国外研究

国外提出第一个景观规划( landscape planning) 方案的是德国的 Haber 等( 1972，1979)基于 Om( 1969) 的“分室模型”( compartment model) 所提出的土地利用分类系统( DLU)( Haber，1990; Naveh ＆ Lieberman，1994) 。1986 年，他们将其进一步概括和总结，形成了一套完整的基于景观生态规划方法，按如下五个步骤展开: ①土地利用现状类型调查; ②景观空间格局的描述分析; ③基于景观单元的景观敏感性评价; ④景观单元的空间关联度分析;⑤景观敏感度格局研究等。但这一方法注重自然因素和条件的分析，而对社会经营的需求缺乏考虑( Simonds，1961) 。针对此，捷克的 Ruzicka 和 Miklos( 1988，1990) ，在总结了已有的规划方法和模型之后，提出他们的一套系统的景观生态规划方法( LANDEP) ，包括综合的景观生态学分析、景观组成要素的系统调查与分析、景观样地的生态评价和土地优化利用建议等几方面内容( Ruzicha and Miklos，1990) 。景观生态规划强调对景观的优化利用与其生态条件相适应、相协调，并在维持景观生态安全格局的同时，获得长期的经营效益( Gusta-son 等，1994) 。美国的森林景观规划的研究不仅提出和发展了一些逐渐证实和接受的一般性原则和理论，不断充实景观生态学的理论体系和方法论体系，而且取得了一些重要成果( Arizpe 等，1992; Gustason 等，1996，1999; Mlandenoff 等，1996，1999; Urban 等，1999; Wallin 等，1994;ESRI，2001) :( 1) 区域总体景观结构分析与景观控制研究。Forman 及其同事对美国新泽西州濒海平原的栎林景观组成和格局分析，在森林景观生态研究中具有开创性的意义( Forman，1979) 。( 2) 森林景观变化和森林破碎化过程、景观变化的生态后果及其景观调控研究。如Lladenoff 从森林生态可持续经营的角度分析北方针阔混交林区森林景观的变化特点，提出了作为森林生态可持续管理应着重解决林分经营活动如何在景观水平上进行综合，并做出正确的决策。( Mladenoff and Pastor，1993) 。( 3) 森林景观格局与功能相互关系研究。景观结构和异质性对干扰在景观中的传播的影响，由于干扰源和性质的不同，具体的研究方法和结论也有很大差别( Runkli，1982; Fos-ter，1988) 。( 4) 森林景观生态过程模拟模型与决策模型研究，如 D. J. 穆拉丹诺夫，W. L. 贝克尔编著了《森林景观变化的空间模拟: 方法和应用》( 1997) ，内容包括对目前森林景观空间模拟的方法的评价、主要森林景观模型及其应用、对未来森林景观空间模拟发展的展望等三方面。Mladenoff( 2004) 论述了森林景观干扰和演替的 LANDIS 模型。目前，森林的景观规划途径有多种，如 Angelstam ＆ Rosenberg ( 1993) 提出四类: 景观生态学途径、自然景观途径、文化景观途径、非生态途径; Petersetal ( 1997) 总结有两类: 物种和种群途径、群落和景观途径; Clas Fries 等( 1998) 归纳为三类途径，物种途径( the species ap-proach) 、自然途径( the naturalness approach) 和多方面途径( the multiple aspects approach) 。1998 年在芬兰召开的森林经营规划的景观生态学会议上，瑞典农业科学大学的 PerAngelstam 认为为了恢复重要的生境森林的经营需要制定景观生态规划，并阐述了规划中应包括的八方面内容。芬兰林业研究所的 Jyrki Kangas ＆ Annika Kangas 指出了最优化的森林规划中应包含的生态学信息，Oulu 大学的 Erkki Mntymaa ＆ Cecilia Gutierrez-Vogl 分析了景观生态学森林经营规划的环境效益，Oulu 大学的 Mikko Mnkknen ＆ Pasi Reunanen 分析了森林景观经营中廊道的作用，Paula Siitonen ＆ Antti Tanskanen 给出了完成生态保护网的最有效途径; Turku 大学的 Niina Vuorela，Ilkka Suojanen ＆ Risto Kalliola 介绍了应用空间数据表示的相关景观单元的可视化技术等( Baker 等，1991; Timo Kuuluvainen，2000; David，2004) 。芬兰森林及公园部运用生态学理论和生物多样性保护理论建立了北方天然针叶林景观动态变化管理模型，研究认为“平衡与自然的平衡”范式被自然变迁的范式所代替，这种范式的改变主要是对科学的影响，其涉及到生态经营系统，它也应该成为景观生态学规划的基础。在斯堪的纳维亚半岛这种“自然法”也成为生态景观规划的成型基础。并研制了可持续森林经营 FPS 规划系统，该技术由地区自然资源规划、景观生态规划和经营措施规划三个层次组成，并进行了大面积的试验与推广，对 900 万 hm2国有森林进行了景观生态规划，充分考虑了以上途径的实施。该项目涉及群落生境、濒危物种群体、娱乐生境、景观和文化团体及居民住地等范围。利用地理信息系统和航空照片及野外实地调查的数据，全面了解整个规划面积上有特殊价值的立地，使其保持自然状态或用特殊方法经营。在时间尺度上强调规划的长期性，在空间尺度上具有一定可塑性，注重景观尺度的规划( Juho Pennanen等，2002; Yang H Z 等，1981) 。森林景观生态过程模拟模型和决策模型研究。以枢嘎特( Shugant) 为代表的一批生态学家不断改进林冠空隙模型，发展了一系列反映不同森林类型特征的动态模型，如 FORESBRIND KIAMBRAM SMAFS 等( Shugart and West，1980; Shugart，1984; 邵国凡等，1995) ，推动了景观生态模型的完善和发展，使景观生态模型由静态模型为主发展到以动态模型为主的阶段，除了进一步完善马尔柯夫模型为基础的建模途径外，基于景观斑块动态的个体行为模型和网格模型也逐步得到发展，并在许多研究领域采用了模型化方法( Bartell andBrenkert，1991) 。森林生长、演替动态模型经历了 FOREST 模型、STEMS 模型、JABOWA 模型及其许多改进型向空间明晰化的 SORTIE 模型( Pacala 等，1993) 发展，而森林经营管理决策模型也从 FORPLAN 模型经历了类似的发展过程。棋盘式模型( Franklin and Forman，1987) 在森林经营模型向空间明晰化方向发展过程中具有里程碑的意义。在基于景观斑块动态的个体行为模型和网络模型方面，基于林窗动态的森林更新和演替模型方面也取得了很大进展，提出了一些实用性研究成果。在大尺度森林格局演替及其模拟方面也有很大的发展，从森林演替模型和景观动态统计概率模型向更为综合和空间明晰化方向发展( David等，2004; Zhang J T，1995) 。官方服务官方网站

1.2.1.1 国外实物地质资料服务研究起步较早西方发达国家，如美国、加拿大、澳大利亚、荷兰等建立了国家地质调查局，负责实物地质资料的管理和服务研究工作。英国自1835年成立世界上最早的地质调查局以来，实物地质资料服务研究一直伴随其地质工作的开展而存在和发展。美国、英国等发达国家在实物地质资料服务对象、服务方式、服务内容、服务标准上开展了理论和实践的探索，也形成了较为成熟的模式，都值得我们借鉴（姜文利，2013）。1.2.1.2 发达国家地质工作的任务向地质信息转移21世纪以来，各发达国家的地质工作向地质信息转移，以满足本国可持续发展战略的需要。美国地质调查局制定的《美国地质调查局战略计划（2000-2005）》和《美国地质调查局矿产资源工程五年规划（2006-2010）》提出确保美国得到可靠的地质资料数据。英国地质调查局发布的《英国地质调查局战略科学计划（2005-2010）》提出要提供综合客观、公正和最新的信息，以满足国内外用户的需要。1.2.1.3 国外许多专家提出了先进的服务理念如F.Herrera等（2001）认为，地质资料整合服务有四个基本问题：标准、资料一致性、描述多样化的地质资料的代表模型以及查询与交互服务。Marcus Apel（2006）分析了从三维地质模型到三维地球科学信息系统的转变，认为有三个基本因素很重要：资料模型、查询功能和资料管理。Steve Peedell等（2005）认为，一个空间地质资料基本结构包括政策、公共机构准备工作、技术、资料和人才五个要件。1.2.1.4 发达国家学者研究开发丰富的地质信息服务产品许多发达国家研究开发了多种实物地质资料的服务产品。巴西地质调查局提供产品的基本定位有三点：公益性、需求第一、集成服务，提供在线服务。英国地质调查局有大量的产品和数据可供免费下载。发达国家地质调查局网站信息资料丰富，能满足社会公众的需求。官方服务官方网站

