近日,復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院孫剛教授課題組的一項人類分娩啟動機制研究引起國內(nèi)外同行關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn),人類妊娠晚期,體內(nèi)糖皮質(zhì)激素不僅促進胎兒器官的成熟,而且可以促進胎膜組織前列腺素的合成。糖皮質(zhì)激素在多數(shù)哺乳動物的分娩啟動中作用非常明確。參與分娩啟動的前列腺素主要來源于胎膜,但糖皮質(zhì)激素在人類分娩啟動中的作用機制未明。
課題組應(yīng)用人胎膜合成前列腺素的主要細胞類型羊膜成纖維細胞,采用實時定量聚合酶鏈反應(yīng)(pcr)、蛋白印跡雜交、基因啟動子克隆和突變、染色質(zhì)免疫沉淀和免疫共沉淀等技術(shù),解析了糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)人胎膜前列腺素合成的分子機制。
研究發(fā)現(xiàn),胎膜存在一種糖皮質(zhì)激素生成的正反饋環(huán)路,該環(huán)路的形成,是由人體內(nèi)一種轉(zhuǎn)錄因子引導(dǎo)糖皮質(zhì)激素上調(diào)一種自身活化酶表達來完成的,而不斷生成的糖皮質(zhì)激素又誘導(dǎo)了胎膜前列腺素的合成并不斷增加,最終導(dǎo)致分娩的啟動。研究還進一步發(fā)現(xiàn),孕激素是維持妊娠的關(guān)鍵激素,而孕激素及其受體a亞型可以削弱糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)人羊膜成纖維細胞這兩種前列腺素合成酶的正常表達,而這種削弱作用分別是通過孕激素與糖皮質(zhì)激素競爭受體和抑制糖皮質(zhì)激素受體轉(zhuǎn)錄激活作用來實現(xiàn)的。
該研究成果首次為人類探明了胎膜糖皮質(zhì)激素和前列腺素生成的正反饋環(huán)路,為今后研制新藥以“阻截”分娩啟動子中前列腺素生成的正反饋環(huán)路、防治早產(chǎn)提供了新的思路。相關(guān)系列論文已發(fā)表在最新的美國臨床內(nèi)分泌與代謝雜志、美國分子內(nèi)分泌學(xué)雜志等國際權(quán)威期刊上,研究結(jié)果亦被美國分子內(nèi)分泌學(xué)雜志和美國醫(yī)生網(wǎng)以轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究亮點向讀者推薦,并被2011年美國婦產(chǎn)科年會遴選為大會發(fā)言。
總體看,國外偏重資源、環(huán)境保護、人口及可持續(xù)發(fā)展的研究主題,較宏觀。而國內(nèi)偏重的是理論方法、發(fā)展模式等方面的研究,比較微觀。有關(guān)邊境少數(shù)民族地區(qū)國土資源綜合開發(fā)與保護研究的著述相對較少。
一、國外研究現(xiàn)狀
(一)提出以人為本的國土資源開發(fā)利用與保護理論
國土資源開發(fā)利用與保護問題,眾多學(xué)者從不同的學(xué)科角度研究提出了諸如環(huán)境決定論、人口中心論、增長方式轉(zhuǎn)變核心論等各種側(cè)重點迥異的理論觀點。如1994年開羅會議提出:“可持續(xù)發(fā)展問題的中心是人”,引起學(xué)術(shù)界強烈反響。這個新的發(fā)展觀逐步演變?yōu)橐匀藶楸镜目沙掷m(xù)發(fā)展理論體系,其基本點是:經(jīng)濟社會發(fā)展的宗旨是為了滿足人的生理、心理、交往、文化等全面發(fā)展的需要;發(fā)展途徑為實現(xiàn)資源合理有效配置,尤其注重人力資源開發(fā)和利用,逐步過渡到以人力轉(zhuǎn)變積聚和集中為主要手段的發(fā)展;基本模式為人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會、科技相互促進和協(xié)調(diào)發(fā)展,由此形成可持續(xù)發(fā)展理論框架為全方位適度人口論、資源稀缺論、生態(tài)系統(tǒng)論、總體經(jīng)濟效益論、社會協(xié)調(diào)論等。
(二)提出經(jīng)濟社會、環(huán)境、資源協(xié)調(diào)一致的可持續(xù)發(fā)展理論
經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展理論。20世紀90年代以來,在各類國際文獻以及召開的一系列會議(如基多的“綜合發(fā)展觀”專家會議和北京的國際社會發(fā)展會議等)都在世界范圍內(nèi)深化了社會發(fā)展理論,強調(diào)了社會的可持續(xù)發(fā)展。人們認識到經(jīng)濟發(fā)展就是滿足人們的基本需求,而社會發(fā)展就是“更好地生存”。
在20世紀人類物質(zhì)文明高度發(fā)達,同時也是生態(tài)環(huán)境遭到破壞最為嚴重的時期。全球發(fā)生了三大影響深遠的變化:一是生產(chǎn)力極大提高和經(jīng)濟規(guī)模空前擴大,創(chuàng)造了前所未有的高度集中的物質(zhì)財富,從而迅猛推進人類文明進程;二是人口爆炸性增長,20世紀人口翻了兩番,超過62億,并仍以每年7800萬的速度繼續(xù)激增;三是由于自然資源的過度開發(fā)與消耗,污染物質(zhì)的大量排放,導(dǎo)致全球性資源短缺和環(huán)境惡化。人口膨脹、資源短缺、環(huán)境惡化和貧富分化加劇已成為21世紀困擾人類文明進步的桎梏,表明人類社會當(dāng)今生存方式不可持續(xù),四者的惡性循環(huán)為舊工業(yè)生產(chǎn)方式掘下墳?zāi)?,那種“先污染后治理”,以高消耗刺激增長的傳統(tǒng)發(fā)展模式已走到盡頭。
人們逐漸意識到人類社會與經(jīng)濟的發(fā)展與自然資源、環(huán)境生態(tài)緊密相聯(lián),人類的活動必須遵循自然規(guī)律,人類可持續(xù)發(fā)展的原則必須納入人口、資源、環(huán)境、生態(tài)體系,只有這樣,才能使人類社會系統(tǒng)與地球自然系統(tǒng)協(xié)同進化、良性循環(huán)。1992年183個國家和地區(qū)代表在巴西里約熱內(nèi)盧聚會,其中102個國家的元首或政府首腦出席,討論并通過了《里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展宣言》、《21世紀議程》、《聯(lián)合國氣候發(fā)展框架公約》、《生物多樣性公約》、《關(guān)于森林問題的原則聲明》等一系列文件,對國土資源的利用與保護提上了日程,并付諸實踐。
(三)社會資源利用與保護發(fā)展模式
