地質災害隱患和水文地質環境地質調查計劃進展

李文鵬

(中國地質環境監測院，北京 100081)

地質災害隱患和水文地質環境地質調查計劃主要任務是緊緊圍繞自然資源部履行地質災害防治和水資源調查職能要求，以支撐防災減災、精準扶貧、生態文明建設為目標，穩步推進水文地質、工程地質與災害地質調查和科技創新，建設和完善地質災害和地下水兩個信息系統，提升水工環信息服務水平，切實增強地質災害防災減災能力，支撐水資源可持續利用。根據計劃目標任務，地質災害調查方面按災害的內動力和外動力成因不同，設置了重要活動構造與區域工程地質調查工程、山地丘陵區地質災害調查工程；水文地質調查方面，結合地域特點在我國北方和南方分別設置了生態脆弱區和特困區水文地質環境地質調查工程、巖溶地區水文地質環境地質綜合調查工程；地下水方面，在全國首次部署了主要含水層水質綜合調查工程和國家地下水監測工程。計劃共部署以上6個工程，下分47個項目。自2016年該計劃實施以來，中國地質調查局總工室和水文地質環境地質部全程指導，工程和項目承擔單位認真組織實施，在工程首席、項目負責人及全體技術人員的共同努力下，該計劃6個工程均取得了較好的進展與成果。本文按工程設置對計劃取得的主要進展和成果進行簡要總結，并在相關刊物開辟專欄刊登部分研究成果，方便讀者了解計劃工程進展和成果全貌，并引導計劃各項目編制后續論文詳細介紹其調查研究成果，達到成果總結、技術交流和更好應用的目的。

1 重要活動構造與區域工程地質調查

1.1 服務重大工程建設和城鎮規劃

通過我國東部平原覆蓋區活動斷裂調查，初步探索形成平原覆蓋區活動斷裂調查評價方法技術體系，揭示活動斷裂對地面差異沉降、區域性地裂縫等重大工程地質問題的控制作用及其對工程的影響機理，服務京津冀協同發展區、海南自貿區等重大工程規劃建設。考慮構造穩定性、巖土體穩定性和地面穩定性，完成崇禮冬奧會場地區域地殼穩定性評價。首次在瓊北發現榴輝巖，確定了東南沿海華南地塊和南海地塊構造縫合濱海斷裂帶西延位置，揭示瓊州海峽形成的大地構造背景，支撐服務瓊州海峽重大工程規劃建設；揭示瓊北地區東寨港新構造演化過程，支撐服務江東新區重大工程規劃建設。通過活動斷裂調查、地應力測量與實時監測、定量力學計算等研究，提出木寨嶺隧道優化斷面形狀和參數，解決蘭渝鐵路的“卡脖子”問題。初步構建多學科融合的地震滑坡成災機理與危險性評估理論技術體系，完成南北活動構造帶1∶100萬地震滑坡危險性評估，為潛在強震山區城鎮的規劃和防災減災提供地質科技支撐。

1.2 創新工程地質圖編制方法

圍繞工程規劃建設需求，反映工程地質條件和工程地質問題，突出活動斷裂對工程建設影響與地殼穩定性評價，通過集成和概化，建立工程地質概念模型，創新了工程地質圖編制方法。編制形成新一代工程地質標準圖幅樣板圖2幅。

2 山地丘陵區地質災害調查

2.1 開展地質災害調查示范

以孕災條件調查為主線，利用高精度遙感、機載LiDAR、三維激光掃描等新技術，完成大巴山區、烏蒙山區等11個重點地區1∶5 萬地質災害調查3.3×104km2，提出了調查區地質災害發生的主控因素、易滑地層、識別標志。構建適用于區域、場鎮、單體尺度的地質災害易發性、危險性和風險評價模型，編制了區域、流域、圖幅、城鎮、交通干線、單體等不同尺度、專業性與應用性并重的地質災害調查示范性成果圖件，初步形成與國土空間規劃和用途管制需求有效對接的整裝性成果。

2.2 創新災害地質圖編制方法

基于工程地質巖土體組合特征，分析地質災害孕災條件和主控因素，提出區域主要成災模式，評價地質災害易發性，進行地質風險評估，提出防災減災對策，創新了災害地質圖編制方法。編制形成新一代災害地質標準圖幅樣板圖6幅。

