当前北京和上海都以建成世界城市和国际大都市为发展的重要目标。由于我国综合国力迅速增强，国际地位不断提高，这一目标符合实际和世界发展趋势，因此也是对科学发展观的落实。但其关键在于世界城市的形成及其规模以及如何由科学发展观指引。
一、世界城市的水资源与人口
科学发展观要求“协调”，在世界城市的建设上就是“人与自然和谐”，“发展与自然和谐”;科学发展观要求“可持续发展”，就是社会经济的发展要在所处自然生态系统的承载力之内，否则就无法持续。自然生态的承载力有多个要素：土地、能源、水资源和环境容量等，其中最重要的制约就是水资源。
对于城市来说，土地资源尽管受地形制约不是无限的，但可以利用山地，改造河网不断扩大;这个过程中要考虑不能过度占用耕地、林地。能源是可调配资源，可以用运煤、输油管、输气管和电网来解决;但也要考虑国际和国家的能源承载能力和低碳发展。环境容量也是有限的，虽可以通过节能减排和污水处理等措施在相当大的程度上解决，但也不是无限的。
最重要的制约因素是水资源，“水是生命之源，有了水才有人，有了人才能发展”。有多少水，就容纳多少人，城市才能发展多大。不管是历史上世界城市的形成，还是今天的现实状况，都明确无误地说明了这个真理。
水属于“准可调配的资源”。但迄今为止，还没有一个城市完全依靠“调水”来形成和发展。因为，从生态学和知识经济学来看，水的合理配置是在本流域内进行的，跨流域调水有诸多问题。
纽约、伦敦等世界大城市都依河而建，且多在水量充沛的入海口，纽约在东河和哈得孙河的河口;东京在隅田川和荒川的河口;塞纳河穿巴黎而过;泰晤士河穿伦敦而过。而北京的水源、西部的永定河已经断流，东部的潮白河则水量日减，所在的海河流域属严重缺水地区。北京人均水资源量仅为202m3/人，仅为世界平均水平的3%，是维系可持续发展的最低标准300m3/人的2/3，缺口靠牺牲生态水来补足。
二、北京今天的供用水局面来之不易
大家都知道北京缺水，但又都知道北京现在还有水可用，危机感因人而异。这正是北京供用水的最大问题。实际上北京今天有水可用的局面是来之不易的。世界大城市由于地域狭小，人口众多，生活、生产用水多，在历史上曾几次出现缺水局面。上个世纪50年代，巴黎由于人口急剧增加，遇到天旱曾出现严重的缺水情况;1964年东京奥运会前，人口增加，又遇天旱，保证供水成为准备奥运会的第一任务，为此甚至采取了市内洗浴业一律停业，让人们到市郊去洗浴的办法。
(一)以新治水思想制定的首都水资源规划
北京解放以来也数度出现水危机，但由于当时的经济能力和认识水平所限，都没能比较彻底地解决问题。1998年我国大洪水过后，水利部水资源司和北京市水利局反思，考虑到北京缺水怎么办。在知识经济的新思想的指导下，经过详细的实地调查和反复讨论研究提出并制定了《21世纪初期(2001―2005)首都水资源可持续利用规划》。与以前水利规划的主要区别在于以下几个转变：
第一，从以水利工程为主，转变为以流域的水资源优化配置为主;
第二，从仅考虑北京小系统，转变为包括上游的全流域大系统;
第三，全面考虑水资源供需平衡，从以开源为主，转变成节流为主;
第四，从单纯的修坝建库、修渠引水的土木工程手段，转变为工程、经济、管理和生态的综合手段。
水利系统工程采用工程、经济、行政和生态等综合手段，不仅是土石方工程。提出一节(水)、二保(护水资源)、三管(统一管理)、四调(调整产业与种植结构)、五水价(调水价)、六回用(再生水)、七治污、八有限调水综合措施。在工程手段中应包括：节水、治污、环境治理、资源保护、生态修复、产业和种植结构改变等综合手段，而不仅是建坝、修渠的土矿工程。
