近日，由国家自然科学基金委员会工程与材料科学部编著的《水利科学与工程学科发展战略研究报告（2026～2030）》正式出版。该报告系统梳理了我国水利科学与工程学科的发展现状与趋势，并前瞻性地提出了未来五年的重点发展方向。其中，第16章《水网系统及工程》的七大重点方向尤为引人关注，为相关领域的研究人员指明了新的科研攻关路径。
《水网系统及工程》领域方向由唐洪武院士指导，河海大学冉启华教授主笔，河北工程大学雷晓辉教授、河海大学袁赛瑜教授、北京师范大学霍守亮教授、中国水利水电科学研究院赵勇正高级工程师、河海大学直伟教授、清华大学何国建副教授、中国水利水电科学研究院何国华高级工程师参与编写，河海大学申言霞担任统稿秘书。
本文对水网工程及系统领域进行深度解读，为各位同行提供该领域具体的研究内容建议及相关项目申报思路，以期为我国水网工程及系统领域的创新发展贡献绵薄之力。
一、七大重点发展方向深度解读
水网定义和简介
我国特殊的地理气候条件，导致水资源时空分布极不均匀：淮河以北地区国土面积占全国63.5%，水资源量仅占19%；而长江以南地区国土面积仅占36.5%，水资源量却接近81%。这种不均衡的水资源分布，既带来了水灾和旱灾的困扰，也成了发展过程中遇到的障碍。建设国家水网，正是为了解决水资源时空分布不均的难题，提高工程体系的韧性，以更高水平保障国家水安全。
国家水网是以自然河湖为基础、引调排水工程为通道、调蓄工程为结点、智慧调控为手段，集水资源优化配置、流域防洪减灾、水生态系统保护等功能于一体的综合体系。加快构建国家水网，能解决水资源时空分布不均和生态环境累积欠账、实现绿色发展，同时还能有效应对水旱灾害风险。2023年5月25日中共中央、国务院印发《国家水网建设规划纲要》，指出到2025年，建设一批国家水网骨干工程，国家骨干网建设加快推进，省市县水网有序实施；到2035年，基本形成国家水网总体格局，国家水网主骨架和大动脉逐步建成，省市县水网基本完善。“十五五”规划建议提出加快建设现代化水网，2026年全国水利工作会议将其列为“十五五”时期战略任务之一。
方向一：水网系统动力学
核心内涵：聚焦复杂水网系统动力学基础理论，探索水量、水沙、调度与水动力过程的相互作用及其对系统演化的影响。
研究内容：
①水网系统动力学理论，揭示复杂水网在自然与人工过程耦合下的驱动特征，构建表征系统非线性响应与协同演化的动力学理论体系。
② 水网系统结构与水动力等状态特征，阐明水网空间结构、连通性及节点属性对系统运行的影响，构建刻画水量分配、水能传递与水动力过程关系的分析框架。
③ 复杂水网系统水动力过程演化与数理表征，揭示水动力过程的时空演变规律及其对系统连通性和能量分布的影响，构建反映多尺度动态特征的数理表征方法与模型体系。
④ 水网系统全要素模拟，揭示水网系统中多要素耦合特征，构建融合物理实验、数学建模和数值模拟的全要素模拟方法，推动跨尺度求解与过程集成。
⑤ 变化环境下水网系统的响应，揭示气候变化与人类活动叠加下水网系统的演变特征，构建反映系统稳定性与适应性的响应分析框架。
方向二：水网工程及系统全局规划与格局优选
核心内涵：聚焦水网系统的全局优选机制，探索水网“结构-功能-过程”协同机理，开发融合多源数据和高性能计算的多过程模拟推演技术，实现水网系统的全局规划、格局优化与智能决策。
研究内容：
①多要素水网系统全局规划设计理论，探究水源、社会经济、生态环境和工程设施等多要素的互馈关系，构建以系统效能最大化为目标的水网全局规划设计理论。
② 水网系统格局优选与韧性提升，提出基于整体效能与长期适应性的格局优选方法，揭示水网在复杂扰动下的失效模式与恢复机制，建立韧性定量表征体系。
③ 多层级水网系统一体化衔接与功能协同，研究水网多层级结构-功能的尺度效应，揭示不同层级水网的传导反馈机制，形成高效衔接与功能协同的技术体系。
④ 水网系统多过程模拟推演，研发多源数据同化与参数智能率定技术，建立水网系统智能仿真与推演平台，发展多规划方案与未来情景的动态模拟方法。
⑤ 水网系统格局动态及对人类扰动的适应性，研究水网系统格局的动态演变规律，辨识人类活动对格局的扰动路径与作用强度。
方向三：水网系统动力-量-质-位耦合机制与多源协同调度
核心内涵：聚焦水网系统中水动力、水量、水质和水位之间的耦合机理，揭示多要素间的相互作用与反馈机制，构建支持跨流域、多过程、多要素协调运行的协同调度技术体系。
研究内容：
① 水网系统动力-量-质-位耦合与解耦机理，揭示水网系统水动力、水量、水质与水位之间的作用机制，构建反映水网系统多要素交互特征的耦合-解耦框架。
