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    美国国家海洋和大气管理局的一个机构——国家地球物理数据中心与美国地质调查局的地球资源观测和科学中心两者开展合作研发了本文所述的可持续规则,为美国海岸带建立准确、一致和无缝的测深-地形数字高程模型(DEMs),这些DEMs未来将免费供公众使用。正方形单元“光栅”模型是最常用的模型,该规则正是针对这种模型的,而不是不规则三角网(TIN)或其他类型的DEMs。

      

      

      

      表1 海岸DEM的规格

       

    图1 DEM单元嵌套的例子

       

    表2 地理DEMs的大概海上覆盖范围

      

    正方形单元海岸DEMs有很多用途,包括海岸洪灾模拟、海岸变化分析、栖息地测绘和地球可视化。为了支持由多个政府机构、学术界和商业部门建立海岸DEMs的无缝融合,需要在一个明确的框架内研发这种DEMs,框架包括关键DEM要求和建议,以及支持发现、获取和使用的一致文件。

      

    本文所述的正方形单元海岸DEM将被进行测试、审查和改进。目标是为美国建立可持续的框架,使美国海岸地区的无缝、可合并和公开的测深-地形高程模型得到共享开发,以响应总统的国家海洋政策。该框架需要:

      

    1.定义必要的关键海岸DEM规格,以支持DEMs的无缝融合。

      

    2.为数据处理、DEM开发和DEM评估提供建议和最佳方案。

      

    3.作为最新发布公共高程数据的海岸DEMs,描述其有效升级所需的技术。

      

    4.确定文件要求,以获取重要数据处理和DEM开发步骤(例如,符合标准的元数据记录和空间元数据)。

      

    5.确定今后改进的地方,例如数据采集和处理的差距,数据传输的改进,合作和协同可以提高DEM精度和范围的沿海区域。

      

    美国海岸DEM的规则 

      

    表1列出了几个关键海岸DEM规则,这些关键规格是美国海岸正方形单元、公共模型需要遵循的,以确保由不同小组或机构建立的海岸DEMs在单元基础上保持一致。不一致的DEM将无法作为海岸和测深高程的全国性无缝填图的一部分被融合。

      

    投影:正方形单元海岸DEMs应该在当地通用横向墨卡托(UTM)区投影或地理坐标(即,未投影;表1)中。对于海岸线的高分辨率、米级模型,当地UTM区投影是最合适的。对于延伸离岸更远的低分辨率DEMs,地理坐标是最合适的。因为这两种模型之间的正方形单元栅格转换(模型之间的正方形单元不一样)会引起失真,应尽量减少这种转换。

      

    单元大小:UTM区DEMs的单元大小应为1米或3米(表1)。海岸DEMs的地理坐标单元大小在1/9弧秒到9弧秒之间(表1)。三个步骤的因素将有助于确保相同坐标系下不同单元大小的海岸DEMs之间的一致嵌套(即,同样单元大小的9个单元在下一个较粗单元模型中,它们将作为一个单元而有相同的地理足迹)。

      

    海上覆盖范围:每个连续的、较粗海岸DEM都应向海上延伸(表1,图1),以便测深数据密度和单元大小之间有粗略的对应关系(例如,在更深水域中,测深的间隔加大)。表2列出了这些“可伸缩”地理DEMs的大概海上覆盖范围。1弧秒的地理DEMs应向外延伸至大约500米等深线,大致相当于大陆架边缘。3弧秒的DEMs应向外延伸200海里,到达美国专属经济区(EEZ)的边界;而9弧秒的DEMs应包括离岸更远区域的深水,如大型海洋生态系统(LMEs)、小海盆(例如墨西哥湾)和美国外大陆架(ECS)。

      

    网格配准:UTM区和地理海岸DEMs应由单元的角来定义,也称为基于像元或单元的配准(表1)。这将有助于确保海岸DEMs与美国地质调查局国家高程数据集(NED)实现无缝合并。对于NAD83水平基准面和NAVD88高程基准面,NED地形分别在1/9、1/3和1弧秒的单元大小中可获得。像元配准也将更好地实现海岸DEMs和相应彩色浮雕图像的互联网传输。

      

    水平基准面:美国海岸DEMs的水平基准面将使用1983年北美基准面(NAD83,表1)。此基准面与1984年全球世界大地测量系统(WGS84)几乎相同,而对于地理DEMs,认为这两种基准是相同的。

      

    高程基准面:更高分辨率DEMs的高程基准面将使用1988年北美高程基准面(NAVD88,表1),通过由国家大地测量局开发的最新大地水准面模型来实现。因为在单元水平上的高程不确定性可能超过正高(即NAVD88)和各种潮基准之间的偏移量,所以低分辨率模型应参考“海平面”,从而避免需要建立一个共同的高程基准。

      

    边缘精度:每个UTM区模型的边缘/边界范围的精度以米为单位,应能被3整除(即结果必须是整数,没有余数,表1),以使单元对齐并支持DEM合并。为了确保不同开发者所建海岸DEMs之间的一致性,每个地理模型的边缘精度需限定于经度和纬度的两位小数(即0.01度/36弧秒,表1)。

      

    高程精度:海岸DEMs中高程值的精度应适当限于海岸DEM的分辨率,以避免超过必要的更高精度DEM(表1)。对于单元大小为1米的UTM区DEMs,高程精度限定于0.01米。对于单元大小为3米的UTM区DEMs以及1/9、1/3和1弧秒的地理DEMs,高程精度应为0.1米。对于3和9弧秒的地理DEMs,高程精度为1米。低分辨率全球模型(例如,30弧秒单元)应具有10米的高程精度。

      