一、生态地球化学的调查与评价生态地球化学是从全国多目标区域地球化学调查和应用实践中产生的科学理论，是一项以多目标区域地球化学调查为基础，以生态地球化学评价、生态地球化学评估、生态地球化学预警和生态地球化学修复为主体的系统工程（奚小环，2008）。21世纪勘查地球化学在解决人类资源与环境的重大问题上发挥了巨大作用，区域地球化学调查应用于生态环境与农业地质研究方面的文献近10年来呈明显上升之势。生态地球化学研究工作在国际上的全面开展是从20世纪90年代后。为配合国际地球化学填图计划（IGCP259）的实施，俄罗斯、瑞典、加拿大、德国、捷克、南非和新西兰等许多国家都进行了区域性的地球化学填图，并利用区域地球化学资料开展环境、农牧业和地方病等多目标应用研究（王徽，2001；施俊法，2003）。生态地球化学填图综合考虑了自然污染和人为污染地球化学状况，为勘查地球化学解决人为污染问题开辟了一条崭新的道路，并在生态地球化学的理论框架下，进行区域生态地球化学调查与评价工作。随着人类社会面临的环境问题与可持续发展问题的日益突出，中国勘查地球化学界审时度势，将工作重点由单一的找矿勘探扩展至以资源与环境并重，立足于为国家社会经济宏观发展战略服务，为国土资源规划、管理、保护和合理利用服务的综合调查与评价。生态地球化学调查是国土资源部中国地质调查局组织实施的一项综合基础地质工作。它以区域土壤和水体地球化学调查为依托，以第四纪地质体为研究对象，以土地质量评估为主要内容，以服务于农业生产、环境保护和矿产资源普查等多领域为目标。该项工作分多目标区域地球化学调查、区域生态地球化学评价、局部生态地球化学评价和总体综合研究4个层次（杨忠芳，2004）。中国地质调查局组织实施的生态地球化学调查（农业地质调查）项目自2002年实施以来，已完成多目标区域地球化学调查面积近135×104 km2，涉及浙江、江苏、安徽、湖南和湖北等31个省（区、市），采集测试分析了54个指标值（2008）。生态地球化学调查在很大程度上查明了我国土壤中包括有益与有害成分在内的各种元素指标的组成、类型、含量和强度及其分布地区、范围和面积等，填补了国家长期以来包括土壤污染在内各项元素指标的空白，是一项具有深远意义的成果。调查表明，国家土地质量地球化学总体状况是好的，符合种植无公害农作物的土地质量标准的土地面积占调查面积的92%，符合种植绿色农作物的土地面积占87%，达到土壤环境质量一、二类标准的占87%。同时土地污染状况不容忽视，占调查面积13%的土壤存在污染（李敏，2009）。中国存在的主要地球化学现象和问题有：①长江流域 Cd 等重金属异常呈带状分布；②黄河流域高As、高F、低I和高I等地方病问题突出；③城市及周边地区Hg、Pb等异常普遍存在；④全国各大湖泊呈现有害元素汇集的趋势；⑤西南碳酸盐岩区Cd、As等重金属元素背景值普遍较高；⑥土壤酸化问题较为严重；⑦各种肥力元素与有益元素的分布存在较大的差异；⑧土壤有机碳储量分布不均。生态地球化学评价是在多目标区域地球化学调查基础上，研究元素和化合物等地球化学指标在土壤圈的分布与分配规律、异常特征及其对生态环境产生的影响，针对性地测定元素形态或价态，研究元素成因来源及其在地球系统中的行为，即在迁移转化过程中的形态变化作用途径和机理，预测可能发生的地球化学问题（奚小环，2004）。生态地球化学评价又进一步分为区域生态地球化学评价和局部生态地球化学评价。区域生态地球化学评价是针对流域或区带（面积范围为106～102 km2）内元素和化合物分布特征，通过对元素及化合物的来源示踪及迁移途径研究，评价它们对生态系统及各组成要素的影响，预测其未来变化趋势。局部生态地球化学评价是以面积小于数百平方千米的元素或化合物的局部地球化学异常为研究对象，运用地球化学方法技术，追踪异常物质来源，查明异常成因，研究地球化学环境与生态现象或问题的关系，预测生态地球化学环境变化趋势，提出兴利避害的对策措施。为指导生态地球化学评价工作，中国地质调查局于2005年底正式发布了《区域生态地球化学评价技术要求（试行）》，规定了河流、农田、城市、湖泊湿地和浅海等生态系统的评价技术路线。目前各个省份生态地球化学调查已经全面进入生态地球化学评价工作阶段，取得了一系列成果，在农业和环境等方面得到普遍应用，产生了广泛影响。例如，珠江三角洲地区生态地球化学评价结果显示：珠江三角洲土壤Hg污染区面积占11.57%，主要分布于广州—佛山一带，属人为污染。蔬菜类农产品超过食品卫生标准Hg限量的比例为3.12%，已影响蔬菜的品质，但对蔬菜质量安全构成的威胁并不大。土壤Hg绝大部分以硫化物存在，活泼相态Hg含量极低（林杰潘，2007）。冀东平原存在不同程度的重金属富集污染，其中以Hg、Cd污染富集较为严重，综合污染级别以轻—中污染为主，重金属富集污染成因与当地地质背景有关，同时当地强烈的工农业等人为活动加剧了污染与富集（栾文楼，2009）。浙江省依据杭嘉湖平原区土壤中Hg、As、Sb、Pb、Zn、Cd、S、Cu、Mo、Sn等元素的污染分指数和综合污染指数，进行了区域环境质量评价（朱立新等，1996）。杭嘉湖平原大部分地区属清洁区、基本清洁区，但由于人类活动和工业污染，在杭州市、绍兴市和嘉兴市等地区的土壤出现了从初始污染—轻度污染—中度污染—重度污染的现象，特别是杭州市和绍兴市周围存在较大范围的重度污染区。生态地球化学与生态地球化学评价，是研究人类能够感知的和正在进行的地球化学过程。要解决重大的生态地球化学问题，所有研究工作须跨越学科的界线，将生态学、环境科学、地学、农学和医学，甚至政治和经济学等学科融合在一起，通过各学科的相互交叉和渗透，才能了解生态系统复杂性的真谛。中国拥有全球独一无二的区域地球化学资料，深入挖掘多目标区域地球化学调查数据所蕴含的信息，更好地服务于当地的经济建设与社会可持续发展，仍是摆在生态地球化学领域的一个现实课题（廖启林等，2005）。生态地球化学的发展要立足地质、地球化学，充分考虑岩石—水—土—大气—生物等层圈的相互作用，评价地球化学因子在不同生态子系统中的生态服务功能、区域空间分异特征及其变化趋势，为区域社会经济发展规划提供科学依据。二、土壤污染研究土壤直接或间接地参与了陆地生态系统物质循环，是生态环境基本构成要素，农业生产的基础（赖启宏，2005）。土壤的环境地球化学效应一方面受各圈层影响，同时也对各圈层的生态地球化学过程具有较大影响。近年来，由于现代化工业和农业的发展，土壤环境污染不断加剧，土壤污染已成为中国乃至全球性土壤退化的重要因素，严重地威胁着人类的身体健康。土壤污染的种类繁多，有化学污染、物理污染、生物污染和放射性污染，甚至复合交叉污染，其中以化学污染最普遍、最严重，也最难以治理。土壤污染物质，一般分为两大类：无机污染物和有机污染物。由于土壤污染具有隐蔽性、潜伏性、不可逆性和长期性，其后果极为严重。长期以来人们只考虑土壤具有的交换、吸附、淋滤和降解自净作用，将土壤作为废弃物处置场所。然而，在长期污染影响下累积于土壤的化学物质，经植物吸收和动物摄取或溶入水体，可影响农作物产量、农产品质量以至整个生态系统的稳定性和安全性。当气候环境条件和土地利用方式改变时，短时期内土壤污染物有可能大量活化进入水、植物和农产品，危害动植物和人体健康，导致延缓而突然爆发的有害效应，即所谓的“化学定时炸弹”（stigliani W et al.，1991；谢学锦，1993）。在早期工业化国家都曾发生过因环境污染所引发的环境公害事件，如20世纪50年代日本公布的两起震惊世界的环境公害事件：富士地区高含量镉米导致的慢性中毒的“骨痛病”和熊本地区汞污染导致的“水俣病”，都造成了大量人员致病和死亡，均因土壤和水体长时期的污染导致农产品和养殖水产品污染所引发的。因此日本是世界上土壤污染发现最早，也是污染较为严重的国家之一。为了全面深入地研究污染物对环境质量的冲击程度以及对人类的危害程度，控制并修复土壤污染，诸多国家都陆续开展了不同层面上的土壤污染研究，包括众多的污染现状调查、土壤环境质量评价和风险评价及其宏观决策管理等，并取得了一定的研究进展。关于土壤污染研究的内容主要有以下方面：一是土壤污染物迁移和转化规律的研究。不同化学物质在土壤中的持留和释放规律，国内外都做了大量研究（Kinniburgh D G，1986），并形成了反映污染物质持留和释放规律的平衡模型与动力学模型。这些模型对于预测土壤环境中化学物质的吸附、释放和运移等行为有积极意义。Pagotto等的研究发现，在公路附近土壤中有Pb、Zn、Cd的积累，且随着距离的增大和土壤深度的增加而降低，一些土壤样品有少量Ni、Cr（Pagotto，2001）。交通对环境的影响主要在公路两侧1500 m的范围内，500 m以内对土壤影响最显著，超出此范围，土壤中的Pb含量达到背景值水平。有学者认为：重金属元素在土壤中的迁移实质上受到重金属随土壤水分的迁移，在土壤中的扩散，与土壤颗粒之间和重金属及其他溶质不同组分之间的化学反应变化，以及被植物吸收等多因素制约和影响（隋红建，2006）。二是土壤污染物的生态效应研究。土壤中污染物会对土壤生物类型、生物数量、生物活性、土壤酶系统及土壤呼吸和代谢等作用产生较大影响，危及土壤生态系统的正常结构、功能与平衡。研究发现，施用的农药有20%～70%长期残留在土壤中（Calderbank，1994）。残留农药对土壤中的硝化细菌、根瘤菌和根际微生物影响较大。我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有许多地方粮食、蔬菜和水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标或接近临界值。土壤环境重金属分布对人体健康有着重要影响，李森照（1979）讨论了环境中Cr与人的健康关系，指出Cr对人体健康产生重要的影响。三是关于土壤环境质量的研究。土壤污染会直接导致土壤质量的下降，围绕土壤环境质量问题，目前涉及的主要内容包括土壤重金属的污染与污染土壤的退化和土壤中重金属的行为与环境质量和土壤中稀土元素的行为与环境质量等。近年来国内外学者对土壤环境质量及其指标体系做了较多研究，极大地丰富了土壤质量评价的内容，国外的研究已经开始关注生态系统多样性、土壤质量演变过程及机理等土壤环境的问题。关于土壤环境质量的评价方法，国内外研究和评价虽然还没有完善的评价体系，但已有许多学者发表过有价值的资料，所采用的土壤环境质量评价的方法有很多，土壤环境质量评价也越来越具有科学性和实用性，其中包括有指数评价法、模糊综合评价法和灰色聚类法等。四是关于土壤污染的防治研究。例如对于土壤重金属污染的防治，世界各国都开展了广泛的研究工作。由于土壤重金属污染存在潜在性、不可逆性、长期性和后果严重性等特点。因此污染的治理应立足于“防重于治”的基本方针。有学者利用生物措施进行土壤修复，如陈同斌等发现As的超累积植物娱蛤草，在工程中有较好的实际应用价值，并在湖南郴州市建立了亚洲的第一个植物修复基地。此外工程措施包括客土、换土、翻土和去表土等方法，适用于大多数污染物和多种条件。汪雅谷等对土壤重金属污染进行客土处理，使镉等重金属残留量平均下降50%～80%。