长沙市水资源开发利用现状分析与对策研究
摘要:长沙市虽处南方,又临湘江,却是一个水资源紧缺的城市。随着人口的增长、经济的发展和社会的进步,长沙市水资源问题愈加的严重。本文通过对长沙市及各县区现状年2008年水资源供需现状的分析,指出长沙市现状年缺水较严重,总缺水量8.15 亿m3,缺水率高达13.38%。然后分析其缺水原因,最后对如何解决长沙市水资源问题与合理开发水资源,提供行之有效的建议与措施。
关键字:长沙市;水资源;供需平衡分析;对策措施
Study on the present situation of water resources utilization and countermeasure of Changsha
WANG Xu1,2,XIAO Wei-hua2,ZHU Wei-yao1,HAO Cai-lian2,3
(1 Department of Civil and Environmental Engineering, University of science and technology Beijing, Beijing,P R China,100083;
2 Water Resources Department,China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing,P R China,100038;
3 Environmental Science and Engineering Department,Donghua University,Shanghai,P R China,201620;)
Abstract: Changsha is a city deficient in water resources, though it is located in the south of China and near the Xiangjiang River. Along with the growth of population, economic development and the advancement of society, this problem in Changsha becomes increasingly serious. This paper analyzed the current condition of water’s supply and demand of Changsha in 2008, pointing out that Changsha was badly short of water, the amount of water shortage reaching 8.15million m3 and the rate up to13.38%. And after analyzing the reasons of the water shortage, effective suggestions and measures are put forward to deal with this problem to properly exploit water resources.
Key words: Changsha; water resources; Balance analyses between the supply and demand; Countermeasures
1自然概况
长沙市位于湖南省东部偏北,地处湘江下游,地理坐标:东经111°53′~114°15′,北纬27°51′~ 28°40′,东西长约233km,南北宽约90km,东邻江西,南与株洲、湘潭两市相接,西与娄底及益阳市毗邻,北与岳阳市接壤,素
有“荆豫唇齿、黔粤咽喉”之称。长沙市是全省政治、经济、文化,科技教育、交通中心,共管辖5个区,一个县级市、三个县,共有47个乡、71个镇、51个街道办事处,总面积11832km2。长沙市河流大多数属湘江流域,
少数外流河属南洞庭湖水系。支流河长5km以上的有302条,其中湘江流域289条,南洞庭湖水系13条。其中,浏阳河、捞刀河、沩水河为长沙市境内的三大河流,总流域面积为8922.13km2,占全市面积的75.6%。
长沙市属中亚热带季风湿热气候区,冬寒夏热,四季分明,春秋短促,冬夏绵长,具有春季多雨,秋季晴朗多旱的特点。多年平均气温在16.8℃-17.3℃之间,多年平均降雨量1483.36mm,降水主要集中在4-6月份,占全年的51%。多年平均地表径流深550-8506mm,多年平均地表径流总量82.65亿m3,多年平均蒸发量1206.9mm[1]。