2.3 構建地質災害調查技術方法體系

初步探索形成了“星-空-地” 地質災害調查技術方法體系。探索利用高精度遙感技術調查地質結構、斜坡類型、長大節理等孕災特征，運用InSAR等技術圈定劇烈變形區，采用機載LiDAR、三維激光掃描、紅外等技術精細勾繪災害邊界、影響范圍，依托野外數據采集系統實地精細刻畫災害形態與變形特征，形成了以新技術新方法為主的地質災害調查技術方法體系。

2.4 建設全國地質災害信息系統

建立數據采集、管理、分析、服務為一體的地質災害信息管理系統，面向地質災害防治管理、業務工作、智能調查、應急救援和公眾防災減災等五類需求，提供在線服務。建立數據庫動態更新機制，實現7省(市、區)國家-省-市-縣四級地質災害數據互聯互通和實時更新。目前全國地質災害數據庫集成了1∶10萬縣(市)地質災害調查、1∶5 萬地質災害詳細調查和各省排查巡查以及應急調查等不同來源地質災害數據，擁有28.8萬處災點信息、40多萬張調查表、6 000多萬項數據字段、萬余張成果圖件、5 000余份調查報告。

2.5 服務防災減災

地災調查團隊積極投入工作區汛期和突發地質災害應急調查排查與監測預警工作。經估算， 2016年以來共協助地方開展應急調查排查和監測預警工作110次，建立了8處專業監測示范區，累計出動156次，避免直接經濟損失約4 500萬元，避免人員傷亡1 500多人，為10萬余人提供安全技術保障。

3 生態脆弱區和特困區水文地質環境地質調查

3.1 完善地下水循環理論

進一步完善西北大型盆地和重要能源基地地下水循環理論。一是進一步總結了構造、巖性和地形對柴達木盆地、黑河流域、巴丹吉林沙漠區等西北大型干旱盆地地下水循環的控制作用與水循環演化特征，以及水循環與生態之間的關系。二是總結受人類活動影響，神東-晉東能源基地地下水流系統及其水質的變化。煤炭開采影響及巖溶水取水量激增，導致巖溶大泉流量總體呈衰減態勢；通過對100余處礦坑老空水調查分析，侏羅系煤田延安組、華北型煤田山西組老空水70%以上為Ⅲ類水，而華北型煤田石炭系太原組老空水80%以上為Ⅴ類水，為煤炭基地采空區及地下水開發利用與污染防治指明方向。

通過利用多學科方法開展野外調查研究，確定了巴丹吉林沙漠區地下水主要來源。巴丹吉林沙漠地下水循環受構造和巖性控制，沙漠區深部地下水主要來源于側向徑流，以出山洪水的脈沖式補給為主；沙漠區淺層地下水受深部側向徑流與當地降水混合補給，根據地下水、降水中的氘、氧穩定同位素和氚資料估算，洪水側向補給貢獻率為80%～90% ，沙漠降水貢獻率為10%～20%。

3.2 創新水文地質圖編制方法

基于資源、環境、生態并重理念，堅持調查-編圖-數據庫“三位一體”原則，突出地形匯水、地層蓄水、構造控水的特點，反映植被生態與地下水關系，創新1∶5萬水文地質調查成果表達方式。編制新一代水文地質標準圖幅樣板圖10幅。

3.3 建設全國地下水與地面沉降信息系統

編制了《DD2019-05 水文地質調查數據庫標準(1∶50 000)》，規范統一了水文地質調查野外采集表和數據庫。完善了地下水與地面沉降信息系統，盤活歷史數據并提供技術服務。實現與地質云平臺鏈接，初步實現數據共享。建立了水文地質調查空間數據庫，按照行政區域、流域、水文地質單元的水資源、水文地質、地面沉降專業圖幅、文件數據入庫，共計入庫圖幅1 500 余幅、監測數據330余萬條、空間圖層約2萬個，數據量近3 T，包含1∶20萬數字化水文地質圖1 017 幅，典型地區1∶20萬水文地質圖整編(拼接)243幅。

