生態水文觀測

(1) 雨水（2分）；徑流量與降水量基本一致 或呈正相關關系( 2分)。
(2)華北(2分)；理由：華北地區河流的徑流季節變化大；汛期主要集中在7—9月；河流的含沙量大。 （每點2分，任答對兩點共4分）
(3)水土流失（2分）；河流的含沙量大 (2分)
(4)河流的含沙量大，使河道泥沙淤積，大堤易潰決； 通航能力減弱； 植被的涵養水源能力減弱，地下水量減少； 河流的季節和年際變化加大等。(每點2分，任答對2點共4分，其他答案只要言之有理可酌情給分)

⑧ 水資源監測包括哪些方面

關於水資源監測、水生態監測及城市水文工作的專題報告 水利部水文局副局長 林祚頂 (2010年3月27日) 在去年的全國水文工作會議上，陳雷部長明確了"大水文"發展理念，強調要從"行業水文"向"社會水文"轉變，要"立足水利，面向全社會服務"，並提出了新時期水文工作的指導思想、發展布局、工作重點和保障措施，為今後一個時期我國水文發展指明了方向。剛才劉寧副部長充分肯定了去年水文工作的成績，分析了當前水文形勢，就貫徹落實陳雷部長對水文工作的要求，提出了要"夯實三個基礎、強化五項工作"，並強調"大水文"就是"大服務"，要進一步強化服務等要求。 水資源監測、水生態監測和城市水文工作是水文服務民生水利、服務經濟社會發展的重要基礎工作，也是今後需要水文部門進一步強化服務的重點工作。 下面我就水資源監測、水生態監測和城市水文工作向大家作簡要匯報。 一、水資源監測 1、最嚴格的水資源管理制度 隨著經濟社會發展和人民生活水平的提高，水資源短缺和水污染等問題越來越突出，已成為制約經濟社會發展的重要因素。 為加強水資源管理和保護等工作，陳雷部長在2009年2月召開的全國水資源工作會議上，提出要實行最嚴格的水資源管理制度，劃定水資源管理紅線。一是要圍繞水資源的配置、節約和保護，明確水資源開發利用紅線，嚴格實行用水總量控制；二是要明確水功能區限制納污紅線，嚴格控制入河排污總量；三是要明確用水效率控制紅線，堅決遏制用水浪費。在今年的全國水利廳局長會議上，陳雷部長強調要"全面推進最嚴格的水資源管理制度"，"抓緊建立和完善水資源開發利用、水功能區限制納污、用水效率控制等指標體系，做到能操作、可檢查、易考核、有獎懲"。經我部協調有關部門，國務院八個部委已經會簽同意國務院關於實行最嚴格水資源管理制度的有關意見。 2、水資源管理指標體系 為落實最嚴格的水資源管理制度，目前，我部水資源司正在組織制定水資源開發利用、水功能區限制納污、用水效率控制等指標體系。總體目標與要求如下： 水資源開發利用紅線。到2015年，以2008年《水資源公報》統計的全國用水量5910億立方米，全國新增用水量按290億立方米控制，全國用水總量控制在6200億立方米以內。其中，全國生活用水總量增長控制在105億立方米，新增農業用水總量控制在123億立方米，全部用於千億斤糧食增產區，新增工業用水總量控制在62億立方米；全國地下水開采總量控制在1000億立方米，其中淺層地下水965億立方米，深層承壓水35億立方米。 用水效率控制紅線。用水效率紅線指標分為監督考核指標和監測評價指標兩級指標。監督考核指標為：到2015年，萬元GDP用水量比2010年下降30%以上，全國萬元工業增加值用水量比現狀下降30%以上，農業灌溉水有效利用系數提高到0.52以上，全國城市污水處理回用率提高到9%以上。監測評價指標為：到2015年，農田實際畝均灌溉用水量降到370立方米以下，規模以上工業企業用水重復率提高到90%以上，七大高用水行業（火力發電、石油煉制、鋼鐵、紡織、造紙、化工、食品等）主要產品用水定額年均下降，城市供水管網漏損率控制在13%以下，城鎮節水器具普及率達到85%以上。 水功能區限制納污紅線。到2015年，國家重要飲用水水源地名錄水源地安全綜合評估達標比例為100%，建制市的集中式飲用水水源標准評估比例達到100%；國家重要江河湖泊水功能區水質達標率提高到60%（主要水質指標為高錳酸鹽指數或COD、氨氮）。 3、水資源監測的目標和方法 水資源監測是水資源管理和保護的重要基礎工作。近年來，全國水文系統強化了地表水、地下水的水量和水質監測，加強了水資源評價和分析論證等工作，為水資源管理和保護提供了大量信息，起到了重要的技術支撐作用，做出了重要貢獻。但總體來說，目前水資源監測工作還比較薄弱，還不能滿足實行最嚴格水資源管理制度的要求。 今年年初，我局組織一些專家，根據實行最嚴格水資源管理制度的要求，制定了《水資源監測實施方案（徵求意見稿）》。