近日，2024年中国地球物理学会工程技术创新成果奖评审结束，由中国地质调查局成都地质调查中心（以下简称“成都地调中心”）牵头申报的“上扬子西缘盆山结合带区域地球物理调查关键技术及应用”成果荣获银奖。

该成果依托成都地调中心承担的“四川会理-盐源地区地球物理调查”二级项目以及“重力场定量校正方法研究”国家自然科学基金，针对西南地区典型代表性的盆山结合带地形复杂条件下导致地球物理场畸变和各向异性问题，研究开发了盆山带重磁资料精细处理技术、盆山带大地电磁数据处理技术，建立了盆山带区域地球物理方法探测技术体系，解决了利用传统的地球物理处理技术难以“干净”地恢复地下介质的真实情况的问题，提高了对地球深部结构解释的精度。该技术在西南地区资源能源地球物理勘查中广泛应用。其中，有效支撑云南大关县木杆区块页岩气钻井定位，经过近年来的勘探、压裂，该区探获页岩气储量32亿立方，直接经济价值60亿元，实现了理论创新和应用效益，为乌蒙山区脱贫攻坚提供了技术支撑。

下一步，成都地调中心将持续开展勘查技术方法创新，将理论创新和应用创新相结合，在“新一轮找矿突破战略行动中”做好科技支撑，发挥更大更有效的作用，保障国家资源能源安全。

获奖单位

应用证明

近日，地调局地学文献中心（中国地质图书馆）举办了“地质专业知识服务系统推广及应用情况交流研讨会”，本次会议基于地质专业知识服务系统，发布了包括服务网站、微信订阅号、知识服务应用、院士团队及咨询课题的专题服务等一系列成果。

中国地质调查局地学文献中心此次发布的“地质专业知识服务系统”是由地学文献中心承担的中国工程院项目，是作为中国工程科技知识中心地质专业分中心为公众提供服务的平台，共建单位还包括中国地质调查局实物地质资料中心、中国地质调查局实验测试中心、中国地质科学院岩溶地质研究所。目前该系统已收集整合了地质领域各类数据资源70余万条，涵盖文献、科学数据、统计数据、术语百科、专家机构名录、地质图件等，数据量达800G。

当前已开发提供6个专题知识服务应用，其中术语服务被列为“地质云”第一批特色权威服务产品，“地质云”已将地质术语应用作为工具型服务进行集成。地质术语知识服务应用将地质领域权威词典资源进行提取，整合发布了7万余条地质术语。用户可对地质术语词条进行搜索，或按照学科分类进行浏览，了解术语名称及各不同来源解释。其他知识服务应用还包括地质专家学术圈，知识立方，地质图件GIS查询，地质灾害事实数据GIS图等，还专门开设了微信订阅号。

地质分中心旨在构建地质专业领域的知识服务平台，聚合地质行业公开资源数据，建立资源知识关联，为地质工程科技用户提供知识搜索和知识服务应用，为院士团队提供咨询服务。在系统试运行期间，平台已经为众多科研人员提供了大量科研情报，获得了郑绵平，袁道先，赵文津和多吉等院士的好评和肯定。

下一步，地质分中心将积极拓展资源收集范围，拓展资源共建单位，不断迭代升级服务系统，提升用户使用体验，根据专业需求开发新的知识服务应用，为院士团队及咨询课题提供更为有效的推送和专题知识服务。将以更大力度全面开展知识服务系统的运营和推广工作，未来有望为更多专家学者乃至全社会提供优秀的知识产品及服务。

来自中国地质调查局局属单位、天津市国土资源和房屋管理局、天津市地质调查研究院、天津市地质环境监测总站、中国地震台网中心、国家基础地理信息中心等单位的专家对该系统的前期成果表示了肯定，并就知识数据挖掘与更新、系统服务对象定位、提升系统影响力等方面进行了研讨。

资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来，随着人口急剧增长与经济快速发展，世界工业化、城市化进程不断加快，人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下，各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大，人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题，世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策；习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念，为推进全球经济社会发展指明了方向，地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决，亟待深入思考。

11990～2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

地球系统问题的全球性与区域性

20世纪50年代以来，人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化，人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期，地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化，并正在继续加剧，有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上，来自世界各国的科学家发出警告：地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长，发展中国家增长尤为突出