② 水网系统多过程动态模拟与多源调度优化模型连接耦合，阐明模拟-优化模型的求解思路与迭代流程，构建支撑多源协同调度的耦合模型与集成求解框架。
③ 水网系统跨域多源多目标协同调度-控制一体化，揭示多源供水系统时空互馈与协同响应机制，构建支撑复杂水网系统运行的协同调度-控制一体化技术框架。
④ 水网系统多源协同调度的动态跟踪与实时反馈，揭示水网系统多源协同调度中的动态监测与反馈机制，构建动态调度体系。
方向四：复杂水网系统水沙动力风险与防控
核心内涵：聚焦跨流域水网水沙适配性与动力平衡机制，探索水沙错配与动力失衡的系统性问题，构建水沙调控阈值界定与风险防控技术，提升复杂水网系统的水沙动力安全。
研究内容：
① 跨流域水沙动力学及异源特征分析，明晰跨流域水网水沙来源分布特征，围绕流域间水沙量比、泥沙颗粒物化差异，揭示跨流域水网水沙异源特征。
② 跨流域水网水沙-水动力耦合关系与稳定性，研究跨水系水流动力、能量、泥沙的相互作用关系，明晰跨流域水网水沙-水动力耦合关系，分析跨流域水网水沙动力稳定特征。
③ 复杂水网水沙动力响应与失稳机制，阐明异源水沙条件对河流地貌演变的影响机制，明晰跨水系连通系统生境变化特征，识别跨流域水网水沙临界失稳过程。
④ 水网系统水沙动力链生灾害形成与传递机制，构建不同时空尺度的水网水沙动力学模型，揭示水沙动力过程触发多灾害链式响应机制，解析水-沙-污染物的非线性耦合效应。
⑤ 水网系统水沙动力风险预警与防控，构建水网系统水沙动力风险评估指标体系，开发灾害链概率预测模型，实现水沙动力风险预警与防控。
方向五：水网系统水生态重构与安全
核心内涵：聚焦水网系统水生态重构机制，探索跨流域调水和工程群联合调控对水生态结构和功能的影响，发展全局协同的生态环境保护与修复技术，为水网系统水生态安全提供理论支持和技术保障。
研究内容：
①水网系统生态退化诊断与响应机理，阐明复杂水网生态系统退化的主要特征与演化过程，厘清生态环境系统对外界扰动的响应机理与功能失衡路径。
②水网格局演化与水生态系统重构机制，揭示水网格局演化对水环境和生态的调控机制，构建多尺度水动力-环境-生态反馈理论框架。
③水网系统生态环境保护与修复，建立水网生态环境保护与修复的系统理论，提出多要素耦合与跨尺度协同的综合修复方法。
④水网系统生态安全与健康维持，揭示复杂水网系统生态安全的影响因素与维持机制，建立生态安全评估与健康诊断体系，提出维持系统安全的调控原则与保障路径。
方向六：水网工程及系统数字孪生
核心内涵：聚焦水网系统智能感知与虚-实融合机理，开发一体化智能感知与仿真技术，为水网系统的数字孪生与智能管控提供理论支持和技术保障。
研究内容：
① 天-空-地-水-工一体化多维感知，研发天-空-地-水-工智能组网与自适应感知方法，构建数据高效萃取与融合模型，形成水网系统及工程的“感知”基座。
② 水网系统虚实融合与动态映射仿真，构建水网虚实双向赋能与协同进化理论，研究水-机-电-工-控多过程仿真模型耦合机制。
③ 水网系统数字孪生与智能交互，研发面向水网数字孪生的人-机-物智能交互方法，构建水网系统“仿真-评估-干预”一体化智能交互模型。
④ 水网系统自主运行与智慧调控，发展多目标协同与风险最优的调度决策算法，构建数据-机理协同的智慧调控模型。
方向七：水网系统韧性运维与智能决策
核心内涵：聚焦复杂水网系统韧性及其演化机制，探索多源扰动下系统韧性的形成与演化规律，开发智能感知、动态预测与优化决策相结合的韧性运维技术。
研究内容：
①水网系统-生态环境互馈机制，揭示水动力、水质与生态因子之间的耦合效应及多尺度响应机制，厘清水网-生态系统相互制约与协同演化的互馈规律。
②水网系统韧性及演化机制，揭示水量调控、水质演变及工程耦合等要素对系统稳定性与恢复力的影响机制，探讨复杂水网韧性的演化路径与驱动机制。
③水网系统韧性运维，揭示多源风险、工程耦合与生态约束对水网系统运维的影响机制，形成面向多目标、多情景的韧性运维理念与技术体系。
④水网系统多目标决策，解释复杂水网在供水、防洪、生态与能量利用等多目标并存条件下的决策需求，阐述多目标间协调平衡与整体最优的决策机制。
⑤水网系统数字孪生和智能化，阐述贯穿监测、预警、评估与防控的智能化运维模式，形成集感知、分析、决策与调控于一体的智慧水网体系。
二、基金申报总体建议
