6名院士+2名大學校長，細說地下水的保護與利用 | 院士專家談
政務：自然資源部 2022-03-22 19:05
今年3月22日是第三十屆“世界水日”，3月22~28日是第三十五屆“中國水周”。聯合國確定2022年“世界水日”主題為“珍惜地下水，珍視隱藏的資源”。我國紀念2022年“世界水日”“中國水周”活動主題為“推進地下水超采綜合治理復蘇河湖生態環境”。中國自然資源報聯合中國地質調查局邀請院士、專家就地下水保護、調查監測、水平衡研究等建言獻策，共同探討地下水保護與利用的平衡之道。
加強水平衡研究 支撐國土空間規劃
張建云
中國工程院院士
國土空間規劃是國家空間發展的指南、可持續發展的空間藍圖，是各類開發保護建設的基本依據。國土空間規劃要按照“以水四定”的原則，統籌考慮水資源、水環境、水生態、水安全、水文化，指導用水結構和空間布局優化調整。
水資源短缺和時空分布不均已成為我國經濟社會發展的重大制約因素，一些重點流域或區域水資源與生產、生活、生態“三生”空間失衡，產生諸多資源環境問題。隨著全球持續變暖，青藏高原雪線上升、凍土范圍和特性發生明顯變化，“中華水塔”的徑流變化，關系到水資源的可持續利用和國家水資源安全。我國北方地區河流徑流量整體上呈減少態勢，但經濟社會快速發展對水資源的剛性需求增加，進一步加劇了水資源的短缺矛盾。華北平原已經成為我國乃至全球地下水漏斗面積最大、地面沉降最嚴重的地區。東北三江平原農業灌溉用水快速增長，地下水采補失衡問題日益突出。
建議各級國土空間規劃編制時，要加強水平衡分析研究，基于水平衡關系及水循環要素演化規律，剖析當前國土開發利用與保護中存在的突出問題，強化水土資源適配性，研究適應水土資源條件的國土空間開發利用和生態保護修復策略，實現良性的區域水平衡，以水資源的可持續利用保障經濟社會的高質量發展。
關注地下水質量 保障人民健康
王焰新
中國科學院院士
地下水是地球水資源的重要組成部分，是支撐地球生態系統的關鍵要素。地下水的資源和生態價值不僅取決于其水量大小，而且取決于其水質好壞。優質地下水對人體健康有益，但地下水中的有毒有害物質通過地下水排泄和供水、灌溉、水產養殖等地下水利用方式，進入地表環境，并經飲水和食物鏈進入人體、動物和生態系統中，危害生命健康與環境健康。
受地下水原生環境制約和人類活動影響，地下水質惡化引發的水安全、糧食安全和生態安全問題，成為全球可持續發展面臨的重大挑戰。我國廣泛分布的天然高砷、高氟、高碘等原生劣質地下水，直接威脅約1.2億人的飲水安全和身體健康；工農業和城市化的快速發展、礦業活動和能源開發導致的地下水污染問題日趨嚴重，新污染物不斷出現，區域性地下水咸化、酸化問題凸顯，嚴重制約我國經濟社會可持續發展，嚴重威脅人民生存環境。
建議實施國家地下水水質調查計劃，構建流域尺度的空天地一體化“國家地下水監測網”，加強地下水質的時空演化規律與健康效應的調查與研究工作，有效保護地下水資源，滿足人民美好生活需要，為服務健康中國戰略作出地球科學工作者應有的貢獻。
深化巖溶地下水研究 守護綠水青山
袁道先
中國科學院院士
我國是巖溶大國，巖溶區占國土面積的1/3，南方以滇黔桂為中心，北方以山西高原為中心，碳酸鹽巖分布面積達340多萬平方千米。
巖溶地下水具有水量大、分布不均、動態變化大、流動迅速、排泄集中、極易被污染等特點，可以是潛水也可以是承壓水。我國巖溶地下水資源量達每年2034億立方米，約占全國地下水資源量的23%，是巖溶地區重要的戰略水資源。