現將水資源監測目標和方法介紹如下，供大家討論和工作時參考。 （1）水資源監測目標 水資源監測目標分解為以下五個方面。 ①地表水監測目標。2012年前達到全國省界監測斷面監測率60%、調查率20%，滿足監測率達到80%要求；設區市縣行政區界控制斷面、敏感地區的監測斷面監測率40%、調查率10%，滿足監測率達到50%要求；2015年全國省界監測斷面監測率85%，調查率10-15%；設區市縣行政區界斷面監測率60%，調查率30%。斷面監測應滿足控制70%以上區域水量總量的目標。 ②取水計量監測目標。2012年，實現取水許可的全國非農業取水量監測與資料復核率100%；萬畝以上大中型灌區取水口取水計量和資料復核率達到60%；取水許可的規模以上非農業取水口門的自動監測率達40%。2015年，萬畝以上大中型灌區取水口取水量監測與資料復核率達80%，並對鬥口以上取水量的監測調查和資料復核率達到50%；缺水地區大中型灌區鬥口以上取水量的監測調查和資料復核率達到80%。基本滿足各流域各省級行政區取水許可總量控制監測要求。 ③行業用水監測目標。2015年前，對確定的百家大中型灌區、千家重點用水企業和萬家生活服務業用水單位作為用水監控單位，重點監控農田實際畝均灌溉用水量、萬元工業增加值用水量、工業用水重復利用率、單位產品用水定額、節水器具普及率等指標。通過典型監測與調查，基本滿足用水效率控制指標監督考核和監測評價的有關要求。 ④地下水監測目標。2012年，對超采區地下水開采量進行監測與調查，監測與調查率達到70%，對地下水超采區、保護區和水源地等進行地下水水位監測，監測率達到80%以上；2015年，完成國家地下水監測網路系統建設，基本滿足對各水資源一級區地下水開發利用的全面監控，地下水監測基本滿足地下水控采要求。 ⑤水質監測目標。國家重要江河湖泊水功能區必須設立水質監測站，開展水質監測，包括：國家重要江河幹流及其主要支流水功能區，國家重點湖庫水域水功能區，國家重點保護水域水功能區和重要界河（湖）水域水功能區等。其中，2012年，必須首先開展省界（緩沖區）和下述重要飲用水水源地的監測：水利部已核准公布的118個國家重要飲用水水源地名錄水源地；《全國城市飲用水水源地安全保障規劃》中確定的2131個集中式飲用水水源地。 （2）水資源監測斷面布設和監測方法 ①地表水監測按對省界斷面和對區市縣行政區界控制斷面分別進行布設。其中，在大江大河幹流、流域內一級支流（或水系集水面積>1000Km2）河流所涉及的省界、重要調水（供水）沿線跨省界跨流域的、以及水質污染嚴重的河流（或水系集水面積<1000Km2水事敏感區域）所涉及的省界等應設置監測斷面、開展監測；在省界斷面中可以兼作為區市縣界斷面的、大江大河的二級支流（或河流集水面積>500km2）的、重要跨區市縣界跨流域（水系）調水（供水）線路上或水系集水面積<500Km2水事敏感區域所涉及的區市縣界等應設置控制斷面、開展監測。 一般情況下，對水位的監測應採用自動監測記錄方法；流量測驗主要採取巡測、自動測流等技術。當流量監測斷面通過測流斷面整治、單值化等技術處理能建立穩定可靠的水位流量關系時，盡量採取自動監測水位以推取流量的方法。 ②地下水監測應依託現有地下水監測站網，提高地下水自動監測能力。對於淺層地下水，長江以北地區每縣（長江以南地區每地市）應選擇3-5眼地下水監測井為控制代表井，並結合現有監測井，通過點與區域相結合的方法，實現對地下水位監督控制。對於深層承壓水，長江以北地區每縣（長江以南地區每地市）應選擇1-3眼地下水監測井為控制代表井，並結合現有測井，通過點、區域和開采量結合方法，實現對承壓水監控。對地下水超采區、大中型水源地、海水入侵區、大中城市建成區、大型調水工程沿線等特殊類型區應適當加密監控，滿足地下水控採的要求。 一般情況下，對地下水開采量的監測，農業用水監測應採用典型監測與調查統計相結合的方法；工業和居民用水監測宜採用調查統計和綜合分析方法，主要進行抽樣監測與復核。 ③取用水量監測主要開展對農業、工業和居民用水的典型監測與調查，滿足對取用水指標的監測監督考核要求。其中， 農業取用水的監測，主要對全國大型灌區鬥口以上取水口進行監測與水量復核，並對重要的中型灌區進行抽樣監測與統計復核。 工業取用水的監測，主要對工業取水用戶進行抽樣監測與統計復核。對代表性七大高用水行業（火力發電、石油煉制、鋼鐵、紡織、造紙、化工、食品等）主要產品用水定額進行監測評價，對其用水量的供、用、耗、排等環節監測，開展水平衡測試分析。 