    多时相:UTM区海岸DEMs应包括多时相方面,多时相可实现高分辨率海岸变化分析(表1)。为了支持多时相,需要明确记录用于建立每个模型的元数据的调查日期和地理足迹,从而使模型之间的时空差别可以量化。虽然老版本的海岸DEM应被存档和公开访问,但地理海岸DEM没有明确的时间,因为它们通常反映了“最可靠”元数据。

      

    地表类型:海岸DEMs需要表示裸露地表或“裸地”,来支持水流模拟。建筑物、树木和其它地上或地下表面不应在模型中表示,并需要从源高程数据集中移除。如码头和水坝等大的固体结构可能要排除,这些结构对于水流是不可透过的障碍。记录应识别DEM中所表示的任何结构。

      

    公众获取和使用的限制:公众访问使用该框架的正方形单元海岸DEMs过程中不应该有任何限制,而不是“不能用于导航”(表1)。对衍生产品(即,DEMs)限制使用和公众传播的专有数据不应用于海岸DEM开发,除非数据所有者书面同意DEM可以没有限制完全向公众开放。

      

    对未来DEM的考虑 

      

    目前,高程基准面限制了河流和近海的延伸。建议能够将高程基准面的空间覆盖范围扩大到更远的内陆/河流和更远的海上,以及美国其他沿海地区(如阿拉斯加和夏威夷),这样就能增加这些区域潮汐基准中高程数据的高程基准转换和所得海岸DEMs的精度。

      

    美国海岸测深和地形结合技术的无缝填图规则

    (一)京津冀协同发展区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局天津地质调查中心

    工程首席专家:刘宏伟,中国地质调查局天津地质调查中心高级工程师,从事城市地质调查、海(咸)水入侵研究方面工作。

    工程目标:

    1.推动构建京津冀地区资源环境综合监测体系,形成地面沉降监测预警与防治技术方法体系;在支撑服务国土空间规划、自然资源合理开发利用、生态保护修复等方面推出一批示范性成果。

    2.围绕京津冀协同发展区重大工程和新型城镇化规划、生态文明建设和脱贫攻坚需求,开展京唐秦发展轴、冀中南城市群、张家口和太行山北段综合地质调查,查明地质环境背景条件和重大环境地质问题,提出支撑国土空间规划、自然资源合理开发利用、生态保护修复的对策建议。

    3.构建京津冀地面沉降监测预警与防治技术方法体系;形成基于遥感、地质及物探综合技术手段的太行山地区基岩地下水勘查技术方法体系。

    4.编制提交全国地面沉降防治报告、京津冀协同发展区资源环境地质图集、支撑服务北京市通州区和河北省廊坊市北三县协同发展规划地质调查报告等。

    5.完善京津冀综合地质调查信息系统,推进“地质云”京津冀专题建设和服务,全面提升京津冀协同发展区地质成果社会化服务能力。

    6.支撑中国地质调查局华北地质科技创新中心平台、地下水勘查与开发工程技术研究中心平台和自然资源部京津冀平原地下水与地面沉降野外科学观测研究站建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设5个二级项目:京津冀地区地质环境综合调查与监测、京唐秦发展轴主要城镇综合地质调查、冀中南城市群综合地质调查、太行山北段综合地质调查、河北张家口地区综合地质调查。

    (二)长江经济带地质环境综合调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局南京地质调查中心

    工程首席专家:姜月华,中国地质调查局南京地质调查中心研究员,从事城市环境地质方面研究。

    工程目标:

    1.查明重大水利工程对长江上中下游地质环境影响,提出相关对策建议;形成典型矿山尾矿和废石利用处置关键技术、高原斜坡地区隧道工程影响下岩溶塌陷防控技术等,支撑生态环境保护和地质灾害防治。

    2.围绕国家和地方需求,开展长江干流岸线、岩溶塌陷、湖泊湿地区和矿山集中区以及环太湖、皖江、川东和黔中城市群综合地质调查,重点查明地质背景条件、重大科学问题和环境地质问题,形成重要城镇区、重大工程区、重大问题区和重要生态区支撑自然资源管理和国土空间规划成果,提出与区域发展规划相适应的自然资源合理开发利用、生态保护与修复对策建议等。

    3.开展长江贯通时限与演化研究,破解长江起源与演化“世纪谜题”;形成重大水利工程对流域地质环境影响调查评价技术方法、高原斜坡地区隧道工程影响下岩溶塌陷防控技术、河湖湿地区地球关键带调查技术、后工业化城市更新地区地质环境调查评价技术方法、矿山尾矿和废石综合利用及盐碱地改良关键技术。编制形成环境地质调查规范、河湖湿地区地球关键带调查技术方法指南、长江岸线资源调查技术要求、岩溶塌陷风险评估技术要求等。

    4.长江经济带地质环境综合调查工程报告;重大水利工程对长江地质环境影响报告;长江贯通时限与演化研究报告;支撑服务长江三角洲区域一体化发展地质调查报告和图集;长江干流典型岸带修复治理方案和建议;长江三角洲地区盐碱地资源调查、利用和修复示范成果报告;支撑服务皖江沿江“1515”行动计划地质调查成果报告及图集;长江中游“两湖一库”湿地生态保护建议报告;长江经济带岩溶塌陷调查报告。

    5.构建长江经济带地质资源环境综合评价信息平台,为实现11个省市信息共享、“地质云”长江经济带专题建设和服务提供信息技术支撑。

    6.建强中国地质调查局城市环境地质研究中心、岩溶塌陷防治重点实验室、金属矿产资源综合利用技术研究中心等平台,打造长三角城市群地裂缝和地面沉降光纤监测、两湖沿江湿地区地球关键带监测等示范基地。