西方社會也從先前的發(fā)展模式中認識到社會發(fā)展必須是“整體的”,“綜合的”,也是“協(xié)調(diào)的”。很多西方發(fā)達國家紛紛出臺政策,制定法規(guī)、采取措施,對國土資源進行重新的定位和開發(fā)利用。從大量的消耗資源聚集財富到降低消耗,遵守循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展模式,到2003年英國能源白皮書《我們能源的未來:創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》提出了“低碳經(jīng)濟”這一新的理論和發(fā)展模式,即在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下,通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段,盡可能地減少煤炭、石油等高碳能源消耗,減少溫室氣體排放,達到經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的一種經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)。
總體看,從國外對國土資源綜合利用與保護的研究成果來看,各國都從自身國情出發(fā),提出的理論和制定的發(fā)展模式具有針對性,雖然國外少有直接針對像我國邊境少數(shù)民族地區(qū)國土資源綜合利用與保護方面的相關(guān)研究,但國外發(fā)展理論的演變及其規(guī)律則為本書提供了一個很好的研究樣本和理論基礎(chǔ),具有一定的參考意義。但必須指出的是,這些研究常常欠缺對社會背景和社會制度的深入分析,各種發(fā)展模式忽略了各國內(nèi)部存在的社會、經(jīng)濟發(fā)展階段和區(qū)域之間的巨大差異,從而使理論及模式的預(yù)期指導(dǎo)意義相對弱化。
二、國內(nèi)研究現(xiàn)狀
中國對于國土資源綜合利用與保護同社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的認識是在西方發(fā)展理論的輸入,以及我國社會實踐的雙層擠壓中逐漸領(lǐng)悟到的,并部分在國土規(guī)劃等研究實踐中得到了應(yīng)用。
(一)十八大報告等為區(qū)域國土資源綜合開發(fā)利用與保護戰(zhàn)略研究指明了方向
從我國資源開發(fā)與保護的戰(zhàn)略規(guī)劃來看,國內(nèi)相關(guān)的研究在沿襲、借鑒國外發(fā)展理論和方法的基礎(chǔ)上,根據(jù)中國國情,提出我國國土資源綜合利用與保護同社會可持續(xù)發(fā)展和諧統(tǒng)一,并在有些細節(jié)上有所充實、完善和發(fā)展。如中共十五屆五中全會通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十個五年計劃的建議》,把實施西部大開發(fā)、促進地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展作為一項戰(zhàn)略任務(wù),強調(diào):“實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略、加快中西部地區(qū)發(fā)展,關(guān)系經(jīng)濟發(fā)展、民族團結(jié)、社會穩(wěn)定,關(guān)系地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展和最終實現(xiàn)共同富裕,是實現(xiàn)第三步戰(zhàn)略目標(biāo)的重大舉措”。在十六大報告中論述“全面建設(shè)小康社會的奮斗目標(biāo)”時,提出了“重要戰(zhàn)略機遇期”的新概念,認為要“全面建設(shè)惠及十幾億人口的更高水平的小康社會”,就必須使“社會更加和諧”。在全面建設(shè)小康社會和整個現(xiàn)代化過程中,必須進一步樹立全面的發(fā)展觀,始終堅持統(tǒng)籌兼顧,更加注重經(jīng)濟與社會協(xié)調(diào)發(fā)展、城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展、地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展、人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展。十六屆三中全會又提出“全面協(xié)調(diào)、可持續(xù)”的發(fā)展觀,直至十六屆四中全會明確提出構(gòu)筑“和諧社會”。十六屆五中全會通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃的建議》中提出了優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高效益和降低消耗的基礎(chǔ)上提高資源利用效率,在單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比“十五”期末降低20%左右的主要目標(biāo),在十七屆五中全會上明確指出了政策的著力點將轉(zhuǎn)到提高居民收入、縮小貧富差距、推動區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展,富裕人民群眾作為全新思路和戰(zhàn)略。
十八大報告中明確提出:資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)取得重大進展。優(yōu)化國土空間開發(fā)格局。促進形成節(jié)約資源和保護環(huán)境的空間格局。全面促進資源節(jié)約,推動資源利用方式根本轉(zhuǎn)變。這些表述為我國國土資源綜合開發(fā)利用與保護的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略研究指明了方向。
(二)區(qū)域國土規(guī)劃發(fā)展模式和實踐成果
從發(fā)展模式和實踐成果來看,改革開放初期,我國對國土資源的綜合開發(fā)利用與保護一般采取“層次推進”的模式。堅持讓部分地區(qū)、部分人先富起來,最終實現(xiàn)共同富裕的原則,這種政策本身并沒有問題,但傳統(tǒng)的發(fā)展觀偏重區(qū)域發(fā)展,卻忽視了區(qū)域間協(xié)調(diào)以及可持續(xù)發(fā)展。
我國“十一五”規(guī)劃首次把東中西和東北地區(qū)作為一個整體,完整地闡明了四大區(qū)域的戰(zhàn)略布局,即東部地區(qū)“率先發(fā)展”、西部地區(qū)大開發(fā)、中部地區(qū)崛起、東北地區(qū)振興。這種全新的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略格局的調(diào)整充分體現(xiàn)了“全國一盤棋”、各地區(qū)共同發(fā)展和共同富裕的一貫思想,也是落實科學(xué)發(fā)展觀的具體體現(xiàn)。同時,我國西部地區(qū)尤其是邊境少數(shù)民族經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),在開發(fā)利用國土資源推動區(qū)域經(jīng)濟社會和整個社會協(xié)調(diào)發(fā)展的問題得到了政府和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。
