不論在國際層面還是在國內(nèi)層面，水科學(xué)研究與水技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展都面臨著來自人口結(jié)構(gòu)、衛(wèi)生健康、社會發(fā)展、經(jīng)濟增長和生態(tài)環(huán)境等諸多領(lǐng)域的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。1950年至今，全球用水量已增長了3倍。到2050年，全球人口預(yù)計將增長至90億，全球用水量將會再增長3倍。到2030年，全球?qū)⒂?7%的人口將面臨水資源短缺壓力，水資源分布不均衡情況將會持續(xù)惡化。全球新增人口中將有90%來自發(fā)展中國家和新興市場國家，而這些國家很多已面臨清潔飲用水缺乏問題。目前，全球每年有500萬人死于水衛(wèi)生疾病，9億人無法獲得清潔飲用水，26億人缺乏基本衛(wèi)生設(shè)施。全球氣候變化將導(dǎo)致干旱、洪水等區(qū)域性自然災(zāi)害發(fā)生頻率上升。歐洲每年因干旱造成經(jīng)濟損失約30億歐元。2002年，德國易北河水災(zāi)造成了100多億歐元經(jīng)濟損失。經(jīng)濟全球化、人口增長和社會結(jié)構(gòu)變化將給城市和城市周邊地區(qū)水資源承載帶來更大壓力。水體污染、水體富營養(yǎng)化和水資源短缺問題相互交織在一起，使水生生態(tài)系統(tǒng)更為脆弱。目前，全球每天污水排放量達(dá)200萬噸，有近60%的大型河流受到人工堤壩水庫等嚴(yán)重影響。

上述嚴(yán)峻挑戰(zhàn)是人類未來生存發(fā)展需要面對的考驗，但在另一方面，也為全球和德國水科學(xué)研究創(chuàng)新和水產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展帶來了巨大機遇。目前，全球水產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到5000億歐元，全球水產(chǎn)業(yè)每年投資需求達(dá)4500億歐元。今后十年，全球水資源開發(fā)、處理、輸送和凈化等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域市場規(guī)模將以年均6%的速度遞增，達(dá)到8000億歐元。德國水產(chǎn)業(yè)共吸納勞動力就業(yè)25萬，每年投資需求高達(dá)80億歐元3。德國水科學(xué)研究和水技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展位居世界前列。2011年，德國可持續(xù)水技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)品約占全球市場份額的10%，而在水資源高效利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域市場占有率高達(dá)20%。

為此，德國政府認(rèn)為：水科學(xué)研究和水產(chǎn)業(yè)發(fā)展要更好應(yīng)對未來多樣化、多領(lǐng)域、不同應(yīng)用方式和不同地理區(qū)域的差異化需求，以確保德國在水科學(xué)研究和水產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的優(yōu)勢地位。這具體包括以下四方面：一是在全球水資源不斷減少的背景下，促進(jìn)水資源的高效利用；二是提升水資源供應(yīng)和處理安全保障，實現(xiàn)水資源可持續(xù)循環(huán)利用；三是按照可持續(xù)發(fā)展理念，確保水資源在不同應(yīng)用領(lǐng)域和不同代際間保持平衡；四是適應(yīng)人口結(jié)構(gòu)變化和城鎮(zhèn)化發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施等。這也是德國聯(lián)邦教研部提出可持續(xù)水管理理念、探索研究跨領(lǐng)域系統(tǒng)化技術(shù)解決方案的重要原因。按照需求驅(qū)動導(dǎo)向原則，《可持續(xù)水管理》研究計劃將開展跨學(xué)科和跨領(lǐng)域系統(tǒng)研究。

圖5-16　需求驅(qū)動的可持續(xù)水管理結(jié)構(gòu)示意圖