(二)新思想与新规划取得的成绩
该规划投入220亿，保住了首都脆弱的水资源供需平衡,取得了显著成绩。自2001年起至2004年底，在经济与人口增长的情况下供水止增回落共节水11.7亿m3，至2009年达32.1亿m3(见北京年鉴)。2003年笔者提出并主持实施每年晋冀集中向北京输水工程，通过减少蒸发、渗漏和截流多项工程，至今向北京输入5亿m3水。
三、北京目前水资源供需平衡存在的问题
北京水资源的供需平衡目前有两大问题：一是在北京人口不断增加的情况下如何保证供水;二是如何维系北京的生态系统。
(一)如何满足不断增加的人口供水
自明初在北京建都，北京成为世界大城市以来，虽经几度缺水、不断寻找新水源，但北京一直属于中度缺水(水资源>1000m3/人)。这种情况一直延续到1950年。那时北京地域的人口约为220万人，而年均水资源总量约为24.2 亿m3。此后到今天，北京市的用水人口增加到2000万，以2009年北京水资源量21.8亿m3计，每人仅合109 m3。虽然水资源总量仅减少10%(在正常统计波动范围内)，但人均水资源量仅为半个世纪前的1/10。其中道理很简单，一个大苹果可以满足1个小孩的需求，而10个小孩来分，就远远不够吃了。
实际上2009年北京有12亿m3外来水源(包括再生水)，即便再生水利用率再提高，南水北调10亿m3到京，在未来20年内北京的最大供水量也不会超过50亿m3。如果北京人口按照依前10年12.5%的速度增长，到2020年将超过2250万，人均水资源仅为222 m3/人，仅及笔者在联合国主持制定的维系可持续发展最低水量的2/3，低于以色列等最干旱国家的水平。
(二)如何维系北京的生态系统
有人说，按照2009年的数据，北京的人均水资源量仅为不到180 m3，不是也有水喝吗?必须认识到：这是在地下水过度超采，水生态系统严重欠账的情况下勉强维持的。
2009年北京采地下水19.7亿m3，超采30.5%，一年就欠账4.6亿m3。近10年平均每年超采值达9亿m3，相当一部分喝的是“子孙水”。从1950年到2000年，由于地下水超采，北京地下水位已经下降了23.5米之多。也就是说京郊农民打井取水已经从4―5米变成要打30米的深井，不少地方的机井要打到60米深才出水。在半个世纪之前，京郊农民靠人工打井，根本不可能在这片土地上生活，这还不严重吗?
如果说数字还不够形象的话，那么事实更是明证。笔者在北京生活了65年，在上个世纪20年代，香山附近全是湿地，是北京烤鸭的货源。在上个世纪50年代，初北京的高层建筑工地，挖3―4米就要出水，抽水是施工的重要工序，而今天打30米深的地基都抽不出水来。在上个世纪60年代初，北京近郊的农村几乎村村前面有水塘，今天几乎消失殆尽;当年的南沙河水流充沛，笔者要游泳才能到对岸，现在已经干涸。现在北京附近除了人工河湖以外，是“有河多干，有塘皆涸”。
目前北京五环内，每一棵树都需要人工浇灌，否则就会枯死。而地下水越抽水位越低，树的根系就更触不到水;而更多地浇水，使地下水位更多地降低，形成了人为的恶性循环。其结果就是地下水抽不上来，根系更触不到水，树逐渐枯死，北京的生态系统遭到毁灭性的破坏。如果北京不采取更科学、更严格的水资源平衡政策，在20年内北京的地下水位就将再降20米以上，上述可怕的结果就会出现。
(三)调水能解决问题吗?