西南地區是我國巖溶地貌最發育的地區，巖溶水文地質結構特殊，土壤貧瘠，呈現“土在樓上，水在樓下”“石多土少”等特點。西南地區分布有3000多條巖溶地下河，地下水極易受到污染，初步評估有30%的地下河水質變差，對人民群眾身體健康及生態環境安全造成不利影響。巖溶地下水污染具有隱蔽性，治理難度大。受全球氣候變化和特殊巖溶地質條件影響，巖溶區干旱缺水、水土流失嚴重，石漠化面積超過9.2萬平方千米。巖溶管道堵塞，洼地排洪能力不足，巖溶內澇成為農村經濟發展的制約因素。
巖溶水文地質科學對于解決巖溶區生態環境脆弱問題至關重要。近年來，巖溶地區的石漠化和地下水污染治理取得了一些令人欣喜的成果，但還需要進一步加強巖溶水文地質科學研究，圍繞巖溶形態成因、巖溶水文地質結構、巖溶生態環境、全球變化與巖溶作用碳循環、巖溶探測技術方法等方面的問題，加大科技攻關力度，為保護綠水青山提供地學支撐。
監測保護地質環境 科學管理地下水
盧耀如
中國工程院院士
地下水是地球上重要的水資源，具有3個特性：一是地下水在水資源循環系統中的貯存與運移具有較大的空間和時間尺度；二是地下水具有調節作用；三是地下水是生態環境的保障條件，人為破壞其自然平衡狀態會誘發災害，如人為過量開采、排水等。
目前，我國地下水的開發與保護存在3方面問題：一是過量開采地下水，導致華北地區形成了連片的大面積地下水降落漏斗，并誘發地面沉降、塌陷等災害，濱海及軟土地區地面沉降也較嚴重；二是在內陸河地區，上游修建的一些水庫選址不當，使得中下游地下水失去補給，破壞生態，產生荒漠化、沙化等；三是一些地下工程建設沒有顧及周圍的環境效應，為減少地下工程水患而大量排水，引起周邊地面塌陷及沉降等，危及附近建筑物及居民安全。
如何實現地下水更好地管理、開發和可持續利用，唯有加強對地質環境的監測與保護，嚴格確立開發效益與誘發災害的權責主體。地質環境包括山水林田湖草沙冰，應特別關注有關水土資源匹配及其相關災害的防控。南水北調中線工程，應留出足量水源，優先用于回灌地下水，以充填華北平原的地下水降落漏斗。在加強地質環境的監督中，促進實現地下水資源與生態的綜合價值。
科學認識地下水與地表水相互轉化關系
林學鈺
中國科學院院士
地表水與地下水之間具有非常密切的水力聯系，其水量、能量和物質交換對水資源合理配置、流域生態系統功能維持、地質環境災害和水污染防治具有重要意義。
一個區域（流域）的總水資源量是當地降水形成的地表水和地下水的產水量，由于地表水和地下水的相互聯系和轉化，河川徑流量中的基流部分是由地下水補給的，地下水補給量中的一部分又來源于地表水的入滲，因此在計算水資源總量時應扣除地表水和地下水相互轉化的重復量。當然，也不能將重復量簡單地劃歸地下水或者地表水資源量，否則將加大地下水可采資源量（或地表水可利用資源量）。
我國西北和華北地區許多地方的地表水和地下水轉化頻繁，而且地表水多數是地下水的重要補給來源，甚至是唯一的補給來源。但由于上游過度攔蓄地表水，截斷了山前平原區地下水的補給來源，加上地下水過量開采，引起了區域地下水位的持續下降，在華北平原誘發比較嚴重的地面沉降，在西北內陸河流域導致天然湖泊濕地退縮，以及荒漠化等各類地質環境災害和生態環境問題。
建議在我國水資源管理工作中，進一步提高對地下水與地表水相互轉化關系的科學認識，重視地表水與地下水相互轉化形成的重復量，正確認識地表水和地下水的差異性和統一性，根據開發利用條件，堅持“宜表則表，宜地則地”，對地表水與地下水實施統籌管理、聯合調度，使水資源開發利用更加有利于經濟社會發展和生態系統協調健康。
防治礦山地下水災害 促進資源化利用
武 強
中國工程院院士
地下水不僅具有資源、環境、生態、能源、信息等多重屬性，還存在災害這一重要屬性。地下水的災害屬性突出表現在各類礦床在采掘過程中所發生的各種突（透）水礦難、地基與隧道開挖和水庫等各類工程施工建設過程中地下水的突（滲）出事故。
