水工环地质调查进入新阶段

国土资源大调查启动以来，在国土资源部、中国地质调查局的领导与组织下，水文地质环境地质调查评价取得了一系列新进展。完成了全国地下水资源与环境评价的核查工作，编制完成了《中国地下水资源》专题报告和《中国地下水资源与环境图集》，为国家水资源宏观规划、生态建设规划布局、社会经济发展规划布局提供了新的地质依据；在华北、西北等重点地区开展了新的水文地质调查工作，首次编制了华北平原地下水年龄分布图；全国地下水资源及其环境问题调查评价（一期）在八个重点地区展开，进一步查清了这些地区的水文地质结构，在地下水功能评价方面做了有益的尝试，建立全国地下水与相关地质环境动态评价平台的构架正在逐步形成；部分缺水地区的勘查工作，直接解决了一大批饮水困难地区人畜饮水问题。
<P>    新一轮地质大调查水文地质环境地质调查工作部署方向正确，布局合理，取得了一大批新成果，稳定了一支队伍，使水工环地质调查进一步走向深入。水文地质学界拥有一大批学术领先、经验丰富的老专家，这是一笔宝贵的财富，也是水工环地质工作保持正确方向的有力保证。50多年来调查和研究工作的积累是当前和今后开展水工环地质调查的重要基础。</P>
<P>    与第一轮以1/20万为主的水文地质调查工作相比，几年来的工作在指导思想上有了很大变化，做出了大量尝试，有经验也有教训。</P>
<P>    由于投入不足，新的工作体系尚未完善，社会化服务机制不够健全，当前的水文地质工作程度还难以适应新时期国家对水文地质基础资料的需求。存在主要问题是：</P>
<P>    1、投入严重不足是制约设想目标实现的最大问题。由于资金投入严重不足，调查中的实物工作量投入十分有限，满足不了任一精度的工作量要求，不足以达到“进一步查明…”的任务要求。如：大部分区域每年钻探进尺仅有几百米，难以实质性提高研究程度。</P>
<P>    2、尚未完成新时期水文地质调查完整工作体系的探索和总结，现有工作带有尝试和试验性质。在长期积累的基础上，针对当前和今后国家战略性新需求，在有限的资金投入保证下，所应遵循的工作原则和方案需要尽快研究落实。1993年下达过1/5万水文地质环境地质调查规范，其规定的工作量定额在现有投入和工作方式下根本不可能得到有效支持，工作方法不得不做出调整，充分利用以往资料，突出重点，查明关键界面和关键关系，实际投入工作量的面积不能铺得很大。</P>
<P>    3、以往主要突出了大区域为单元的宏观评价，难以达到具体指导编制场地地下水开发利用规划和实际管理地下水不合理开发利用行为的调查精度要求，需要从宏观尺度的调查评价深化进入到中观尺度的更高精度的调查评价。比如对区域地下水系统结构的认识，要从基本掌握大区域循环的主要边界条件及其通量，深化到调查了解大区域内部的含水层结构关系，从由于调查精度限制不得不做出的过度概化，向真实刻画、真实模拟的方向推进。</P>
<P>    4、尚未建立调查资料及时提供公益服务的机制，成果缺乏高层次、战略性集成、综合、包装和必要的宣传推介。</P>
<P>    当前，国家推行全面、协调、可持续的科学发展战略，要求实现人与自然和谐相处，国家社会经济发展面临的饮水安全、粮食安全，实现绿色经济和循环经济思想中的科学用水问题，区域协调发展过程中的水资源调配与水环境保护等，都对水文地质工作提出了新的更高的要求，采用领先理论指导和先进技术支撑，对人为影响条件下重点地下水开发利用地区开展高精度调查，进行地下水功能最佳利用和综合效益最大化评价，指导和服务于较小尺度的地下水合理开发利用对策和管理，这已经成为新阶段水文地质调查的主要任务。对此，我提出“精细调查，精确刻画，高速模拟，实时反应，全面服务”的工作思路，建议以新的理念将水工环地质调查引入新的阶段。</P>
<P>    具体建议如下：</P>
<P>    1、开展重点地区含水层“精细调查，精确刻画”，大幅度提高水工环地质调查工作程度，为亚区域（单元）尺度地下水合理利用和地质环境保护提供翔实地质依据。</P>
<P>    地下水系统是一个复杂系统，更精确的评价和规划管理需要更精细地把握和刻画其非均质、非线性、各项异性属性。</P>
<P>    建议实施我国主要含水层精细探测工程，按照突出重点、技术先进、国家公益性地质队伍为主体的原则。</P>
<P>    由于按照现行规范，1/5万图幅投资需要大约为150～200万元，实际上很难在全国范围内普遍部署达到这样投资规模的工作。必要性和现实性决定了必须选择主要地下水开发利用地区、问题突出地区、有潜力地区和主要经济区等，一一比较后，找出适宜地区开展高精度的调查。</P>