2水资源概况
2.1水资源量[2]
根据长沙市2008年水资源公报,2008年长沙市平均降水量为1293.5mm,折合水量152.9亿m3,比多年平均偏少14.2%;水资源总量79.62亿m3,地表水水资源量79.56亿m3,折合年径流深673.2mm,比多年平均偏少17.3%,地下水资源量12.94亿m3,重复计算量12.88亿m3。湘潭入境水量579.4亿m3(以湘潭站为控制),本地产水加入境水量共659.0亿m3。 本地产水量见表1
表12008年长沙市水资源总量及径流系数计算表
2.2水资源质量
从天然水化学特征方面来看,长沙市主要水系的PH值适中,离子总量不高,矿化度中等,硬度较低,总体上水质本底较好,基本符合功能要求,能为长沙市人民生活水和工农业生产用水提供了良好的水源[3]。
但近20年来,随着湘江及其支流沿岸工矿企业的飞速发展和人口数量的增多,越来越多的点、面源污染物进入水体对水环境产生了深刻的影响[4]。长沙市域大多数水系属于湘江流域,2008年全市在湘江、浏阳河、沩水、捞刀河上布设水质监测站13个,监测长度达到356.7公里。根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)采用单因子法进行评价,全年II~III水质的河长为154.8公里,占总评价河长的42.3%;其中支流长沙段污染较严重,多个断面超过III类水质标准。其余检测断面在非汛期的枯水季节,水质达标率也都很低,主要污染物为粪大肠菌群、氨氮、总磷、溶解氧、重金属和挥发酚等[5]。
3水资源开发利用现状[2,6]
3.1现状年可供水量
2008年全市现有蓄水工程760座,蓄水总库容118290万m3,其中,大型水库2座,中型水库17座。另有塘坝242423座,总库容108579万m3。2008年蓄水工程总供水160644万m3。全市共有引、提水工程114处,其中引水工程7处,引水工程量22350万m3;提水工程处107处,提水工程量24064万m3。地下水工程共有36920处,供水量15190万m3。
2008年全市供水总量36.17亿m3,其中地表水量34.65亿m3,占总供水量的96%,地下水供水量1.519亿m3,占总供水量的4%。地表水供水量中,水利供水20.71亿m3,市政供水(自来水)5.453亿m3,自备取水9.991亿m3,分别占地表水供水量57.3%、15.1%和27.6%。长沙市各县区现状年供水情况见表2、图1
表22008年长沙市分区供水量表单位:万m3
3.2现状年用水分析
2008年全市各部门用水总量36.17亿m3。其中农田灌溉用水16.81亿m3,林牧渔业用水0.7899亿m3,工业用水12.29亿m3,城镇公共用水1.658亿m3,居民生活用水3.691亿m3,生态环境用水0.932亿m3。各县(区)行业用水见表3
3.3现状年供需分析
根据降雨资料计算,长沙市2008年属于一般枯水年P=64%,现状年需水量44.32亿m3,缺水量8.15亿m3,缺水率高达到18.38%。缺水比较严重的地区主要分布在长沙县、望城县、浏阳市和宁乡县4个县(区)地区。
4水资源开发利用现状存在的主要问题
长沙市虽地处丰水地区,水资源虽较为丰富,但随着全球气候的变化、长江中下游江湖关系的演变,以及社会经济快速发展对水的要求更高(水量、水
质),供用水的矛盾日渐突出,水资源问题日趋尖锐紧迫。缺水原因主要体现在以下几个方面:
1、季节性缺水严重。长沙水资源总量虽然丰富,但时空分布不均匀,存在季节性缺水。降水的时空分布与需水的时空分布不一致,作物生长需水高峰期往往降水较少。1998年以来,已有1998年、2003年、2007年三年破历史最低水位记录,丰水更丰,枯水更枯,枯水期来得更早,持续时间更长,湘江水资源的时空分配进行进一步呈不均匀趋势发展[7]。
2、工程性缺水逐渐显现。由于长沙自然条件的因素,难以建设蓄水调节工程,现状供水以引提水为主,工程对水资源的时空调配能力差,枯水年份枯水季节流量过小,难以满足已有的引提水设施取水要求。近年来城镇工业和生活需水量快速增长,城镇缺水的问题日益严重;全市灌区均建于上世纪50~70年代,经过几十年的运行,目前老化、损坏严重,工程效益无法正常发挥;近年来,由于长江中下游江湖关系的演变以及湘江干流河道的大量采砂,枯水期水量不足,水位偏低,沿线闸(站)的引、提水量减小或根本引不到水,致使长沙市经常发生大面积春旱,工农业生产和居民生活用水得不到保障[8]。