我國主體功能區(qū)劃相關(guān)研究成果。2010年12月21日,國務(wù)院下發(fā)《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》,實際上是中國第一個關(guān)于國土空間開發(fā)的規(guī)劃。樊杰等(2009)對中國主體功能區(qū)的科學(xué)基礎(chǔ)進行了深入研究。這些成果為阿勒泰地區(qū)國土資源開發(fā)利用與保護區(qū)劃提供參考和借鑒。
(三)相關(guān)理論研究
從相關(guān)理論研究看,代表的研究成果有:國土資源部信息中心的《國土資源可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系研究》,從當(dāng)前國土資源管理的實際情況出發(fā),以土地資源、固體礦產(chǎn)資源、能源礦產(chǎn)為研究重點,設(shè)計了我國國土資源可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系的總體框架,以及土地資源可持續(xù)利用、礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展、能源安全評價的基本框架;建立了我國耕地糧食生產(chǎn)能力指標(biāo)、城市用地集約利用指數(shù)、礦產(chǎn)品價格指數(shù)、礦產(chǎn)資源國際競爭力指數(shù)、石油安全度和國土資源管理績效等6個綜合性指標(biāo)。中國國土資源經(jīng)濟研究院從國土資源規(guī)劃理論與實踐出發(fā),主要針對國土資源規(guī)劃體系、國土資源規(guī)劃理論基礎(chǔ)、國土資源規(guī)劃編制及國土資源規(guī)劃實施等專題進行闡述,重點對國土資源五年規(guī)劃編制、國土資源與環(huán)境綜合承載力評價等實例進行了專題研究。李新玉等的《國土資源與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展》,主要就中國土地資源、礦產(chǎn)資源、海洋資源開發(fā)利用的區(qū)域特征進行分析,總結(jié)出這些資源在空間布局、發(fā)揮區(qū)域資源比較優(yōu)勢、區(qū)域國土資源綜合利用等方面存在的問題,提出在國土資源調(diào)查評價、規(guī)劃、參與世界經(jīng)濟分工協(xié)作、法制建設(shè)、技術(shù)進步等方面相應(yīng)的對策。中國科學(xué)院國情分析研究小組的《民族語發(fā)展》、樊勝岳等的《西北地區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略與對策研究》、徐建華等的《中國西部地區(qū)遲發(fā)展效應(yīng)與后發(fā)優(yōu)勢及創(chuàng)新對策研究》、王文學(xué)主持的《甘肅民族地區(qū)大開發(fā)的戰(zhàn)略與對策研究》、《西部大開發(fā)與甘肅區(qū)域經(jīng)濟》,劉敏主編的《西北民族地區(qū)社會穩(wěn)定與社會發(fā)展》和王永亮主編的《西北回族社會發(fā)展機制》等成果,不同角度、不同程度地對少數(shù)民族地區(qū)的經(jīng)濟、社會、文化等進行了研究。
另外,還有很多零散的研究成果。這些研究都有效地結(jié)合中國社會的實際情況,包含了大量的理論見解,豐富和完善了我國民族地區(qū)國土資源利用開發(fā)與社會經(jīng)濟發(fā)展的理論研究,對本項目研究的順利開展具一定的指導(dǎo)意義和參考價值。
(四)阿勒泰地區(qū)相關(guān)研究成果
近年來,已有一些針對阿勒泰地區(qū)土地、礦產(chǎn)、水、草場與畜牧、旅游5種資源的開發(fā)利用與保護的論文、專著等。這些成果對阿勒泰地區(qū)單一資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護等有獨到的見解,為本項目研究提供了參考。
有關(guān)土地資源的研究成果較少,主要有《阿勒泰地區(qū)土地利用總體規(guī)劃》,還有地區(qū)申報土地整治項目所形成的部分資料,如《新疆天山北麓阿勒泰地區(qū)土地開發(fā)整理重大工程論證材料》(2010)等。此外,阿勒泰地區(qū)也有一些游牧民定居工程方面的實際經(jīng)驗和資料,這些材料主要對阿勒泰地區(qū)土地利用現(xiàn)狀、存在問題等進行了闡述。上述成果對土地資源開發(fā)利用具有參考借鑒價值。
礦產(chǎn)資源及礦業(yè)發(fā)展成果。阿勒泰地區(qū)此類相關(guān)研究成果較多,主要有《新疆阿勒泰礦業(yè)特區(qū)建設(shè)研究與探索》(2010)、《新疆阿勒泰地區(qū)礦業(yè)經(jīng)濟管理研究》(2012)。主要論文有:《加快新疆阿勒泰市礦業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的思考》、《新疆阿勒泰地區(qū)周邊國家毗鄰地區(qū)礦產(chǎn)的可利用性》,研究報告有《阿勒泰地區(qū)礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2008~2015年)報告》等。這些成果對阿勒泰地區(qū)礦產(chǎn)資源概況、礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展等進行了研究探索。為本書的編著發(fā)揮了重要的作用。
針對阿勒泰地區(qū)草場與畜牧資源可持續(xù)利用的論著有:《阿勒泰草原的無奈和期盼》(2009)、《裂變的阿勒泰草原》(2009),《新疆阿勒泰牧區(qū)草地資源分類經(jīng)營機制與可持續(xù)發(fā)展研究(2008)》(碩士論文)等。這些文獻資料為阿勒泰地區(qū)草場與畜牧資源合理開發(fā)利用與保護提供了研究支撐與參考。
阿勒泰地區(qū)為我國重要的旅游區(qū),旅游資源十分豐富。阿勒泰地區(qū)先后編制實施了“十一五”和“十二五”旅游發(fā)展總體規(guī)劃。對阿勒泰地區(qū)旅游指導(dǎo)思想、原則、目標(biāo)任務(wù)、旅游資源與環(huán)境分析、旅游業(yè)發(fā)展總體目標(biāo)和保障措施等進行了闡述。2006年國家旅游局、新疆旅游局組織中山大學(xué)編制了《大喀納斯旅游區(qū)總體規(guī)劃(2006~2020年)》等。2009年,中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院與阿勒泰地區(qū)旅游局完成了《阿勒泰地區(qū)旅游發(fā)展總體規(guī)劃(2009~2020年)》(征求意見稿)等。
