環境地質科學發展戰略重點
圖2-10 歐盟近年來發布的環境地質科學發展戰略
在“歐盟2020戰略”指導下,近年來歐盟先後制定和發布了壹系列各領域發展戰略或行動計劃。涉及環境地質調查與科技研究的發展戰略如圖2–10所示。結合相關成員國地質調查部門科學發展戰略,可概括出歐盟在環境地質科學領域的戰略重點:
(壹)強化全面和持續的地質環境統壹監測
歐盟認為,環境監測是推進環境政策實施、提高環境管理效率的重要工具,準確、可靠、及時的監測數據是編制環境規劃的必備基礎和確定環境狀態是否達到規劃目標的重要依據。盡管過去在環境監測網絡建設和統壹監測技術標準方面已經取得了長足的進展,但是歐盟認為在監測網絡能力建設、監測內容規範化等方面還有很大的提升空間。為了提升地球環境遙感監測能力,哥白尼計劃將研發發射Senti-nel-1—Sentinel-5等五組專用衛星:Sentinel-1用於提供陸地和海洋全天候雷達圖像,Sentinel-1A已於2014年4月發射升空,Sentinel-1B計劃於2015年發射;Sentinel-2用於提供陸地高分辨率光學影像,計劃於2014年發射第壹顆衛星;Sentinel-3用於提供陸地和海洋高精度光學、雷達和測高數據;Sentinel-4和Sentinel-5用於提供大氣成分監測數據。在已運行土地監測和應急管理模塊基礎上,哥白尼計劃擬加快推進大氣監測、海洋環境監測和安全管理模塊正式投入運行。繼續推進地表水、地下水綜合監測,重點推進監測工作滯後的成員國(如保加利亞、羅馬尼亞等)加強監測網絡建設;加強飲用水源地保護區、依賴於地表水和地下水的生態系統、地下水生境保護區等重點區域的地表水、地下水監測;加強和完善地表水地下水體中的生物監測內容。
(二)推進重點地區三維地質填圖與模型構建
圖2-11 英國地質調查局地質環境建模平臺構建框架
(據文獻[79])
地球系統由復雜的三維地質骨架與動態的地質過程所組成。以二維平面圖為主體、輔以少量剖面圖的傳統地質圖件由於缺少或丟失了大量深部地質信息,難以準確反映自然地質實體。為了滿足歐盟水資源管理、自然災害防治、資源開發等的需要,越來越多的地質調查機構開始從傳統的二維地質調查向三維/四維地質調查轉變(圖2–11)。英國、荷蘭、丹麥等國已經取得了實質性進展,研制形成了三維地質建模軟件並構建了典型區域的三維地質框架模型[78]。英國地質調查局(BGS)於2012年采用GoCAD軟件建立了全國1∶100萬三維地質模型,由121條深度為1.5~6km的地質剖面組成,剖面總長度超過20000km,覆蓋341個地質單元,均賦予了相關的水文地質性質參數(滲透系數、給水度等)。BGS計劃采用GSI3D軟件推進重點地區1∶5萬和1∶1萬精度的三維地質建模工作,目前已完成了Thames盆地三維地質與水文地質建模,近期的重點工作區域包括Clyde盆地、Manchester與Lower Mersey Corridor、Swansea-Port Talbot、Belfas等,其目標是:到2020年建成英國多尺度、參數化三維地質模型,主要參數包括滲透性、水力傳導系數、孔隙度、給水度、力學參數、裂隙指標等[79]。法國地質調查局(BRGM)2013~2017年科學戰略提出實施法國地質參考平臺計劃,為社會提供連續的、均壹的、不斷更新的三維地質信息。荷蘭地質調查局將在數字三維地質模型和區域水文地質信息系統的基礎上繼續推進地下水模擬系統的建設。
(三)推進河流盆地水資源綜合管理研究
2000年實施的歐盟《水框架指令》首次提出:以河流盆地為單元開展水資源綜合管理,通過實施河流盆地管理規劃改善土地利用、治理水土汙染、控制廢物排放、提升資源管治能力,促使地表水和地下水向良好的生態狀態和化學狀態轉變。2012年發布的《歐盟水資源保護藍圖》進壹步明確河流盆地綜合管理的遠景目標是:保障水質良好的淡水資源可持續利用與公平利用,支撐社會經濟、環境與生態的可持續發展。為了確保“良好生態狀態”目標的實現,歐盟要求加強地表水和地下水的生態功能研究。依賴於地表水或地下水的生態系統要保持正常運行並持續提供生態服務,需要足夠的“生態水流”予以支持。在地表水地下水生境類型、生態狀態評估標準、生態指標研究的基礎上,提出生態水流的定義和計算方法,為編制下壹輪河流盆地管理規劃提供科學依據。加強地表水地下水相互作用和轉化研究,準確評價河流盆地及其子流域的水資源量。推進氣候變化對地表水和地下水的影響和水資源脆弱性研究,為應對氣候事件(洪水、幹旱等)提供依據。
(四)加強生態地質環境恢復與保護研究和技術研發
2013年發布的《第七環境行動計劃》提出了歐盟環境保護的目標:保護、涵養和增強歐盟自然資本;支撐歐盟經濟轉型為資源高效、綠色、有競爭力的低碳經濟;保護居民免受環境壓力與健康風險。針對農業開發環境問題與洪水災害,加強河流緩沖帶與綠色基礎設施研究,通過恢復沿岸生境、濕地和洪泛灘區等生態系統,為自然水文過程留出更多的生態空間。針對汙染或退化的土壤,加強生態修復技術研發與應用研究,促進汙染場地的修復與治理;加強土壤侵蝕與氮、磷等有機物質運移轉化機理研究,降低化肥、農藥、工業廢水排放對土壤環境的影響。針對化石燃料對環境的負面影響,開展不同類型的CO2地質儲存技術研發和工程示範,提高CO2捕獲率,降低捕獲與儲存成本,提高CO2地質儲存的長期穩定性、安全性和可靠性。針對滑坡災害的負面影響,加強氣候變化、人類活動等誘發因素對滑坡觸發機制、過程和閾值研究,研發滑坡監測與預警關鍵技術,開發不同尺度滑坡風險定量評估與管理工具,為政府與社會提供災害風險管理指南。針對資源利用,研究水、土地、礦產資源利用效率評估方法與技術,通過資源效率評估推進企業與社會集約節約利用自然資源。