3.4 攻克分層止水技術難題

攻克了地下水分層勘查中分層止水的技術難題，增強了封隔器穩定性，開發了不同口徑封隔器，應用到全國34個地區，并編制了《地下水分層勘查技術應用指南》。地下水分層勘查技術的應用較大提高了含水層水文地質參數求解精度，提升了對區域水文地質條件認識。

3.5 服務脫貧攻堅

2016年以來在烏蒙山區、沂蒙山區、大別山區、西北內陸盆地等地完成1∶5萬、1∶25萬水文地質調查16.8×104km2，圈定了121處富水地段，新發現23個具有供水意義的含水層；建成探采結合井及表層巖溶泉開發示范工程等285眼(處)，總計日出水量超過22×104m3，直接解決近30余萬人的飲用水問題，為160余萬人提供了水源保障。

4 巖溶地區水文地質環境地質綜合調查

4.1 開展巖溶區水文地質調查與精準扶貧

通過典型巖溶流域1∶5萬水文地質調查，掌握了非均一巖溶地下水賦存分布規律和主控因素，探測巖溶地下河400多條，建立了巖溶地下水“調查-探測-評價”技術方法體系。建立的“調查地質背景—調整產業結構，開發巖溶水源—解決缺水問題，評價特色資源—發展特色產業，發現環境問題—制訂治理規劃”巖溶地質調查扶貧模式，在西南石山貧困地區得到了有效應用。

4.2 建立巖溶水資源有效開發利用模式

總結巖溶地下水富水規律，建立了巖溶水資源有效開發利用模式：巖溶丘陵洼地區，堵洞形成地表-地下聯合水庫，發展生態經濟；深切割峰叢洼地區，建設調蓄水柜，發展立體生態農業；巖溶峰林平原和丘陵谷地區，建設抽水型地下調節水庫，發展節水生態農業；斷陷盆地區，周邊地下水徑流帶堵洞蓄水，水資源聯合調度，盆地內發展果糧基地。在西南典型巖溶流域實施巖溶水資源開發利用示范工程200多處，探索了水資源利用與生態恢復和經濟發展協同途徑。

4.3 建立流域尺度巖溶碳循環模式

創新流域尺度巖溶碳循環研究方法，建立了流域尺度巖溶碳循環模式。掌握了CO2在大氣、水體、土壤、巖石等不同界面上循環轉化的定量關系。研發陸地植被、土壤改良和沉水植物等人工干預固碳增匯技術，為大氣CO2減排國家目標探索了新途徑。近10年來，西南巖溶區石漠化綜合治理工程增加的巖溶碳匯達2 500×104t，相當于該地區植樹造林碳匯量的25%～50%。

5 主要含水層水質綜合調查

5.1 集成首輪全國地下水水質與污染調查評價成果

2005—2015年中國地質調查局組織實施了我國首次系統、全面、多指標的地下水質量和污染調查，調查總面積440×104km2，覆蓋了全國主要人口密集區、經濟發達區和部分生態脆弱區，共采集地下水樣品3.6萬組，分析指標72項。針對此輪地下水質量和污染調查資料、數據，2016年以來組織開展了成果集成，編制了《中國地下水水質與污染調查評價成果報告》、系列圖件和專題報告。評價了我國區域地下水質量及污染狀況，總體良好，但存在“六高”、“五化”、“三大類污染”等問題，各地差異明顯。

5.2 開展典型區水質綜合調查

開展珠江三角洲、太行山前沖洪積扇、豫北山前沖洪積扇等松散沉積含水層水質綜合調查，掌握了調查區含水層水質與污染狀況，分析了水質、污染在時間和空間上的演化規律，研究了水質惡化和污染成因與主要控制因素，概化了污染模式，并開展了重金屬、有機污染等典型污染修復技術示范，為我國水土污染防治提供技術支撐。

5.3 標準規范制定與技術方法創新

修訂了國家標準《地下水質量標準(GB/T 14848)》，編制了《主要含水層水質綜合調查導則》，提出基于指標毒理性的水質評價方法和不同尺度地下水系統防污性能評價方法。提出了三氮污染定量溯源方法和地下水微生物調查方法，自主開發了自動原位測試取樣技術、綠色數字樣品存儲技術、便攜式電分析化學現場測試技術等多項實用技術。構建地下水高效快速高通量多指標有機污染物分析新體系，大幅提升地質行業有機分析能力，填補了多項有機分析空白，升級了質量控制體系。在地下水水質污染調查、取樣、測試、質控和評價等方面均達到國內領先水平。