(五)總體評述
從國內(nèi)對國土資源綜合利用與保護的研究成果來看,現(xiàn)有的成果涉及我國某一固定區(qū)域單項國土資源利用與保護的戰(zhàn)略方面的研究成果相對較多,專注于區(qū)域國土資源綜合利用與保護方面的研究較少,尤其是針對邊境少數(shù)民族地區(qū)的更少??傮w考察與本項目相關(guān)的研究成果,不足之處主要在于:
(1)大多數(shù)研究是將國土資源分種類,具體細化到每種資源不同的開發(fā)利用和保護方式,專門研究單個資源的開發(fā)利用與保護,但并沒有同其他相關(guān)資源統(tǒng)籌考慮,缺乏一定的系統(tǒng)性與綜合性。
(2)對中國邊境少數(shù)民族地區(qū)的研究大都集中在民族地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)狀、困境和途徑等方面,特別是脫貧、基礎(chǔ)教育、轉(zhuǎn)移支付等層面,而涉及該類地區(qū)國土資源利用與保護的綜合性戰(zhàn)略研究較少,系統(tǒng)總結(jié)研究的更少。事實上,中國邊境少數(shù)民族地區(qū)是自然資源豐富和潛力較大的地區(qū),對國土資源利用與保護的研究,將更有利用推動當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟的發(fā)展,從而縮小地區(qū)差距,縮短區(qū)域間的不平衡發(fā)展,同時保護相對脆弱的生態(tài)環(huán)境。
(3)可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的本質(zhì)是要求用社會系統(tǒng)的觀點和方法探索經(jīng)濟、社會發(fā)展問題,而任何發(fā)展都需要現(xiàn)實的物質(zhì)基礎(chǔ),國土資源作為社會經(jīng)濟可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要保障,應(yīng)對其加以重視。目前學(xué)術(shù)界對于中國邊境少數(shù)民族地區(qū)國土資源綜合開發(fā)利用與保護與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展等方面的研究還較為分散,系統(tǒng)性不強,亟待相對系統(tǒng)完善的成果問世,以期對這類地區(qū)的國土資源進行綜合開發(fā)利用與有效保護,促進邊境少數(shù)民族地區(qū)國土資源合理開發(fā)與保護。
因此,如何把西方社會發(fā)展理論和中國邊境少數(shù)民族地區(qū)的實際結(jié)合起來,借鑒切實有效的理論成果,提出發(fā)展戰(zhàn)略、選擇適合該類地區(qū)發(fā)展的路徑和模式,對邊境少數(shù)民族地區(qū)國土資源進行綜合利用、有效保護,是開展本項目研究的首要問題,也是本書研究的重要內(nèi)容。
(一)美國百年地下水開發(fā)利用史的啟示
美國是開展地下水可持續(xù)利用性研究比較早的國家。早在1883年美國學(xué)者Chamber?lin即出版了《自流井》,首次論述了自流井的成井條件和開發(fā)理論。1897年Iowa州地質(zhì)調(diào)查局Norton在《Iowa自流井》報告中首次使用“含水層”理念。Todd于1900年提出,過多的自流井將導(dǎo)致自流水量衰減。1923年Meinzer出版了《美國地下水形成與理論探討》和《地下水文學(xué)概要》,系統(tǒng)地總結(jié)了水文地質(zhì)學(xué)的研究工作和理論進展,同時首次對全國地下水資源進行了定性評估,闡述了美國地下水發(fā)生、補給、排泄、徑流、數(shù)量、質(zhì)量、開發(fā)利用等各個方面(陳美貞,2006;陳仁升等,2003)。1935年Theis提出非穩(wěn)定流理論,使許多實際問題得到較好解決。
在地下水開發(fā)方面,人們開始意識到地下水資源是有限的。20世紀30年代Tolman及同事發(fā)現(xiàn)了地下水開采所引發(fā)的海水入侵和地面沉降現(xiàn)象。20世紀60年代中期,以州為單位先后進行了各州地下水資源調(diào)查和均衡法地下水資源評價。1963年McGuinness總結(jié)了各州及地區(qū)地下水資源評價研究成果。
1977年美國發(fā)生了特大干旱,1978年美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)啟動了“區(qū)域水系統(tǒng)分析項目(RASA)”,歷時近20年,調(diào)查和研究了全國28個以流域為單元的水系統(tǒng),采用三維有限差分地下水流數(shù)值模型,模擬地下水開發(fā)前后地下水動態(tài)變化,并于1990~2000年期間編制出版了各個水系統(tǒng)的地下水圖集(比例尺為1:250萬~1:10萬)。
目前,美國的地下水開采量占總用水量的 20.7%。其中,98.3% 的家庭用水、57.4%的牲畜用水和41.5%的灌溉用水都依賴于開采地下水源供給,而且對生態(tài)環(huán)境的改善和保護意識也越來越強烈。為此,美國正在開展新一輪“地下水資源計劃”(GWRP),研究重點已從過去的以州為單位轉(zhuǎn)向整個水系統(tǒng)、水文系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),從過去偏重地下水的資源供給功能轉(zhuǎn)向地下水的資源功能、生態(tài)功能和地質(zhì)環(huán)境功能綜合調(diào)查評價研究,強調(diào)地下水可持續(xù)利用性研究。
近百年來美國地下水開發(fā)利用史表明,經(jīng)濟社會發(fā)展對地下水開發(fā)利用理念及其生態(tài)-地質(zhì)環(huán)境功能研究具有重大推動作用。在19世紀以前,地下水僅是經(jīng)濟社會發(fā)展中一種補充性資源,在水資源中地表水的開發(fā)利用研究占主導(dǎo)地位。進入20世紀60年代,地下水成為經(jīng)濟社會發(fā)展愈來愈依賴的基礎(chǔ)資源,特別是在持續(xù)干旱年份,地下水的開發(fā)利用得到空前的重視,同時含水層疏干、依賴地下水維持的生態(tài)系統(tǒng)急劇退化、地面沉降和海咸水入侵等環(huán)境問題日趨顯現(xiàn)。據(jù)USGS統(tǒng)計,在美國公共供水中,地下水的比重從1950年的26%增到2000年的37%。80年代,地下水保護問題受到重視,美國聯(lián)邦政府制定了提高污水排放標(biāo)準和提高用水效率的多項保護法規(guī),到2000年畝均灌水量比1950年減少了30%。在《2000~2010年美國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)部科學(xué)戰(zhàn)略》和《1998~2008年水資源部發(fā)展戰(zhàn)略》中,突出了地下水的可用性和可持續(xù)性研究,包括城市化和市郊化對地下水影響調(diào)查、海岸帶土地利用和人口增長對地下水影響調(diào)查和地下水-地表水相互作用研究。