土壤圈是个开放系统，进入土壤中的污染物，通过迁移、扩散和生物代谢等途径进入生物和水等环境中，并产生污染。要科学研究评价土壤污染物的环境行为和环境效应，必须把大气、水、土壤、生物作为有机整体，研究污染物在不同环境界面上的迁移和转化规律，重点研究土壤-作物耦合系统污染动力学方面的机理，建立相应的数学模型，对综合防治地下水和大气污染及研究土壤环境容量等都具有重要意义。三、地方病与地质背景的关系研究人类的生存依赖于自然环境，自然环境的优劣将直接影响人们的身体状况。20世纪60年代，英国地球化学家哈密尔顿研究发现，人体组织中的元素含量曲线与地壳中元素丰度曲线具有惊人的相似性。地质环境中的微量元素通过土壤—水—植物—食物—人体这个食物链进入人体，如果维持人体正常发育所需的微量元素供量不足或过剩，都会影响人体的正常发育生长及代谢。吉林大学、中国地质大学（武汉）、中国地质科学院有关院校及国土资源部的部分研究机构就地方病的地质环境和地球化学成因等问题进行了长期研究。美国、英国和印度等国家也在不同地方开展了地方性疾病与地质环境和地质作用的关系研究。研究表明：目前我国主要的地方病有碘缺乏病（IDD）、地方性氟中毒、地方性硒中毒、克山病和大骨节病等。它们在时空上的分布和地质环境中的地形地貌、地质构造、地层岩性、土壤和水（地表水、地下水）等因素密切相关。例如青海省碘缺乏病、慢性氟中毒病和大骨节病区绝大多数分布在东部黄河干支流第三纪（古近-新近纪）河谷盆地内。在水平方向上，病区具有沿不同河段分布的特点；在垂直方向上，病区具有与地形地貌垂直分带相一致的分布规律（陈梅芬，1994）。地质构造控制着山崖岩石的分布，由于各地山崖岩石的不同，其危害性矿物对各地区人的身体影响是不同的。因此引起了地方疾病呈区域性或地区性分布，如地氟病病带范围与氟异常等值线区基本吻合。我国主要分布在大兴安岭和云贵高原经向构造带与燕山和祁连山秦岭两个东西向构造带交切形成的十字交叉状部位（罗卫等，2004）。我国地球化学工作者在生态环境领域最早进行探索的就是地方病研究。从20世纪80年代初期开始，我国勘查地球化学工作者利用第二代区域化探资料，进行了农牧业、环境和地方病等领域的研究。如贵州邓峰林（1980）、湖北童霆（1982）和福建蔡以评（1988）利用水系沉积物测量地球化学资料进行区域环境质量评价；中国地质科学院地球物理地球化学研究所孙天蔚等（1989）研究了冀东地区1∶20万水系沉积物元素分布与农作物产量和地方病等之间的关系；中国地质科学院地球物理地球化学研究所朱立新等（1993）在浙江杭嘉湖平原区1×104 km2 的范围内，系统地开展了农业和环境地球化学调查和研究。全国多目标区域地球化学调查和生态地球化学评价计划的实施，突出地展示了现代地球化学为社会经济发展和人民健康服务的功能和效用。通过对平原、河谷及盆地地区的系统调查和专题评价，存在的生态和环境问题及生态优势潜力得以查明，城乡土、水、气状况及地方病等问题都得到了系统的研究和评价，为国家经济建设和可持续发展提供了科学依据。官方服务官方网站

矿区土地资源综合利用的核心是生产组织和矿山土地复垦与生态重建。最早开始矿区生态环境恢复治理工作的是德国和美国。20世纪60年代，许多工业发达国家加速矿区环境保护法规的制订和恢复治理工程实践活动，自觉地进入了科学恢复的时代。进入70年代，矿区的环境恢复治理技术以采矿、地质为主体，集环境、农学、林学等多学科为一体，发展成为一门牵动着多行业、多部门的系统工程［10］。80年代以后矿区生态环境治理工作呈现蓬勃发展的态势［11～23］。国外许多国家对土地复垦十分重视，如德国、美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚等都十分重视矿山复垦工作，矿山土地复垦率已达80%。20世纪90年代以来，重建矿区生态环境，实现可持续发展，得到世界各国的重视，土地复垦不仅是将损坏和压占的土地恢复到可利用状态，而且要重建良好的矿区环境，使新的景观在许多方面相似，甚至优于开采前的状况。由于各国的自然条件不同、经济状况不同、土地状况不同，故各国都有自己的矿区土地资源综合利用与复垦特色。德国系统地对土地进行复垦始于20世纪20年代［24，25］，从最初的植树、造林到多功能复垦区域的建立，目标从以林业、农业复垦为主，转向建立休闲用地、重构生物循环体和保护物种上，即所谓的混合型土地复垦模式:农林用地、水域及许多微生态循环体协调，统一地设立在一起，从而为人和动物、植物提供较大的生存空间。整个活动经历了由简单到综合，由幼稚到成熟的过程，为合理规划土地用途，建立新景观提供了机会，进而满足了生活水平逐步提高的人们对娱乐休闲场所的需求［26］。对土地复垦与生态重建规划控制体系，一是褐煤规划;二是企业规划。褐煤规划以联邦空间规划和州规划的目标作为基本目标，对景观重建作出了明确的规划和规定［24］。美国矿区复垦的管理工作主要由内政部牵头，由内政部露天采矿与复垦办公室负责实施［26］，矿业局、土地局和环境保护署等部门协助对与本部门有关的土地复垦工作进行管理，各州资源部负责辖区内矿区的复垦工作。美国的土地复垦将生态环境恢复、重造自然景观、改善公共环境，作为第一要任。美国复垦标准和要求苛刻，对露天采矿来讲，涉及从环境保护、自然景观恢复到消除对土地生态和周边环境的污染;土地复垦标准涉及矿山废弃物处理，采矿土地恢复等诸多方面内容。在澳大利亚，矿业公司申请采矿许可证时须与土地所有者达成土地复垦协议，并得到当地政府的许可;在开采过程中，矿业公司应对开采结束的矿区范围内进行科学的地形整理和表土覆盖，然后可将整理好的矿区用经济协议的形式转交给复垦公司;为确保矿区复垦的顺利实施，澳大利亚对矿区复垦实施抵押金制度。通过多年的努力，发达国家的矿区复垦率已经达到50%以上，有的达到了75%以上［27］。闭矿之后的矿山废弃地要恢复本地植被群落，因为这样的群落所需要的后期维持费用最少，并为后续的土地利用提供了较大的弹性空间。在制订完成标准时，管理机构倾向于采用植被构成、丰度、密度和覆盖率等指标，同时他们希望生态系统恢复功能，是可持续的，需要最小的维持费用。Bell认为矿山土地复垦的目标，一是保证矿山废弃地的稳定，保证其不会被风和水所侵蚀;二是将土地恢复到可利用的状态。Tacey等认为，成功的复垦地是一个稳定的生产性生态系统，有着与周围环境相似的可维持的生物物理过程［28］。例如，新南威尔士州Bridge Hill Ridge以前的砂矿区，经过复垦后，与周围环境融为一体，现已归入Myall Lakes国家公园［27］。澳大利亚的土地复垦一般要经历以下阶段:初期规划、审批通过、清理植被、土壤转移、存放和替代、生物链重组、养护恢复、检查验收。执行复垦保证金制度，并且基于鼓励和推广的目的，它会要求复垦工作做得最好的几家矿业公司只缴纳25%的复垦保证金，而其他的公司则必须缴纳100%的保证金。加拿大通过了《加拿大环境保护法案》(简称CEPA，1999)和《加拿大环境评估法案》(简称CEAA)，以法律的形式系统、全面地对加拿大矿区环境评估和环境保护进行了约束。俄罗斯土地复垦界认为，土地复垦是在受工业影响的土地上，采取旨在有计划的创建和加速形成具有高生产力、高经济价值、最佳人工景观的采矿、生物、工程、土壤改良及生态学综合技术措施来恢复土地。整个土地复垦过程分成工程技术复垦和生物复垦两个基本阶段。农业复垦和林业复垦在俄罗斯是最普遍的，由于林业复垦对土壤恢复的要求不很严格，投资较小而得到广泛采用［29］。矿产开采对土地资源的破坏性影响早就被人们所认识。关于开采沉陷对土地破坏的研究一直受到广泛关注，研究主要是对破坏特征的描述和沉陷预测预防上。Damody，Quither，Ham，Sel-man等对此作过有关研究，认为开采沉陷对土地的影响主要包括土壤侵蚀、地表排水系统的破坏、积水、农作物减产等［30～32］。国外将生态理论用于土地复垦的研究开展较早。1992年国际复垦会议论文纲要中，“成功复垦的生态学评价”(ecological eval-uation of reclamation success)被列为其中一项;1998年国际复垦会议论文纲要中，“恢复理想景观的土地复垦”被列为其中一项。Richard J.Hobbs在澳大利亚进行的生态恢复试验表明，景观破碎化和栖息地的改变引起了许多大规模的土地退化和生物多样性减少。复垦关键在于保存大斑块和连通性，为取得它们，应进行植被恢复［33］。Petr.Sklenika等认为，煤矿区景观重建是一种特殊类型的景观规划，应以景观异质性作为景观重建规划设计标准，对景观结构进行量化，其目标就是使煤矿区重建景观与周围地区生态价值相协调［34］。A.Lausch等通过对土地利用监测认为，矿区开采对景观形成扰动，改变景观格局。一般随着开采活动的进展，原有景观数量呈下降趋势，开采活动停止后稳定，同时沉陷景观由小到大，受复垦活动影响又由大变小，林地、水面等其他景观不同程度增加，景观多样性提高，斑块破碎度增加［35］。土地空间安全格局是生态规划的组成部分，由生态规划发展而出现并得到进一步深化。20世纪初，生态学开始呈现与规划、系统工程等学科的全方位融合趋势。以Geddes，Park和Wirth等人为首的学者利用生态学原理在城乡建设中的应用研究，奠定了生态规划的基础［36］。20世纪60年代后，以《增长的极限》、《寂静的春天》等著作为代表，国际上掀起了基于生态基础的人类理想栖息环境研究的热潮，生态学与规划学融合日趋加快。1969年，McHarg的《设计遵循自然》就是这方面的力作［37］，成功地提出了区域规划的生态学研究框架，其因子叠合的生态规划大法被称之为McHarg法，并得到广泛的应用;克罗(D.S.Crowe)提出了景观规划概念，Om进一步提出了生态系统模式［38～40］，把生态功能与相应的土地利用模式联系起来，提出了规划结合生态思想的概念与方法;1982年由McHarg发表的《自然设计》进一步阐述了McHarg的生态规划思想，探讨了在生态平衡基础上如何建立自然与人和谐关系的方法［41］。20世纪90年代，生态规划得到广泛应用，在理论和实践方面都有诸多新的成果。