水网工程及系统研究应紧扣国家水网建设与国家水安全保障战略需求，推进水网布局、水动力重构、水资源协同调度与智慧调控技术体系的革新。构建水网系统动力学与规划设计理论，为水网演变认知与格局优选提供科学基础。深化水网系统多过程耦合与协同调度方法创新，推动治理模式精准化、智能化转型。重点攻关韧性运维机理、风险防控技术、数字孪生方法与智能决策平台，支撑水利基础设施高质量发展。
建议基金申报代码：E0907。七大研究方向均可申请面上、青年、地区基金项目，此外，规划中还明确了可申请的重点与重大项目研究方向。针对代码E0907的研究方向，建议申请者围绕水网系统的动力学、规划设计以及多过程耦合进行深入研究，同时，其他相关代码也可能具有一定的申请空间。例如，在代码E0901水旱灾害领域，若考虑跨水系连通条件下的洪旱过程，也可以考虑申报该代码，在代码E0903水沙水动力领域，若考虑跨水系连通条件下水沙过程变化，也可以考虑申报该代码。
水网工程及系统领域可申请的重点类型项目有：
1. 水网工程及系统优化
关键科学问题：水网工程系统规划与设计理论。水网系统建设呈现跨流域、多要素、多目标特征，现有研究聚焦局部规划与单目标调度，缺乏支撑全局优化的系统理论与方法，提出水网工程系统规划与设计理论是亟需解决的关键科学问题。
研究内容：（1）多层级多目标水网工程及系统规划设计；（2）水网工程及系统全局韧性适应性设计；（3）水网系统多尺度多场耦合模拟与优化；（4）水网工程及系统数智设计。
2. 水网数字孪生与智能调控
关键科学问题：水网工程及系统智能感知与数字孪生方法。面向水网工程智能化发展需求，传统分散感知和静态模拟难以支撑复杂水网决策需求，提出水网工程智能感知与数字孪生方法已成为亟需解决的关键科学问题。
研究内容：（1）水网工程及系统天-空-地-水-工一体化智能监测；（2）多模态智能感知与数据融合；（3）水网系统数字孪生建模与知识构建；（4）水网系统数字孪生体自主认知与智能决策；（5）工程原型-数字孪生体联动互馈。
3. 复杂水网韧性运维与风险防控
关键科学问题：复杂水网系统灾变演化与风险防控机制。在极端气候和多源扰动条件下，水网系统复合灾害风险突出，目前水网灾变机理尚不清晰，防控体系仍不健全，揭示风险传递路径，构建韧性运维模式是亟需解决的科学问题。
研究内容：（1）水网工程及系统性态演变；（2）极端事件工程系统动力灾变机理；（3）工程系统链生灾害形成过程及风险传递；（4）工程系统风险识别-预测-预报-预警-预演序贯方法；（5）工程系统安全风险防控与智慧韧性运维。
可申请重大类型项目的研究方向为：跨区域水网智慧协同调控与韧性防灾减灾
发展意义与战略价值：在应对极端天气与保障国家水安全的重大需求驱动下，攻克水网系统智慧调控与安全韧性重大理论、方法和技术难题，推进高质量、高标准、强韧性的现代水网体系建设，是提升国家水网抗风险能力的重大战略需求。
核心科学问题：（1）水网结构-功能-生态互馈关系；（2）水网系统韧性机制与构建理论；（3）跨区域水网系统智慧调控机理；（4）水网系统级联风险传递与韧性防灾理论；
具体研究方向：（1）水网系统多功能协同机制与优化；（2）巨型水网系统结构优化理论；（3）跨区域水网系统智慧协同调控；（4）跨区域水网系统韧性提升理论。
在申请项目时，应注重以下选题策略：
1 紧扣前沿与国家战略需求：基于报告中的七大研究方向，结合自身积累，明确切入点，关注水网系统整体的优化与调度，响应国家对水资源管理、生态保护等领域的战略需求，突出水网系统的跨学科融合与创新。
2 突出水网系统的整体性与跨学科融合：水网系统涉及水文学、水动力学、水生态学等多个学科，结合大数据与人工智能技术，关注水网系统整体的性能、原理和优化方法，避免局限于单一要素研究，确保研究的系统性与前瞻性。
3 问题导向与机理驱动的研究设计：从复杂水网系统的实际应用问题出发，聚焦水网的多目标调度与跨流域水资源配置，探索水网系统的非线性动态、系统演化和协同调控机制，通过深入的机理研究，推动科学问题的原创性突破，避免技术堆砌，确保具有普遍意义。
三、结语
“十五五”期间，国家水利规划将重点开展安全韧性现代水网建设、重大引调水工程等，系统完善七大江河防洪工程体系、水旱灾害防御体系、国家水网工程体系等。这些国家重大战略规划和措施的实施，将为我国水利高质量发展和保障水安全做出新的贡献，推动水利学科各领域进入新的“黄金发展期”。《水利科学与工程学科发展战略研究报告（2026～2030）》为我国水网系统与水利工程的研究指明了未来发展的关键领域。报告提出的七大研究方向，紧密结合国家发展需求，体现了跨学科合作和技术创新的趋势。