(二)國內(nèi)地下水評價研究動態(tài)
從20世紀50年代以來,地質(zhì)礦產(chǎn)部和有關(guān)部門在全國范圍內(nèi)開展了大量的地下水及其環(huán)境地質(zhì)問題調(diào)查評價工作,包括區(qū)域水文地質(zhì)、供水水文地質(zhì)、環(huán)境水文地質(zhì)、地下水資源評價與新技術(shù)和新方法應(yīng)用。經(jīng)過50多年來的水文地質(zhì)工作,基本查明了我國地下水資源的區(qū)域分布規(guī)律,并且把西北和華北的地下水勘察研究作為一項主要戰(zhàn)略任務(wù)做了大量工作,實現(xiàn)了各種信息的采集、處理、存儲、傳輸和交換,并開始把地下水作為水圈、巖石圈的組成部分和重要環(huán)境因子,開展地球表層四大圈層相互關(guān)系及大陸水循環(huán)與全球變化研究,把地下水融入“全球一體化”的大環(huán)境中思考,利用大剖面、同位素等研究地下水循環(huán)方式,極大地改變著地下水評價的傳統(tǒng)思維與方式,尤其是近幾年信息技術(shù)的發(fā)展,加快了對地下水評價的速度。
50多年的地下水評價工作,具有如下特點:①體現(xiàn)國家意志、服從國家目標(biāo),成為地下水評價的宗旨;②發(fā)揮水文地質(zhì)工作優(yōu)勢,體現(xiàn)地下水區(qū)域性、基礎(chǔ)性評價服務(wù)于國家建設(shè);③取得的豐富資料和經(jīng)驗,奠定了地下水評價方法研究的基礎(chǔ)。自20世紀70年代以來,由于應(yīng)用數(shù)學(xué)和地下水動力學(xué)的相互滲透,以及電算技術(shù)的推廣和應(yīng)用,豐富并突破了傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容,使地下水評價從定性研究發(fā)展到定量研究的新階段。地下水資源評價的基本理論,從穩(wěn)定流發(fā)展到非穩(wěn)定流,從二維流發(fā)展到三維流,從一般均衡法和比擬法,發(fā)展到解析法和有限單元或有限差分數(shù)值法及相關(guān)分析法。地下水質(zhì)量評價從單項評價發(fā)展到綜合評價,從一般數(shù)理統(tǒng)計方法發(fā)展到聚類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和灰色系統(tǒng)評價方法。
20世紀80年代后期,地下水資源評價工作開始把主要目標(biāo)轉(zhuǎn)向管理模型的研究,涉及與地下水開發(fā)活動有關(guān)的自然環(huán)境、社會環(huán)境和技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境等各方面問題。
但是,面對21世紀可持續(xù)發(fā)展的要求,地下水評價工作存在不同程度的不適應(yīng)新問題。始于20世紀80年代的第一輪全國地下水資源評價,是基于以消耗資源、犧牲環(huán)境作為代價的發(fā)展過程,在評價指導(dǎo)思想、評價理念和評價方法諸方面,都存在歷史的局限性,急需按新的要求進行完善和發(fā)展。例如由于受當(dāng)時認識能力和技術(shù)水平的局限,對地下水系統(tǒng)的資源、環(huán)境和生態(tài)屬性功能的基本認識和評價方式中,有關(guān)可持續(xù)發(fā)展思想和水循環(huán)理念體現(xiàn)不足,靜態(tài)思維比較突出。
1.地下水資源分類與概念演變
20世紀50~60年代,我國在地下水資源評價方面普遍采用前蘇聯(lián)的“四大儲存量”的概念,即動儲存量、靜儲存量、調(diào)節(jié)儲存量和開采儲存量。在歐美一些國家也都使用過這些概念(曲煥林等,1991)。經(jīng)過水文地質(zhì)工作者的多年實踐,普遍感到應(yīng)用“四大儲存量”的概念評價地下水資源存在許多缺陷(陳雨蓀,1982;劉光亞,1982;王強忠等,1982),現(xiàn)在已基本停止使用。
在20世紀70年代提出了“三種水量”的概念,即補給量、儲存量、允許開采量,并于1989年納入國家標(biāo)準(GBJ27-88)。但是隨著實踐和理論的發(fā)展,其局限性和理論缺陷逐漸暴露出來(徐恒力等,2001)。方案中沿襲以含水層(或水源地)為評價單元的思維模式,沒有體現(xiàn)地下水資源整體性和系統(tǒng)性;補給量和儲存量的時空概念含糊,容易造成水量重復(fù)計算;允許開采量僅僅是一種籠統(tǒng)的提法,在實踐中難以操作等。
20世紀80年代“資源”的概念逐漸為人們所接受,歐美、日本等國家和地區(qū)先后采用了地下水資源的概念,陸續(xù)出現(xiàn)了“潛在可更新資源”(Potential Renewable Resource)、“實際可更新資源”(Actual Renewable Resource)、“可用更新資源”(Available Renewable Resource)、“安全開采量”(Safe Yield)、“可持續(xù)開采量”(Sustainable Yield)和“實際可持續(xù)開采量”(Practical Sustained Yield)等。
我國學(xué)者王大純教授(1995)等人,從地下水資源自然屬性出發(fā),將地下水資源劃分為“補給資源”和“儲存資源”兩類?!把a給資源”被定義為“含水系統(tǒng)可以恢復(fù)再生的水量”。將含水系統(tǒng)的多年平均補給量作為補給資源量,單位為m3/a?!皟Υ尜Y源”被定義為“含水系統(tǒng)在地質(zhì)歷史時期積累保存下來的水量”。將含水系統(tǒng)多年平均低水位以下的重力水體積作為儲存資源量,單位為m3。
陳夢熊院士等1983年提出的、后經(jīng)過不斷調(diào)整和補充(2002)的地下水資源分類,也具有廣泛代表性。在該分類中,將地下水資源分為“天然資源”和“可采資源”?!疤烊毁Y源”被定義為“在一個完整的水文地質(zhì)單元(地下水系統(tǒng))內(nèi),地下水在天然條件下通過各種途徑,直接或間接地接受大氣降水或地表水入滲補給而形成的具有一定水化學(xué)特征、可資利用并按水文周期呈現(xiàn)規(guī)律變化的多年平均補給量”,一般可用區(qū)域內(nèi)各項補給量的總和或排泄量的總和來表征?!翱刹少Y源”被定義為“在經(jīng)濟技術(shù)條件合理、開采過程中不發(fā)生水質(zhì)惡化或其他不良地質(zhì)現(xiàn)象(如地面沉降、地面塌陷等),并對生態(tài)平衡不致造成不利影響的情況下,有保證的可供開采的地下水資源”。
2.地下水資源評價方法研究現(xiàn)狀