《绿色城市》等著作均较系统地探讨了城市的可持续发展方针和生态化途径;1993年英国城乡规划协会中的可持续发展研究组发表《可持续的环境计划》，提出将自然资源、能源、污染和废弃物等环境要素管理纳入各层次的空间发展规划;1996年的联合国人居大会上制定的人居环境议程也用城市生态学观点表述了城市可持续发展的目的。“将社会经济发展和环境保护相融合，在生态系统承载能力内去改变生产和消费方式、发展政策和生态格局，减少环境压力，促进有效的和持续的自然资源利用。为所有居民提供健康、安全、殷实的生活环境，减少人居环境的生态痕迹，使其与自然和文化遗产相和谐，同时对国家的可持续发展目标作出贡献［42～45］。以福尔曼为首的部分“自然保护学派”强调人地和谐的未来景观研究［46，47］，提出了集聚间离析和生态网络体系观点。目前，自然生态服务价值的经济学量化也引起人们的重视，以Costanza［48］等人为代表的学者将经济因素引入景观生态学模型，使景观生态学与区域生态—经济系统的管理与规划相结合。提出“区域生态经济系统(regional ecological systems)”观点，在管理和规划模型的设计上强调公众、特别是持股人的参与，以及变化过程的不可预测性。景观指数为景观研究人员的景观结构研究提供了重要量化方法。McGarigal是景观指数的倡导者，也是FRAGSTATS软件包的设计者之一，对一些研究实例的部分景观指数的可靠性和阈值进行了评价，并强调尺度在景观指数解释中的作用。(O’Niel)等人分别对景观指数在不同景观生态学案例研究中的作用进行了评价［49］。本回答被网友采纳官方服务官方网站

（一）美国百年地下水开发利用史的启示美国是开展地下水可持续利用性研究比较早的国家。早在1883年美国学者Chamber⁃lin即出版了《自流井》，首次论述了自流井的成井条件和开发理论。1897年Iowa州地质调查局Norton在《Iowa自流井》报告中首次使用“含水层”理念。Todd于1900年提出，过多的自流井将导致自流水量衰减。1923年Meinzer出版了《美国地下水形成与理论探讨》和《地下水文学概要》，系统地总结了水文地质学的研究工作和理论进展，同时首次对全国地下水资源进行了定性评估，阐述了美国地下水发生、补给、排泄、径流、数量、质量、开发利用等各个方面（陈美贞，2006；陈仁升等，2003）。1935年Theis提出非稳定流理论，使许多实际问题得到较好解决。在地下水开发方面，人们开始意识到地下水资源是有限的。20世纪30年代Tolman及同事发现了地下水开采所引发的海水入侵和地面沉降现象。20世纪60年代中期，以州为单位先后进行了各州地下水资源调查和均衡法地下水资源评价。1963年McGuinness总结了各州及地区地下水资源评价研究成果。1977年美国发生了特大干旱，1978年美国地质调查局（USGS）启动了“区域水系统分析项目（RASA）”，历时近20年，调查和研究了全国28个以流域为单元的水系统，采用三维有限差分地下水流数值模型，模拟地下水开发前后地下水动态变化，并于1990～2000年期间编制出版了各个水系统的地下水图集（比例尺为1：250万～1：10万）。目前，美国的地下水开采量占总用水量的 20.7%。其中，98.3% 的家庭用水、57.4%的牲畜用水和41.5%的灌溉用水都依赖于开采地下水源供给，而且对生态环境的改善和保护意识也越来越强烈。为此，美国正在开展新一轮“地下水资源计划”（GWRP），研究重点已从过去的以州为单位转向整个水系统、水文系统和生态环境系统，从过去偏重地下水的资源供给功能转向地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能综合调查评价研究，强调地下水可持续利用性研究。近百年来美国地下水开发利用史表明，经济社会发展对地下水开发利用理念及其生态-地质环境功能研究具有重大推动作用。在19世纪以前，地下水仅是经济社会发展中一种补充性资源，在水资源中地表水的开发利用研究占主导地位。进入20世纪60年代，地下水成为经济社会发展愈来愈依赖的基础资源，特别是在持续干旱年份，地下水的开发利用得到空前的重视，同时含水层疏干、依赖地下水维持的生态系统急剧退化、地面沉降和海咸水入侵等环境问题日趋显现。据USGS统计，在美国公共供水中，地下水的比重从1950年的26%增到2000年的37%。80年代，地下水保护问题受到重视，美国联邦政府制定了提高污水排放标准和提高用水效率的多项保护法规，到2000年亩均灌水量比1950年减少了30%。在《2000～2010年美国地质调查局地质部科学战略》和《1998～2008年水资源部发展战略》中，突出了地下水的可用性和可持续性研究，包括城市化和市郊化对地下水影响调查、海岸带土地利用和人口增长对地下水影响调查和地下水-地表水相互作用研究。（二）国内地下水评价研究动态从20世纪50年代以来，地质矿产部和有关部门在全国范围内开展了大量的地下水及其环境地质问题调查评价工作，包括区域水文地质、供水水文地质、环境水文地质、地下水资源评价与新技术和新方法应用。经过50多年来的水文地质工作，基本查明了我国地下水资源的区域分布规律，并且把西北和华北的地下水勘察研究作为一项主要战略任务做了大量工作，实现了各种信息的采集、处理、存储、传输和交换，并开始把地下水作为水圈、岩石圈的组成部分和重要环境因子，开展地球表层四大圈层相互关系及大陆水循环与全球变化研究，把地下水融入“全球一体化”的大环境中思考，利用大剖面、同位素等研究地下水循环方式，极大地改变着地下水评价的传统思维与方式，尤其是近几年信息技术的发展，加快了对地下水评价的速度。50多年的地下水评价工作，具有如下特点：①体现国家意志、服从国家目标，成为地下水评价的宗旨；②发挥水文地质工作优势，体现地下水区域性、基础性评价服务于国家建设；③取得的丰富资料和经验，奠定了地下水评价方法研究的基础。自20世纪70年代以来，由于应用数学和地下水动力学的相互渗透，以及电算技术的推广和应用，丰富并突破了传统水文地质学的内容，使地下水评价从定性研究发展到定量研究的新阶段。地下水资源评价的基本理论，从稳定流发展到非稳定流，从二维流发展到三维流，从一般均衡法和比拟法，发展到解析法和有限单元或有限差分数值法及相关分析法。地下水质量评价从单项评价发展到综合评价，从一般数理统计方法发展到聚类、神经网络和灰色系统评价方法。20世纪80年代后期，地下水资源评价工作开始把主要目标转向管理模型的研究，涉及与地下水开发活动有关的自然环境、社会环境和技术经济环境等各方面问题。但是，面对21世纪可持续发展的要求，地下水评价工作存在不同程度的不适应新问题。始于20世纪80年代的第一轮全国地下水资源评价，是基于以消耗资源、牺牲环境作为代价的发展过程，在评价指导思想、评价理念和评价方法诸方面，都存在历史的局限性，急需按新的要求进行完善和发展。例如由于受当时认识能力和技术水平的局限，对地下水系统的资源、环境和生态属性功能的基本认识和评价方式中，有关可持续发展思想和水循环理念体现不足，静态思维比较突出。1.地下水资源分类与概念演变20世纪50～60年代，我国在地下水资源评价方面普遍采用前苏联的“四大储存量”的概念，即动储存量、静储存量、调节储存量和开采储存量。在欧美一些国家也都使用过这些概念（曲焕林等，1991）。经过水文地质工作者的多年实践，普遍感到应用“四大储存量”的概念评价地下水资源存在许多缺陷（陈雨荪，1982；刘光亚，1982；王强忠等，1982），现在已基本停止使用。在20世纪70年代提出了“三种水量”的概念，即补给量、储存量、允许开采量，并于1989年纳入国家标准（GBJ27-88）。但是随着实践和理论的发展，其局限性和理论缺陷逐渐暴露出来（徐恒力等，2001）。方案中沿袭以含水层（或水源地）为评价单元的思维模式，没有体现地下水资源整体性和系统性；补给量和储存量的时空概念含糊，容易造成水量重复计算；允许开采量仅仅是一种笼统的提法，在实践中难以操作等。20世纪80年代“资源”的概念逐渐为人们所接受，欧美、日本等国家和地区先后采用了地下水资源的概念，陆续出现了“潜在可更新资源”（Potential Renewable Resource）、“实际可更新资源”（Actual Renewable Resource）、“可用更新资源”（Available Renewable Resource）、“安全开采量”（Safe Yield）、“可持续开采量”（Sustainable Yield）和“实际可持续开采量”（Practical Sustained Yield）等。我国学者王大纯教授（1995）等人，从地下水资源自然属性出发，将地下水资源划分为“补给资源”和“储存资源”两类。“补给资源”被定义为“含水系统可以恢复再生的水量”。将含水系统的多年平均补给量作为补给资源量，单位为m3/a。“储存资源”被定义为“含水系统在地质历史时期积累保存下来的水量”。将含水系统多年平均低水位以下的重力水体积作为储存资源量，单位为m3。陈梦熊院士等1983年提出的、后经过不断调整和补充（2002）的地下水资源分类，也具有广泛代表性。在该分类中，将地下水资源分为“天然资源”和“可采资源”。“天然资源”被定义为“在一个完整的水文地质单元（地下水系统）内，地下水在天然条件下通过各种途径，直接或间接地接受大气降水或地表水入渗补给而形成的具有一定水化学特征、可资利用并按水文周期呈现规律变化的多年平均补给量”，一般可用区域内各项补给量的总和或排泄量的总和来表征。“可采资源”被定义为“在经济技术条件合理、开采过程中不发生水质恶化或其他不良地质现象（如地面沉降、地面塌陷等），并对生态平衡不致造成不利影响的情况下，有保证的可供开采的地下水资源”。2.地下水资源评价方法研究现状达西（Darcy）定律和水量均衡是地下水资源数量评价的理论基础，由此产生了两种评价方法，即“地下水系统水量均衡法”和“地下水系统水动力学法”。“地下水系统水量均衡法”是直接利用质量均衡原理，通过建立地下水系统的补给量、排泄量和储变量之间水量关系，确定地下水资源数量。