    工作部署:2020-2021年,工程下设9个二级项目:长江经济带地质资源环境综合评价、皖江城市群综合地质调查、鄱阳湖-洞庭湖-丹江口库区综合地质调查、渝中湘南岩溶塌陷区综合地质调查、黔中城市群综合地质调查、长江中游黄石-萍乡-德兴矿山集中区综合地质调查、云南安宁矿山集中区综合地质调查、攀枝花矿业城市矿山地质环境调查、四川广安资源环境综合地质调查。

    (三)粤港澳大湾区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局武汉地质调查中心

    工程首席专家:赵信文,中国地质调查局武汉地质调查中心助理研究员,从事环境地质方面研究。

    工程目标:

    1.开展深部地质探测和勘查工作,建立重点发展规划区三维地质结构模型,打造透明湾区。推动粤港澳大湾区陆海统筹综合地质调查工作,构建华南陆海统筹新样板。打造经济发达区新时代地质调查工作战略性结构调整和转型升级先行示范区。

    2.系统查明重点区优质水源地、优质耕地、地热、地下空间、海岸带等自然资源数量、质量、开发利用现状与潜力,为服务大湾区自然资源统一管理、国土空间规划和生态系统修复等提供数据支撑。有针对性地开展活动断裂、岩溶塌陷、软土地面沉降、水土污染等主要环境地质问题调查研究,查明空间分布特征及环境地质条件,研究形成机理及影响因素,提出防治对策建议。

    3.开展地下空间结构探测研究和地下空间资源开发利用评价,构建地下空间资源探测及评价技术方法体系。探索海陆交互带隐伏活动断裂调查方法,完善地壳稳定性评价与地应力监测技术方法。建立粤港澳大湾区海岸带陆海统筹综合地质调查技术方法体系,形成大湾区海岸带地质调查示范经验。通过央地、粤港澳三地人才、技术合作,探索粤港澳大湾区后工业时代地质工作新模式。

    4.编制大湾区系列资源环境地质图集,制作粤港澳大湾区系列影像、挂图、宣传手册,联合推动广州市地质科普园建设。

    5.支撑服务粤港澳大湾区规划建设地球科学建议,粤港澳大湾区自然资源本底及主要环境地质问题调查专题报告,粤港澳大湾区城市地质调查示范报告,粤港澳大湾区陆海统筹综合地质调查示范报告,粤港澳大湾区活动断裂及区域地壳稳定性调查报告。

    6.联合广州市地质调查院、广州市城市规划勘测设计研究院开发大湾区“地质随身行”手机APP。依托“地质云”,建立粤港澳大湾区地质调查数据库和信息服务平台。

    7.建立粤港澳大湾区资源环境监测基地,构建监测网络,打造大湾区监测预警平台,为生态保护修复和防灾减灾提供科学依据。组建广州城市地质调查联席会议办公室。

    工作部署:2020-2021年,工程下设3个二级项目:珠江口伶仃洋地区综合地质调查、粤港澳大湾区活动断裂调查与地壳稳定性评价、广州多要素城市地质调查。

    (四)雄安新区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局天津地质调查中心、中国地质科学院

    工程首席专家:马震,教授级高级工程师,从事水文地质、工程地质、环境地质调查工作。

    工程目标:

    1.调查深部地质结构和地质参数,建立区域地层划分标准和三维建模地层单元,建立不同空间尺度三维地质模型,构建世界一流的“透明雄安”。

    2.开展雄安新区工程地质、水文地质、土地和地下水质量、白洋淀生态地质等多要素综合地质调查,评价工程建设适宜性、地下水资源量、水土质量和白洋淀生态地质环境条件,为雄安新区总体规划和重点地区控制性详细规划编制、白洋淀生态环境保护与修复提供地质技术支撑。

    3.探索形成白洋淀湿地地表水和地下水转化调查、监测、评价技术方法,构建雄安新区水土资源承载能力评价技术方法,建立雄安新区厚覆盖区多种地球物理方法综合探测技术体系。

    4.提交雄安新区重要规划建设区工程地质调查报告,雄安新区土地质量地球化学调查报告,白洋淀湿地生态保护和修复地学建议报告,雄安新区资源环境综合监测年度报告等。

    5.建成并运行“透明雄安”数字平台,并与“雄安云”实现对接共享,为雄安新区规划建设运行管理提供地球系统科学解决方案。

    6.建设中国地质调查局雄安城市地质研究中心,构建地质信息服务机制,总结多要素城市地质调查“雄安模式”,打造多要素城市地质和自然资源调查示范基地。

    工作部署:2020-2021年,工程下设4个二级项目:雄安新区水土质量与地质调查评价、雄安新区深部三维地质结构探测、雄安新区资源环境承载能力综合监测和透明雄安数字平台建设、白洋淀地区生态地质调查。

    (五)海岸带综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局天津地质调查中心

    工程首席专家:肖国强,中国地质调查局天津地质调查中心教授级高级工程师,从事水文水资源和海岸带地质环境调查研究方面工作。

    工程目标:

    1.开展秦皇岛、涠洲岛资源环境承载能力调查评价示范,建立陆海统筹的海岸带资源环境承载能力与国土空间开发适宜性评价技术方法体系,并在全国海岸带推广应用,支撑渤海湾、长三角、黄河三角洲等海岸带国土空间规划和生态保护与修复规划。

    2.开展辽东湾、渤海湾、江苏沿海、浙江中部、三都澳、北部湾等重点海岸带综合地质调查和大连、宁德、北海等重点城市陆海统筹城市地质调查,查明重点河口湾区、重要生态区、重大工程区自然资源状况及资源环境问题。组织全国海岸带滨海湿地、海岸线、围填海等专题研究及成果集成。