達西(Darcy)定律和水量均衡是地下水資源數(shù)量評價的理論基礎(chǔ),由此產(chǎn)生了兩種評價方法,即“地下水系統(tǒng)水量均衡法”和“地下水系統(tǒng)水動力學(xué)法”。
“地下水系統(tǒng)水量均衡法”是直接利用質(zhì)量均衡原理,通過建立地下水系統(tǒng)的補給量、排泄量和儲變量之間水量關(guān)系,確定地下水資源數(shù)量?!暗叵滤到y(tǒng)水量均衡法”既可用于區(qū)域地下水資源的水量計算,又可用于局域地下水資源的水量計算;既可估算地下水系統(tǒng)的補給和排泄的總量,又可計算地下水系統(tǒng)的各單項量,是地下水資源評價中最常用的一種基本方法,也是一種比較可靠的方法。
“地下水系統(tǒng)水動力學(xué)法”是根據(jù)達西定律和水量均衡原理,建立描述地下水運動規(guī)律的微分方程,通過求解微分方程,實現(xiàn)對地下水系統(tǒng)水量狀態(tài)評價。
按照微分方程的解法,劃分為“解析法”和“數(shù)值法”。解析法是根據(jù)地下水井流理論進行地下水量評價,主要適用于均衡區(qū)范圍較小、水文地質(zhì)條件簡單的均質(zhì)含水系統(tǒng)。在20世紀50年代之前,解析法在地下水資源評價中發(fā)揮了重要作用,迄今仍然是地下水資源評價中確定水文地質(zhì)參數(shù)的主要方法。但是當(dāng)把解析法應(yīng)用于大范圍水系統(tǒng)時,由于實際的水文地質(zhì)條件遠較解析法所假設(shè)的條件要復(fù)雜得多,其局限性就暴露了出來(薛禹群等,1986)。
為了解決隨地下水開采規(guī)模進一步擴大所出現(xiàn)的問題,在20世紀50~60年代,興起物理模擬(電模擬和砂槽模擬等)技術(shù),但是仍不能很好地解決復(fù)雜水文地質(zhì)條件下區(qū)域地下水資源評價所面臨的問題。計算機技術(shù)和數(shù)值計算在地下水資源評價中的應(yīng)用推廣,使一些復(fù)雜地下水流模擬成為可能,而且開始考慮含水介質(zhì)的非均質(zhì)性和各向異性,對復(fù)雜的越流系統(tǒng)和具有不規(guī)則形狀的各類邊界條件,以及多相流和雙重介質(zhì)等問題也開展了深入的研究,在概念模型中更多地保留了實體系統(tǒng)的自然特性。由于數(shù)值法既可用于大區(qū)域地下水資源評價,又可用于局部的水源地評價;既可處理復(fù)雜的水文地質(zhì)問題,又具有較高的計算精度,因此,逐漸成為地下水資源評價的重要方法,并因其更易實現(xiàn)系統(tǒng)分析的目標(biāo)而被廣泛應(yīng)用于地下水資源評價和管理工作中。
在地下水資源評價中,常用的方法還有水文分析法、相關(guān)分析法、水文地質(zhì)比擬法等?!八姆治龇ā笔欠抡贞懙厮膶W(xué)的測流分析,計算地下水補給量的一種方法,主要應(yīng)用于地下水補給量全部轉(zhuǎn)化為地下水泄流的地區(qū),如巖溶管道流區(qū)、全排型巖溶大泉的巖溶水系統(tǒng)或基巖山區(qū)裂隙水系統(tǒng)等其他方法難以應(yīng)用的地區(qū),主要有地下徑流模數(shù)法和基流分割法?!八牡刭|(zhì)比擬法”,常用于實際資料缺乏的地區(qū),主要根據(jù)水文地質(zhì)條件的相似性,用區(qū)域內(nèi)局部地段或相似條件的其他地區(qū)的實際資料比擬到全區(qū)或研究區(qū)進行地下水資源評價,多數(shù)用于可采資源的估計。該方法是研究區(qū)缺乏資料情況下不得已的選擇,其評價結(jié)果的精確性較差?!跋嚓P(guān)分析法”是一種統(tǒng)計學(xué)方法,主要用于區(qū)域水文地質(zhì)勘探試驗資料不足,但是地下水動態(tài)資料較多的地區(qū),應(yīng)用這種方法進行外推時其可靠性很難保證?!伴_采試驗法”,在地下水的非補給期(枯水期),按接近取水工程設(shè)計的開采條件,進行較長時間的抽水實驗,然后根據(jù)抽水量、水位降深動態(tài)或開采條件下的水量均衡方程求解出水源地枯季補給量,并以此作為水源地的允許開采量。該方法主要用于水源地允許開采量的評價,在區(qū)域地下水資源評價中主要用該方法求取參數(shù)。
縱觀國內(nèi)外地下水評價成果,最常用的方法是“地下水系統(tǒng)水量均衡法”和“數(shù)值法”。美國1977年開展的“區(qū)域水系統(tǒng)分析計劃”(簡稱RASAP,1978~1995年期間)聯(lián)合運用數(shù)值法和均衡法對全國25個主要地下水系統(tǒng)水資源進行了評價(USGS,1998)。在2000年開始的新一輪地下水資源評價(Ground-water Resources Program)中,仍然以數(shù)值法為主(USGS,2001)。歐盟各國聯(lián)合開展的區(qū)域地下水資源評價中,水量均衡法是主要方法(Fried,1982;Rees and Cole,1997)。此外,亞洲、非洲一些國家也大多采用水量均衡法和數(shù)值法進行區(qū)域地下水資源評價(Leslie B.Smith and Kadri Külm,2002;Shahin,1989;Lloyd,1990;Ulf Thorweihe and Manfred Heinl,2002)。我國在20世紀80年代開展的第一輪全國地下水資源評價中,均衡法和數(shù)值法也是主要評價方法。
隨著數(shù)學(xué)地質(zhì)的發(fā)展,最近在國內(nèi)外地下水評價中出現(xiàn)了一些新的理論方法,如隨機理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Kitanidis,1985;Bates,1992;Gelhar,1993;Brannan,1993;楊金忠等,2000),但是這些方法還處于理論探索之中,目前還難以廣泛實際應(yīng)用。
3.地下水質(zhì)量評價研究現(xiàn)狀
我國在早期的地下水質(zhì)量評價中一般借用外國學(xué)者設(shè)計的評價模式,如內(nèi)梅羅(Nemerow N.L.)指數(shù)法等。但是在應(yīng)用過程中,逐漸發(fā)現(xiàn)這些評價模式在理論上和實踐上的不足,于是我國地下水質(zhì)量評價工作者,根據(jù)自己實踐的經(jīng)驗和實際情況,提出了許多適合不同用途的水質(zhì)量評價方法。如20世紀60年代開始用“環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)”定量地表示環(huán)境質(zhì)量狀況,發(fā)展至今已提出許多種計算綜合指數(shù)的數(shù)學(xué)模式,這些模式對環(huán)境質(zhì)量的劃分一度起了積極的作用。