3、水质性缺水日益严重。长沙市范围内的湘江及其支流接纳了沿途城市大量的工业废水和生活污水,水质受到严重污染。枯水季节湘江水富营养化严重,藻类丰富,对治水产生的影响极大。其次农村面、点源污染都很严重,并对水质产生了很大的污染,对长沙市城镇供水和居民生活用水带来影响[9]。
从近年实际发生的情况看,长沙市的缺水特征主要表现为枯水年干旱季节工程性缺水、局部河段水质性缺水。缺水主要表现为部分区域的农田灌溉缺水,局部区域城市的生产、生活缺水和部分地区(包括血吸虫疫区)的农村人畜饮水困难,缺水的地区主要分布在长沙四县地区。随着经济社会的快速发展,长沙市水资源供需矛盾将更加突出,供水缺口逐步加大。
5建议与措施
综合以上分析成果,针对长沙市各县区在水资源供需方面发现的主要问题,提出相应的建议与措施,并坚持工程性措施和非工程性措施相结合的原则,解决长沙市水资源配置中存在的问题。具体建议有:
(1)推广节水技术,提高用水效率。近来年,随着经济的快速发展,农业、工业和生活用水量逐年攀升。为实现长沙市经济社会可持续发展,必须推广节水技术提高用水效率,如渠道防渗处理技术、喷灌、滴灌技术、农业耕作栽培节水技术等等,提高用水效率,逐步建立节约型农业、节约型工业、节约型城市、节约型社会[10]。
(2)加大水利建设力度,提高抗灾能力。首先要搞好全市堤垸建设,有计划、分步骤地在湘江、浏阳河、捞刀河等流域地区新(扩)建一批大、中、小型蓄、引、提水工程,充分发挥过境水多的优势,提高蓄、引、提水的能力;另
外,强化现有水利工程的加固与配套建设工作,适时地进行水库、水闸的除险加固与灌区的配套设施建设。
(3)加强污水治理,推广中水回用。以流域为单元合理调配经济发展用水与生态环境用水,把污水的治理和有效回用工作摆上议程[11]。开发利用与保护治理相结合,提高城市污水处理率,并建立再生水利用系统。在严格控制高污染和深度不可恢复性点污染源的基础上,各县区根据水资源功能区划的具体情况采取关、停、转等措施对工业进行调整组合,将污染相对较大的工业项目加以集中。在面源污染得到有效控制后,长沙市各流域的水质改善才能达到预期水平。
(4) 调整产业结构,转变经济增长方式,逐步降低农业等高耗水性行业的用水比重,把建立节水型国民经济体系作为重大战略来实施。应从战略的高度建立与节水型社会相适应的国民经济结构,协调社会经济系统与生态系统的用水。
(5)加强水资源管理监控信息系统建设,通过对行政区边界河流流量、径流量、水质和水位以及地下水水位监控来对各行政区的分配水量进行总量的控制。同时应尽快进行流域取水口、用水户普查等基础工作,为取水许可总量控制指标的确定提供基础依据[12]。
(6)建设应急供水体系,保障饮用水安全。对于特殊干旱年份或者特殊事故条件下,为了保障饮用水供水,建立相应的应急供水系统。
(7)明晰水权,保证有序开发。合理分配上下游用水和工农业用水以防止效益搬家,在防止水资源过度开采与浪费的同时,也有利于解决水资源开发利用的纠纷和保护区域内水环境的状况,实现区域社会经济的可持续发展。
6结语
目前,长沙市水资源状况总体上不容乐观,现状年缺水较为严重,缺水的地区主要集中在4个县(区)地区,并且局部地区水资源短缺程度有发展增大的趋势。
长沙市产生水资源短缺的主要因素并不是因为水资源量的不足,而是由于气候、江湖关系变化以及人口增长、社会经济快速发展引起的。主要表现在降雨时空分布不均匀带来的季节性缺水、供水能力不足造成的工程性缺水以及水资源浪费、水污染问题严重引起的水质性缺水。针对长沙市水资源短缺状况及趋势,控制影响水资源短缺的因素发展,缓解水资源的供需矛盾,长沙市未来需要在控制人口的增长、加强节约用水、水的重复利用、加大水环境保护力度、加大水利投入等方面加大工作力度,从而解决长沙市水资源问题,保证国民经济的持续发展和社会的和谐稳定。
参考文献:
长沙水利局.长沙市水务“十二五”规划报告[R].长沙:长沙水利局,2010.
长沙水利局.长沙市水资源公报[R]. 长沙:长沙水利局,2008.
雷军.长沙市地表水资源保护及水污染总量控制研究[D].硕士论文,南京:河海大学,2005.
陈咏淑,吴甫成,吕焕哲,姚成胜.近20 年来湘江水质变化分析长江流域[J].资源与环境,2004,13(5):508-512.
余光辉,陶建军,李博超.湖南省湘江流域环境污染的安全性研究[J].环境科学与管理,2010,35(5):9-12
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长沙水利局.长沙市水资源情况汇报[R].长沙:长沙水利局,2009.
