战略规划与政策 编者按:近期,美国地质调查局(USGS)发布了系列科学战略报告。继《地球科学 专辑》2012年第23期和第24期快报分别介绍了USGS发布的能源与矿产资源和自 然灾害任务单元在未来10年的科学战略公众预览版)报告后,此期快报将对uS 发布的《USGS的水科学战略方向》(Strategic directions for U.s. Geological Survey water science)报告进行介绍,主要阐述USGS在水科学战略中的9个优先行动和5 大科学目标以及27个战略行动,以期能够对我国相关工作有所借鉴和参考。 USGS的水科学战略方向 水科学战略计划的本质是建立在“水资源可利用度”的概念基础上,定义水质 和水量的时空分布、人类和生态系统对水资源的需求、人类和自然对水资源的影响。 该报告向公众提出了未来重点关注的9个优先行动:①提高水的综合科学规划;② 扩大和加强水资源监测网络;③通过开发最先进的多尺度的3-D/4D水文地质模型, 表征水循环过程;④明确人类用水与水循环之间的联系;⑤推进生态流科学 (ecological flow science)的发展;⑥提供洪灾科学及其相关信息;⑦发展与水有 关的紧急情况应急响应。⑧开展流域的综合评估、研究和建模;⑨对公众开放水 资源数据和相关分析。 USGS的该报告还提出了至2022年为推进水科学发展制定的5大目标和27个 战略行动: 目标1向社会提供全国范围内高时空分辨率水循环过程中的水量和水 质信息 战略行动1维持并提高现有国家网络,以精确测量、分析和报告水循环过程中每个 环节的信息。 战略行动2不仅要通过自己的监测网络,还要通过优化其他公共机构采集的水文地 质数据,增强对水文资源的理解,例如:水信息咨询委员会(AC)和国家地下 水监测网络。 战略行动3将遥感技术整合到水文模型分析中用于对模拟状态和流量的参数评估 和验证。 战略行动4界定一套水文参数,既可用于古记录研究,也可用于长时间序列的趋势 分析。其至少包括洪水流量和复现期、干旱复现期、湖泊、湿地、雪和冰原的蓄水 量变化、地下水储量变化等。 战略行动5致力于在重要的地表水质量网站长期收集数据,建成国家地表水质量观 测网络,除了战略行动1中的水文网络,还包含所有测量技术,包括自动化传感器
4 战略规划与政策 编者按：近期，美国地质调查局（USGS）发布了系列科学战略报告。继《地球科学 专辑》2012 年第 23 期和第 24 期快报分别介绍了 USGS 发布的能源与矿产资源和自 然灾害任务单元在未来 10 年的科学战略（公众预览版）报告后，此期快报将对 USGS 发布的《USGS 的水科学战略方向》（Strategic directions for U.S. Geological Survey water science）报告进行介绍，主要阐述 USGS 在水科学战略中的 9 个优先行动和 5 大科学目标以及 27 个战略行动，以期能够对我国相关工作有所借鉴和参考。 USGS 的水科学战略方向 水科学战略计划的本质是建立在“水资源可利用度”的概念基础上，定义水质 和水量的时空分布、人类和生态系统对水资源的需求、人类和自然对水资源的影响。 该报告向公众提出了未来重点关注的 9 个优先行动：① 提高水的综合科学规划；② 扩大和加强水资源监测网络；③ 通过开发最先进的多尺度的3-D/4-D水文地质模型， 表征水循环过程；④ 明确人类用水与水循环之间的联系；⑤ 推进生态流科学 （ecological flow science）的发展；⑥ 提供洪灾科学及其相关信息；⑦ 发展与水有 关的紧急情况应急响应。⑧ 开展流域的综合评估、研究和建模；⑨ 对公众开放水 资源数据和相关分析。 USGS 的该报告还提出了至 2022 年为推进水科学发展制定的 5 大目标和 27 个 战略行动： 目标 1 向社会提供全国范围内高时空分辨率水循环过程中的水量和水 质信息 战略行动 1 维持并提高现有国家网络，以精确测量、分析和报告水循环过程中每个 环节的信息。 战略行动 2 不仅要通过自己的监测网络，还要通过优化其他公共机构采集的水文地 质数据，增强对水文资源的理解，例如：水信息咨询委员会（ACWI）和国家地下 水监测网络。 战略行动 3 将遥感技术整合到水文模型分析中，用于对模拟状态和流量的参数评估 和验证。 战略行动 4 界定一套水文参数，既可用于古记录研究，也可用于长时间序列的趋势 分析。其至少包括洪水流量和复现期、干旱复现期、湖泊、湿地、雪和冰原的蓄水 量变化、地下水储量变化等。 战略行动 5 致力于在重要的地表水质量网站长期收集数据，建成国家地表水质量观 测网络，除了战略行动 1 中的水文网络，还包含所有测量技术，包括自动化传感器