早期全國性地下水質(zhì)量評價,尚無“國家地下水水質(zhì)標(biāo)準”,主要依據(jù)國家建委和衛(wèi)生部批準試行的“生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準”(TJ20-76),并參考世界衛(wèi)生組織(WHO)1958年公布的“飲用水水質(zhì)標(biāo)準”,個別評價參數(shù)考慮地方“飲用水水質(zhì)標(biāo)準”。評價方法主要采用指數(shù)法、多項參數(shù)法和模糊數(shù)學(xué)法等。在現(xiàn)今的全國地下水質(zhì)量評價中,雖然在評價項目選定、分類和污染等級劃分等方面有所變動,但是其思路和技術(shù)方法均沿襲了這一格局。
20世紀80年代以來,隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,模糊數(shù)學(xué)、灰色聚類和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法在地下水質(zhì)量評價中廣泛應(yīng)用,且隨著方法的改進,人們也越來越重視評價結(jié)果的合理性。但是由于影響地下水質(zhì)量的因素較多,以至各評價方法都存在一些局限性。例如綜合污染指標(biāo)法的“硬性分級劃分”,灰色和模糊系統(tǒng)需要設(shè)計若干不同的效用函數(shù)(灰色系統(tǒng)的白化函數(shù)、模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)等),以及人為地給定各評價指標(biāo)的權(quán)重(或權(quán)函數(shù))等,這些效用函數(shù)和指標(biāo)權(quán)重的給定難免不帶主觀性,造成評價方法難以通用,增加了應(yīng)用的困難和人為臆斷因素對結(jié)論的影響。在地下水質(zhì)量評價方法中,普遍存在“參數(shù)權(quán)重”問題,例如指數(shù)法把各個水質(zhì)參數(shù)等同,模型法在參數(shù)選取和參數(shù)權(quán)重設(shè)定中存在較大的主觀性。目前,迅速發(fā)展的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價方法,拓寬了地下水質(zhì)量評價方法的視野。
4.地下水脆弱性評價研究現(xiàn)狀
自1968年Margat首次提出“地下水脆弱性”這一術(shù)語后,雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展,但是至今國內(nèi)外對“地下水脆弱性”概念仍然沒有統(tǒng)一的定義,許多學(xué)者根據(jù)自己所考慮的因素從不同的角度給“地下水脆弱性”以不同的定義。
以1987年為限,“地下水脆弱性”概念的發(fā)展過程可劃分兩個階段。在1987年以前,有關(guān)地下水脆弱性的概念多是從水文地質(zhì)本身的內(nèi)部要素這一角度來定義的。1970年Margat與Albiet提出的地下水脆弱性是指在自然條件下污染源從地表滲透與擴散到地下水面的可能性。Olmer與Rezac則認為地下水脆弱性是地下水可能遭受危害的程度,這種危害程度由自然條件決定,而與現(xiàn)有污染源無關(guān)。Vrana提出地下水脆弱性是影響污染物進入含水層的地表與地下條件的復(fù)雜性。1983年Villumsen等定義地下水脆弱性是指應(yīng)用中或廢棄于地表的化學(xué)物質(zhì)對地下水的危害性。1987年“土壤與地下水脆弱性國際會議”揭開了“地下水脆弱性”研究新階段的序幕。多數(shù)學(xué)者主張在定義地下水脆弱性時應(yīng)考慮含水層本身的易污染性和人類活動與污染源的影響。有的學(xué)者提出地下水脆弱性是地下水質(zhì)量對現(xiàn)在或?qū)碛泻τ谄涫褂脙r值的敏感性。
地下水系統(tǒng)脆弱性已經(jīng)被廣泛認同的是指這個系統(tǒng)對來自外部(天然與人類活動)從時間和空間上影響它的狀態(tài)及性質(zhì)的處理能力。1991年美國審計署應(yīng)用“水文地質(zhì)脆弱性”來表達含水層在自然條件下的易污染性,而用“總脆弱性”來表達含水層在人類活動影響下的易污染性。美國國家科學(xué)研究委員會于1993年提出地下水脆弱性是污染物到達最上層含水層之上某特定位置的傾向性與可能性,并將地下水脆弱性分為兩類:一類是本質(zhì)脆弱性,即不考慮人類活動和污染源而只考慮水文地質(zhì)內(nèi)部因素的脆弱性;另一類是特殊脆弱性,即地下水對某一特定污染源或污染群體或人類活動的脆弱性。歐洲、北美和澳大利亞等地區(qū),在地下水污染防治工作中,已經(jīng)以污染治理為重點轉(zhuǎn)變?yōu)橐苑乐刮廴緸橹攸c,開展了地下水環(huán)境脆弱性評價,并編制了評價圖冊。
至今國內(nèi)尚沒有明確的“地下水脆弱性”的定義,定義多引用外文資料,多是從水文地質(zhì)本身內(nèi)部要素角度出發(fā),針對局部城市或水源地,包括“環(huán)境生態(tài)脆弱區(qū)地下水開發(fā)模式及系列編圖”工作,研究地下水本質(zhì)脆弱性,常以“地下水的易污染性”、“污染潛力”、“防污性能”等來代替“地下水脆弱性”這一術(shù)語。
5.存在問題
新中國成立以來,地下水評價工作為保障國家經(jīng)濟社會發(fā)展的需求提供了重要支撐。但是,從地下水可持續(xù)利用角度考慮,地下水評價工作尚存在如下問題:
1)以往的工作,偏重地下水賦存條件的研究,對地下含水層結(jié)構(gòu)和地下水補、徑、排條件研究程度有待深入。作為地下水賦存空間的地下水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和地下水動態(tài),是地下水資源評價的基礎(chǔ)。
2)地下水與環(huán)境保護密切相關(guān),是環(huán)境保護的重要制約因素。以往對地下水質(zhì)量、環(huán)境和生態(tài)屬性功能評價重視不夠。
3)地下水資源可持續(xù)利用程度及趨勢預(yù)測研究缺乏深度,不能適應(yīng)國民經(jīng)濟對地下水前瞻性要求。
4)由于大量的水利工程修建,改變了地表水、地下水循環(huán)條件,出現(xiàn)了不少新的水環(huán)境問題,特別是地下水補給條件的改變,使得有些地區(qū)地下水補給減少,生態(tài)環(huán)境不斷惡化。因此,在新的地下水評價中急需考慮這些變化的影響。
(三)地下水功能評價與區(qū)劃研究現(xiàn)狀
1998年許志榮在《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》(第五期)上發(fā)表了“地下水功能區(qū)劃分初探”,提出了開展地下水功能區(qū)劃的必要性。1999年史瑞青等在《工程勘察》(第一期)上介紹了“灰色聚類分析在地下水區(qū)劃中應(yīng)用”的技巧。2001年費為進等在《地下水》(第四期)上發(fā)表了“快速灰色分級聚類法在地下水功能區(qū)劃中應(yīng)用”,提出灰色分級聚類法是地下水功能區(qū)劃的一種簡明方法。這一時期的地下水功能研究都是從地下水資源合理利用角度出發(fā),基于傳統(tǒng)地下水資源評價理念。