居民用水的監測，重點針對居民用水習慣、用水器皿以及節水意識等進行抽樣調查，抽樣核查用水量（水表）。 ④水質監測按國家重要江河湖泊水功能區監測及國家重要飲用水水源地監測開展。其中， 水功能區水質監測斷面應按《水環境監測規范》要求進行布設。納污總量控制斷面應實現對所有重點入河排污口的有效控制，且所控制的納污量應不小於該水功能區污染物入河總量的80%；監測斷面應盡可能與水文測量斷面重合。緩沖區監測斷面布設需考慮省際河流的上下游或者左右岸關系。 飲用水水源地監測斷面的布設中，對於河流監測斷面，一般在水廠取水口上游100米處設置監測斷面，同一河流有多個取水口，且取水口之間無污染源排放口的，可在最上游100米處設置監測斷面，對於湖、庫監測斷面，原則上按常規監測點位采樣，但每個水源地的監測點位至少應在2個以上，采樣深度應在水面以下0.5米處。 4、對進一步加強水資源監測的要求 （1）加強需求調研。各單位要密切與水資源管理部門的聯系，及時了解實行最嚴格水資源管理的新需求。同時，要盡快摸清轄區內河湖情況、監測情況、河道污染等情況。 （2）開展站網規劃。在需求調研和摸清情況的基礎上，按照水資源監測目標，規劃水資源監測站網，統籌完善布設監測站點（斷面），加強和提高自動監測能力以及應急監測能力建設，並納入"十二五"水文建設規劃中。 （3）加強監測工作。要因地制宜，有計劃、分階段地逐步擴大水資源監測范圍，在具備條件的水文測站（斷面）應首先開展監測，以盡快滿足實行最嚴格水資源管理的要求。 （4）理順水文體制。目前的水文機構設置主要是根據流域水系防洪和水利水電工程建設需要進行的。水資源管理主要是以按省、市、縣行政區為單元進行。因此，水文部門要積極推進雙重管理體制建設，盡快完善和建立地市級、縣級水文機構。 （5）爭取經費投入。要多渠道爭取水資源監測經費，要將水資源監測分析等業務工作納入各級財政預算。同時也希望各級水行政主管部門能在水資源費等專項經費安排上向水文傾斜，在水資源費中明確一定比例或一定經費用於水資源監測，保證水資源監測工作正常運行。 二、水生態監測 1、水生態監測的定義及要求 水生態是指環境水因子對生物的影響和生物對各種水分條件的適應。水生態監測則是對環境水因子的觀察和數據收集，並加以分析研究，以了解水生態環境的現狀和變化。 （1）《歐盟水框架指令》對水生態的要求 2000年10月23日，歐洲議會與歐盟理事會（2000/60/EC號令）通過了《歐盟水框架指令》，成為歐盟水領域的行動法令。《歐盟水框架指令》劃分了地表水生態狀況，對河流、湖泊、過渡性水域和沿海水域生態狀況進行了定義。其中，"良好狀況"是指由於人類活動，地表水體類型的生物質量要素值顯示出較輕的偏離，但基本符合未受干擾條件下的水體類型質量。 《歐盟水框架指令》認為，可靠的信息是進行有效流域管理的關鍵，包括流域的地質和地理信息以及物理方面、地形、流量、取水和排放的相關信息。了解掌握這些因素後，結合預測模型，就可以為制訂有關流域管理規劃等提供依據。 《歐盟水框架指令》還提出了有關河流水生態監測要素。一是河流的生物質量要素，包括：①浮生植物的組成與數量；②底棲無脊椎動物的組成與數量；③魚類的構成、數量與年齡結構。二是河流中支持生物質量要素的水文形態質量要素，包括：①水文狀況，主要指水量與動力學特徵以及與地下水體的聯系；②河流的連續性；③形態情況。主要指河流的深度與寬度的變化、河床結構與底層、以及河岸地帶的結構等。三是河流中支持生物質量要素的化學與物理化學質量要素，包括：①總體情況，主要指熱狀況，氧化狀況，鹽度，酸化狀況，營養狀態等；②特定污染物，主要指由排入水體中的所有重點物質造成的污染，以及由大量排入水體中的其他物質造成的污染等。 （2）《歐盟地下水指令》的有關要求 2006年通過的《關於保護地下水免受污染和防止狀況惡化的指令》(簡稱《歐盟地下水指令》) 還提出了地下水良好狀態的定義： ①具有良好數量狀況的地下水體將：具有穩定的地下水水位,平均年抽取量不減少可用地下水資源量/平均年補給量；不會對地表水體和依賴於地下水的陸地生態系統產生負面影響；降低了鹽水和其他物質入侵的風險。 ②具有良好化學狀況的地下水體將：符合水框架指令和地下水指令及相關指令的質量標准；不會對地表水體和相關陸地生態系統產生負面影響；沒有鹽水或其他物質入侵的跡象或影響。 《歐盟地下水指令》明確提出地下水監測結果必須用於以下方面：確定地下水體的化學狀況和數量狀況(包括對可用地下水資源進行評估)；幫助進一步的地下水體特徵鑒定；驗證特徵鑒定中開展的風險評估；估計跨越成員國國界的地下水體的流向和流速；為措施計劃制定提供幫助；評估措施計劃的效力；論證飲用水保護區和其他保護區目標的實現情況；鑒定地下水的天然質量包括自然趨勢(基準)；確定人類活動引起的污染物濃度的變化趨勢及其扭轉情況。 