“地下水系统水量均衡法”既可用于区域地下水资源的水量计算，又可用于局域地下水资源的水量计算；既可估算地下水系统的补给和排泄的总量，又可计算地下水系统的各单项量，是地下水资源评价中最常用的一种基本方法，也是一种比较可靠的方法。“地下水系统水动力学法”是根据达西定律和水量均衡原理，建立描述地下水运动规律的微分方程，通过求解微分方程，实现对地下水系统水量状态评价。按照微分方程的解法，划分为“解析法”和“数值法”。解析法是根据地下水井流理论进行地下水量评价，主要适用于均衡区范围较小、水文地质条件简单的均质含水系统。在20世纪50年代之前，解析法在地下水资源评价中发挥了重要作用，迄今仍然是地下水资源评价中确定水文地质参数的主要方法。但是当把解析法应用于大范围水系统时，由于实际的水文地质条件远较解析法所假设的条件要复杂得多，其局限性就暴露了出来（薛禹群等，1986）。为了解决随地下水开采规模进一步扩大所出现的问题，在20世纪50～60年代，兴起物理模拟（电模拟和砂槽模拟等）技术，但是仍不能很好地解决复杂水文地质条件下区域地下水资源评价所面临的问题。计算机技术和数值计算在地下水资源评价中的应用推广，使一些复杂地下水流模拟成为可能，而且开始考虑含水介质的非均质性和各向异性，对复杂的越流系统和具有不规则形状的各类边界条件，以及多相流和双重介质等问题也开展了深入的研究，在概念模型中地保留了实体系统的自然特性。由于数值法既可用于大区域地下水资源评价，又可用于局部的水源地评价；既可处理复杂的水文地质问题，又具有较高的计算精度，因此，逐渐成为地下水资源评价的重要方法，并因其更易实现系统分析的目标而被广泛应用于地下水资源评价和管理工作中。在地下水资源评价中，常用的方法还有水文分析法、相关分析法、水文地质比拟法等。“水文分析法”是仿照陆地水文学的测流分析，计算地下水补给量的一种方法，主要应用于地下水补给量全部转化为地下水泄流的地区，如岩溶管道流区、全排型岩溶大泉的岩溶水系统或基岩山区裂隙水系统等其他方法难以应用的地区，主要有地下径流模数法和基流分割法。“水文地质比拟法”，常用于实际资料缺乏的地区，主要根据水文地质条件的相似性，用区域内局部地段或相似条件的其他地区的实际资料比拟到全区或研究区进行地下水资源评价，多数用于可采资源的估计。该方法是研究区缺乏资料情况下不得已的选择，其评价结果的精确性较差。“相关分析法”是一种统计学方法，主要用于区域水文地质勘探试验资料不足，但是地下水动态资料较多的地区，应用这种方法进行外推时其可靠性很难保证。“开采试验法”，在地下水的非补给期（枯水期），按接近取水工程设计的开采条件，进行较长时间的抽水实验，然后根据抽水量、水位降深动态或开采条件下的水量均衡方程求解出水源地枯季补给量，并以此作为水源地的允许开采量。该方法主要用于水源地允许开采量的评价，在区域地下水资源评价中主要用该方法求取参数。纵观国内外地下水评价成果，最常用的方法是“地下水系统水量均衡法”和“数值法”。美国1977年开展的“区域水系统分析计划”（简称RASAP，1978～1995年期间）联合运用数值法和均衡法对全国25个主要地下水系统水资源进行了评价（USGS，1998）。在2000年开始的新一轮地下水资源评价（Ground-water Resources Program）中，仍然以数值法为主（USGS，2001）。欧盟各国联合开展的区域地下水资源评价中，水量均衡法是主要方法（Fried，1982；Rees and Cole，1997）。此外，亚洲、非洲一些国家也大多采用水量均衡法和数值法进行区域地下水资源评价（Leslie B.Smith and Kadri Külm，2002；Shahin，1989；Lloyd，1990；Ulf Thorweihe and Manfred Heinl，2002）。我国在20世纪80年代开展的第一轮全国地下水资源评价中，均衡法和数值法也是主要评价方法。随着数学地质的发展，最近在国内外地下水评价中出现了一些新的理论方法，如随机理论和神经网络（Kitanidis，1985；Bates，1992；Gelhar，1993；Brannan，1993；杨金忠等，2000），但是这些方法还处于理论探索之中，目前还难以广泛实际应用。3.地下水质量评价研究现状我国在早期的地下水质量评价中一般借用外国学者设计的评价模式，如内梅罗（Nemerow N.L.）指数法等。但是在应用过程中，逐渐发现这些评价模式在理论上和实践上的不足，于是我国地下水质量评价工作者，根据自己实践的经验和实际情况，提出了许多适合不同用途的水质量评价方法。如20世纪60年代开始用“环境质量综合指数”定量地表示环境质量状况，发展至今已提出许多种计算综合指数的数学模式，这些模式对环境质量的划分一度起了积极的作用。早期全国性地下水质量评价，尚无“国家地下水水质标准”，主要依据国家建委和卫生部批准试行的“生活饮用水卫生标准”（TJ20-76），并参考世界卫生组织（WHO）1958年公布的“饮用水水质标准”，个别评价参数考虑地方“饮用水水质标准”。评价方法主要采用指数法、多项参数法和模糊数学法等。在现今的全国地下水质量评价中，虽然在评价项目选定、分类和污染等级划分等方面有所变动，但是其思路和技术方法均沿袭了这一格局。20世纪80年代以来，随着计算机技术的高速发展和广泛应用，模糊数学、灰色聚类和神经网络等方法在地下水质量评价中广泛应用，且随着方法的改进，人们也越来越重视评价结果的合理性。但是由于影响地下水质量的因素较多，以至各评价方法都存在一些局限性。例如综合污染指标法的“硬性分级划分”，灰色和模糊系统需要设计若干不同的效用函数（灰色系统的白化函数、模糊数学的隶属函数等），以及人为地给定各评价指标的权重（或权函数）等，这些效用函数和指标权重的给定难免不带主观性，造成评价方法难以通用，增加了应用的困难和人为臆断因素对结论的影响。在地下水质量评价方法中，普遍存在“参数权重”问题，例如指数法把各个水质参数等同，模型法在参数选取和参数权重设定中存在较大的主观性。目前，迅速发展的人工神经网络评价方法，拓宽了地下水质量评价方法的视野。4.地下水脆弱性评价研究现状自1968年Margat首次提出“地下水脆弱性”这一术语后，虽然经过几十年的发展，但是至今国内外对“地下水脆弱性”概念仍然没有统一的定义，许多学者根据自己所考虑的因素从不同的角度给“地下水脆弱性”以不同的定义。以1987年为限，“地下水脆弱性”概念的发展过程可划分两个阶段。在1987年以前，有关地下水脆弱性的概念多是从水文地质本身的内部要素这一角度来定义的。1970年Margat与Albiet提出的地下水脆弱性是指在自然条件下污染源从地表渗透与扩散到地下水面的可能性。Olmer与Rezac则认为地下水脆弱性是地下水可能遭受危害的程度，这种危害程度由自然条件决定，而与现有污染源无关。Vrana提出地下水脆弱性是影响污染物进入含水层的地表与地下条件的复杂性。1983年Villumsen等定义地下水脆弱性是指应用中或废弃于地表的化学物质对地下水的危害性。1987年“土壤与地下水脆弱性国际会议”揭开了“地下水脆弱性”研究新阶段的序幕。多数学者主张在定义地下水脆弱性时应考虑含水层本身的易污染性和人类活动与污染源的影响。有的学者提出地下水脆弱性是地下水质量对现在或将来有害于其使用价值的敏感性。地下水系统脆弱性已经被广泛认同的是指这个系统对来自外部（天然与人类活动）从时间和空间上影响它的状态及性质的处理能力。1991年美国审计署应用“水文地质脆弱性”来表达含水层在自然条件下的易污染性，而用“总脆弱性”来表达含水层在人类活动影响下的易污染性。美国国家科学研究委员会于1993年提出地下水脆弱性是污染物到达最上层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性，并将地下水脆弱性分为两类：一类是本质脆弱性，即不考虑人类活动和污染源而只考虑水文地质内部因素的脆弱性；另一类是特殊脆弱性，即地下水对某一特定污染源或污染群体或人类活动的脆弱性。欧洲、北美和澳大利亚等地区，在地下水污染防治工作中，已经以污染治理为重点转变为以防止污染为重点，开展了地下水环境脆弱性评价，并编制了评价图册。至今国内尚没有明确的“地下水脆弱性”的定义，定义多引用外文资料，多是从水文地质本身内部要素角度出发，针对局部城市或水源地，包括“环境生态脆弱区地下水开发模式及系列编图”工作，研究地下水本质脆弱性，常以“地下水的易污染性”、“污染潜力”、“防污性能”等来代替“地下水脆弱性”这一术语。5.存在问题新中国成立以来，地下水评价工作为保障国家经济社会发展的需求提供了重要支撑。但是，从地下水可持续利用角度考虑，地下水评价工作尚存在如下问题：1）以往的工作，偏重地下水赋存条件的研究，对地下含水层结构和地下水补、径、排条件研究程度有待深入。作为地下水赋存空间的地下水系统结构和地下水动态，是地下水资源评价的基础。2）地下水与环境保护密切相关，是环境保护的重要制约因素。以往对地下水质量、环境和生态属性功能评价重视不够。3）地下水资源可持续利用程度及趋势预测研究缺乏深度，不能适应国民经济对地下水前瞻性要求。4）由于大量的水利工程修建，改变了地表水、地下水循环条件，出现了不少新的水环境问题，特别是地下水补给条件的改变，使得有些地区地下水补给减少，生态环境不断恶化。因此，在新的地下水评价中急需考虑这些变化的影响。（三）地下水功能评价与区划研究现状1998年许志荣在《水文地质工程地质》（第五期）上发表了“地下水功能区划分初探”，提出了开展地下水功能区划的必要性。1999年史瑞青等在《工程勘察》（第一期）上介绍了“灰色聚类分析在地下水区划中应用”的技巧。2001年费为进等在《地下水》（第四期）上发表了“快速灰色分级聚类法在地下水功能区划中应用”，提出灰色分级聚类法是地下水功能区划的一种简明方法。这一时期的地下水功能研究都是从地下水资源合理利用角度出发，基于传统地下水资源评价理念。2002年中国地质调查局水环部从生态、地质环境保护角度，作为约束条件，提出开展“地下水功能评价专题研究”，由中国地质科学院水文地质环境地质研究所张光辉研究员主持开展有关地下水功能理念、评价理论与方法探索性研究，于2003年提出了地下水功能评价基本框架和评价指标体系。