2002年中國地質(zhì)調(diào)查局水環(huán)部從生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境保護角度,作為約束條件,提出開展“地下水功能評價專題研究”,由中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所張光輝研究員主持開展有關(guān)地下水功能理念、評價理論與方法探索性研究,于2003年提出了地下水功能評價基本框架和評價指標(biāo)體系。2004年6月該項目組完成了“地下水的資源功能、生態(tài)功能和地質(zhì)環(huán)境功能評價的科學(xué)體系”構(gòu)建和論證,包括基本理念、評價理論、評價指標(biāo)體系和評價關(guān)鍵技術(shù)等,編制了“地下水功能評價與區(qū)劃技術(shù)”,編入中國地質(zhì)調(diào)查局《全國地下水資源及其環(huán)境問題調(diào)查評價技術(shù)要求系列》(二、三)中,并先后在蘭州、武漢、石家莊、北京、沈陽和呼和浩特主辦“地下水功能評價與區(qū)劃”技術(shù)骨干培訓(xùn)班,在我國西北、華北和東北地區(qū)全面推廣應(yīng)用。2004年唐克旺等在《水資源保護》(第五期)上發(fā)表了“地下水功能區(qū)劃分淺談”,介紹了水利部門進行地下水功能區(qū)劃的基本思路。2005年水利部下發(fā)了《關(guān)于開展全國地下水功能區(qū)劃定工作的通知》。2006年張光輝等在《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》(第四期)上發(fā)表了“區(qū)域地下水功能及可持續(xù)利用性評價理論與方法”一文,全面闡述了地下水功能評價理論和方法;黃鵬飛等在《中國環(huán)境管理》(2006年第二期)上發(fā)表了“層次分析法在民勤綠洲地下水功能評價中應(yīng)用”,介紹了地下水的資源功能、生態(tài)功能和地質(zhì)環(huán)境功能狀況。2007年羅育池等在《中國農(nóng)村水利水電》(第九期)上發(fā)表了“基于MapGIS的河南省淺層地下水功能評價與區(qū)劃”;呂紅等在《水文》(2007年第三期)上發(fā)表了“山東省地下水功能區(qū)劃初探”,指出地下水功能區(qū)劃是政府行使管理職能的重要基礎(chǔ);閆成云等在《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》(2007年第三、四期)上發(fā)表了“疏勒河流域中下游盆地地下水功能評價與區(qū)劃”,引用大量實例闡述了地下水功能評價與區(qū)劃的實際效用。2007年范偉完成了“吉林省平原區(qū)地下水功能評價”碩士學(xué)位論文。張光輝等在《地質(zhì)通報》(2008年第六期)上論證了地下水功能評價與地下水可持續(xù)開采量的關(guān)系。
(四)地下水開發(fā)利用研究現(xiàn)狀與趨勢
地下水開發(fā)利用研究總的趨勢是學(xué)科內(nèi)涵不斷拓展、生態(tài)-地質(zhì)環(huán)境保護優(yōu)先、安全保障能力建設(shè)為重點、與經(jīng)濟社會和諧可持續(xù)發(fā)展是根本。
1)資源和環(huán)境、生態(tài)并重,已成為地下水開發(fā)利用研究的主題。地下水可持續(xù)利用既要保障社會穩(wěn)定的水供給,又不能犧牲生態(tài)-地質(zhì)環(huán)境效益,同時不影響未來長遠的水資源利用?;謴?fù)由于人類影響而退化的地下水功能、地下水疏干區(qū)定量跟蹤和調(diào)控、增強地下水含水層獲得補給途徑和機制、地表水與地下水聯(lián)合調(diào)蓄和協(xié)調(diào)開發(fā)、地下水利用和分配的社會-經(jīng)濟規(guī)律及管理模式等是當(dāng)前重要的研究課題。
2)地球表層系統(tǒng)的水文地質(zhì)過程研究,已成為現(xiàn)代地下水科學(xué)演化的重要專題。土壤、包氣帶、淺層地下水、濕地與湖泊、綠洲、河流和農(nóng)業(yè)用地等,與地下水可持續(xù)利用性研究密切相關(guān)。包氣帶是介于潛水面和地表之間的多孔介質(zhì),化學(xué)風(fēng)化、有機質(zhì)分解、氮素固定等其他化學(xué)物質(zhì)循環(huán)過程均發(fā)生在包氣帶,也是地下水補給、污染物向地下水運移的必經(jīng)之路。包氣帶中所發(fā)生的物理、化學(xué)和生物過程與水文地質(zhì)學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境學(xué)關(guān)聯(lián)性愈來愈緊密(甘肅地調(diào)院,2007)。
3)建立高效的地下水動態(tài)監(jiān)測、狀況調(diào)查和突發(fā)應(yīng)急機制,經(jīng)濟社會發(fā)展的需求愈來愈迫切。1996年國際水文計劃工作組將“可持續(xù)水資源利用”定義為“支承從現(xiàn)在到未來社會及其福利要求,而不破壞他們賴以生存的水文循環(huán)及生態(tài)系統(tǒng)完整性的水的管理和使用”。要求在水資源規(guī)劃、開發(fā)和管理中,尋求經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護和人類社會福利之間的最佳聯(lián)系與協(xié)調(diào),強調(diào)未來變化、社會福利、水文循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)保護的完整性,使“未來遺憾可能性達到最小”。2000年在美國召開的“水資源綜合管理研討會”上,達成一個共識:流域統(tǒng)一管理是防止土地退化、保護淡水資源與生物多樣性、實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的必然抉擇。
4)可持續(xù)性(Sustainability)是當(dāng)今地下水開發(fā)利用中最為人們關(guān)注的核心。它指地下水時空上能夠連續(xù)下去。Serageldin and Steer將“可持續(xù)性”概化為“可持續(xù)性弱”、“可持續(xù)性適度”、“可持續(xù)性強”和“可持續(xù)性過強”?!翱沙掷m(xù)性弱”不關(guān)心局部、只關(guān)心整體;“可持續(xù)性適度”主要以維持系統(tǒng)的整體性為目的,但也適當(dāng)關(guān)照其組分;“可持續(xù)性強”要求保持系統(tǒng)組分的良好狀態(tài),同時也關(guān)照到系統(tǒng)整體,各組分不可互相替換,而且根據(jù)某些理解,即使是在組分內(nèi)部,可替換性也是受到限制的;“可持續(xù)性過強”就是保持系統(tǒng)的所有要素完好無損且無任何損耗。
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