熊见红.长沙市水资源短缺状况分析及对策[J].人民长江,2003,34(2):12-14.
于萍萍,张进忠,林存刚.水资源现状分析及保护对策[J].资源环境与发展,2006,2:21-27
长沙水利局.长沙市水资源保护规划报告[R]. 长沙:长沙水利局,2003.
注:
是一名北京科技大学与中国水利水电科学研究院联合培养生,主要从事水资源与水环境综合调控研究。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
长沙市水资源开发利用现状分析与对策研究
摘要:长沙市虽处南方,又临湘江,却是一个水资源紧缺的城市。随着人口的增长、经济的发展和社会的进步,长沙市水资源问题愈加的严重。本文通过对长沙市及各县区现状年2008年水资源供需现状的分析,指出长沙市现状年缺水较严重,总缺水量8.15 亿m3,缺水率高达13.38%。然后分析其缺水原因,最后对如何解决长沙市水资源问题与合理开发水资源,提供行之有效的建议与措施。
关键字:长沙市;水资源;供需平衡分析;对策措施
Study on the present situation of water resources utilization and countermeasure of Changsha
WANG Xu1,2,XIAO Wei-hua2,ZHU Wei-yao1,HAO Cai-lian2,3
(1 Department of Civil and Environmental Engineering, University of science and technology Beijing, Beijing,P R China,100083;
2 Water Resources Department,China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing,P R China,100038;
3 Environmental Science and Engineering Department,Donghua University,Shanghai,P R China,201620;)
Abstract: Changsha is a city deficient in water resources, though it is located in the south of China and near the Xiangjiang River. Along with the growth of population, economic development and the advancement of society, this problem in Changsha becomes increasingly serious. This paper analyzed the current condition of water’s supply and demand of Changsha in 2008, pointing out that Changsha was badly short of water, the amount of water shortage reaching 8.15million m3 and the rate up to13.38%. And after analyzing the reasons of the water shortage, effective suggestions and measures are put forward to deal with this problem to properly exploit water resources.
Key words: Changsha; water resources; Balance analyses between the supply and demand; Countermeasures
1自然概况
长沙市位于湖南省东部偏北,地处湘江下游,地理坐标:东经111°53′~114°15′,北纬27°51′~ 28°40′,东西长约233km,南北宽约90km,东邻江西,南与株洲、湘潭两市相接,西与娄底及益阳市毗邻,北与岳阳市接壤,素
有“荆豫唇齿、黔粤咽喉”之称。长沙市是全省政治、经济、文化,科技教育、交通中心,共管辖5个区,一个县级市、三个县,共有47个乡、71个镇、51个街道办事处,总面积11832km2。长沙市河流大多数属湘江流域,