2004年6月该项目组完成了“地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能评价的科学体系”构建和论证，包括基本理念、评价理论、评价指标体系和评价关键技术等，编制了“地下水功能评价与区划技术”，编入中国地质调查局《全国地下水资源及其环境问题调查评价技术要求系列》（二、三）中，并先后在兰州、武汉、石家庄、北京、沈阳和呼和浩特主办“地下水功能评价与区划”技术骨干培训班，在我国西北、华北和东北地区全面推广应用。2004年唐克旺等在《水资源保护》（第五期）上发表了“地下水功能区划分浅谈”，介绍了水利部门进行地下水功能区划的基本思路。2005年水利部下发了《关于开展全国地下水功能区划定工作的通知》。2006年张光辉等在《水文地质工程地质》（第四期）上发表了“区域地下水功能及可持续利用性评价理论与方法”一文，全面阐述了地下水功能评价理论和方法；黄鹏飞等在《中国环境管理》（2006年第二期）上发表了“层次分析法在民勤绿洲地下水功能评价中应用”，介绍了地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能状况。2007年罗育池等在《中国农村水利水电》（第九期）上发表了“基于MapGIS的河南省浅层地下水功能评价与区划”；吕红等在《水文》（2007年第三期）上发表了“山东省地下水功能区划初探”，指出地下水功能区划是政府行使管理职能的重要基础；闫成云等在《水文地质工程地质》（2007年第三、四期）上发表了“疏勒河流域中下游盆地地下水功能评价与区划”，引用大量实例阐述了地下水功能评价与区划的实际效用。2007年范伟完成了“吉林省平原区地下水功能评价”硕士学位论文。张光辉等在《地质通报》（2008年第六期）上论证了地下水功能评价与地下水可持续开采量的关系。（四）地下水开发利用研究现状与趋势地下水开发利用研究总的趋势是学科内涵不断拓展、生态-地质环境保护优先、安全保障能力建设为重点、与经济社会和谐可持续发展是根本。1）资源和环境、生态并重，已成为地下水开发利用研究的主题。地下水可持续利用既要保障社会稳定的水供给，又不能牺牲生态-地质环境效益，同时不影响未来长远的水资源利用。恢复由于人类影响而退化的地下水功能、地下水疏干区定量跟踪和调控、增强地下水含水层获得补给途径和机制、地表水与地下水联合调蓄和协调开发、地下水利用和分配的社会-经济规律及管理模式等是当前重要的研究课题。2）地球表层系统的水文地质过程研究，已成为现代地下水科学演化的重要专题。土壤、包气带、浅层地下水、湿地与湖泊、绿洲、河流和农业用地等，与地下水可持续利用性研究密切相关。包气带是介于潜水面和地表之间的多孔介质，化学风化、有机质分解、氮素固定等其他化学物质循环过程均发生在包气带，也是地下水补给、污染物向地下水运移的必经之路。包气带中所发生的物理、化学和生物过程与水文地质学、土壤学、生态学和环境学关联性愈来愈紧密（甘肃地调院，2007）。3）建立高效的地下水动态监测、状况调查和突发应急机制，经济社会发展的需求愈来愈迫切。1996年国际水文计划工作组将“可持续水资源利用”定义为“支承从现在到未来社会及其福利要求，而不破坏他们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理和使用”。要求在水资源规划、开发和管理中，寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调，强调未来变化、社会福利、水文循环、生态系统保护的完整性，使“未来遗憾可能性达到最小”。2000年在美国召开的“水资源综合管理研讨会”上，达成一个共识：流域统一管理是防止土地退化、保护淡水资源与生物多样性、实现水资源可持续利用的必然抉择。4）可持续性（Sustainability）是当今地下水开发利用中最为人们关注的核心。它指地下水时空上能够连续下去。Serageldin and Steer将“可持续性”概化为“可持续性弱”、“可持续性适度”、“可持续性强”和“可持续性过强”。“可持续性弱”不关心局部、只关心整体；“可持续性适度”主要以维持系统的整体性为目的，但也适当关照其组分；“可持续性强”要求保持系统组分的良好状态，同时也关照到系统整体，各组分不可互相替换，而且根据某些理解，即使是在组分内部，可替换性也是受到限制的；“可持续性过强”就是保持系统的所有要素完好无损且无任何损耗。官方服务官方网站

铯元素具有优良的光电特性和强烈的化学活动性，因此铯金属及其化合物具有独特的性能，故在多种技术领域，特别是军事等高科技领域中得到广泛应用(黄万抚等，2003)。自然界中独立的铯矿物主要有铯沸石、南平石、Rhodizite、铯锰星叶石和铯蛋白石(A、CT与C3种)等(郑绵平等，1995)。已知的铯矿床有:①含铯伟晶岩矿床，代表性矿床为新疆阿尔泰与四川康定等地的铯矿床(董普等，2005);②碱性花岗岩型铌钽伴生铯矿，代表性矿床为湖南郴州、衡阳及江西宜春等地的铯矿床(董普等，2005);③碱性岩石风化沉积型铌钽伴生铯矿，代表性矿床为广东增城等地的铯矿床(董普等，2005);④盐湖型铯矿床，代表性矿床为西藏扎布耶盐湖;⑤含铯温泉水、热卤水及其硅华矿床，以西藏的色米及本书的重点研究对象搭格架、谷露的铯矿床为代表。海底热水活动所形成的矿床具有规模大、品位高等特征，因而有着重要的经济价值，并且该类型矿床的研究程度也较高。同样，也有较多的陆相热水成因矿床被发现，例如美国的Mclauglin、ParadisePeak、Sleeper、Borealis、JaimesRidge、CerroDuro、EastRidge、Buckhoem、Hasbrouck、Sulfur、FlordaCanyon和HogRanch等金矿，巴布亚新几内亚的Lihir、Wau和Ken-necott金矿，日本的Akeshi、Iwato和Kasuga等金矿，新西兰的GreatBarrier岛金矿(戴杰敏，2000)。此外，在玻利维亚发现了与近代热泉活动有关的Sb矿化，在意大利的阿米亚特热天边缘发现有Hg矿等诸多矿床或矿化(朱炳球等，1992)。我国也发现了一定数量的该成因类型的矿床或金矿化，例如黑龙江虎林市四平山金矿(孙荣祥等，2000)，云南腾冲热海与硝塘等地的金矿化(刘宝珺等，1998)，西藏羊八井的硫矿床(张锡根，1998)及西藏搭格架、谷露与色米的铯矿床(郑绵平等，1995)，广东长坑金银矿床(孙晓明等，1995)，福建太华山金矿(黄亚南，1999)和四川西部的金矿化(王登红等，2003)等。但总体来看，该类型矿床与矿化的研究程度相对较低，尽管初步总结了包括区域构造、矿石结构构造、地球化学及矿床分带等的陆相热水沉积矿床的综合判别标志，但缺乏系统的研究(王江海等，1998)。青藏高原的形成演化及其资源环境效应是国内外研究的热点领域。晚新生代以来，因印度板块与欧亚板块的相向移动碰撞，使青藏高原隆升除了引起全球气候变化(施雅风等，1998)外，同时也引起了高原内部的明显变化，这些变化包括地壳的双倍加厚、碰撞带东西两端出现大型构造结(Yinetal.，2000)及碰撞后伸展引起的一系列横切IYS和BNS的近SN向正断层系统(Tapponier et al.，1977;Molnar et al.，1978;Ni et al.，1978;侯增谦等，2004;李振清等，2005)。这些SN向正断层系统诱发了强烈的第四纪泉水活动，构成了著名的喜马拉雅大型地热带(廖志杰等，1981)。因此，西藏泉水活动是高原碰撞造山过程中的产物，泉水活动强度和时空变化真实地记录着高原隆升的过程(赵平等，2002)。该地热带的部分泉水中锂铷铯硼等元素含量较高，这些泉水也是特种盐湖主要的成矿物质来源之一，同时也形成了部分硅华型与盐湖铯矿床。与这种陆陆碰撞背景下的西藏硅华型铯矿床不同，北美科迪勒拉热水矿床属于大陆边缘构造成矿(潘捷耶夫，1987);而海底热水矿床和硫化物“黑矿”为洋脊扩张作用下成矿(侯增谦等，2003)。西藏泉水中的铯含量高达4.45×10－6，为Galapagos扩张中心热卤水铯含量0.27×10－6(Zheng Mianping，1999)的16.5倍。现今已知的铯矿床除了含铯伟晶岩矿床等(董普等，2005)外，还有含铯盐湖矿床，例如我国西藏扎布耶盐湖，其卤水中铯含量达50mg/L(工业品位要求为10mg/L)，液体矿的铯资源量达1558.96t(曹文虎等，2004)。含铯泉水、热卤水及其硅华矿床，以西藏的搭格架、谷露的铯矿床为代表，该类矿床中以硅华的铯含量最高，迄今发现含铯最高者为西藏搭格架的硅华，其铯含量最高为11632×10－6。总之，西藏的硅华型铯矿床的铯含量在泉水与硅华中均显示奇特的高值。关于西藏泉华的形成时代，国内对现代泉水沉积物的年龄测定多基于ESR、U系和14C方法。陈以健等(1992)与郑绵平等(1995)测定了西藏搭格架、谷露与色米3处硅华的ESR年龄，并且郑绵平等(1995)在15个ESR年龄的基础上，认为泉华形成于3个时期:第一期69±1.1～＞30±6.7万年，第二期30±6.7～2±0.5万年，第三期＞1.5±0.54万年(还在继续中)。李振清(2002)根据西藏9处泉华(包括搭格架)的26个ESR年龄，提出了西藏泉华形成于4个时期:50～47万年、40～35万年、27～20万年和15万年以来。而侯增谦等(2001)则根据西藏7处泉华的ESR年龄，也给出了西藏泉华形成于4个时期的看法:0.5～0.47MaBP、0.4～0.35MaBP、0.27～0.2MaBP和＜0.1MaBP。在综合冈底斯热泉华热水活动基础上，侯增谦等(2001)曾定性地指出，0.5Ma以来，青藏高原有两次(0.37±0.05Ma和0.1Ma以来)较大规模的快速隆升，该认识得到青藏高原相关地区沉积的响应。朱梅湘等(1993)给出了西藏羊八井地热田水热蚀变岩石的U系和14C年龄，该年龄可分为1.93～2.1万年、10.2～14.2万年、30.7～36.85万年3个阶段，并认为基本涵盖冈底斯重要热水时间的年龄(李振清，2002)。