    3.完善陆海交互带多手段、多目标综合地质调查技术方法和标准体系,大力推进海岸带智能地质填图示范与推广应用,力争潮间带综合地质调查与监测技术方法达到国际领先。

    4.提交全国海岸带综合地质调查报告(2019-2021年)、支撑长江三角洲一体化海岸带地质调查报告、渤海湾海岸线保护修复地学建议报告、黄河三角洲资源环境图集,提出北方海岸带典型盐沼湿地生态保护修复地质解决方案。

    5.依托“地质云”,建立海岸带“星空地海”资源环境监测网络和信息共享服务平台。持续更新全国海岸带海岸线、滨海湿地、围填海等自然资源与基础地质数据。

    6.以海岸带滨海湿地、侵蚀淤积、地面沉降、海水入侵、海底滑坡等重大资源环境问题为对象,加强海岸带地质研究中心等业务中心和重点实验室建设,加快推进滨海湿地生态地质国际研究中心及津冀沿海、浙江舟山、广西北海等陆海统筹野外科学观测研究基地建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设9个二级项目:津冀沿海资源环境承载能力调查、大连海岸带陆海统筹综合地质调查、江苏滨海湿地多圈层交互带综合地质调查、北海海岸带陆海统筹综合地质调查、浙江中部海岸带综合地质调查、广西钦州湾海岸带综合地质调查、雷州半岛东部海岸带综合地质调查、琼海-万宁海岸带综合地质调查、潮汕海岸带综合地质调查。

    (六)城市地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局南京地质调查中心

    工程首席专家:葛伟亚,中国地质调查局南京地质调查中心副研究员,从事环境地质方面工作。

    工程目标:

    1.形成多要素城市地质调查、评价、监测及成果服务体系,制定多要素城市地质调查、评价、监测、大数据集成技术标准及地下空间探测评价工作指南。

    2.组织开展山前平原、黄泛平原、黄土高原、滨江、滨湖、滨海、矿山等不同类型城市的多要素城市地质调查试点,探索重要地质资源开发利用和重大地质问题防治方法,形成典型示范经验和模式。

    3.创新城市地下空间资源评价方法,提出地上地下空间资源整体评价与协同规划理论,探索城市地区抗干扰高精度探测技术,攻坚城市地质结构探测、监测、建模等卡脖子的关键技术。

    4.提交全国多要素城市地质调查示范集成报告、示范城市多要素地质调查报告及地质资源环境图集、服务典型城市规划建设、地下空间利用、地质环境问题防控等系列应用服务报告。

    5.提出城市地上地下一体化三维属性模型建设标准、城市地质信息数据库建设标准,构建典型城市地质信息平台,建设“地质云”城市地质专题,提供示范城市地质调查成果及应用服务。

    工作部署:2020-2021年,工程下设12个二级项目:成都多要素城市地质调查、青岛多要素城市地质调查、南昌多要素城市地质调查、安庆多要素城市地质调查、郑州城市地质调查、延安革命老区综合地质调查、辽西凌河地区综合地质调查、杭州多要素城市地质调查、武汉多要素城市地质调查、惠州多要素城市地质调查、牡丹江市多要素城市地质调查、辽阳市多要素城市地质调查。

    (七)丝绸之路境内段综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局西安地质调查中心

    工程首席专家:董英,高级工程师,从事城市地质、工程地质、环境地质等方面工作。

    工程目标:

    1.查明黄河流域中上游重要城市群地区主要地质资源环境问题,提出支撑黄河中上游地区生态保护与高质量发展的地学建议。形成基于负面清单、短板理论的资源环境承载能力评价理论。

    2.开展关中平原城市群、宁夏沿黄生态经济区、呼包鄂榆经济区、新疆生产建设兵团等重要节点城市水文地质、工程地质、环境地质调查,引领地方政府加强城市地质调查工作,提高对基础地质条件和重大地质问题的认识,形成丝绸之路境内段重要经济区城市群综合地质调查成果,为丝绸之路境内段重要城市国土空间规划提供支撑服务。

    3.探索西北地区城市地面塌陷(黄土湿陷)、地面沉降地裂缝、滑坡等地质灾害综合防治技术体系,提升对西北地区国土空间规划、生态修复等工作的支撑服务能力。

    4.支撑编制黄河流域生态保护与高质量发展战略地质报告和图集,编制新疆生产建设兵团城市地质调查报告,地质工作支撑渭河流域生态保护与城市高质量发展报告。

    5.完善西北地区重要经济区城市群地质环境监测网,形成西北地区城市地质调查“地质云”服务产品。

    6.建实建强自然资源部黄土地质灾害重点实验室、陕西省水资源与环境工程技术中心、自然资源部黄土地质灾害野外观测科学站等平台。

    工作部署:2020-2021年,工程下设3个二级项目:关中平原城市群综合地质调查、宁夏沿黄生态经济区综合地质调查、西安多要素城市地质调查。

    (八)福建生态文明试验区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局南京地质调查中心

    工程首席专家:陈国光,中国地质调查局南京地质调查中心教授级高级工程师,从事生态地球化学方面工作。

    工程目标:

    1.牢固树立山水林田湖草生命共同体理念,以地球系统科学理论为指导,紧密围绕“清新福建”建设需求,探索形成支撑服务生态文明建设和自然资源管理的综合地质调查模式和技术方法体系,引领地质工作转型升级。