在采掘過程中因擾動破壞含水層（組、帶）結構誘發的突（透）水礦難，是地下水災害屬性的典型代表。以煤礦床為例，全國煤礦年礦山排水量近80億立方米，利用率約75%。因其地下水壓高、充水通道復雜和強度大，給煤礦安全開采帶來了嚴重水患威脅，成為了僅次于瓦斯群死群傷事故的煤礦第二大殺手。地下水害礦難不僅容易造成井下作業人員重大傷亡，而且在經濟損失、事故搶險救援難度和恢復礦山生產所需時間等方面也比其他礦難更嚴重。
針對嚴重的地下水突水災害，建議進一步加強對其災害屬性及防治的研究。一是加強基礎理論研究，不斷深化對我國礦山水害的基本認識。二是強化井下水害超前探測（放）技術，完善采掘工作面超前定向鉆孔探放水技術、井下涌（突）水源快速綜合判識技術。三是提升礦山水害預防與治理技術，包括礦井充水三維可視化分析、造孔注漿加固、機械化充填開采、電泵排水等技術研發。四是加強“煤—水”雙資源型礦山協調開發理論與技術研究，促進礦區水害由單純防治向防治與保護優化轉變。
重視遙感大數據應用
提升地下水系統演化規律研究水平
宮輝力
首都師范大學原校長
近年來，全球變化背景下，自然系統與人類活動相互作用，深刻影響和改變著區域水循環系統。地下水是區域水循環的重要環節，在快速變化條件下呈現出獨特的適應、響應和演化方式。為提升地下水系統演化規律研究水平，地球系統模式云計算平臺與遙感大數據的深度結合為監測、識別區域地下水系統的復雜演化提供了新方法。
基于共享云平臺上遙感大數據、分析工具（人工智能算法及其新進展）等公共資源，耦合監測網小數據集，利用時空分析、數據挖掘等技術，為多尺度地下水循環時空模式識別與歸因研究提供了可行性。例如，針對區域地下水循環過程的量化研究，利用GRACE衛星的時變重力場數據和 In-SAR衛星的形變場數據，結合地下水動態長期監測數據，可以實現物理機制驅動的地下水數值模型與大數據驅動的人工智能模型的耦合，能夠監測、評估區域地下水儲量時空變化，提高地球系統模式的水循環量化監測、評估與預測能力。
建議加強遙感大數據、監測網小數據與云平臺深度結合，系統構建綜合分析平臺，創建包含未來氣候變化、極端事件變化、區域社會經濟發展等情景在內的區域地下水循環演化數據云孿生模式，預測不同情景約束的區域地下水系統演變趨勢，提出相應的調控對策和政策建議。
發展生態水文地質 支撐生態文明建設
萬 力
中國地質大學（北京）副校長
地下水與陸生植被生態間相互作用過程和機制是生態水文地質學研究的主要任務，也是地球系統科學關注的核心問題。
陽光、大氣、土壤和水是生命存在的基本要素，其中土壤和水對植被生長的影響最大，也是傳統水文地質學的主要研究對象。在我國，經幾十年的努力已完成多種比例尺的水文地質調查工作，為進一步開展生態水文地質工作奠定了堅實基礎。
為更好地服務生態文明建設，生態水文地質學應關注以下幾個方面的問題研究：一是結合水文地質調查的特點，研究區域尺度陸生植被的時空變化規律及其定量描述，這也是生態水文地質調查的基本任務；二是研究不同尺度地下水系統的補給、徑流、排泄條件對植被生態格局的控制及其相互影響，重點關注人類活動條件下的地下水水文過程發生變化對植被生態系統的影響。三是研究包氣帶水分水質轉換機制及其生態效應，包括大氣降水補給地下水，地下水通過包氣帶的蒸發過程和植物蒸騰；四是研究包氣帶的生物和地表生態對水的凈化機制，孔隙介質組成的包氣帶對滲入水有過濾、吸附、離子交換和生物化學降解的作用；五是研究潛水含水層中地下水各種物理化學過程的生態效應，包括土壤鹽堿化、沙漠化和荒漠化的形成機制。
來 源：中國自然資源報
原標題：《6名院士+2名大學校長，細說地下水的保護與利用 | 院士專家談》
