一、水資源普查的背景

在美國許多地方，即使在水量正常的年份，水資源匱乏與用水爭端也已司空見慣，農業灌溉需要水，城市生活需要水，生產能源需要水，同時還要依法保護環境和物種的需水。特別是隨著美國的人口中心移向地表水資源有限的沿海地區以及干旱的西部地區，水資源短缺現象將頻繁發生。事實上，在美國與墨西哥邊界部分的西南地區，由于抽水灌溉，地下水位線已經下降很多，致使許多河流（如格蘭德河）時而斷流。水資源依賴于地下水的城市（如亞利桑那州的圖森市）迫切需要知道抽水灌溉還能持續多久。根據各州政府委員會的報告（2003年），水資源沖突成為各州所關注的問題之一。不但部分地區的水資源出現短缺，而且“沖突還發生在各州內部、州與州之間、州與聯邦政府之間，發生在各環境專家之間以及各州與聯邦機構之間。”預計許多州在未來會出現水資源短缺問題，并對聯邦政府將如何幫助他們迎接這一挑戰表示關注（美國審計總署，2003年）。不斷變化的氣候模式對各地區、各區域的可用水資源狀況將帶來進一步影響（美國國家科技委員會，2004年）。可用水資源的沖突還可能影響未來對能源或礦業資源的發展需求。例如，在干旱地區，從油頁巖中生產油將耗費大量水資源，這直接與社區或農業的用水需求產生沖突；而在豐水地區，沖突可能更多地在于生態系統對水質的需求。除了從可用水量和水質兩方面對水資源有要求外，還必須考慮環境用水因素，比如與水資源密切相聯的水生魚類、野生動植物以及原生植被等。

隨著水資源問題日益受到人們普遍關注，為回答全國到底擁有多少淡水資源以及供求量是增加還是下降、美國是否擁有足夠的淡水資源滿足未來人與環境的需求等重大問題，美國地質調查局（USGS）作為負責對美國自然資源（包括水資源和生態資源）進行科學評估的聯邦機構，受命組織啟動了全國性水資源普查，以摸清水資源家底，掌握水資源變化趨勢。

二、水資源普查提出的經過

1978年，美國水資源委員會對全國水資源進行全面評估。時隔三十多年，美國的水資源狀況以及人們的需求已經發生了巨大的變化。為此，2002年，根據國會的要求，USGS發布題為《關于水資源可用性與用途全國性評估的意見》（1223號文件），概述了全國性評估工作的大致框架，提出采用21個水資源區域作為研究單位開展調查。2005年，USGS在五大湖流域啟動了水資源可用量的試點研究，主要了解流域水資源的動態信息，包括地下及地表水的流量和產量，并說明水資源使用數據對于確定水資源可用量的重要性。

2006年，美國國家科技委員會（NSTC）執行主席Whitney,Gene在費城年會上指出，面對地區性干旱以及越來越多因水資源供應引發的沖突，美國人還并不清楚擁有多少水資源，也不清楚需要的水資源量有多大，需要一次全國性的水資源普查。如果不了解地下水和地表水資源供應情況及其隨時間推移而發生的變化，水資源管理者就無法確定供應量是否能充分滿足未來幾十年內的基本需求。雖然有當地、地區及全國性機構對可用水資源量和水質監控情況做持續調查，但美國仍缺乏對主要流域淡水供應和需求的全面認識。正如國家要了解當前人口、經濟活動、農業、能源與公共健康方面的信息一樣，了解一段時間內的淡水資源狀態也有著重要意義。聯邦機構可與州、地區及當地水資源機構一起合作，擬定一整套全國性方案，以開展全國水資源普查，也就是說，開展一次對全國地表、地下水及水資源質量的定期盤點。這一普查需要開發并實施一系列數據收集、數據通訊及數據可用性標準和協議，用于所有全國性地表水、地下水及水質測量和監控系統。普查中將利用現有水資源監控網絡進行全國統一計量，并將開發一套方案，確定美國地表及地下水監控最高需求中的地區性及全國性優先級。

2007年，美國地質調查局發布了題為“直面明日挑戰”的十年科學戰略（2007～2017）（1309期），提出六大戰略性科學方向之一就是美國水資源普查——“美國未來所需淡水資源的定量研究、預測和保障”。報告詳細闡述了水資源普查的戰略方向、具體行動以及對未來的展望等內容。同年，美國國家科技委員會發布了題為“維持美國可供水量與水質的聯邦科技戰略”的報告，將水資源普查作為應對挑戰的科技戰略之一，指出：“美國亟需馬上進行一次水資源普查，以說明全國各地的水資源即時狀況及歷時趨勢”。用最簡單的話來說，其指導理念就是“不能定量就無法管理”。了解全國當前的水資源“財產”及利用率，對于實現有效管理意義重大。