过去的100多年，矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

（1）矿产资源：全球开采总量快速增长，发达国家主导矿产消费，发展中国家开采快速增加

1901年以来，全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较，2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍，其中化石能源增长14.6倍，金属矿石增长41倍，非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况，矿产资源开发可划分为4个阶段：1945年以前，矿产开采量缓慢增长，年均增长0.59亿吨，人均开采量1.73吨；1946～1973年，矿产开采量快速增长，年均增长6.40亿吨，人均开采量增长到5.78吨，年均增长4.0%；1974～1997年，矿产开采增速减缓，年均增长6.15亿吨，人均开采量增至6.34吨，年均增长0.4%；1998～2015年，矿产开采量急剧增长，年均增长16.05亿吨，人均开采量增至9.01吨，年均增长2%。

近几十年来，全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看，20世纪90年代中期之前，OECD国家主导全球，开采量占全球的41.8%，之后开采量占全球比例不断降低，到2015年降至23.0%，并且自2007年开始由增长转变为下降趋势；金砖国家开采量快速增长，在1995年超过OECD，占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看，直到2007年，OECD国家消费量呈不断增长趋势，1990～2007年平均占全球总量的52.1%，2007年之后消费量降中趋稳，近年来稳定在295.42亿吨左右，占全球比例降至2015年的36.4%；金砖国家消费量在2000年之后快速增长，年均增长6.3%，在2010年超过OECD国家，到2015年增至360.57亿吨，占全球总量的44.0%；其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势，年均增长3.1%。

全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990～2015年，OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量，平均高出42.2%，且这一比例有增大的趋势。这表明，发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求，通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量，说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外，有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例，2015年矿产开采量14.6吨/人，消费量11.7吨/人，在满足本国需求的同时，每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应，亟需变革，以促进全球资源优化配置。

（2）水资源：开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年～1950年，全球水资源开采量缓慢增长，由6713亿立方米增至12265亿立方米，年均增长1.3%；1951年～1980年，水资源开采量快速增长，年均增长3.2%；1981年以来，水资源开采量增速趋缓，年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势，近年来稳定在9200亿立方米，占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势，1960年～2000年年均增长2.4%以上，2000年以后增速有所减缓，到2015年增至17500亿立方米，占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展，加上持续的工业化和城市化，用水量有较大幅度的增长；欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食，同时技术进步促使工业与城市用水下降，用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

地下水开采量快速增加，部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米，增长了3倍多。与水资源类似，地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如，美国地下水开采1950年～1980年保持了30年的增长，之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如，埃及1972年～2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家，印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降，引发了严重的生态环境问题，如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

（3）土地资源：城市与农业用地持续扩展，生态空间不断萎缩

1901年～2015年，全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地，开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地，森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年～1955年，全球农业用地面积快速增长，年均增长0.88%，占全球土地面积的比例由20.6%增至33%；1955年～2015年，农业用地面积增速趋缓，年均增长0.23%，约占全球土地面积的38.0%。从区域上看，欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降，而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年～1960年，森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小，1960年以后森林面积缩小速度减缓，年均减少0.1%。

城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明，全球城市面积6587.6万公顷，占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧（2.11%），其次是东亚（0.97%）、北美（0.72%）、东南亚（0.63%）。据统计，1950年～2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个，人口500万～1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织（FAO）估计，目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展，80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小，但是由于城市集聚了全球一半以上的人口，城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

2. 全球生态环境恶化趋势加剧，区域分化明显

在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下，气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

（1）二氧化碳等温室气体浓度不断攀升，全球气候变化加剧

根据观测数据，大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年～1960年，大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm，年均增长0.11%；1960年之后，增长速度逐渐加快，1961年～1997年均增长0.36%，1997年～2015年均增长0.55%，2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳，是1990年的1.6倍。

发展中国家开采了越来越多的化石能源，来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下，很多发展中国家为了获得竞争优势，降低或放松了环境标准要求，推动高耗能、高污染、高碳产业发展；而发达国家对环境标准要求不断提高，以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响，高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移，从而导致碳排放转移。全球碳计划（GCP）对1990年～2015年二氧化碳排放量估算表明：OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放，且差值越来越大；相反，金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放，差值亦越来越大。这说明，发展中国家开发了本国越来越多的化石能源，加工、制造成各种产品出口到发达国家，承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