政務：自然資源部 2022-03-22 19:05今年3月22日是第三十屆“世界水日”，3月22~28日是第三十五屆“中國水周”。聯合國確定2022年“世界水日”主題為“珍惜地下水，珍視隱藏的資源”。我國紀念2022年“世界水日”“中國水周”活動主題為“推進地下水超采綜合治理復蘇河湖生態環境”。中國自然資源報聯合中國地質調查局邀請院士、專家就地下水保護、調查監測、水平衡研究等建言獻策，共同探討地下水保護與利用的平衡之道。
加強水平衡研究 支撐國土空間規劃
張建云
中國工程院院士
國土空間規劃是國家空間發展的指南、可持續發展的空間藍圖，是各類開發保護建設的基本依據。國土空間規劃要按照“以水四定”的原則，統籌考慮水資源、水環境、水生態、水安全、水文化，指導用水結構和空間布局優化調整。
水資源短缺和時空分布不均已成為我國經濟社會發展的重大制約因素，一些重點流域或區域水資源與生產、生活、生態“三生”空間失衡，產生諸多資源環境問題。隨著全球持續變暖，青藏高原雪線上升、凍土范圍和特性發生明顯變化，“中華水塔”的徑流變化，關系到水資源的可持續利用和國家水資源安全。我國北方地區河流徑流量整體上呈減少態勢，但經濟社會快速發展對水資源的剛性需求增加，進一步加劇了水資源的短缺矛盾。華北平原已經成為我國乃至全球地下水漏斗面積最大、地面沉降最嚴重的地區。東北三江平原農業灌溉用水快速增長，地下水采補失衡問題日益突出。
建議各級國土空間規劃編制時，要加強水平衡分析研究，基于水平衡關系及水循環要素演化規律，剖析當前國土開發利用與保護中存在的突出問題，強化水土資源適配性，研究適應水土資源條件的國土空間開發利用和生態保護修復策略，實現良性的區域水平衡，以水資源的可持續利用保障經濟社會的高質量發展。
關注地下水質量 保障人民健康
王焰新
中國科學院院士
地下水是地球水資源的重要組成部分，是支撐地球生態系統的關鍵要素。地下水的資源和生態價值不僅取決于其水量大小，而且取決于其水質好壞。優質地下水對人體健康有益，但地下水中的有毒有害物質通過地下水排泄和供水、灌溉、水產養殖等地下水利用方式，進入地表環境，并經飲水和食物鏈進入人體、動物和生態系統中，危害生命健康與環境健康。
受地下水原生環境制約和人類活動影響，地下水質惡化引發的水安全、糧食安全和生態安全問題，成為全球可持續發展面臨的重大挑戰。我國廣泛分布的天然高砷、高氟、高碘等原生劣質地下水，直接威脅約1.2億人的飲水安全和身體健康；工農業和城市化的快速發展、礦業活動和能源開發導致的地下水污染問題日趨嚴重，新污染物不斷出現，區域性地下水咸化、酸化問題凸顯，嚴重制約我國經濟社會可持續發展，嚴重威脅人民生存環境。
建議實施國家地下水水質調查計劃，構建流域尺度的空天地一體化“國家地下水監測網”，加強地下水質的時空演化規律與健康效應的調查與研究工作，有效保護地下水資源，滿足人民美好生活需要，為服務健康中國戰略作出地球科學工作者應有的貢獻。
深化巖溶地下水研究 守護綠水青山
袁道先
中國科學院院士
我國是巖溶大國，巖溶區占國土面積的1/3，南方以滇黔桂為中心，北方以山西高原為中心，碳酸鹽巖分布面積達340多萬平方千米。
巖溶地下水具有水量大、分布不均、動態變化大、流動迅速、排泄集中、極易被污染等特點，可以是潛水也可以是承壓水。我國巖溶地下水資源量達每年2034億立方米，約占全國地下水資源量的23%，是巖溶地區重要的戰略水資源。