三、水資源普查的目標

公眾和決策者需要了解及時而準確的水資源方面的各種信息，以解決水資源問題或者說可能型。水量收支要求更好地了解和測量進入流域或蓄水層的水資源變化、水資源存量以及流出該流域或蓄水層的水資源量。水量收支模型將用來預測水資源量可能發生的變化，包括流入某流域或蓄水層的水資源量（在更潮濕或更干燥的氣候條件下，或者在流域與蓄水層之間人類利用水資源的方式發生變化的情況下），或者水資源使用量（用于人類、環境和野生動植物所需）。

確定對蓄水層的水資源進行何種級別的補給，需更好地了解水資源從地表到地下的運動過程，即所謂的補給過程，為此要求更好地了解水資源下面的地質構造特征以及地表土壤的滲透性。在流入河流被排走之前，水資源能夠在地表停留多久，或者地表的降水進入地下并對蓄水層進行補給的可能性有多大，這些問題同樣是土地覆被和使用類型的一個功能。這些過程，結合各種地球化學方面的特點，當水資源在某個流域或蓄水層流動時，同樣是確定在水補給和排放變化中所涉及的水資源的質量。因此，通過對環境因素、水資源需求進行科學地量化研究，以及定期對土地覆被和使用方式等因素的變化情況進行確定，水資源普查將能更好地認識到環境對水資源的需求與土地覆被和使用之間的聯系。

任何用于既定目的的可用水資源的數量都直接與對其質量的要求相關聯。流域和蓄水層所儲存的水資源可能不適合于人類飲用，但可能適用于其它用途，例如灌溉、工業生產、發電廠冷卻，或者環境用水。非飲用水作為水資源的一個組成部分，在過去很大程度上被人們忽略，但在水資源普查中，將會被包括在內。

當USGS的科學家們分析數據并提高對美國水資源各組成部分與淡水資源需求之間聯系的認識后，美國水資源普查報告的各個部分將會得到仔細推敲，以確保美國的所有可用水資源均被包含在內，而且有關人類和環境所需淡水資源的數量與質量方面的狀況和趨勢也將得到清晰的展示。

（四）重點研究：以區域為最小評估單位開展相關研究

在有些地區，對水資源的競爭已引起全國性關注和擔憂。有時，競爭利益是各種不同的人類需求——飲用水、灌溉用水、能源用水、工業流程用水或其他用水需求。在另外一些情況下，是人類需求與水生生態系統需求之間的競爭。國家需要對這些區域進行評估，以全面考察其水資源可用性的水文及生態狀況。USGS將針對選定流域擬定一系列研究，這些區域的利益相關方也迫切希望使用最佳的工具，對其水資源可用性進行全面技術評估。USGS將與流域內的利益相關方及各相關機構同心攜力，一同部署并執行此類研究。

五、水資源普查的成果

全國水資源普查的最終成果將包括：一是建立水文指標數據庫（統計指標如上所述），提供全國淡水資源數量及質量基本狀況。二是一份用于評估野生動物及棲息地所需水流的計劃，包括：按照水文生態類型，對全國溪流進行分類；系統地考察水文變化造成的生態影響，建立生態系統的數據、知識以及預測工具；針對各類河流或溪流，建立水流變換與生態反應之間的關系。三是一份提供可用水資源信息的申請，這些信息取自具有一定比例的水資源用戶。四是一系列有關選定流域的研究成果，這些選定流域都是水資源競爭較為激烈的流域。

美國水資源普查除了能定期地系統地提供有關淡水資源數量、質量和利用方面的數據之外，還能為公眾和決策者帶來諸多益處。更好地理解蓄水層的地質構造，將會使公眾對水資源的潛在儲量以及由于抽取地下水導致地層下沉所帶來的風險有進一步認識。而對各流域地質構造的進一步認識將有助于建立更好的“降水量-排水量”模型，從而能更好地對水補給、排水量可變性以及水災預測等進行評估。有關氣候多變性的知識（比如干旱），特別是與歷史數據相結合后，將幫助我們對某個地區發生干旱的次數、程度及持續時間等有更加全面的認識。關心水資源供應質量的人們將能夠得到有關水資源潛在污染物方面的更好信息。了解特定野生動植物對水資源的要求，將幫助人們預測哪些地方將有可能出現動物攜帶疾病的現象，或者風景區的水資源變化將可能對野生動植物的分布形態產生何種影響。

通過建立有關河流、地下水測量等有關水文指標的全面綜合的實時網絡以及水資源質量和生物測量站，并運用遙感技術（如最新的感受器、衛星、遙感勘測）來加強和擴充它們的功能，同時運用建立于長期數據記錄基礎上的分析和模型，結合經過顯著改進的水資源使用和需求方面的信息、各流域和蓄水層的地質構造特征及繪圖，可以提供更好的關于美國淡水資源供應量與水質的狀況與趨勢方面的信息。這些信息將被包含在實際的分析與模型中（可采用地理空間和可視化技術、交互式和相關的在線工具，以及其它新技術），這將使各地、各州、各區的決策者更好地對人類、野生動植物和環境所需的可用水資源量和水質進行預測。對美國淡水資源供應的最終認識將為決策者提供解決有關環境和人類水資源決策“困境”所需的工具。USGS可提供量化的、科學的關于水資源數量和質量的可靠信息（比如何時何地需要水資源），這些信息將使決策者能夠靈活地應對來自各方面的挑戰，包括：干旱、人口的變化、農業工業及能源生產需求的變化（以維持健康的環境）、外來物種和原生物種使用水資源的精確對比、美國水資源質量的變化、對目前不作為資源的水資源（比如咸水、再使用水、沿海地區近海岸淡水蓄水層）的思考。

