人们熟知的“亚洲水塔”在科学上被定义为“西南河流源区”，指的是我国青藏高原南部及东南毗邻横断山的广阔高原山区，雅鲁藏布江、澜沧江、怒江、长江以及黄河等亚洲大河集中发源于此。在我国极端缺水的现实下，该区域出境水量高达5000亿立方米，接近全国年用水量的总和，但利用率还不足2%。
破解西南河流源区径流变化这一科学难题，直接关系到我国实施生态安全屏障建设、水安全、清洁能源及“双碳”目标、“一带一路”倡议等多项国家重大战略。
为此，国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金委）在经历了近6年的反复论证、周密谋划后，最终从我国众多的水问题中遴选、聚焦到西南河流源区，并于2016年正式立项启动国家自然科学基金重大研究计划“西南河流源区径流变化和适应性利用”（以下简称重大研究计划）。
2024年底，重大研究计划以全优成绩完成结束评估。中国工程院院士、重大研究计划指导专家组组长胡春宏感慨颇深：“踏遍青山情未老，‘亚洲水塔’是一片充满魅力又极富挑战的学术热土。8年时间里，我们实现了把多学科交叉融合理论探索和服务重大战略的具体实践结合起来，努力把论文写在雪域高原和峻岭深谷中的工程现场，基石已筑、蓝图正绘、未来可期。”
多年前，中国科学院院士王光谦与胡春宏等专家就前瞻性地认识到，西南河流源区径流利用涉及多项国家重大战略需求，但基础理论研究却非常薄弱。2013年，国际水文科学协会提出了“新水文科学计划IAHS-Panta Rhei（2013—2022）”。此后，全球学界陆续启动了相关重大科学计划，如加拿大科学院的“全球水未来”国家研究计划、美国国家科学基金会的“水能粮互馈”研究计划等。近10年来，该研究领域发表论文数量呈指数级增长。
胡春宏看到，尽管西南河流源区被国际学术界公认为研究径流变化最理想的“热区”“高点”，但该区域的基础研究相对滞后。在重大研究计划实施前，专家们查阅大量资料后发现，关于青藏高原的水科学研究在国际顶级期刊上发表的论文数量很少，而且有80%的论文由国外学者完成。这让中国科学家既感到压力，也产生了迎头赶上的坚定决心和澎湃动力。
“以往欧美学者的研究成果主要依靠数学模型等间接手段获得，缺乏实证资料的验证，对径流组成、变化归因及未来趋势等重要问题的认知存在片面性，形成严重误导。”胡春宏指出，“如何纠正不正确的看法，打破历史上形成的学术思想禁锢，也是我们面临的重大挑战。”
面对这一学术探索的“富矿”，科学家们决心牢牢抓住“径流变化”这个牛鼻子，锚定国家战略的重大需求，直面“世界屋脊”科学探索的难题，抢占“第三极”学术高地。
重大研究计划实施的区域山高谷深、高寒缺氧，河流源头均为无人的生命禁区。据水利部资料，该区平均超过3万平方公里的范围内才有1个基本水文站，站网密度不足全国平均的1/30，上千公里干流河长的雅鲁藏布江仅有5个水文站。
中国工程院院士、指导专家组成员张建云在实施方案论证会上强调：“径流变化研究需要序列资料对其动态细节进行精确刻画。如何构建覆盖全域的以径流要素为主的监测体系，弥补资料短板，是重大研究计划的首要难题和第一任务。”
为此，重大研究计划在启动会上率先部署6个“监测和数据平台类”项目。指导专家组要求所有项目“向北、向西、向高原”，把现场观测和收集基础资料作为项目开展的首要任务。
8年时间里，重大研究计划资助的89个项目均组织了科考调查，汇交了海量第一手科学观测数据，科考次数超100次，累计7000人次进入高原河流源区。
仅指导专家组和管理工作组就组织了8次专家组的源区高原科考，总行程超过5万公里。指导专家组的胡春宏、张建云、王超、郑春苗、倪广恒，特邀知名专家刘丛强、康绍忠、吴丰昌、李华军等学者深入五大河流的源头区考察，对把握总体方向提出了卓有成效的意见。
科考途中，科学家们经历过“生死考验”。2018年9月，胡春宏带队进入雅鲁藏布江源头杰玛央宗冰川地区，为尽可能多地了解源区径流情况，拓展了原计划路线。无人区冰原景观让经验丰富的驾驶员也迷航了，他们在海拔5600米的高原停留了8个多小时，接近燃油耗尽才回到安全地带。