迄今为止，没有一个世界大城市的水源问题靠跨流域调水来解决，中国早就有“远水不解近渴”的古训。虽然莫斯科从上个世纪30年代就大兴调水工程长距离调水(几百公里)，但至今没有很好地解决问题，莫斯科仍然缺水。
现议调水有如下“途径”：
有人提北水南调，从贝加尔湖调水。笔者考察过全程，从气候、地质环境和工程条件来看，在本世纪是不可能的。
有人提海水淡化，从渤海调水。这种做法要从经济成本来分析，在受控热核聚变能商用之前，也就是本世纪上半叶是不可能大规模进行的。即便目前做，也要从生态成本分析，即如不与公海水交换保持平衡，污染已经十分严重的渤海将变成死海。
南水北调。这是笔者主持制定的《首都水资源可持续利用规划》的一部分，是没有办法的办法，而且只能有限调水10亿立方米;而在北京节水能力形成后，将停止调水。停止掉水的原因在于，调出地区丹江口现已处于中度缺水;其次，由于引水、渗漏和污染等一系列问题，上千公里的长距离调水是否能持续，在世界上还没有先例;再次，丹江口与北京有水源同枯同丰的问题;最后，日益提高的经济成本是否合算，能否承受也是个大问题。
关于再向丹江口地区引长江水的想法问题更大。长江排污现在已达污水与径流量比1/40的自净能力临界，是不是又要在长江沿岸大量投入建污水处理厂、提高处理等级呢?由此产生的问题又由谁来解决。
至于炸开喜马拉雅山放印度洋水汽的想法，就更离奇了。笔者搞过10年受控热核聚变实验，核弹主要靠核污染和热辐射伤人，其爆破和冲击波威力有限，更无法炸山。
四、如何科学地解决世界城市的水资源问题
既然水资源是制约世界城市发展的短板，科学地加强这个短板就是世界城市可持续发展的关键。国际的世界城市有许多经验值得借鉴。缺水的柏林提高再生水处理等级，饮用水有1/3是再生水，这增加了可用水资源的总量，符合循环经济和生态学的原理。东京水灾较多，但没有高筑堤坝，而是在郊区留下开阔的蓄滞洪区，无水时是高尔夫球场和公园，防止水灾的同时还节省了高尔夫球场的土地。在巴黎有一块低洼地，也没有高筑堤坝、画地为牢，而是以准确的气象预报让居民在洪水来前撤离。伦敦泰晤士河在上世纪50年代污染成灾，整整治了30年才基本还清，所以现在伦敦制定了严格的节水(少排污)和污水处理政策。
北京应该制定什么样的水资源政策呢?
实际上解决城市水问题只有三条途径：一是提高水的利用效率;二是把人调出来;三是把水调进去。迄今为止世界城市的科学解决办法是，以第一为主，第二、第三为辅。
(一)建立“用水人口”的新概念
一个世界城市的人口是多还是少，应用人与自然和谐的“用水人口”新概念来衡量。1个常住人口在北京停留365天，即1个用水人口。两个常住人口各住半年，是1个用水人口。流动人口365个人每人住1天，也是1个用水人口。
世界城市大多有这个概念，由于用水后还要排污，所以对污水处理能力也要有预测。以北京为例，2009年户籍人口为1246万，常住人口为1755万，而2008年瞬间人口曾达1.47亿人次。以流动人口平均每人在京住6天计，北京人口的用水人口已近2000万。而北京目前所有开源节流的措施都到位还要5―10年时间，届时如果进一步破坏生态系统，最多也只能支撑2200―2400万用水人口。
(二)继续提高用水效率
用水效率的基本衡量标准是单位GDP的用水量。北京2009年的万美元GDP用水量是203m3;尽管连年下降，却仍高于极端缺水的以色列(149m3)。伦敦、东京、巴黎和纽约因不包括郊区无农业，而且是发达国家不具可比性;而极度缺水的以色列(农业用水占50%，北京仅占34%)是可比的。如果北京的用水效率赶上以色列，即使保持同样生产规模，每年节水可达9.4亿m3。
(三)提高再生水利用率与南水北调
目前北京再生水利用逐年递增，如果增加到8.1亿m3/年，又可增加水源1.6亿m3;南水北调进京10亿m3。
仅以上三项，北京每年便可少用水9.4亿m3，多增水源11.6亿m3。届时北京水资源总量可达45.5亿m3。
但这笔平衡帐是在北京人口不再增加的前提下算的。如以人口2300万为上限，北京勉强达到维系可持续发展，人均水资源量300 m3标准的2/3，即阈值下极端。
同时，北京必须有足够的水资源量保证北京人均GDP翻番，赶上世界大都市的水平。否则由于水的限制，北京GDP不可能再增加。
更为重要的是，北京应大大增加生态水用量。目前北京环境用水仅为3.6亿m3，也就是说在北京1.68万km2的地域上仅能铺上21毫米的一层水。这不仅无法回补地下水，而且难以维系有植被的生态系统。如果生态水可以增加2―3倍，不仅能维系北京历史上的乔灌草生态系统，而且可以逐年回补地下水。
只有这样，北京才能逐渐修复已遭重创的水生态系统，成为合格的世界城市，才能在水生态承载力提高的基础上持续发展。