（2）重大突发性地质灾害呈上升趋势，经济损失快速增加

全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一：造成10人以上死亡；100人以上受到灾害影响；政府宣布应对灾害紧急状态；政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年～2015年，全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次，造成6.5万人死亡，有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢，80年代以后发生频率快速增加，从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加，但是因灾死亡人数没有明显增长，单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的，从1970年～1979年的136人/次下降到近5年的38人/次，说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而，地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加，从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年～2009年地质灾害共造成336人死亡，直接经济损失12.4亿美元（按1960年折算）。1970年以后，美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平，平均年死亡人数在4人以下；1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势，之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动，平均每年发生10次左右，平均每年导致近14人死亡；1998年以来，地质灾害显著增加，平均每年发生的地质灾害增加至86次，平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年～1992年发生地质灾害频次保持稳定，多在19次上下波动；1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动，平均每年发生120次以上，在高发年可达380次以上。

（3）全球水土污染处于上升态势

已有数据研究表明，全球水土污染呈上升趋势，随着部分工业企业（特别是高污染企业）由发达国家向新兴市场国家转移，新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计，全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中，全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家，80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示，全球有8.84亿人缺乏安全饮用水，全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关，大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区，地下水中的氮浓度不断上升，地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下，孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染，影响了3500万～7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展，欧洲土壤污染严重。据欧盟调查，38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险，其中有34.2万个已被确认为污染场地，需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性，土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

地球系统问题解决的理论框架 

不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响，促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理；同时，不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化，与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征，促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下，随着全球观测、信息等技术进步，地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学；在地球系统科学理论指导下，聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

近年来，我国从生态文明建设实践出发，提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系，推动形成新型国际关系和国际新秩序；在生态方面强调生态环境问题无边界，保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律，统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游，进行整体保护、系统修复和综合治理。由此，学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。

1. 地球系统科学：服务构建人类命运共同体

地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统，重点研究各组成部分之间的相互作用，了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为，为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来，地球系统科学以全球气候变化研究为重点，技术方法不断发展，研究内容不断丰富，研究体系日趋完善与成熟。

地球系统问题解决的理论框架

（1）以观测、机理、建模与解决方案为重点，地球系统科学研究取得重大进展

地球系统观测网不断扩展与升级，地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统（EOS），利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测；EOS之后，启动了地球系统任务（ESM），加深对气候系统与气候变化的认识；2017年，启动了下一代联合极轨卫星系统，用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星，用于探测地球资源与环境，包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源，监视农、林、畜牧业和水利资源利用，监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星，进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统（GMES），由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成，2013年更名为“哥白尼计划”，以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

地球系统变化与过程机理研究不断深化，揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等，这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心，全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因，很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响，学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

先后建立了多个地球系统模拟模型，地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来，很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF，包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等，为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今，已经拥有40多个模型，包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络（ENES）计划，包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划，目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划，于2002年研制成功，并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM，集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

应对全球变化提出了系列减缓、适应方案，服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测，开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中，目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变，主动适应地球系统变化；通过土地系统和景观的重新设计，协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系；通过社会-经济-环境可持续性的综合协同，降低地球系统变化的风险。

（2）促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成，成为地球系统科学发展的未来趋势

国际科学理事会（ICSU）于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战：一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性；二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化；三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化；四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径；五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

面临这些重大挑战，地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究，从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面：动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用；全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识；可持续性转型——了解转型过程与选择，评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

中国所提出的构建人类命运共同体理念，得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议，与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

2. 地球关键带理论：服务构建山水林田湖草生命共同体

地球关键带是指异质的近地表环境，岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用，在调控着自然生境的同时，决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架，在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说，地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现，为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

（1）融合地质、水文、土壤、生态等学科，地球关键带科学快速发展

通过探索，地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架：循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行，不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识；在此基础上，通过对图件、数据和成果集成分析，针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品，将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

调查是了解地球关键带组成与结构的基础，也是部署监测和开展建模的基础。2012年，美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略（2013～2023），明确将地球关键带作为其研究的核心靶区，提出针对关键带的结构和过程进行调查，建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题，欧盟委员会发布了土壤保护主题战略，将传统的1～2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究，分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

监测是了解地球关键带随时间变化的基础，为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划，先后建立了10个关键带观测站，以流域为单元，对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目，先后建成了4个陆地环境观测站，为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站，建设关键带观测设施，以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目，选择4个典型地点建立了地球关键带观测站，将土壤监测作为长期观测的重点。

建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用，始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如，美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型，定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类：一类是描述单个过程的数学模型，一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者，目前已建立了较为成熟的模拟模型；而对于后者，是关键带建模的重点和难点，尽管近年来做了很多探索工作，耦合模型还远不成熟，仍在不断发展中。