西南地區是我國巖溶地貌最發育的地區，巖溶水文地質結構特殊，土壤貧瘠，呈現“土在樓上，水在樓下”“石多土少”等特點。西南地區分布有3000多條巖溶地下河，地下水極易受到污染，初步評估有30%的地下河水質變差，對人民群眾身體健康及生態環境安全造成不利影響。巖溶地下水污染具有隱蔽性，治理難度大。受全球氣候變化和特殊巖溶地質條件影響，巖溶區干旱缺水、水土流失嚴重，石漠化面積超過9.2萬平方千米。巖溶管道堵塞，洼地排洪能力不足，巖溶內澇成為農村經濟發展的制約因素。
巖溶水文地質科學對于解決巖溶區生態環境脆弱問題至關重要。近年來，巖溶地區的石漠化和地下水污染治理取得了一些令人欣喜的成果，但還需要進一步加強巖溶水文地質科學研究，圍繞巖溶形態成因、巖溶水文地質結構、巖溶生態環境、全球變化與巖溶作用碳循環、巖溶探測技術方法等方面的問題，加大科技攻關力度，為保護綠水青山提供地學支撐。
監測保護地質環境 科學管理地下水
盧耀如
中國工程院院士
地下水是地球上重要的水資源，具有3個特性：一是地下水在水資源循環系統中的貯存與運移具有較大的空間和時間尺度；二是地下水具有調節作用；三是地下水是生態環境的保障條件，人為破壞其自然平衡狀態會誘發災害，如人為過量開采、排水等。
目前，我國地下水的開發與保護存在3方面問題：一是過量開采地下水，導致華北地區形成了連片的大面積地下水降落漏斗，并誘發地面沉降、塌陷等災害，濱海及軟土地區地面沉降也較嚴重；二是在內陸河地區，上游修建的一些水庫選址不當，使得中下游地下水失去補給，破壞生態，產生荒漠化、沙化等；三是一些地下工程建設沒有顧及周圍的環境效應，為減少地下工程水患而大量排水，引起周邊地面塌陷及沉降等，危及附近建筑物及居民安全。
如何實現地下水更好地管理、開發和可持續利用，唯有加強對地質環境的監測與保護，嚴格確立開發效益與誘發災害的權責主體。地質環境包括山水林田湖草沙冰，應特別關注有關水土資源匹配及其相關災害的防控。南水北調中線工程，應留出足量水源，優先用于回灌地下水，以充填華北平原的地下水降落漏斗。在加強地質環境的監督中，促進實現地下水資源與生態的綜合價值。
科學認識地下水與地表水相互轉化關系
林學鈺
中國科學院院士
地表水與地下水之間具有非常密切的水力聯系，其水量、能量和物質交換對水資源合理配置、流域生態系統功能維持、地質環境災害和水污染防治具有重要意義。
一個區域（流域）的總水資源量是當地降水形成的地表水和地下水的產水量，由于地表水和地下水的相互聯系和轉化，河川徑流量中的基流部分是由地下水補給的，地下水補給量中的一部分又來源于地表水的入滲，因此在計算水資源總量時應扣除地表水和地下水相互轉化的重復量。當然，也不能將重復量簡單地劃歸地下水或者地表水資源量，否則將加大地下水可采資源量（或地表水可利用資源量）。
我國西北和華北地區許多地方的地表水和地下水轉化頻繁，而且地表水多數是地下水的重要補給來源，甚至是唯一的補給來源。但由于上游過度攔蓄地表水，截斷了山前平原區地下水的補給來源，加上地下水過量開采，引起了區域地下水位的持續下降，在華北平原誘發比較嚴重的地面沉降，在西北內陸河流域導致天然湖泊濕地退縮，以及荒漠化等各類地質環境災害和生態環境問題。
建議在我國水資源管理工作中，進一步提高對地下水與地表水相互轉化關系的科學認識，重視地表水與地下水相互轉化形成的重復量，正確認識地表水和地下水的差異性和統一性，根據開發利用條件，堅持“宜表則表，宜地則地”，對地表水與地下水實施統籌管理、聯合調度，使水資源開發利用更加有利于經濟社會發展和生態系統協調健康。
防治礦山地下水災害 促進資源化利用
武 強
中國工程院院士
地下水不僅具有資源、環境、生態、能源、信息等多重屬性，還存在災害這一重要屬性。地下水的災害屬性突出表現在各類礦床在采掘過程中所發生的各種突（透）水礦難、地基與隧道開挖和水庫等各類工程施工建設過程中地下水的突（滲）出事故。