<P>    在工作中，综合运用新技术（遥感、物探、同位素、科学钻探、信息化与可视化），实现高精度调查效果，体现科研为先导，利用10年左右时间，把完成60～100万km2，以1/5万为基本精度的水文地质调查作为基础性水文地质调查的主体工作。</P>
<P>    调查方法：</P>
<P>    （1）调查全过程信息化，大幅度提高调查效率，缩短调查周期：野外信息化采集、图幅数据库、区域信息系统、项目评价系统、区域地下水系统三维可视化；图幅调查工作是基础数据采集过程，原则上一年完成全过程工作。</P>
<P>    （2）应用先进遥感技术，解译水文地质条件的变化：TM、ETM、QUIKBIRD、中巴资源卫星等多源信息，解译古河道分布、土壤水分布、浅层地下水位变化、咸水分布范围变化、表层蒸发量分布、生态环境变化等。</P>
<P>    （3）综合应用先进同位素技术，调查评价地下水形成年龄与循环演化特征：CFC、14C、36Cl、惰性气体、氘、氚、18O、同位素示踪等。</P>
<P>    （4）综合应用先进物探技术，探测地下水系统结构、边界条件及其变化过程：电测深、EH-4、核磁共振、三维地震、综合测井等。</P>
<P>    （5）应用现场和室内先进测试分析技术，高精度分析测定地下水中物质组成和污染（特别是有机污染）物质分布：气相色谱-质谱仪、液相色谱-质谱仪、X射线荧光光谱仪、离子色谱仪、现场快速分析仪器等。</P>
<P>    （6）在充分利用以往资料基础上，在水文地质条件调查程度不足地区部署钻探工作，使地层揭露达到与工作精度相适应的程度，进一步查明水文地质条件，提高调查研究程度，达到满足指导地下水开发利用规划和方案制定所需要的资料精度，为利用三维可视化技术精确刻画区域地下水系统特征提供充足资料。</P>
<P>    （7）按照标准图幅进行基础数据采集：在不同类型调查地区（分为：平原地区、内陆盆地、岩溶石山、红层地区、丘陵地区、其他地区等），针对特定需求，分解重点调查区块，在区块内按照国际标准图幅，在统一的技术要求指导下实施各类调查工作、采集各类调查数据；图幅调查重点是结构、参数、动态、污染等。</P>
<P>     (8）按照区块进行综合集成：强调以区块整体为单元进行综合分析和成果集成，分别提交图幅基础信息和区块分析评价成果；区域综合重点是分析区域水循环机理，评价地下水可更新能力，提出合理利用对策。</P>
<P>    （9）区块内的调查工作采取重点带动的方式：在关键图幅（带）加强工作量投入，对区域性关键水文地质问题取得突破性认识，直到区块其他范围的调查工作结束，带动区块综合集成成果的研究精度和认识水平。</P>
<P>    2、建立基于信息化平台的流域尺度地下水系统“高速模拟，实时反应”机制，构建地下水评价新格局。</P>
<P>    高速模拟是随着计算机技术的飞速发展和水文地质调查研究程度的提高而必然要实现的目标。调查信息的数据爆炸、现有小规模计算能力在数值模拟中的“瓶颈”制约，导致调查资料不能得到充分利用，数值模拟效益低下，过度概化使模型产生很大失真。另外，地下水系统是复杂的相互关联的系统，地下水系统的行为也有复杂系统的“蝴蝶效应”，要提高模拟精度，必然会要求更高的运算能力支持。不能容忍因计算能力不足而刻意简化地下水系统属性。所以，超高速计算的引入，可能最终带来水文地质理论和其社会服务能力的“革命”，有必要加以研究，及时筹划，积极推进。</P>
<P>    实现模型系统对地下水动态的实时响应，需要高速模拟环境和有效观测体系的紧密结合，所以完善的充实地下水观测网络十分必要。</P>
<P>    3、构建面向决策支持、社会公众信息需要、学科发展等多层次需求的水工环地质调查“全面服务”体系，突破对地质调查资料价值的认知，建立公益性地质调查资料，及时服务于社会，达到社会效益为核心的地质调查价值取向。</P>
<P>    向社会提供基础性地质调查资料是地质调查的基本任务和核心工作。美国地调局把地下水实时监测信息和公益性地质调查研究成果及时在网上发布的做法值得我们借鉴。水工环调查具有社会公益性质和非营利属性，建议率先突破调查资料及时提交社会使用的瓶颈。将调查资料、监测资料、评价报告在第一时间向社会发布。</P>
<P>    总之，要以基础性调查为本，科研为先导，技术为支撑，解决实际问题和需求的驱动力，深入研究新时期水文地质调查评价工作的指导思想、目标任务和具体工作步骤，为国家社会经济发展作出更大贡献。</P>