    2.围绕服务国家生态文明试验区(福建省)国土空间规划,开展资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价,提出国土空间规划建议。在南平-三明-龙岩内陆发展带、宁德-福州-泉州-厦门沿海发展带,围绕服务国土空间规划、国土空间科学开发、支撑资源综合利用与生态问题修复,选择不同层级的典型地区开展综合地质调查试点,探索自然资源保护与治理修复规律,探索提高自然资源综合利用率措施,探索地质调查成果服务于生态建设、自然资源利用与保护监管的方式及服务效应,为试点区生态文明建设与自然资源管理服务,形成自然资源服务生态文明建设示范基地2~3处。

    3.开展地上地下统筹考虑、数量质量生态三位一体的自然资源综合地质调查试点,探索形成从国土调查升级到自然资源调查的技术方法。

    4.形成福建省、典型试点区国土空间开发适宜性评价与规划建议报告;福建海岸带资源利用与生态保护监管建议报告。

    5.建设福建省资源环境综合地质调查基础数据平台,支撑自然资源开发利用和保护与监管。

    6.建立“生态地质调查”“自然资源调查综合调查”与“双评价”团队,建立野外观测基地1处,支撑华东地质科技创新中心建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设3个二级项目:福建省资源环境承载能力综合调查评价、宁德海岸带陆海统筹综合地质调查、厦漳泉同城化地区综合地质调查。

    (九)海南生态文明试验区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局武汉地质调查中心

    工程首席专家:黎清华,中国地质调查局武汉地质调查中心高级工程师,从事水文地质方面工作。

    工程目标:

    1.开展自然资源综合调查,建立自然资源空间区划技术方法体系,形成自然资源综合调查工作技术标准和自然资源管理工作模式的海南实践方案;开展省市县级资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价试点。

    2.围绕海口江东新区、三亚等城市地下空间开发利用、海岸带生态保护、重大基础设施地质安全、热带高效农业发展、琼中脱贫攻坚等问题开展地质调查工作,提出系列支撑服务海南自贸区(港)规划建设的地球系统科学解决方案和图集。

    3.开展生态地质调查,探索滨海湿地生态地质调查-监测-评价技术方法,建立热带-亚热带红树林湿地地学研究基地;形成热带高效特色农业区生态-地质-产业地质调查工作模式。

    4.提交海南生态文明试验区综合地质调查报告(2019-2021),编制支撑江东新区、三亚市地下空间开发、海岸带保护与修复、重大工程地质安全、特色农业产业布局等系列地学建议报告和图集。

    6.依托“地质云”,开展人-地耦合自然资源“空天地”监测指标与网络体系研究,建立海南生态文明试验区信息共享服务平台。

    7.建立热带-亚热带红树林湿地地学研究基地;加强中南地质科技创新中心和相关部局级重点实验室建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设5个二级项目:海口江东新区综合地质调查、海南岛热带特色农业区生态地质调查、海南岛及近海活动断裂与地壳稳定性调查评价、海南岛东北部沿海地区综合地质调查、三亚重点地区自然资源综合地质调查。

    (十)承德市生态文明示范区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质环境监测院

     

    工程首席专家:殷志强,中国地质环境监测院高级工程师,从事第四纪地质环境变化与自然资源综合调查方面工作。

    工程目标:

    1.开展市-县-乡三级尺度的资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术方法探索,支撑服务承德市国土空间规划和用途管制。

    2.开展承德全域水量水质动态变化分析,深入解剖小流域水源涵养能力,建立地表水与地下水相互转化和水资源承载能力定量评价方法,支撑服务承德市供水安全、水源涵养功能区建设和水资源优化配置。

    3.评价承德市主要河谷区和农林经济林带土地质量、生态和土地利用适宜性,提出重金属高背景区土地综合利用建议,支撑服务武烈河草莓谷、滦平道地药材等农林业高质量发展。

    4.开展承德市城市地下空间调查评价及地热资源开发利用研究,提出承德市地质遗迹保护名录,推进承德市兴隆县安子岭乡上庄村和丰宁县小坝乡槽碾沟村等地地质文化村建设方案,支撑服务承德地质文化村(镇)创建和高质量发展。

    5.在塞罕坝-御道口牧场等地,建立基于空天地内一体化的承德坝上高原自然资源动态调查监测示范基地,支撑服务承德市坝上高原山水林田湖草生态保护与系统修复。

    6.加强市域、小流域、县、乡(镇)等不同单元自然资源综合调查技术方法总结,深化承德生态文明示范区自然资源综合调查和地球系统科学研究,查明坝上高原生态环境的演化过程、趋势、原因及机理。

    7.探索形成生态文明示范区自然资源综合地质调查技术要求,提升地质工作支撑服务承德生态文明建设和自然资源管理水平,形成地质工作支撑服务生态文明建设的承德模式。

    工作部署:2020-2021年,工程下设3个二级项目:承德资源环境承载能力综合地质调查与评价、承德地区水文地质调查、承德地区土地质量地球化学综合调查。

    (十一)宜昌市生态文明示范区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局武汉地质调查中心

    工程首席专家:王宁涛,中国地质调查局武汉地质调查中心高级工程师,从事水工环综合地质调查与研究。

    工程目标:

    1.以宜昌市长江生态廊道及重点流域为单元,开展综合地质调查,建立流域综合地质调查技术方法;开展市、县及流域资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价,服务宜昌市生态文明示范区国土空间规划及生态环境保护。

    2.开展长江生态廊道及重点流域综合地质调查,摸清水、土、矿等自然资源家底,基本查明生态地质环境现状、问题及成因;系统总结流域地质调查成果,评价水资源数量、质量、生态及结构特征,支撑水资源配置及水源涵养优化区划;建立地表水-地下水相互转化定量评价方法,评价水资源质量及生态需水量;评价土地质量和土地利用适宜性;开展水土为重点的环境地质调查,评价环境质量现状,提出流域系统性生态保护与修复建议。