《歐盟水框架指令》是近年來國際上享有聲譽的水領域的框架性法令，對於指導水生態監測、開展水資源管理具有很好的參考價值。 2、水利部門重視水生態保護與修復 （1）水生態現狀 在我國，由於經濟社會發展，水生態問題愈來愈突出，如水體污染、湖泊面積減少、濕地退化、河道斷流、地下水位持續下降、入海水量減少等等。近十年來，湖泊富營養化發生的頻次越來越高，富營養化發生湖區面積越來越大，無論是南方還是北方都有富營養化發生的現象。如2007年5月，太湖藍藻大規模暴發，水源地水質遭受嚴重污染，給無錫市群眾生活帶來很大影響。我國湖泊生態功能退化問題也十分嚴重。據統計，平均每年消失約20個天然湖泊。此外，由於大量持續開發利用地下水造成局部地下水超采、地下水位大幅下降，據統計，全國現有超采區164片，地下水超采區總面積近19萬km2，其中嚴重超采區面積約7.2萬km2。 （2）水利部門積極開展水生態保護與修復等工作 隨著經濟社會的發展、生活水平的提高，人們對生態保護的要求也越來越高。水利部門高度重視，積極組織開展了水生態保護與修復等工作，成效顯著。如，從2002年起水利部運用黃河小浪底水庫進行調水調沙，通過沖刷下遊河道來實現黃河下游水沙沖淤平衡。開展了黑河、塔里木河調水，使黑河水滾滾不斷地湧入東居延海，這個一度消失10年之久的北方著名湖泊，水域面積已達約40 km2，重現了昔日煙波浩淼的秀美景觀。塔里木河水進入300多km的下游台特瑪湖，使乾涸30餘年的台特瑪湖形成面積達24 km2的水面。白洋淀是華北平原為數不多的生態濕地之一，近年來，河北省年降水量一直偏少，致使太行山區大中型水庫和白洋淀入水量嚴重不足。從1997年以來，白洋淀已經15次從流域內緊急調水。2006開始實施"引黃濟淀"工程，從黃河調水補充白洋淀水量。目前，白洋淀的生態環境得到了明顯改善，白洋淀濕地的生態功能也逐步恢復。從2005年開始，水利部先後確定了江蘇無錫市、湖北省武漢市、廣西桂林市等12個全國水生態系統保護和修復試點，組織開展了一系列保護水資源、改善水環境、修復水生態的工作，取得了顯著成效，用實際行動踐行了人與自然和諧共處的可持續發展理念。 3、今後水生態監測分析的重點 水生態監測是保護和修復水生態環境的關鍵、是不可或缺的基礎。最近幾年，水文系統根據水利部加強水生態監測工作部署，開展了黃河調水調沙、黑河和塔里木河水資源調度、濕地補水等監測，加強了地下水、水質和水土保持監測等，為水生態保護和修復提供了及時的監測信息。2008年初，部水文局要求加強水生態監測，並要求首先針對我國很多湖庫發生藻類污染事件，造成的生態環境惡化及供水危機，開展藻類監測試點。2008年，確定啟動了太湖、潘家口水庫等16個湖庫藻類監測試點工作；2009年擴大至33個區域，21個單位參加。但是，對於水生態監測工作而言還僅僅是起步，要全面開展還有很多工作要做。 開展水生態監測將隨著經濟社會的發展和人民生活水平的提高而日益重要。今後水生態監測分析工作將重點考慮以下幾個方面： （1）河湖流量管理監測 在現有監測的基礎上，要根據抗旱及水資源調度的需要，加強乾旱期與枯水期旱限水位和流量、生態最低水位和最小流量的研究確定及監測預報工作等；要重視河流、湖泊、水庫流量管理監測，實現常年對重要河湖流量的管理；要加強水工程運行對河湖生態影響監測及調度；要進一步做好濕地補水等監測(扎龍、白洋淀等)；要加強水利部水生態修復和保護試點區的監測。 （2）水質（藻類等生物類）監測 根據生態環境的要求，要在常規水質監測的基礎上，增加監測斷面和監測項目。目前水文系統已在全國21個單位、33個區域開展了藻類監測試點工作，我局今年將進一步推進藻類監測試點工作，2010年擬進一步擴大至40個區域，有28個單位參加。監測內容也進一步擴大，要逐步開展對浮生植物的組成與數量、底棲無脊椎動物的組成與數量等方面的監測。要在總結前兩年藻類監測試點經驗的基礎上，不斷完善監測技術標准（《試點監測技術規程》），組織編制"常見淡水藻類原色圖譜"。針對藻類監測缺乏技術力量，今年擬委託長江流域監測中心再舉辦一期藻類監測技術培訓班。各試點單位也應加強相關專業技術人才的引進和培養工作，積極爭取藻類監測經費，爭取納入財政預算，購置必要的監測分析設備，全面提升監測能力。 （3）綠水監測 綠水是源於降水、存儲於土壤並通過植被蒸散發消耗掉的水資源。從水循環的角度分析，全球尺度上總降水的65%通過森林、草地、濕地和雨養農田的蒸散返回到大氣中，成為綠水流（綠水），僅有35%的降水儲存於河流、湖泊以及含水層中，成為藍水。要研究植被需水及蒸散發情況，積極開展綠水監測試點。 此外，我們還將進一步加強地下水監測，特別要加強對生態脆弱區、海水入侵區等特殊類型區的監測；加強土壤墒情監測，要研究分析土壤水，研究地下水、土壤水與植被的關系等；要積極推動水文形態監測，加強河流、湖泊水文及支持生物質量要素的形態情況監測和分析，包括：監測湖流和浪高、河湖的深度與寬度的變化、河床結構與底層、河岸地帶的結構等。 三、城市水文工作 1、城市水文工作的重要性 城市化是一個國家或地區經濟社會發展到一定水平的必然產物或過程。城市化加速了區域或局部環境發生變化，改變了區域下墊面條件，是典型的人類活動影響對區域水文規律改變的過程。 改革開放以來，我國城市化進程明顯加快，城市化水平已由1980年的19.4%迅速增長到2008年的近46%。在我國660多座城市中，絕大多數坐落在江河湖海之濱，其中617座有防洪任務，佔93％，而達到規定防洪標準的城市只有204座，佔33％。此外，我國城市排澇標准普遍較低，一般不足3～5年一遇。近年來，突發性暴雨頻繁，由於城市發展，地面不透水面積增加，城市內澇災害日趨嚴重。缺水也是城市化面臨的另外一個水問題。全國有400多座城市缺水，占城市總數的2/3，其中100多座嚴重缺水。2000年山東煙台、威海大旱，水庫乾涸，城市供水告急，人均月限供水僅1噸水。2006年重慶和四川東部等地發生了百年不遇的特大乾旱，給城市生活帶來了嚴重影響。 經濟快速發展、人民生活水平和文明程度不斷提高、以及城市化的發展，對城市水文提出了越來越高的要求。城市水文也是水文工作更深入、更廣泛為經濟社會服務的重要方面，是踐行大水文的重要內容。 2、城市水文的主要工作內容及特點 城市水文涉及防洪排澇、城市水環境、城市供水、城市給排水、城市規劃設計和城市景觀等多個方面。城市水文的主要特點可以歸納為兩個：一是綜合性。城市水文涉及水文科學、水利工程、環境科學和城市科學，是一項綜合性很強的交叉學科領域工作；二是動態性。由於城市地區的人類活動十分頻繁，隨時而變，因此城市水文不能只研究較長時間內的准平衡狀態，還須著重考慮隨時間變化的動態過程。因此，從城市水文的內容與特點看，城市水文工作具有其特殊性和復雜性，與傳統的水文工作有顯著區別。 3、城市水文工作現狀 近年來，許多水文單位開展並加強了城市水文工作。如：北京、江蘇、山東等省市水文單位，調整城市水文站網，增加市區重要河道、湖泊、水庫等監測站點，有的還設立視頻監控，及時掌握城市雨水情、水質及地下水情況；開展城市水資源精測評價，場次暴雨洪水水資源分析，參與水資源工程論證，參與編制城市水源可持續利用專項規劃、城市飲用水水源地保護規劃等，為城市管理、改善城市生態環境等做出了重要貢獻。 但是長期以來，城市水文工作一直比較薄弱，還不能適應我國城市化和經濟社會快速發展要求，存在一些突出問題，需要認真研究。為此，去年11月，水利部水文局在北京召開了城市水文工作座談會。鄧堅局長在會上強調，城市是一個地區政治、經濟、文化的中心，為城市發展做好水文工作，是拓展水文服務的重要方面，必須高度重視、積極探索、加快推進。 4、下一步工作要求 （1）調查了解，掌握需求。要調查城市經濟社會發展對水文的新需求。水利部水文局也將組織開展專題調研，召開學術研討會等。 （2）加強城市水文站網規劃。要根據城市水文工作的特點，統籌與科學布設各類水文監測站點，增加為城市服務的水文站網密度和功能，加強和提高自動監測及應急監測能力建設。有關內容要納入"十二五"建設規劃。 （3）著力開展城市水文監測。要加強和開展城市水文監測，在傳統水文監測基礎上，根據城市水文特點，加強水文巡測和自動監測能力，開展對不同量級的暴雨洪水的實時監測，提出城區積水預警，加強對城市飲用水水源地監測等。 （4）提高水文水資源分析預測能力。開展對大場次降水的水資源評價，城市水平衡分析，城市水文預報，實測降雨積水模擬預測，建立城市降雨徑流相關預測模型等。 （5）積極提供社會服務。要與城市有關部門溝通，為城市防洪、水資源調度等提供決策支持，為城市交通調度、城市規劃設計、城市生態景觀等提供咨詢服務。 （6）推進理順水文體制。要根據城市水文工作特點，加快推進地市級、縣（市）級水文機構的建設，為實行最嚴格水資源管理制度和城市水文工作等提供組織和人員保障。