六、水資源普查的戰略行動

美國水資源普查系統包括自然和人類水資源循環的所有環節：降水、積雪、土壤濕度、地下水補給和存儲、河流徑流、水庫蓄水、蒸發、用水以及水利工程基礎設施等。目前一些準備工作已經開展，各機構也已經開始統一行動。

一是對美國的自然風景區和不斷變化的環境，更加詳細地說明它們對生態系統的需求，包括水資源的數量、質量、時機，以及物種個體、群體和生態系統功能對自然生存環境的要求。

二是對于水資源量、水質和使用的狀況與趨勢，在時間系列上擴展數據收集的能力，包括生物區對水資源使用需求數據的收集，并以更加有用的形式使全國的公眾和決策者都能獲得這些信息。

三是連續地、系統地發布這些知識，并將美國土地覆被與使用的變化繪制在地圖上，以更好地理解土地覆被與使用的變化是如何同人類和環境對水資源的質量、數量和使用需求之間產生聯系。利用在時間系列上的土地覆被與使用數據、氣候數據、水資源使用數據以及水文數據，可以證明土地使用、土地使用活動、氣候與水資源使用方面的變化已經使水資源的可用性和質量發生變化。這些研究將十分有助于確定有關未來決策如何影響水資源的預測模型。

四是通過開發和運用包括地球物理學和遙感學在內的新技術，可以更好地了解整個美國在流域、地質構造以及地球化學構造方面的特征，包括蓄水層和流域的水資源儲備能力以及保持能力。

五是對目前的地下水和流域的模型進行優化，開發和利用新型的建模技術，以便更好地反映出生態系統的相互作用，更好地表述其不確定性，并對水資源循環的變化進行預測，這樣，自然資源管理者和決策者對他們管理水資源數量和質量的結果可運用經改良的工具進行預測。

六是加強各地、各州、各區以及聯邦政府之間的協助合作，為開展全國水資源普查制定跨部門的國家戰略，設計和開展美國水資源普查，定期為這些機構、公民、社區、自然資源管理者以及決策者提供最新的、連續的信息，其內容波及全國范圍內的人類和環境所需水資源的儲備及使用情況，并為他們提供對潛在的土地和水資源使用方面的決策進行評估的預測模型。

七是對現有的監測網絡進行整合集成，提供全國統一的地表水、地下水和雪水數據，用水數據，以及技術設施數據。

八是國家水質監測委員會設計了國家水質監測網絡，這是全國水資源普查的重要組成部分，水資源普查將對國家水質監測委員會的監測原則和設計方案進行補充和調整。

九是針對全國范圍內的水資源、用水以及水利基礎設施制定并實施關于數據收集、數據交流以及數據可用性的標準和方案；

十是針對全國地表水、地下水和雪水監測，用水，以及水利基礎設施監測等方面的最迫切需求，確立地區和國家優先項目。

此外，USGS在五大湖流域的美國區域啟動了一項水資源可用性的試點研究。該試點主要目的是了解該流域水資源的動態信息，包括地下及地表水的流量和存量，目前擁有多少水資源，水資源可用性如何變化，以及未來有多少水資源可供我們使用。該試點研究還希望說明水資源利用數據對于量化可用水資源的重要程度。該項試點研究包括地表水流量和儲量、水資源利用分析等內容。利用90年間收集的數據，分析徑流量和降雨量趨勢；根據不同水資源利用類型建立水資源消耗型利用因數；對水資源開發提供實時評估技術，并建立了水文樣本模型和評估工具。

七、下一步行動計劃

USGS將于2009年秋季發布一份實施計劃，具體部署全國水資源普查的辦法。在此計劃中，USGS將會涉及：一是把將現行計劃和立法委任權歸并到同一戰略中。二是整合USGS與美國內政部現在進行的科學成果，為解決水資源可用性問題提供更多資源。三是設計回答問題的計劃：美國是否擁有儲量充足且質量合格、時間參數相吻合的水資源以滿足人類和生態系統的需求，這類水資源能否滿足當前及未來需求等。

全國水資源普查將利用和依賴各州和地方獲取的數據和評價，以及其他計劃取得的信息：一是全國水資源質量評估計劃，旨在說明水質和水量之間的聯系，以及限制水資源可用性的水質受損程度。二是地區性地下水可用性研究，該項目將提供一些關鍵信息，包括水資源儲量的補充、產出和變化，地下水指標趨勢，