    3.建立岩溶流域地表水-地下水相互转化定量评价方法;查明流域系统磷的形态组成和时空分布特征,建立磷源识别方法技术,研究磷的迁移、转化规律及其对生态地质环境影响机制;建立矿山地质环境生态保护与修复技术方法;申报国家自然科学基金等“五大平台”、湖北省自然科学基金等科技项目2项。

    4.提交水土矿产等自然资源及环境现状报告;提交宜昌沿江生态环境保护与高质量发展地学建议;提交市、县及典型流域资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价报告及图集;提交流域系统性生态环境保护与修复建议、典型磷矿山生态保护与修复及绿色矿业发展技术研究报告;提交山地丘陵区特色农业立地条件评价技术研究报告。

    5.宜昌市生态文明示范区综合地质调查综合监测信息服务平台,支撑“地质云”建设。

    6.建设生态文明示范区综合地质调查示范基地,支撑中南地质科技创新中心、湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站野外科研观测基地、自然资源部三峡地层古生物—湖北宜昌野外基地、古生物与地质环境湖北省重点实验室和中国地质调查局古生物与生命—环境协同演化重点实验室建设;建设黄柏河流域矿山环境保护与修复技术示范基地,支撑中国地质调查局矿产资源绿色评价研究中心平台建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设2个二级项目:宜昌市资源环境承载能力调查评价、黄柏河流域综合地质调查。

    工作部署

    近日,自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所承担的自然资源部水资源专项调查试点项目“京津冀地区地表水及浅层地下水资源调查评价”顺利通过评审。该项目探索了水资源一体化调查评价方法体系,评价了京津冀地区水资源数量、质量及空间分布状况,提出了水资源开发利用与保护对策建议,项目成果全力支撑服务京津冀地区水资源确权与管理工作。

    一是通过高分辨率遥感解译,查明京津冀地区土地利用状况、水库、湖泊、湿地分布特征,评估了区域蒸散量,分析了区域水平衡状况。二是探索了遥感技术监测河流径流量以及监测评价水库、湖泊、湿地静态储存资源量的技术方法。三是通过高密度地下水位统测,查明了地下水流场和深、浅层地下水位降落漏斗的分布特征。四是分析了京津冀平原近60年来地下水位变化特征,评估了地下水储量变化。五是完成了京津冀地区地表水资源、地下水资源及地表水地下水转化评价,查明水资源数量、质量及空间分布状况。六是分析了2000年以来京津冀地区水资源开发利用变化,评估了地下水超采状况。七是开展了水资源要素和水平衡变化分析,提出了京津冀地区水资源合理开发利用与保护对策建议。

     

    全力支撑服务京津冀地区水资源确权管理取得成效

    ▶中国地质调查局岩溶地质研究所实施的《乌蒙山水文地质调查》项目,助力四川省昭觉县利用温泉发展生态渔业。 邹胜章 供图

    ▶汾河的源头—雷鸣寺泉。申豪勇 供图

    ▶江西省宁都县小源村安全饮水示范井,可保障全村3500余人饮水。 邵长生 供图

    3月22日是第28届“世界水日”,3月22日~28日是第33届“中国水周”。我国纪念2020年“世界水日”和“中国水周”活动的宣传主题为“坚持节水优先,建设幸福河湖”。

    水是人类赖以生存和发展的珍贵资源。地球上虽然“三分陆地七分水”,储水量有14.5亿立方千米之多,但其中淡水储量仅占2.5%,而人类可以直接利用的湖泊、河流和浅层地下的淡水资源仅占地球总水量的0.26%左右。随着人口的增长和经济的发展,人类对水的需求不断增长,而与之对应的是,在工业化、气候变化等影响下,淡水资源日渐短缺,许多国家陷入缺水困境。

    我国人多水少、水资源时空分布不均,水安全问题事关经济社会发展稳定和人民健康福祉。近年来,自然资源部中国地质调查局坚持山水林田湖草是一个生命共同体,从地下水调查转向地表水与地下水一体化调查,从注重水的资源功能转向资源、环境、生态功能并重,从水资源阶段性评价转向周期性评价,并着力开展流域水文地质与水资源调查,在服务生态文明建设、精准扶贫和区域经济社会发展中发挥了重要作用,为保护和合理开发利用水资源提供了支撑与服务。

    今天,我们邀请水文地质调查领域的专家和有关项目负责人,谈谈如何合理开发利用水资源。

    黄河流域: 量水而行须摸清水资源家底

    韩双宝

    黄河是中华民族的母亲河。在自然环境变化与人类活动的双重影响下,黄河流域面临严重的水资源与水平衡问题。流域水资源总量贫乏,开发利用程度高;水资源时空分布不均,产水区、用水区不匹配,有效利用难度大;耗水量持续增长,供需矛盾突出;生态环境需水量研究不深、配置不足,造成湿地萎缩退化等一系列水资源与水平衡问题。

    党的十八大以来,习近平总书记多次实地考察黄河流域生态保护和发展并作出重要指示,明确黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,发展要坚持生态优先,把水资源作为约束,以水而定,量水而行,合理规划黄河流域人口、城市和产业发展。

    为摸清流域水文地质条件,以及水资源数量、质量、开发利用及其影响,在自然资源部中国地质调查局的统一部署下,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心联合地调局有关单位,开展了黄河流域水文地质调查工程。

    目前,该工程已完成流域内34万平方千米地下水主要分布区的水位统测工作,掌握了黄河流域地下水流场及水位变化特征。在湟水河流域、渭河流域、汾河流域、黄河下游干流区等典型流域开展水文地质与水资源调查,实施了一系列地表水—地下水转化断面监测、入渗与蒸发试验,为流域水资源评价提供关键水文地质参数。此外,还开展了流域水平衡分析研究,明确了目前黄河流域上中下游重点地区的水平衡问题。