少数外流河属南洞庭湖水系。支流河长5km以上的有302条,其中湘江流域289条,南洞庭湖水系13条。其中,浏阳河、捞刀河、沩水河为长沙市境内的三大河流,总流域面积为8922.13km2,占全市面积的75.6%。
长沙市属中亚热带季风湿热气候区,冬寒夏热,四季分明,春秋短促,冬夏绵长,具有春季多雨,秋季晴朗多旱的特点。多年平均气温在16.8℃-17.3℃之间,多年平均降雨量1483.36mm,降水主要集中在4-6月份,占全年的51%。多年平均地表径流深550-8506mm,多年平均地表径流总量82.65亿m3,多年平均蒸发量1206.9mm[1]。
2水资源概况
2.1水资源量[2]
根据长沙市2008年水资源公报,2008年长沙市平均降水量为1293.5mm,折合水量152.9亿m3,比多年平均偏少14.2%;水资源总量79.62亿m3,地表水水资源量79.56亿m3,折合年径流深673.2mm,比多年平均偏少17.3%,地下水资源量12.94亿m3,重复计算量12.88亿m3。湘潭入境水量579.4亿m3(以湘潭站为控制),本地产水加入境水量共659.0亿m3。 本地产水量见表1
表12008年长沙市水资源总量及径流系数计算表
2.2水资源质量
从天然水化学特征方面来看,长沙市主要水系的PH值适中,离子总量不高,矿化度中等,硬度较低,总体上水质本底较好,基本符合功能要求,能为长沙市人民生活水和工农业生产用水提供了良好的水源[3]。
但近20年来,随着湘江及其支流沿岸工矿企业的飞速发展和人口数量的增多,越来越多的点、面源污染物进入水体对水环境产生了深刻的影响[4]。长沙市域大多数水系属于湘江流域,2008年全市在湘江、浏阳河、沩水、捞刀河上布设水质监测站13个,监测长度达到356.7公里。根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)采用单因子法进行评价,全年II~III水质的河长为154.8公里,占总评价河长的42.3%;其中支流长沙段污染较严重,多个断面超过III类水质标准。其余检测断面在非汛期的枯水季节,水质达标率也都很低,主要污染物为粪大肠菌群、氨氮、总磷、溶解氧、重金属和挥发酚等[5]。
3水资源开发利用现状[2,6]
3.1现状年可供水量
2008年全市现有蓄水工程760座,蓄水总库容118290万m3,其中,大型水库2座,中型水库17座。另有塘坝242423座,总库容108579万m3。2008年蓄水工程总供水160644万m3。全市共有引、提水工程114处,其中引水工程7处,引水工程量22350万m3;提水工程处107处,提水工程量24064万m3。地下水工程共有36920处,供水量15190万m3。
2008年全市供水总量36.17亿m3,其中地表水量34.65亿m3,占总供水量的96%,地下水供水量1.519亿m3,占总供水量的4%。地表水供水量中,水利供水20.71亿m3,市政供水(自来水)5.453亿m3,自备取水9.991亿m3,分别占地表水供水量57.3%、15.1%和27.6%。长沙市各县区现状年供水情况见表2、图1
表22008年长沙市分区供水量表单位:万m3
3.2现状年用水分析
2008年全市各部门用水总量36.17亿m3。其中农田灌溉用水16.81亿m3,林牧渔业用水0.7899亿m3,工业用水12.29亿m3,城镇公共用水1.658亿m3,居民生活用水3.691亿m3,生态环境用水0.932亿m3。各县(区)行业用水见表3
3.3现状年供需分析
根据降雨资料计算,长沙市2008年属于一般枯水年P=64%,现状年需水量44.32亿m3,缺水量8.15亿m3,缺水率高达到18.38%。缺水比较严重的地区主要分布在长沙县、望城县、浏阳市和宁乡县4个县(区)地区。
4水资源开发利用现状存在的主要问题
长沙市虽地处丰水地区,水资源虽较为丰富,但随着全球气候的变化、长江中下游江湖关系的演变,以及社会经济快速发展对水的要求更高(水量、水
质),供用水的矛盾日渐突出,水资源问题日趋尖锐紧迫。缺水原因主要体现在以下几个方面:
1、季节性缺水严重。长沙水资源总量虽然丰富,但时空分布不均匀,存在季节性缺水。降水的时空分布与需水的时空分布不一致,作物生长需水高峰期往往降水较少。1998年以来,已有1998年、2003年、2007年三年破历史最低水位记录,丰水更丰,枯水更枯,枯水期来得更早,持续时间更长,湘江水资源的时空分配进行进一步呈不均匀趋势发展[7]。
2、工程性缺水逐渐显现。由于长沙自然条件的因素,难以建设蓄水调节工程,现状供水以引提水为主,工程对水资源的时空调配能力差,枯水年份枯水季节流量过小,难以满足已有的引提水设施取水要求。近年来城镇工业和生活需水量快速增长,城镇缺水的问题日益严重;全市灌区均建于上世纪50~70年代,经过几十年的运行,目前老化、损坏严重,工程效益无法正常发挥;近年来,由于长江中下游江湖关系的演变以及湘江干流河道的大量采砂,枯水期水量不足,水位偏低,沿线闸(站)的引、提水量减小或根本引不到水,致使长沙市经常发生大面积春旱,工农业生产和居民生活用水得不到保障[8]。