⑨ 全球生態環境變化的地球動力學背景與遙感探索監測途徑

近來來溫室效應與全球變暖、臭氧層破壞和海面上升、森林銳減與物種滅絕、耕地草場退化、乾旱沙漠化和淡水資源乏缺、海洋開發與海域環境動盪、人口過速增殖和資源耗損、工業社會與現代農業污染加劇以及頻繁的地質、海洋、水文、氣象、生物災害等一系列重大環境問題困擾著人類社會的發展，甚至出現地球可居住性和地區能否持續發展等嚴峻的戰略性科學問題。聯合國國際科學聯合會組織各地區的科學家、科研機構正在開展宏偉的全球生態環境變化研究計劃(即國際地圈、生物圈計劃IGBP)。由於這一課題牽涉地球科學的很多專業學科，需要進行深入的綜合解析，甚至有待發展一系列邊緣交叉和滲透衍變的基礎理論學科，目前的單學科理論水平和地球科學結構都還不適應這種嚴重的局勢，有待有關學科聯合攻關，才能對人類生存、發展的奧秘和各圈層的內在聯系作深刻探討，更好地規劃開展全球變化與持續發展對策的研究，從而找出更符合客觀實際的規律。縱觀以往的研究工作，其中地質環境的研究顯得薄弱了些，其實自有人類以來的250萬年內，地球環境變遷留下了廣泛的跡象，內容很豐富，例如塔里木盆地中的羅布泊湖岸的萎縮過程在遙感圖像上表現為154個韻律條帶;第四紀以來的冰川、河流、湖泊變遷、地貌定量形態分析都可以找到很可貴的依據;海岸帶活動、古地震、古洪澇、古乾旱等也有待深入研究，總之從地質學范疇對地球環境變化的研究仍有很大的開發潛力。遙感技術的應用則更顯不足，急待加強。以往地質環境的研究多偏重於表淺、外生條件的分析，對於更重要的地球內部原因則很少討論，為了扭轉這種舍本求末的趨勢，尋求以地質學為「砧木」廣泛與其他學科的「嫁接」發展，我們需要從地球整體結構著眼，綜述地內熱動力為本的觀點，從而再構建新的地球科學大體系與技術監測系統。

目前由於學科體系發育尚處於初級階段，在理論綜合能力有限的情況下，只從現有學科出發注意到某幾個方面，忽略了整個太陽系、地球內部高能級自然本底的運動(變化)，過高地估計並誇大了人類社會的低能級可察覺影響，撫片舟而論滄海，推導出一些聳人聽聞的危機和警告，人雲亦雲，傳真導謬，很難說全是扎實可靠的科學結論，世界各國各地區的領導決策部門卻出於惜世憂民的良好願望，聞風而搏，推出這樣那樣的行動與承諾，蓋世之舉如因科學依據欠妥，必將勞民傷財，甚至人為地加劇環境惡化，自絕良好發展的路徑。追溯全球變化研究的歷史、教訓，評估科技現狀，只能說是全球變化的研究剛剛起步，而且是較低水平的開始，切不可作出過早、過偏的結論，更不可輕舉妄動，而要深思熟慮地將重點調整到認真深入發展地球科學大體系的基點上，探索理論、發展探測技術，以期盡快形成與擎天任務相適應的科學理論研究水平和技術測量能力，為確實改善地球生態環境、謀求更大持續發展作出更有效的科學貢獻。