    为支撑黄河流域生态保护与高质量发展,水文地质环境地质调查中心将继续组织开展水文地质与水资源调查、地下水统测、地下水资源评价、信息化与数据库建设、综合研究等工作,以干支流河谷区、银川平原、河套平原、关中平原、鄂尔多斯盆地、太原盆地、运城盆地、临汾盆地和黄河下游干流区为重点,开展年度统测,掌握地下水位状况、盈亏量及其相关的生态环境问题,分析区域地下水位变化趋势、成因及应对对策;科学划分水文地质单元,开展地下水资源数量、质量评价,分析生态环境问题,提交国情数据;针对典型子流域重点生态环境问题,查明水文地质条件与水资源状况,揭示水资源变化与生态环境的关系,提出地下水资源合理利用、生态保护建议。

    围绕黄河上游局部地区生态系统退化,中上游主要平原(盆地)地下水开发利用程度高、生态环境变化大,下游悬河段地表水—地下水转化关系变化、三角洲湿地生态变化等问题,项目将开展重点调查和水平衡分析,服务国土空间规划与生态修复。

    (作者系黄河流域水文地质调查工程首席科学家)

    汾河流域: 保护岩溶大泉迫在眉睫

    申豪勇 谢 浩

    汾河发源于山西省宁武县东寨镇管涔山脚下的雷鸣寺泉,在山西省万荣县荣河镇汇入黄河,全长716千米,控制流域面积39741平方千米,是黄河的第二大支流。汾河横贯整个山西省中南部,流经包括省会太原市在内的6个地市,流域面积约占山西省总面积的1/4。

    汾河流域以发育有岩溶大泉为主要特征,受地形地貌和地质构造的控制,流域内共发育了8个规模不等、流量不等的岩溶大泉,从上游到下游依次为雷鸣寺泉、晋祠泉、兰村泉、洪山泉、郭庄泉、霍泉、龙子祠泉和古堆泉。岩溶大泉的泉水流量稳定、水质良好,且便于开发利用,是周围城市生产和生活的主要供水水源。但随着经济的快速发展,流域内水资源供需矛盾日益突出,水资源过度开发引发的生态环境问题日益严重,加强岩溶大泉的保护迫在眉睫。

    随着泉域内自然条件的改变和人类活动强度的加剧,岩溶泉域的地质结构、水循环要素以及输入输出条件都发生了根本性变化,并诱发了一系列水资源环境问题。首先,岩溶大泉的泉水流量大幅度衰减甚至断流:20世纪60年代汾河流域8个岩溶大泉的总流量达每秒27.09 立方米,到2017年已衰减至每秒8.56立方米,其中兰村泉、晋祠泉、古堆泉和洪山泉已经断流。其次,区域岩溶地下水位持续下降:20世纪80年代到2010年,年平均下降速度为1米~2米;2010年以后,由于当地政府实行地下水压采政策,下降速度有所减缓。再次,岩溶地下水的水质呈恶化趋势:受地质结构影响,汾河流域多数岩溶水系统为“水煤共存”系统。煤炭资源开发,特别是近年来闭坑煤矿形成的“老窑水”对岩溶地下水资源的污染日益严重。

    中国地质调查局岩溶地质研究所组织实施的《汾河流域晋中南大型岩溶泉域1:5万水文地质调查》项目,对汾河流域中游的晋祠泉域和兰村泉域开展了1:5万水文地质调查,掌握了泉域内岩溶地下水资源的开发利用现状,并提出了晋祠泉复流措施。利用项目建立的地下水渗流数值模型,对各种措施的效果进行定量评价预测,晋祠泉有望在未来2~3年恢复出流。

    针对汾河流域的水资源供需矛盾问题及生态环境问题,加强汾河流域地下水资源保护、开展岩溶大泉的生态环境修复需要重点关注以下几个方面的工作:一、加强岩溶大泉基本水文地质条件的调查工作,尤其是掌握其随自然或人类活动产生的变化情况,这是开展地下水资源合理开发利用与保护的前提;二、查明各岩溶大泉泉水流量衰减或断流的成因,为泉水的生态修复提供基础依据;三、开展“老窑水”对岩溶地下水的环境效应分析,揭示岩溶大泉水质恶化的原因。

    (作者分别系中国地质调查局岩溶地质研究所《汾河流域水文地质调查》项目负责人、成员)

    华北平原: 加强地下水合理开发是关键

    石建省 张翼龙

    地下水长期过度开采会引发一系列资源、生态、地质环境问题。目前,我国华北平原已经成为世界上地下水降落漏斗面积最大、地面沉降最严重的地区。2014年,国家启动河北省地下水超采综合治理试点;2019年,国务院印发实施《华北地区地下水超采综合治理行动方案》。通过城镇自备井关停、最大限度利用外调水、置换农业农村生活水源、探索旱作雨养种植模式、开展休耕轮作试点、大力发展节水灌溉等一系列措施,目前,华北地区用水总量增长得到一定程度遏制,城市集中供水区地下水位下降态势初步扭转,但区域地下水降落漏斗发展态势依然严峻。

    地下水超采治理是一个长期过程。现阶段地下水超采治理以控采为主,从长远来看,超采治理不能仅是禁采和限采地下水,地下水位的过度回升也会导致一系列的生态环境问题。例如,浅层地下水水位过高会导致地下水蒸发增加,形成土壤盐渍化;过高的地下水水位可能会造成地下空间和建筑地基失效。因此,从水平衡角度出发,加强地下水合理开发是地下水超采治理需要研究解决的重要问题。