吴中海等(2004、2005)在研究唐古拉山北温泉地区西缘的晚新生代正断层作用时测定了5件钙华的年龄，其中1件为ESR年龄，4件为U系法年龄。但详细分析上述所有有关泉华形成时代的看法，可以发现它们仅是ESR、U系和14C年龄数据的统计结果，而缺乏这些测年样品所在地质体的系统的第四纪地质与地貌学证据，因而对这些数据的可靠性无法做出判断。因此，笔者认为，这些时代与分期的可靠性值得探讨。同时泉华的年龄测定是零星的，缺乏系统的分析研究，应是今后研究的一个重要方向(赵平等，2002)。总之，目前获得的西藏泉华的年代学数据主要为ESR与U系法两种方法的测年结果。本书使用的主要是U系法，其测年原理是，在地质作用过程中，U元素无处不在，只是在不同的地质体中其含量高低不同而已。在碳酸盐样品中，U与碳酸根形成铀铣络阴离子UO2(CO3)34－和UO2(CO3)33－，它们易溶于水并随水而迁移;由于Th易于水解、沉淀或被吸附在其他物质上，因而纯碳酸盐中的Th含量甚微而可忽略不计。除碳酸盐外，铀酰与硅酸盐离子等也形成可溶性络合物(Gascoyne，1992)。对于泉华样品，由于形成后较为坚硬，U沉积于泉华中后几乎没有被迁出的可能，导致其可能处于封闭体系。但在样品形成初期引进了232Th，这样，在计算样品年龄时就必须对碎屑Th的污染进行校正。据此，笔者等尝试把这类样品看做为由两种成分组成，即自生相的泉华物质和碎屑相的泥质物质，并假定自生相代表泉华形成的年代，且保持了封闭体系(赵元艺等，2006a、2006c)。也就是说，在该相中不存在232Th，全部232Th均应来自碎屑相。那么从理论和从数学关系上可以导出，所有数据点应在230Th/232Th对234U/232Th和234U/232Th对238U/232Th等时线图中落在一条直线上。直线的斜率(230Th/234U和234U/238U)代表了去掉碎屑污染的泉华的同位素比值，或者说是年龄值。由于部分泉华的U含量低，用稀酸淋取时难于获得可测量的U、Th同位素比值，但样品全溶后的230Th/232Th比值变化在3.72～14.50之间。因此，这些样品的年龄是假定被测试对象在久期平衡时的Th/U=3.8进行了校正之后所获得的(Szabo et al.，1996;Shen et al.，2004)。Szabo et al.采用稀酸淋滤法对美国内华达州Pyramid湖含碎屑泉华的U系年龄做了详细研究，经等时线校正后得到了与其他方法所获得的年龄数据及地质背景相吻合的结果。在被分析的数十个样品中有相当一部分样品的230Th相对234U过剩，一些样品的Th含量极其高，达到(1140～3700)×10－6，230Th/234U比值最高达到47。类似结果在美国加利福尼亚州的DeathValley也存在(Kuetal.，1998)。而在坦桑尼亚Natron盆地湖中泉华的230Th超过母体234U，达到1200℅(Hillaire-Marcel et al.，1986;Casanova ＆ Hillaire-Marcel，1992)。矿物形成之后的变化是普遍存在的，变化的方向是由不稳定态向稳定态转变。蛋白石类矿物形成之后的变化路径为结构不稳定的无定型壳体(opal-A)→方石英为主的opal-CT→结晶度高的石英(Herdianita et al.，2000;UmedaM.，2003;Hinman et al.，2005;王汝建等，2001;周永章等，2006)。尽管这种转变是非常缓慢的，水温、pH值以及杂质的多寡都会影响转变的速率(Umeda M.，2003)，但这些转变是不容怀疑的。与这种矿物结构变化而导致的矿物种类变化相对应，矿石的组构也呈现规律性的变化(Herdianitaet al.，2000;周永章等，2006;赵元艺等，2008)。对于常量元素，由于不同成因硅质岩有着不同的SiO2等物质来源(杨建明等，1999;曾普胜等，2004)，因此元素含量及其有关参数是判别硅质岩成因类型和沉积环境的重要标志之一，近年来广泛使用的有Fe-Mn-Al、U-Th、Zr-Cr、Si-Mg、Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)等图解(周永章等，1994;董维全等，1994、吕志成等，2004)。一般的，纯硅质岩的SiO2含量的变化范围为91%～98.8%(Murray etal.，1992)。但多数硅质岩样品比纯硅质岩的SiO2含量为低。Si/Al比值较低反映出硅华中有相对较高比例的成分相当于页岩的富含Al2O3的陆源沉积物的混入(吕志成等，2004)。Al/Fe比值［Al/Fe=Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)］常被用来确定硅质岩的形成环境，例如大陆边缘硅质岩Al/Fe为0.5～0.9、大洋中脊硅质岩＜0.4(Murray et al.，1991、1994)。MnO/TiO2常被用来探讨硅质岩的形成环境(Bostrom et al.，1973;Adachi，1986)，例如大陆斜坡和边缘海沉积的硅质岩MnO/TiO2＜0.5，而大洋沉积的硅质岩MnO/TiO2＞0.5。一般的，硅质岩中的Fe、Mn的富集主要与热水的参与有关，而Al的相对富集则多与陆源物质的介入相关(吕志成等，2004)，并且Al/(Fe+Mn+Al)值由纯水的0.01到纯远海生物成因的0.60，据此Adachi(1986)和Yamamoto(1987)等系统地给出了热水沉积物和非热水沉积物在Fe-Mn-Al图中的位置。对于微量元素，一般的，Cr与U主要富集在还原性的热水沉积物中，而Zr与Th则主要富集在碎屑成因的颗粒物中。因此，在Cr-Zr与U-Th图解中，现代热水沉积物与其他成因沉积物应有不同的位置(RonaP.A.，1984;吕志成等，2004)。对海相成因硅质岩的稀土元素地球化学行为的研究比较深入，一般来说硅质岩的稀土元素主要来源于海水，因此硅质岩中稀土元素含量多少受控于其沉积速度，若沉积速度大，则从海水中吸收的稀土元素就少，反之亦然。并且硅质岩与海水有较为近似的稀土元素特征，因而硅质岩中的稀土元素及有关参数常被用来判别其形成当时的古环境(丁林等，1995;Murray et al.，1991、1992;Mur-ray，1994;吕志成等，2004)。但对陆-陆碰撞条件下的硅华稀土元素地球化学行为研究较为薄弱，对一些参数的地球化学解释也较为初步(李振清，2002)。由于硅质岩中的稀土元素主要来源于围岩，因此∑REE的大小直接反映了围岩所起作用的大小。Lashale/Ceshale比值可较为准确地判别硅质岩的形成环境(Murray et al.，1991;丁林等，1995)，洋中脊附近的硅质岩该比值为3.5左右，大洋盆地硅质岩的为1～2.5，大陆边缘硅质岩的为0.5～1.5。Eu/Eu*为稀土元素主要的参数之一，在硅质岩的形成环境判别中广为应用。在大洋中，随海水的加深，负Eu异常明显加大，若其中有热液活动时则出现明显的正异常(Mudhard，1989;Douville et al.，1999)，但笔者认为该结论不完全正确(赵元艺等，2007)，例如张家界柑子样的热水成因硅质岩Eu/Eu*=0.70～1.04(李胜荣等，1996)。秦岭泥盆系热水成因铁白云石硅质岩和似碧玉岩的Eu具明显的负异常(炎金才，1996)，北大巴山下寒武统黄柏树湾、松树湾、王家山等地以热水成因为主的硅质岩的Eu多呈负异常(吕志成等，2004)。西藏当雄、谷露、羊八井热水成因泉华Eu/Eu*有正有负，三地18个Eu/Eu*数据中，有11个负异常，7个正异常(李振清，2002)。因此，对Eu/Eu*的正负异常应具体情况具体分析。Ce常出现+3、+4两种价态，其中Ce3+的溶解度较大;而Ce4+的溶解度较小，并易与Mn4+呈类质同象，而易被从液体相中沉淀析出，造成沉积物Ce的负异常。由于不同沉积环境的铁锰氧化物的丰度不同，由此而引起的Ce亏损程度也不相同(吕志成等，2004)。丁林等(1995)、Murray等(1991)均给出了不同沉积环境的Ce/Ce*变化范围和平均值。另据Shimizu(1977)的研究结果，热水成因硅质岩的Ce/Ce*为负异常，而非热水成因硅质岩的Ce/Ce*为正异常。例如，湖南石门雄黄矿区(熊先孝等，1997)和江西金山金矿区(刘志远等，2005)热水成因硅质岩。V/Y比值对海相成因硅质岩形成环境判别的应用不多见，但近年来也有人试图利用此比值进行研究(Murray et al.，1991;吕志成等，2004)，指出V/Y值从洋中脊(V/Y≈4.3)和大洋盆地(V/Y≈5.8)比大陆边缘(V/Y≈1.34)的明显偏高。U/Th比值反映了热水物质与陆源水成物质相对贡献的大小(吕志成等，2004)。泉水沉积硅质岩的硅同位素组成可以用来探讨其成因和沉积环境，其中低温水体中自生沉积的石英δ30Si为1.1‰～1.4‰，热水沉积硅质岩的δ30Si为－1.5‰～0.8‰，成岩过程中次生石英的δ30Si为2.4‰～3.48‰，生物成因硅质岩的δ30Si变化较大，并与沉积环境关系密切(吕志成等，2004)。Sr、Nd同位素在火山岩、岩浆岩与变质岩的物质来源的研究中发挥了重要作用，在海相硅质岩的研究中已有较多的数据发表(吕志成等，2004;黄思静等，1999);但在热水成因泉华的研究在本书相关工作之前未见报道。关于硅华的形成环境，由于海底为还原环境，故与海相热水活动有关的成矿作用多为还原条件;而陆相泉水活动多形成于氧化条件(王江海等，1998)。总之，西藏泉水沉积物较为准确地记录了印度-亚洲大陆碰撞的历史，而泉水富铯并在部分沉积物中富集成矿，这种矿床在西藏乃至全球具有极大的特殊性，为我国独具特色的矿床类型。因此，深入系统地研究西藏第四纪泉水的成矿效应有重要的意义。官方服务官方网站

