lián)系的城市水系統(tǒng)科學體系，還明確了實現(xiàn)海綿城市發(fā)展的技術(shù)途徑，為海綿城市建設應用基礎研究與創(chuàng)新、改進海綿城市建設規(guī)范等謀劃出清晰的格局，將城市水循環(huán)系統(tǒng)認識提升到新的高度。身為學術(shù)帶頭人，他積極推動和成立了武漢大學海綿城市研究中心，并擔任武漢市城建系統(tǒng)海綿城市專家委員會主任，與各級部門組成的專家組共同研討海綿城市規(guī)劃方案。本著加強研究成果轉(zhuǎn)化與學術(shù)交流的原則，他還組織舉辦了多屆全國智慧海綿城市論壇，并利用院士工作站等形式擴大推廣范圍，促進海綿城市建設的技術(shù)發(fā)展。

我國是一個長期面臨水資源短缺、水旱災害、水污染和水生態(tài)等多方面水問題的發(fā)展中國家。隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，水安全問題愈來愈凸顯，其中不僅有保障水資源需求的供水安全、減少水災害的防洪安全，還有日益突出的水質(zhì)安全、水生態(tài)安全以及與跨境河流聯(lián)系的國家安全等。

——中國科學報《夏軍：直面變化環(huán)境下水安全問題》

從城市水管理走向流域水發(fā)展，乃至面對全球化的水問題，是水研究的必然趨勢。

作為氣候變化對中國東部季風區(qū)水循環(huán)及大江大河流域水安全影響與對策的原“973”項目首席科學家，夏軍組織團隊通過多年研究與實踐，闡明了一系列新發(fā)現(xiàn)：在氣候變化對水資源影響的變化中，自然變率貢獻平均約占70%，氣候變化貢獻占30%，但現(xiàn)行水資源規(guī)劃未考慮氣候變化的影響；水文極端事件的發(fā)展態(tài)勢增強；流域水資源的脆弱性增強……氣候變化引起的新的水安全風險迫切需要引起關(guān)注，并提出適應性對策對流域水資源進行管理。基于全面布局的考量，夏軍帶領(lǐng)團隊貢獻了諸多應用基礎的理論。這些成果應用到南水北調(diào)中線適應性管理、全國流域水資源規(guī)劃、雄安新區(qū)水安全的重要風險應對及城市規(guī)劃等工作當中，發(fā)揮了重要的影響與科技支撐作用。

作為國際水資源協(xié)會主席的夏軍，對世界水問題的嚴峻性有深入的了解。他所參與的國際團隊通過深化水與人類未來全球水安全的研究，認為：當前受到最高量級水資源壓力（大于40%）的陸域面積已占到全球陸地總面積的30%，到2050年，這個數(shù)據(jù)還將攀升到50%。簡單來說，這就意味著變化環(huán)境下全球可使用的水資源將面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，水資源短缺，供水、水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境和防洪不安全問題與風險會更加凸顯、迫切，亟需采用適應性的對策與措施。

“面向國家‘十三五’水安全戰(zhàn)略和更長遠的水安全保障的戰(zhàn)略規(guī)劃，無論是全球還是我們國家，將不得不思考和應對來自不斷變化環(huán)境下的水安全需求問題，并探索它們背后的科學問題。”立足自身學科發(fā)展基礎，夏軍認為非線性水文定律、城市水循環(huán)系統(tǒng)再認識5.0版本和全球水系統(tǒng)理論與方法可以進一步發(fā)揮作用，解決全球變化與水管理、水與環(huán)境健康、水與城市化等挑戰(zhàn)性問題。

在未來，強化智能化綜合水系統(tǒng)監(jiān)測，建設雨水和控污等綜合性的對策與措施，系統(tǒng)調(diào)控平臺及海綿城市管理綜合評估體系……夏軍的水科學夢仍在砥礪行進，照亮現(xiàn)實。