6 國家地下水監測工程

6.1 地下水監測站點建設

國家地下水監測工程(自然資源部)自實施以來，基礎建設累計投資111 956萬元，共完成鉆探進尺718 847 m，建設地下水自動化監測站點10 168個(其中新建7 447個，改建2 721個)，修建完善2個地下水均衡試驗場。工程于2018年全面完成建設并啟動運行，監控國土面積350 km2，覆蓋了我國主要平原盆地和人口活動經濟發展區。

6.2 提升地下水監測與科研能力

建成層位明確的國家級地下水專業監測站點10 168 個和現代化的水質監控實驗室1個，與水利系統實現數據共享。利用云平臺和大數據技術，研發了具有監測數據管理、動態分析、水質水量綜合評價與信息發布等功能的地下水監測信息應用服務系統，實現了國家、省、市三級地下水信息共享與業務聯動工作模式。采用先進的插入式負壓自動監測和新型自動補水儀專利技術，研究建立了西北干旱和華北半干旱地區的2個地下水均衡試驗場，實現了土壤水負壓的實時在線監測，提高了土壤水運移研究分析能力。編制了12項地下水監測標準規范，提出了多要素綜合評價的地下水位和水質監測網優化設計方法；總結形成了多層含水層系統的分層監測井建設技術和服務于生態環保的淺層地下水分層監測井建設技術。

6.3 推動地下水模擬與監測技術進步

研發了三維地下水云計算實時模擬系統，實現了矩形網格和任意多邊形網格剖分，探索了山區和平原區聯合建模的技術方法，實現了網上多人異地協同建模的工作模式，具有開放的建模環境。利用物聯網和北斗衛星信息傳輸技術，研發了地下水監測數據自動采集、實時傳輸、多源解析的數據接收與設備管理系統。首次研發并成功實施了承壓-自流井監測技術，解決了承壓水與無壓水轉化的自動監測問題，有效解決井管結冰問題，已在自然資源系統和水利系統推廣應用。

7 結論與建議

(1)進一步完善了內動力和外動力地質災害調查技術方法體系，初步探索形成平原覆蓋區活動斷裂調查評價方法技術體系、 山地丘陵區“星-空-地” 地質災害調查技術方法體系，調查成果較好服務重大工程建設、城鎮規劃和防災減災。

(2)全國地下水與地面沉降信息系統、全國地質災害信息系統建設均取得新進展，數據庫持續更新，互聯互通和數據共享機制不斷完善，信息服務水平不斷增強。形成新一代1∶5萬水文地質、工程地質與災害地質調查標準圖幅樣板，為圖幅成果規范化表達和數據庫建設奠定基礎。

(3)西北大型盆地和重要能源基地地下水循環理論得到進一步完善，神東-晉東煤炭基地侏羅系煤田延安組、華北型煤田山西組和華北型煤田石炭系太原組老空水水質特征，為煤炭基地采空區及地下水開發利用與污染防治指明方向。

(4)國家地下水監測工程全面完成10 168個地下水自動化監測站點建設并啟動運行，監控面積350×104km2，覆蓋我國主要平原盆地和重要經濟地區。

(5)盡管在過去三年地質災害隱患和水文地質環境地質調查取得了較好進展，但離生態文明建設、區域發展戰略、國家創新戰略等國家重大需求還存在一定差距，今后調查工作要進一步聚焦國家重大需求，依靠科技創新和信息化驅動，積極擴展工作領域和服務方向。

致謝：在中國地質調查局總工室和水文地質環境地質部指導下，在各行業專家學者幫助和支持下，在計劃各工程首席、項目負責人、技術人員的共同努力下，地質災害隱患和水文地質環境地質調查計劃較好完成中期全部目標任務并取得一定進展和成果。本文在各工程年度報告基礎上總結提煉而成。在此，對給予計劃幫助和技術支持的袁道先院士、武強院士、陶慶法教高等專家學者，計劃首席科學家殷躍平，工程首席譚成軒、李媛、鄭躍軍、夏日元、孫繼朝、劉景濤、李長青，47個項目的項目負責人及技術人員，計劃秘書袁富強等一并表示衷心感謝！