在采掘過程中因擾動破壞含水層（組、帶）結構誘發的突（透）水礦難，是地下水災害屬性的典型代表。以煤礦床為例，全國煤礦年礦山排水量近80億立方米，利用率約75%。因其地下水壓高、充水通道復雜和強度大，給煤礦安全開采帶來了嚴重水患威脅，成為了僅次于瓦斯群死群傷事故的煤礦第二大殺手。地下水害礦難不僅容易造成井下作業人員重大傷亡，而且在經濟損失、事故搶險救援難度和恢復礦山生產所需時間等方面也比其他礦難更嚴重。
針對嚴重的地下水突水災害，建議進一步加強對其災害屬性及防治的研究。一是加強基礎理論研究，不斷深化對我國礦山水害的基本認識。二是強化井下水害超前探測（放）技術，完善采掘工作面超前定向鉆孔探放水技術、井下涌（突）水源快速綜合判識技術。三是提升礦山水害預防與治理技術，包括礦井充水三維可視化分析、造孔注漿加固、機械化充填開采、電泵排水等技術研發。四是加強“煤—水”雙資源型礦山協調開發理論與技術研究，促進礦區水害由單純防治向防治與保護優化轉變。
重視遙感大數據應用
提升地下水系統演化規律研究水平
宮輝力
首都師范大學原校長
近年來，全球變化背景下，自然系統與人類活動相互作用，深刻影響和改變著區域水循環系統。地下水是區域水循環的重要環節，在快速變化條件下呈現出獨特的適應、響應和演化方式。為提升地下水系統演化規律研究水平，地球系統模式云計算平臺與遙感大數據的深度結合為監測、識別區域地下水系統的復雜演化提供了新方法。
基于共享云平臺上遙感大數據、分析工具（人工智能算法及其新進展）等公共資源，耦合監測網小數據集，利用時空分析、數據挖掘等技術，為多尺度地下水循環時空模式識別與歸因研究提供了可行性。例如，針對區域地下水循環過程的量化研究，利用GRACE衛星的時變重力場數據和 In-SAR衛星的形變場數據，結合地下水動態長期監測數據，可以實現物理機制驅動的地下水數值模型與大數據驅動的人工智能模型的耦合，能夠監測、評估區域地下水儲量時空變化，提高地球系統模式的水循環量化監測、評估與預測能力。
建議加強遙感大數據、監測網小數據與云平臺深度結合，系統構建綜合分析平臺，創建包含未來氣候變化、極端事件變化、區域社會經濟發展等情景在內的區域地下水循環演化數據云孿生模式，預測不同情景約束的區域地下水系統演變趨勢，提出相應的調控對策和政策建議。
發展生態水文地質 支撐生態文明建設
萬 力
中國地質大學（北京）副校長
地下水與陸生植被生態間相互作用過程和機制是生態水文地質學研究的主要任務，也是地球系統科學關注的核心問題。
陽光、大氣、土壤和水是生命存在的基本要素，其中土壤和水對植被生長的影響最大，也是傳統水文地質學的主要研究對象。在我國，經幾十年的努力已完成多種比例尺的水文地質調查工作，為進一步開展生態水文地質工作奠定了堅實基礎。
為更好地服務生態文明建設，生態水文地質學應關注以下幾個方面的問題研究：一是結合水文地質調查的特點，研究區域尺度陸生植被的時空變化規律及其定量描述，這也是生態水文地質調查的基本任務；二是研究不同尺度地下水系統的補給、徑流、排泄條件對植被生態格局的控制及其相互影響，重點關注人類活動條件下的地下水水文過程發生變化對植被生態系統的影響。三是研究包氣帶水分水質轉換機制及其生態效應，包括大氣降水補給地下水，地下水通過包氣帶的蒸發過程和植物蒸騰；四是研究包氣帶的生物和地表生態對水的凈化機制，孔隙介質組成的包氣帶對滲入水有過濾、吸附、離子交換和生物化學降解的作用；五是研究潛水含水層中地下水各種物理化學過程的生態效應，包括土壤鹽堿化、沙漠化和荒漠化的形成機制。
來 源：中國自然資源報
原標題：《6名院士+2名大學校長，細說地下水的保護與利用 | 院士專家談》