2023年4月，科考队在完成长江源头姜根迪如冰川考察后的返程中，历经长达14小时高原长途后，中国工程院院士、指导专家组成员王超乘坐的汽车不慎冲入黑夜中的河流。
身陷冰冷、湍急的水流，年过六旬的王超临危不惧：“不要慌！都别动！”他的冷静指挥稳住了同车人员的心态，等来了救援，最后安全脱险。
如今，胡春宏在接受《中国科学报》采访时回忆：“真是不幸中的万幸。从对源区的陌生到熟悉，再到科研成果的取得，凝聚了大家不畏艰难、勇于探索的科学家精神，冒点风险也值得。”
8年时间里，在科学家的共同努力下，河流源区新增1300多处监测点，基于遥感技术的“卫星水文站”的建立解决了无人区径流观测问题，构建了西南源区天空地一体化监测体系。清华大学青年教授龙笛带领科研团队勇于创新，利用新一代雷达、激光和重力卫星等观测新技术，提升了高原无人区观测的技术水平。
这些观测结果形成了八大类118套共计2000余万条监测数据的高质量数据集，并实现全球共享。
重大研究计划聚焦“径流变化”“生源物质变异”及“适应性利用”三大核心科学问题，系列基础研究成果达到国际前沿水平，展示了我国在该领域积淀的深厚“内功”。
重大研究计划实施后，我国学者在该领域的论文发表数量迅速增加，学者们共发表2800多篇论文，其中在《科学》《自然》及其重要子刊等高水平学术期刊上发表论文30余篇，同时出版专著19部。在国际顶级期刊上发表的该领域论文中，中国学者的贡献由20%上升到70%。全球发文知识图谱分析，2000年以前中国和美国为青藏高原水科学领域的共同研究中心，2024年中国已成为该领域唯一的“领跑者”。
这些成果的取得离不开重大研究计划对有组织科研的实践。来自全国100多家单位的1000多位专家学者参与其中，代表了全国该领域的优势力量。
参与重大研究计划的多名骨干学者还在国际重要学会和期刊担任领导职务，成为国际大型科学计划的“领导者”。
同时，在澜沧江-湄公河国际河流协调机制中，中国科学家接受中外媒体采访报道的次数是重大研究计划实施前10年总量的5倍。这表明，在水科学国际学术语境中，“中国声音”大幅增强，国际学术影响力和国际舆论引导力得到跨越式发展。
“过去，我们缺乏系统的监测和理论支撑，面对国外质疑时往往难以有力回应。现在不同了，我们有了自己的研究成果和数据依据，可以理直气壮地进行回应和反驳。”胡春宏说。
重大研究计划也培养了一批水科学领域青年人才，其中有9名获得自然科学基金委的青年科学基金项目（A类）、6名获得青年科学基金项目（B类），培养的研究生超过600名。专家们相信，这支充满活力的青年力量将为持续推进创新性研究注入源源不断的动力。
在重大研究计划实施中，科研团队不仅与国家相关业务部门保持密切联系，还与多家生产、规划设计单位开展深度合作研究。据统计，这些生产单位实质性参与50个项目，超过项目总数的一半。这一举措确保了科研成果落地应用。
值得一提的是，科学家们在径流适应性利用方法学方面取得的成果已服务于西南清洁能源基地多能互补、澜湄跨境河流互惠合作、雅鲁藏布江下游水电工程安全保障、国家水网工程战略规划等四项国家重大工程。
在指导专家组看来，基础研究对于工程实践具有根本性的支撑作用。重大研究计划所聚焦的科学问题是从实际生产需求中提炼而来，凝聚了全国水利学者与工程实践者的集体智慧。研究成果又回到实际生产中去，为国家重大工程提供了科技支撑。
例如，“雅江万年洪水序列”成功应用于2018年雅鲁藏布江堰塞堵江的灾害事件，为雅鲁藏布江下游水电工程设计洪水标准提供了坚实、可靠的科学依据。而基于数据实证的泥沙输移模型，准确解析了雅鲁藏布江泥沙冲淤规律，解决了工程取水口防沙技术难题；提出了科学调控方案，解决了雅鲁藏布江下游水电工程规划设计面临的急、难问题。
胡春宏认为，弄清基础研究中的科学规律，对于在工程实践中把握“度”至关重要。必须建立在科学认知的基础上开展水资源利用，把握好“应用的度”，即用到什么程度最合适。
在澜沧江-湄公河国际河流治理中，科学家建立了多目标、多利益主体博弈的径流适应性利用方法和模型，明晰了径流调控的关键阈值，提出了多目标的综合调控维度并形成了跨境水-能-粮互馈合作共赢的“中国方案”。
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