替代指标、离散测量等。 战略行动6开发强大的水质量空间模型工具并利用遥感信息,以便将国家观测网络 的数据转换成高空间分辨率。 战略行动7设计网络,以测量全国主要的和区域重要的含水层的水质量。 战略行动8开展合作以扩大在水文数据评估过程中信息收集、整合和服务的能力, 提高发现趋势的能力、对不同水文背景进行比较、降低不确定性和增强水文分析能力。 目标2深入理解对水资源有效利用率起决定作用的有关过程 战略行动9建立新的3-D和4D水文地质模型和产权数据库,它们将融合流动和运移 模型,并且这些数据可以在不同水文条件复杂系统中反映水的流动和水质变化。 战略行动10利用历史记载和地质时间尺度水文变化的数据和研究,结合人类对流 域影响的数据和模型,提高气候变化对水资源可利用度影响的理解和预测。 战略行动11对水资源可利用度对水生生态系统可持续发展的影响进行综合研究, 包括水流变化的时间、地下水地表水相互作用的流体动力学、水质和生物地球化学、 人类需求的矛盾和生态结构与健康的关系。 战略行动12开展监测、研究和模拟活动,协同不同的水管理行动,提高对优势、 局限性和适应策略的理解。 战略行动13通过内部和外部的合作,将社会经济驱动中的相互竞争利用、价值和 成本等纳入到水资源可利用度的研究、评估和模型中。 目标3预测水量和水质变化以应对气候变化、人口、土地利用和水资源 管理 战略行动14开发和应用集成了地质、水文、水质和生态系统的耦合系统的预测模 型,包括非线性行为和反馈的潜在影响。 战略行动15开发和应用不同时空尺度的3-和4D水文预测模型,包括将这些不 同尺度进行转换的方法。 战略行动16开发和应用改进的方法以评估模型模拟中的不确定性,并给最终用 户进行定期评估和交流模型的不确定性。 战略行动17与合作者共同开发更好的方法以预测未来的水资源需求,并为水资源 预测的跟踪、验证和更新制定策略。 战略行动18开发和应用多种方法以量化未来的潜在替代水源(盐水、劣质水、再 生水以及其他)。 目标4预测和响应与水资源有关的紧急事件和冲突 战略行动19公布科学数据、信息以及分析,帮助公众对极端水文事件的理解
5 替代指标、离散测量等。 战略行动 6 开发强大的水质量空间模型工具并利用遥感信息，以便将国家观测网络 的数据转换成高空间分辨率。 战略行动 7 设计网络，以测量全国主要的和区域重要的含水层的水质量。 战略行动 8 开展合作以扩大在水文数据评估过程中信息收集、整合和服务的能力， 提高发现趋势的能力、对不同水文背景进行比较、降低不确定性和增强水文分析能力。 目标 2 深入理解对水资源有效利用率起决定作用的有关过程 战略行动 9 建立新的 3-D 和 4-D 水文地质模型和产权数据库，它们将融合流动和运移 模型，并且这些数据可以在不同水文条件复杂系统中反映水的流动和水质变化。 战略行动 10 利用历史记载和地质时间尺度水文变化的数据和研究，结合人类对流 域影响的数据和模型，提高气候变化对水资源可利用度影响的理解和预测。 战略行动 11 对水资源可利用度对水生生态系统可持续发展的影响进行综合研究， 包括水流变化的时间、地下水/地表水相互作用的流体动力学、水质和生物地球化学、 人类需求的矛盾和生态结构与健康的关系。 战略行动 12 开展监测、研究和模拟活动，协同不同的水管理行动，提高对优势、 局限性和适应策略的理解。 战略行动 13 通过内部和外部的合作，将社会经济驱动中的相互竞争利用、价值和 成本等纳入到水资源可利用度的研究、评估和模型中。 目标 3 预测水量和水质变化以应对气候变化、人口、土地利用和水资源 管理 战略行动 14 开发和应用集成了地质、水文、水质和生态系统的耦合系统的预测模 型，包括非线性行为和反馈的潜在影响。 战略行动 15 开发和应用不同时空尺度的 3-D 和 4-D 水文预测模型，包括将这些不 同尺度进行转换的方法。 战略行动 16 开发和应用已改进的方法以评估模型模拟中的不确定性，并给最终用 户进行定期评估和交流模型的不确定性。 战略行动 17 与合作者共同开发更好的方法以预测未来的水资源需求，并为水资源 预测的跟踪、验证和更新制定策略。 战略行动 18 开发和应用多种方法以量化未来的潜在替代水源（盐水、劣质水、再 生水以及其他）。 目标 4 预测和响应与水资源有关的紧急事件和冲突 战略行动 19 公布科学数据、信息以及分析，帮助公众对极端水文事件的理解