為了思考全球變化地球內因、熱動力為主的觀點，不妨列述一下地球各圈層的一些基本參數(見表1)。

表1 地球各圈層的基本參數

續表

從表內數據可知，地球的質量、蓄能主要聚集在固體地球之中，而水圈、大氣圈和生物圈只是內熱外溫大球體表層的一層附著薄膜，從質量、能量分布看來作為生態環境(水圈、大氣圈)的下墊面的固體地球的主導地位就很明顯了，溫床上的薄被，我們能體察到的滄海桑田、風霜旱澇、生物興衰、環境變遷都離不開地球這個母體，依附於地球的熱動力場，大自然的綜合運動可以概括為低能級、長周期的緩慢演變和高能級、急劇明顯的災變，就其本質而言，強烈的災變事件是主要形式，而緩慢的演變則是主運動的低能級蘊成和事件後的平衡協調，無論從地球地質歷史和現態看來都是被大量遺痕和現實所證明，特別是近代人類觀測能力的提高，這種本底與環境、內因與外果、災變與演化的主從關系愈來愈清楚了。同時發現地球各圈層之間、各類事件之間存在系列的相關性，稱為輻向深源熱動力地質、環境、生態動力鏈 ，地球不同時期發生過若干點狀熱活躍中心，主要由地內放射性高熱能形成熱反應中心，大體上分布在上地幔到下地殼界面上下，岩漿體劇烈熱熔，成為熱根，或稱岩漿灶、岩漿房，即地球表面的災變點、敏感區，熱能-物質交換通道。一個岩漿中心的演化期可長達幾千萬年到1億年之久，在其發生、演化過程中存在比較獨立的熱動力體系，從弱到強，由強轉弱迭替興衰，形成強旋渦式的熱熔物質分異中心，自創通道向地球表淺部上涌、噴射熱動力-物質流(固塑態、固液氣混熔、氣液混合態)，在熱力-物質外散過程中形成礦床，導致地球表面的環境變化，深部形成岩漿岩的上涌侵入，形成潛火山、火山噴發、熱力-氣液噴射，岩石圈加溫，水圈和大氣圈升溫，海底局部加溫、噴涌熱的氣液，引起地震、海嘯和海水強烈渦流、強風場、強磁場變化，產生強粒子射束流、地內強熱爆炸、地面急劇增溫、強湍流，百慕大型海空災難點等現象。不斷改變著地殼表淺處的熱力、物質加註，導致發生一系列自然災變和環境突變。地球上分布著無數大大小小的環形地質結構和強旋渦氣液運動中心，它們多屬燕山-喜馬拉雅期岩漿活動的殘留繼續，即現實的地內熱活動中心，「活地球熱動力噴口」。這些埋藏在地殼中的「煙囪」時強時弱地向地球水圈、大氣圈噴射熱力-物質流，主要形成為氣液熱上涌。近年來在大洋深海溝、裂谷系中發現很多個高溫富含金屬的氣液泉，例如東太平洋南部海膨在520km²之內發現26個上涌熱通道，推動本地段每年隆升15cm以上，噴出物包括了高熱流、水汽、H₂S、CO₂、氯氣類、烴類和大量金屬元素。這樣的現象在紅海、太平洋東西火山帶都有大量的發現報道。實際上大陸內部也有很多的隱火山、氣火山、氣液高金屬湧泉、地震、陸內颶風、強高地熱點、奇異突變點的活動，不過並沒有引起人們重視和組織系統觀測而已。1908年舉世聞名的通古斯大爆炸事件，盡管對其成因揣測紛紜，但確屬地球上的一次大型自然熱動力試驗，估計中央地帶溫度在10⁵℃以上，總熱能為10³⁰J，噴出的可燃天然氣數億立方米，還有大量放射性粒子，鉑銥微粒自上地幔噴射出來。人類歷史階段地球內部向地表、水圈、大氣圈噴射的熱能總量約為5.6×10²⁰J/a，排放的固、液、氣熱物質總量為9.5×10⁹t/a，遠遠超過人類社會能耗和形成物質產品的總量，相當全球2000年總能耗量加儲備的核能總和。

再從地質歷史上追溯，這種事實就更明顯了，在8億年前，地球上並沒有大量水體，氣體也很稀薄，在8億～6億年前的兩億年期間固體地球向地表噴射了大量的水氣，才形成海洋，出現了生物，目前地內每年要向地表釋放30～50km³的水分和其他氣體，以彌補水分和氣體向地球外層空間的散失量，如果補給小於向外彌散量，地球的水圈、大氣圈就在幾億年前消失了。