3、水质性缺水日益严重。长沙市范围内的湘江及其支流接纳了沿途城市大量的工业废水和生活污水,水质受到严重污染。枯水季节湘江水富营养化严重,藻类丰富,对治水产生的影响极大。其次农村面、点源污染都很严重,并对水质产生了很大的污染,对长沙市城镇供水和居民生活用水带来影响[9]。
从近年实际发生的情况看,长沙市的缺水特征主要表现为枯水年干旱季节工程性缺水、局部河段水质性缺水。缺水主要表现为部分区域的农田灌溉缺水,局部区域城市的生产、生活缺水和部分地区(包括血吸虫疫区)的农村人畜饮水困难,缺水的地区主要分布在长沙四县地区。随着经济社会的快速发展,长沙市水资源供需矛盾将更加突出,供水缺口逐步加大。
5建议与措施
综合以上分析成果,针对长沙市各县区在水资源供需方面发现的主要问题,提出相应的建议与措施,并坚持工程性措施和非工程性措施相结合的原则,解决长沙市水资源配置中存在的问题。具体建议有:
(1)推广节水技术,提高用水效率。近来年,随着经济的快速发展,农业、工业和生活用水量逐年攀升。为实现长沙市经济社会可持续发展,必须推广节水技术提高用水效率,如渠道防渗处理技术、喷灌、滴灌技术、农业耕作栽培节水技术等等,提高用水效率,逐步建立节约型农业、节约型工业、节约型城市、节约型社会[10]。
(2)加大水利建设力度,提高抗灾能力。首先要搞好全市堤垸建设,有计划、分步骤地在湘江、浏阳河、捞刀河等流域地区新(扩)建一批大、中、小型蓄、引、提水工程,充分发挥过境水多的优势,提高蓄、引、提水的能力;另
外,强化现有水利工程的加固与配套建设工作,适时地进行水库、水闸的除险加固与灌区的配套设施建设。
(3)加强污水治理,推广中水回用。以流域为单元合理调配经济发展用水与生态环境用水,把污水的治理和有效回用工作摆上议程[11]。开发利用与保护治理相结合,提高城市污水处理率,并建立再生水利用系统。在严格控制高污染和深度不可恢复性点污染源的基础上,各县区根据水资源功能区划的具体情况采取关、停、转等措施对工业进行调整组合,将污染相对较大的工业项目加以集中。在面源污染得到有效控制后,长沙市各流域的水质改善才能达到预期水平。
(4) 调整产业结构,转变经济增长方式,逐步降低农业等高耗水性行业的用水比重,把建立节水型国民经济体系作为重大战略来实施。应从战略的高度建立与节水型社会相适应的国民经济结构,协调社会经济系统与生态系统的用水。
(5)加强水资源管理监控信息系统建设,通过对行政区边界河流流量、径流量、水质和水位以及地下水水位监控来对各行政区的分配水量进行总量的控制。同时应尽快进行流域取水口、用水户普查等基础工作,为取水许可总量控制指标的确定提供基础依据[12]。
(6)建设应急供水体系,保障饮用水安全。对于特殊干旱年份或者特殊事故条件下,为了保障饮用水供水,建立相应的应急供水系统。
(7)明晰水权,保证有序开发。合理分配上下游用水和工农业用水以防止效益搬家,在防止水资源过度开采与浪费的同时,也有利于解决水资源开发利用的纠纷和保护区域内水环境的状况,实现区域社会经济的可持续发展。
6结语
目前,长沙市水资源状况总体上不容乐观,现状年缺水较为严重,缺水的地区主要集中在4个县(区)地区,并且局部地区水资源短缺程度有发展增大的趋势。
长沙市产生水资源短缺的主要因素并不是因为水资源量的不足,而是由于气候、江湖关系变化以及人口增长、社会经济快速发展引起的。主要表现在降雨时空分布不均匀带来的季节性缺水、供水能力不足造成的工程性缺水以及水资源浪费、水污染问题严重引起的水质性缺水。针对长沙市水资源短缺状况及趋势,控制影响水资源短缺的因素发展,缓解水资源的供需矛盾,长沙市未来需要在控制人口的增长、加强节约用水、水的重复利用、加大水环境保护力度、加大水利投入等方面加大工作力度,从而解决长沙市水资源问题,保证国民经济的持续发展和社会的和谐稳定。
参考文献:
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长沙水利局.长沙市水资源公报[R]. 长沙:长沙水利局,2008.
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注:
是一名北京科技大学与中国水利水电科学研究院联合培养生,主要从事水资源与水环境综合调控研究。
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