    自然资源部中国地质调查局部署开展的“海河—淮河流域水文地质调查工程”对华北平原水平衡变化进行了重点研究。基于此,就科学开展地下水超采治理提出以下建议:

    一是注重水平衡变化分析。加强超采治理的水文变化过程研究,进行水平衡动态分析评价,根据影响水平衡的关键要素,优化调整治理措施,制订科学合理的地下水开发方案,充分发挥地下水资源的作用。

    二是科学确定超采治理目标。针对不同区域地下水功能,根据稳定地下水位、防止水资源枯竭、减缓地面沉降、保证城市地下空间工程安全、防止土壤盐渍化、保护湿地资源等综合指标,分层、分区划定科学化、精准化超采治理“红线”。

    三是遵从和维护水循环自然规律。建议尽量恢复水循环自然功能,水资源利用要因“地”制宜,因“质”制宜,宜地表则地表,宜地下则地下。要保证优质地下水资源首先用于人民饮用,下决心全面置换工业用水的地下水开采,根据水源置换能力和地下水可供性综合调整农业产业结构,切实做到“以水定产”。

    四是推进非常规水源开发利用。华北平原中东部地区的中浅部分布有大范围微咸水、半咸水,资源量约36亿立方米/年,尚未得以有效开发利用。应进一步创新工作思路,转变研究理念,加强咸水、微咸水改善与开发利用技术研究,最大限度地实现咸水、微咸水资源化,以咸水、微咸水的区域性改善与规模化开发,促进华北平原地下水可持续利用。

    五是加大地下水安全回补。充分利用地下水超采形成的地下库容,发挥地下水的调蓄功能,开展多水源联合调度,实施地下水安全回补与调蓄工程,构建集地下水回补及调蓄—风险评价—监控预警—含水层管理于一体的地下水涵养体系,以实现地下水安全回补以及含水层综合调蓄与管理,进而提高区域水资源及水环境承载能力。

    六是优化地下水监测体系。现有的国家和省级地下水监测点以区域性控制为主,针对不同水文地质单元布设,尚不能有效支撑地下水超采治理目标划定和效果评估工作。建议针对地下水严重超采区、地下水降落漏斗分布区、地面沉降严重区等区域,优化和加密地下水监测网,建立精准地下水超采治理监测网,为全国地下水超采治理监测起到示范作用。

    (作者分别系中国地质调查局水文地质环境地质研究所党委书记、副所长,水文地质与水资源调查计划首席科学家;中国地质调查局水文地质环境地质研究所科学技术处处长)

    赣州四县: 让贫困区缺水百姓喝上干净水

    邵长生

    “终于能喝上干净水了!”今年春节前夕,江西省宁都县青塘中学收到了一份特殊的新年礼物——由中国地质调查局武汉地质调查中心建设的安全饮水示范井。该井是武汉地调中心落实自然资源部和中国地质调查局党组工作部署,在江西宁都县青塘中学组织实施的一项惠学惠民工程,解决了困扰该校20余年的安全饮水难题。

    让缺水地区更多的群众喝上干净、卫生的地下水,一直是中国地质调查局支撑脱贫攻坚的目标之一。江西省赣州市兴国县、赣县区、于都县、宁都县(以下简称“赣州四县”)是自然资源部定点帮扶县。这里不仅季节性缺水问题突出,而且由于地处红层区、浅变质岩区和花岗岩区,地下水基本水文条件不佳,找水打井困难。自然资源部加强对定点帮扶的赣州四县支持力度,要求中国地质调查局发挥专业优势,做好“两不愁三保障”中的饮水安全保障工作。

    针对赣州市贫困地区农村饮水困难及旱情导致的季节性严重缺水等问题,2019年,地调局组织武汉地质调查中心、南京地质调查中心和水文地质环境地质调查中心3家直属单位,在赣州四县开展找水打井专项水文地质工作,共实施了183口水井,涉及106个村组、10个千吨万人水厂,直接解决了7.74万人的安全饮水问题,并为12.1万群众提供补充水源。

    2019年,赣州地区遭遇近百年一遇干旱灾害,持续时间长达6个月,河塘干涸、溪水断流,群众饮用水困难问题越发突出,部分水厂限时供水,甚至无水可供。随着脱贫摘帽时间接近,该类村组的安全饮水问题更成为当地政府部门“两不愁三保障”工作的头等大事。中国地质调查局急群众之所急,及时开展找水打井工作,提供应急备用或补充水源,让当地政府和群众吃下定心丸。如赣县杨西村水厂地表水源干枯,武汉地调中心及时为该村建设了一处日供水量可达256吨饮水示范井,大埠乡正规划将该处作为乡政府驻地近1万人的补充水源。

    下一步,自然资源部中国地质调查局及直属单位将继续落实党中央和自然资源部党组关于脱贫攻坚的指示精神,坚持脱贫不脱政策、脱贫不脱帮扶、脱贫不脱责任,继续充分发挥专业优势进行帮扶。一是查漏补缺,在安全饮水保障程度不足、高铁锰氟等水源质量差的问题地区,继续开展找水打井和改善治理示范;二是聚焦产业扶贫,针对赣州四县特色的天然矿泉水资源、地热资源和富硒蔬菜产业灌溉水资源等需求,开展勘查与评估,为当地特色水产业可持续发展提供服务;三是提出赣州四县地下水资源开发利用建议,指导当地地下水资源开发利用,为实现脱贫攻坚和乡村振兴有效衔接提供地质支撑。

    (作者系中国地质调查局武汉地质调查中心《赣南地区饮水安全水文地质调查》项目负责人)

    幸福之水哪里来?