晚古生代以來伴隨劇烈的全球地質運動帶來全球性的生物大絕滅災殃，如2.47億年前(晚二疊世)、1.63億年前(中侏羅世)、1.44億年前(晚侏羅世)、1.25億年前(早白堊世)、9100萬年前(晚白堊世)、6500萬年前(白堊紀末的恐龍絕滅事件)、3800萬年前(始新世)、1100萬年前(上新世)，每隔2600萬年就全球性地劇烈變動一次，期間當然也有局部地段和較低能態的變異。人類社會存在的250萬年期間盡管未出現過全球性的劇變，但也經歷過各種各樣的局部性古人類群落夭亡的慘劇，其生態效益急待重新評估。例如迄今各大地構造學派多隻限於表淺地殼的研究，對於更有活動意義的百十千米岩石圈幾千千米深的地幔、地核卻甚少考慮，就連最流行的板塊學說很多結論與地殼、岩石圈的結構運動並不相符。近年來古老結晶地塊、大陸火山學、遙感所發現的環形結構和旋渦狀運動、海洋與大氣層中的旋渦運動、類地行星、月球上發現的環形構造就很有助於岩石圈、殼幔交界、地幔與地核交界不同形式的流變運動，熱湍流等機理的探索，也具體發展了熱點和岩石圈、水圈、大氣圈的熱對流學說，使地球演化與太陽系演化研究相應深化，引出天體地質學、比較行星地質學的新概念。深部地球物理、地球化學和超深鑽探、衛星測地、大陸與海洋火山學、地震學、太古宙、元古宙早期岩系的研究，太陽系類地星體、特別是月球、火星的遙感資料，以及海底熱旋渦流的發現、強氣旋的多年遙感記錄，地球強烈的氣液迸發動搖了地質構造的傳統概念，進一步表明地球大系統的主導物質運動形式是比較急速的、強勁的熱旋渦流。固體地殼中表現為環形結構與強爆噴射，地幔的上涌熱柱(熱力物質筒狀噴射流)，岩石中的垂直熱力-物質流變上涌(包括流體和氣體析離)，海洋中的熱旋渦、大氣層中的強氣旋運動，由此導引出地球不同圈層的統一深源岩漿熱動力學理論，揭示出地球生態環境的熱動力鏈背景、垂直熱動力災害系列鏈(源、根、樹)的高層次概念。根據現代高技術觀測手段所提供的深部多層次、宏觀資料已初步展示新的理論趨勢，如岩石圈結構和動力的不均勻性、突變與蠕變、主動與隨動、固體與液態氣態共系、表淺與深源耦合等。從而為全球和區域性對比、時序分析、歷史跡象與現實地球運動對比提供了新的可能。如果有意識地開發現代化觀測技術的潛力，設計新的儀器，建立多源地學信息系統，就可能提供更齊備的新科學信息。逐步探索支配能源-資源形成和分布、環境變遷、自然災變的地內和天體熱動力機理，促進地球固態、液態、氣態各圈層的總體解析，建立地球大系統的熱動力學基礎理論，在新的理論指引下活化各分支學科的交流、滲透、融匯貫通，形成各組學科更深廣的理論綜合，諸如地球動力學、理論地質學、理論地理學、災害動力學等，從而綜合出地球科學的大理論體系，海洋學、氣象學、環境災害學、生態環境學方面也有很多新的發現表明熱動力現象是主導的物質-能量運動形式。

地球科學大體系將來可能有更高深的發展，僅從現階段認識到的縱向強熱動力理論出發，就可以帶來各分支學科的理論躍遷，提高解決實際問題的技術經濟效能。例如根據深源岩漿熱動力理論，礦產資源的聚集形成有很強的中心式時空規律性，礦產系列嚴格按溫壓條件呈垂直、水平分帶，有較固定的通道和容礦構造空間，金屬礦床、內生非金屬礦床、沉積礦產、煤炭、石油、天然氣、水資源均受控於統一的岩漿熱動力場，克服了僅限於表淺地質、地球化學環境的分析，因而就大大提高了礦產的探索預測能力，擴大了大型、特大型系列礦床的發現幾率，將低水平的描述性搜索提高到理論預測的新水平。如果投入系統試驗復原，有望取得多種礦產資源的重大突破。根據深源岩漿熱動力理論新創建的災害學則可以與生態等類台站結合，規劃一次全球性的三年大搜索行動，奠定基礎後台站可以大量歸並減少，以後可分年總結一次。集中一批與生態環境變化有關的科學家，從而建立適應生態環境變化的科學隊伍和科研數據網路。

全球生態環境變化與可持續發展問題已引起各國家、各地區領導人和公眾的高度重視，科研工作也取得了很大的進展。在新世紀到來之前，為了人類的生存與發展，為了未來環境科學的繁榮，遙感學界要充分利用遙感科技的優勢和信息儲備，不負時代的使命，調整好方向，發揮遙感等高科技的潛能，開拓遙感科技的揭示、綜合能力，全面介入全球生態環境變化的研究，開拓遙感技術應用的新前景。

———錄自:CNC-IGBP學術交流論文集，1984(10)