从全球来看，在中低纬度的岩溶区，如：东亚和地中海地区，尤其是我国的西南岩溶石山地区，坚硬致密的碳酸盐岩层极少或无冰川沉积覆盖，成土缓慢，土壤缺乏，而岩溶双层结构空间发育，新生代地壳上升强烈，水源漏失严重，加上干湿分明的季风气候，导致生态环境脆弱，普遍干旱缺水，石漠化严重[18]。在俄罗斯西伯利亚平原的岩溶区，广泛覆盖于碳酸盐岩层之上的冰川及河流冲积层，有利于土壤的形成，而下伏碳酸盐岩中的岩溶空隙有利于排除沼泽地区过多的积水，偏碱性的碳酸盐岩也有利于中和酸性环境。因此，高纬度的岩溶区都成了主要的农业基地。而在东南亚、美国东南部和中美洲广泛分布的第三系碳酸盐岩层，具有高达16%～44%的孔隙度，含水量很高，干旱缺水和石漠化较弱[19]。所以，受生态地质环境条件影响和供水需求的带动，欧洲国家和我国都比较重视对岩溶及岩溶水勘查开发技术的研究。而且，我国岩溶不但分布面积广，并且由于一系列地域优势条件所决定，许多岩溶类型在全球有范例性，客观上使得我国的岩溶研究能够依托地域优势，为全球岩溶学科发展作出更大的贡献[20]。联合国教科文组织国际地质对比计划(IGCP)中有关岩溶的3个项目：IGCP299-地质、气候、水文与岩溶形成(1990～1994)；IGCP379-岩溶作用与碳循环(1995～1999)；IGCP448-全球岩溶生态系统对比(2000～2004)，均由我国提出并组织领导，一直由我国科学家袁道先院士担任项目工作组主席。2004年2月，联合国教科文组织IGCP执行局第32届理事会还通过了世界岩溶研究中心(IRCK)设在中国的提案，充分体现了我国岩溶研究水平在国际学术界的权威地位。在岩溶水的勘查研究程度方面，目前发达国家对岩溶区都作了系统的水文地质调查，工作的内容和程序与国内基本相似。但对每个岩溶泉或暗河流域投入的勘探、试验工作和所达到的控制程度普遍高于国内。他们对于每一个可能的落水洞与泉、暗河出口或钻孔之间都作了示踪试验，对各个岩溶水径流通道间的联系和展布方向、流速、流域边界掌握很确切。对主要的岩溶暗河、大泉、供水水源地都建立了长期自动监测系统和预报及管理模型，实现了定量化的预测预报。而且近些年来，国外地下水模拟软件不论是在数量还是质量上都有了巨大的发展和提高，前后处理的可视化功能日益强大[21]，公益性、基础性的地下水数据库建设也很完善和普及[22]。在地下水勘查技术研究与应用方面，地球物理探测技术是主要的技术手段，在半个多世纪的发展历程中，大致经历了三个主要阶段。20世纪50～60年代地球物理方法就已被应用于地下水勘查领域，方法以直流电测深、激发极化法、电测井为主，勘探的目标主要为第四系松散岩类孔隙水，方法成熟简单，目前许多地质勘查单位仍以其为主要勘探手段。70～80年代期间，找水工作开始面向勘查难度较大的基岩裂隙水、岩溶水，相应的物探技术方法也有了新的发展，如音频大地电场法、甚低频法、放射性法、综合测井等方法的应用，取得了明显的效果，并形成有特色的系列找水技术。从90年代至今，由于地下水勘查的内容和范围不断扩大，研究的问题更加深入，更具有针对性，所采用的技术方法通常都以综合物探手段为主，包括常规手段以及先进的电磁法、高分辨率地震技术等。目前，国外地下水地球物理探测技术发展迅速，电法已经从直流电阻率法发展到仪器轻便、分辨率高的电磁法，包括频率测深、音频大地电磁测深、瞬变电磁测深、可控源大地电磁测深等高灵敏度方法。美国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大等国地球物理技术研究实力和仪器开发能力基础雄厚，工艺先进，先后研制了多系列的电磁法仪器，如美国Zong公司研制开发的GDP电磁法勘查系列，加拿大Geonics公司研制开发的EM瞬变电磁系列，加拿大Phoenix公司研制开发的V5、V6电磁法勘查系列，澳大利亚Geoinstru Ments公司研制开发的Sirotem电磁勘查系列以及俄罗斯研制的建场测深法系列等。德国、法国、日本等国在非洲、南亚地区有专门从事地下水勘探的地球物理公司，应用的方法主要为电磁剖面法、甚低频法、频率域电磁测深法，瞬变电磁法等[23]。另外，白俄罗斯和法国生产的核磁共振直接找水技术更是地下水地球物理探测技术的一大进步，其实质也属电磁法勘探范畴。它不仅能直接反映地下含水层的特征，而且还能提供如孔隙度、渗透率、导水性等水文地质参数，是最具发展潜力的一种地下水探测新技术。我国在地下水地球物理探测方面，也经历了从直流电法到电磁法的发展过程，目前拥有相当数量的上述大型电磁法勘查设备，但均为引进设备，自行研制能力较差，但在应用研究方面成果突出。先后开展了多项专项技术研究，如中国地质调查局组织实施的音频大地电场仪及找水研究、综合物探技术寻找基岩裂隙水应用研究、西北沙漠和黄土地区EH-4电导率成像系统勘查地下水技术研究、西北严重缺水地区地下水勘查战略研究等都是以电磁法为主流的应用研究。另外，在应用方面以电磁法为主开展了地质条件复杂、找水难度大、环境恶劣的一些生态地质环境条件下的地下水勘查工作，例如：罗布泊及塔里木盆地的松散岩类孔隙水、西部山地基岩裂隙水、西南岩溶石山地区岩溶水的勘查等，积累了较丰富的实践经验。不难看出，上述国内外地球物理探测技术的发展现状表明：信息量大、分辨率高、勘探深度大的电磁法探测技术已成为地下水地球物理探测技术的主要手段，在地下水资源勘查中发挥着重要的作用[24]。众所周知，物探结果仅是地层物性层空间分布特性的反映，解释结果是多解性的。如何将具有多解性的物探结果进行合理的地质解译，提高解释精度，这是水文地质和物探工作者必须深入研究的课题之一。实践证明，研究水文地质条件、掌握岩溶发育规律及地层岩性与物性之间的关系，从而建立合理的地质—地球物理模型与解释标准，是解决地质问题的核心。另外，任何一种物探方法都有其独特的优点，但也存在一定的缺陷，国内外的地球物理学家都共同认识到，在岩溶水勘查工作中，不能仅仅依靠某一种物探方法来解决问题，应该充分考虑实际水文地质条件，研究选择适宜不同地质环境条件和探测对象的方法组合和实施方案，多方法探测和综合解释，才能提高解释精度，取得更为理想的效果。由于我国岩溶面积广阔，岩溶类型多样，条件复杂。所以国内的水文地质和物探工作者，利用传统技术方法与引进的部分新技术设备结合，加强水文地质条件和岩溶发育规律研究，结合自身的经验，在找水的准确性上，也有很大的进步，积累了许多成功的经验，在应用研究的深度和广度方面居于世界前列。在岩溶水的开发技术方面，国内外引、提、堵、蓄的技术原理都基本上相同。欧洲岩溶水的开发方式，过去曾经以钻井取水为主，实行就地分散供水。20世纪后期，随着调查研究的深入，水文地质学家认为，一个岩溶泉流系统的各部分存在着密切的水力联系，水流的大部分最终都将汇集到泉口集中排泄，加之泉域面积较小，地形高差不大，在经济允许的情况下，按泉域统一规划和集中开发与调配更有利于岩溶水资源的管理和保护。因此，随着经济的发展，目前开发方式已经逐渐演变为以泉为水源，建设水厂，集中布设管网供水为主，仅在部分边远的地区还保留着一些分散供水井。在岩溶防渗成库技术上，在欧洲的法国和前南斯拉夫等国的岩溶分布区，自20世纪70年代或更早的时期，就建设了多个岩溶暗河开发工程和利用岩溶谷地建库建设水电站，解决岩溶区缺水困难和能源短缺问题，取得了岩溶水资源开发和水能开发带动农业、工业和城市发展的成功经验，如法国的拉苏斯城市供水水源地、特里波罗农业区的夏特里赫暗河开发工程、前南斯拉夫的特例比西尼察、涅列特瓦岩溶流域的水能开发等[25][26]。在钻井技术上，国外的技术设备远比国内的先进，能够满足干旱岩溶石山地区无冲洗液钻进的要求，钻进速度和自动化程度都高得多。我国政府十分重视西部地区地下找水工作，20世纪70～80年代，组织完成了大部分地区1：20万的水文地质普查，80～90年代，又组织开展了部分城市和重要经济区1：10万至1：2.5万的水文地质普查。之后，在20世纪末开展的“西北地区地下水资源特别计划”、“西北地区地下水勘查战略研究”、“西南贫困岩溶石山地区扶贫找水计划”等一系列工作的基础上，中国地质调查局2001年组织实施了“西部严重缺水地区人畜饮用水地下水紧急勘查工程”，2002年实施了“西部严重缺水地区地下水勘查示范工程”。其目的是通过对不同缺水类型地区水文地质条件的野外调查及分析，找出解决农村生活和生产用水困难的找水方向与途径，并通过适量的勘探工作加以验证，取得不同缺水类型区的找水经验，指导当地解决干旱缺水问题。探采结合示范井的实施，不仅获得了找水与取水的先进技术方法及经验，还直接解决部分严重缺水地区的人畜饮用水困难。“九五”期间直到2002年西部找水工作施工探采结合井约400眼，施工小口径浅井约3000眼，直接解决约120×104人饮用水困难。在岩溶水开发工程技术上，国内如蒙自五里冲这样的工程，也创造了超高防渗帷幕、超高超薄防渗墙、加密高压灌浆技术处理特殊复杂的溶塌堆积体等国际领先技术。还有许多颇具特色的岩溶石山区分散中小型岩溶泉和暗河引、提、堵、蓄工程技术。现代地下水勘查已成为一项巨大而复杂的工作，其涉及的内容广泛，包括地质学、水文地质学、工程地质、环境地质、地球物理学、数学、计算机等。从单一方法向地质测绘、地面物探和综合测井、“3S”技术等综合方法密切配合方向发展。在不同岩溶水源地类型的勘查中，不断提高岩溶水文地质调查研究程度，加深岩溶水赋存规律的研究，开展地球物理探测技术的优化组合示范研究及应用，使地下水勘查工作达到快速高效之目的，已成为国内主要的研究方向之一。在开发技术上，根据岩溶石山地区的需水特点，大型与中小型工程技术的研究与实践并举，特别是西部大开发及扶贫找水的推动，促使中小型工程的技术研究与应用得到了空前广泛地开展，取得了巨大的进步。目前，急需系统地研究总结和推广。国外的岩溶水探测技术主要朝着进一步提高精度、简便易行的方向发展，开发新的方法和设备，改进已有的设备，开发功能更全面和强大的解译软件。同时不断研究与改进岩溶水开发、水处理的工程技术设备，提高对复杂的岩溶地质环境的实用性和效率。另外，随着岩溶水开发程度的提高，一些地区由于不合理的开发导致发生了岩溶塌陷、泉水疏干、地下水污染等不良环境地质问题，引起了社会对岩溶水资源的合理利用和保护上的关注。因此，对岩溶水的脆弱性、环境监测预报与保护技术的研究，也已成为水文地质及环境地质研究工作的一个主要方向。官方服务官方网站

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