水利是农业的命脉、国民经济的基础、生态文明的保障。水资源有效利用和保护是人类社会赖以生存和经济发展的基础。随着社会经济的发展，包括防洪安全、供水安全、粮食安全、生态安全、水污染防治在内的水资源安全问题日益成为关系我国可持续发展和国家安全的战略性问题。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》把发展能源、水资源以及环境保护技术放在优先位置。进入21世纪，中国水安全形势尤为严峻，已经成为我国社会经济可持续发展的重要制约因素。
我国水安全问题新老交织，突出表现在水资源短缺严重、水污染问题突出、水灾害威胁加重、水生态退化严重等方面。从技术层面来看，存在以下四个方面的挑战。
一、 全球气候变化与社会经济快速发展下的水资源安全
我国水资源严重短缺。我国水资源总量2.8万亿m3，占全球总量6%，可利用水资源量仅8140亿m3。我国人均水资源量为全球人均的28%，人均年用水量为全球人均的75%。我国当前年用水总量6200亿m3，农田灌溉用水量占55%，高于发达国家的40%；单方灌溉水粮食产量仅1.1kg/m3，低于发达国家的2.5~3.0kg/m3；灌溉水有效利用系数仅为0.5，低于发达国家的0.7~0.8。
我国水资源时空分布极不均匀。在空间分布上，占耕地70%的北方仅占有全国水资源的16%；在时间分布上，汛期4个月水量占全年水量的60~80%。在农业用水上，南方地区占其总用水量的51%，北方地区占其总用水量的74%，其中西北地区占其总用水量的90%以上。
我国水资源未来供需矛盾愈加突出，变化趋势具有很大的不确定性。近30年来，由于气候变化及水资源的过度开发利用，我国北方黄、海、淮三大流域的河川径流量呈下降趋势，减少约15~40%，未来的变化仍具有很大不确定性。据联合国世界水发展报告，2025年我国北方将面临物理性缺水的严重压力。随着我国向“两个100年”宏伟目标的稳步迈进，在农业年用水量3700亿m3基本保持不变的条件下，我国工业用水、生态用水和人民生活用水量都将大幅增加，水资源供需矛盾将越来越突出。
二、泥沙与生态环境剧变下的河流-湖泊-近海水系安全
我国河湖水系泥沙与生态环境问题突显。河湖水系是水沙输移的通道和水生态的载体，水沙输移等物质通量平衡，维持着河湖的正常功能。由于水资源过度消耗、工农业发展和城镇化引起的过度排放、以及坝库拦截泥沙等人类活动影响以及气候变化因素，我国河流-湖泊-近海的物质通量发生了巨大变化，河流梯级化明显，已经出现泥沙与生态环境的系列问题。
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