（2）随着地球关键带科学的形成与发展，或将促使地球表层研究发生科学变革

地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统，为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段，近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革，为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面：开发一个统一的地球关键带演化理论框架；开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务；开发一个集成的数据和测量框架并进行验证；建立多学科集成的地球关键带观测站。

从国内生态文明建设的实践中，我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上，地球关键带与山水林田湖草异曲同工，前者侧重理论，后者侧重实践，目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础，后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架，共同推进区域可持续发展。

对地质调查工作的思考

地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面，围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面，随着全球观测、信息等技术的进步，以问题为导向，地球科学形成了新的分支——地球系统科学，聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此，政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与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，以地球关键带为重点，加强调查、监测与机理研究，加强综合评价，服务和支撑生态文明建设。

一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准，开展不同尺度的专业性基础性地质调查，充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性，建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术，加强区域问题综合评价，形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品，服务区域生态治理与自然资源综合管理。

二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要，选择典型地区探索开展生态地质调查，形成生态地质调查技术规范。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要，推进不同尺度生态地质调查，提出生态保护修复地质解决方案。

三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手，加快推进矿产资源勘查开发国际合作，加强产能合作，促进全球资源优化配置。立足我国优势，在前沿与关键领域，策划实施地学大科学计划，以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点，推进国际地学大计划合作。

四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术，定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点，形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测，及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要，加强地壳深部探测。

五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据，构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制，实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接，为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型，加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究，建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型，考虑不同社会经济发展情景，对所面临的问题进行综合评价，有针对性地提出地质解决方案。

（作者单位：自然资源部中国地质调查局发展研究中心）

8月6日凌晨，因连续强降雨，云南省富宁县阿用乡-那来村发生山体滑坡，阻断河流形成堰塞湖，蓄水约15万立方米，威胁下游20户91名村民生命安全。

自然资源部地质灾害防治技术指导中心迅速组建5人专家组于10日17时，到达灾害现场。与当地自然资源主管部门组成联合专家组，利用无人机三维实景建模技术，对滑坡体方量、边界及成因进行分析，并制定初步防治方案。经调查，滑坡体积约20万立方。

11日，专家组重点对滑坡后缘稳定性及可能影响范围进行调查研究，针对滑坡体处置及坝体加固等工作，建议及时填埋后缘及周界裂缝，并设专人进行实时监测。目前，堰塞湖已成功泄洪，山体滑坡趋于稳定，险情解除。

现场调查

中国地质调查局青岛海洋地质研究所日前组织专家对南海三维多道地震调查获取的野外资料进行验收，专家组对“海洋地质九号”船首次自主开展的双源双缆地震作业取得的高品质资料给予了充分肯定，一致通过验收并被评为“优秀”级。

外业项目负责人介绍，项目组历时1个月时间，在南海开展了三维多道地震调查连续作业。本次三维多道地震共完成测线120条，累计工作量2833千米（满覆盖2626千米），覆盖面积220平方千米。目前，三维地震数据处理工作正在有序进行，从现场预处理完成的地震剖面来看，此次采集的地震数据信噪比高，浅部地层和断裂显示清晰，在峡谷的两侧能够清晰的识别出BSR，且BSR沉积层的厚度可达0.5s，具有较高的调查目标勘探价值。完全满足项目组后续开展研究工作的需要。

历经4年多的发展，青岛海洋所多道地震调查队伍从无到有，技术能力日臻完善，继2021年实现8000立方英寸大容量气枪阵列/12千米缆长二维多道地震作业能力后，再次升级为双源双缆三维作业。本项目的成功实施，开创了青岛海洋所自主实施三维多道地震的先河，标志着青岛海洋所多道地震调查能力再上台阶，为后续开展斜缆、垂直缆等作业方法研究积累了宝贵经验。 

核心提示

搞清楚“隐患在哪里”是我国地质灾害防治工作的核心问题之一。2019年，自然资源部部署开展了基于综合遥感技术的地质灾害隐患识别示范工作，力争3～5年内掌握全国地灾隐患“底数”。

去年，首轮“国家级”大规模地灾隐患综合遥感识别将全国地灾高中易发区8450处疑似隐患“揪”了出来，其成果得到充分认可。但专家也指出，地灾隐患综合遥感识别技术不能“包治百病”，需要科学认识，因地制宜。要通过多层次多技术手段的综合运用，人防﹢技防，方能最大限度保障人民群众生命财产安全。

▶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）