中水回用的研究現狀
① 中水利用的國際現狀
中水開發與回用抄技術在一些國家得到了迅速發展，在美國、日本、印度、英國等國家有著廣泛的應用。這些國家均以自身的特點確定出適合其國情國力的中水回收技術，使中水回用體系越來越完善。
為了有效利用中水，日本在上水道和下水道之間，專門設置了中水道。為鼓勵設置中水道系統，日本政府制定了獎勵政策，大力加以推廣。新建的政府機關、學校、企業辦公大樓以及會館、公園、運動場等公共建築物基本上都設置了中水道。
美國1971年已有358家工廠企業利用處理後的城市污水，回收量5.1億立方米。美國加利福尼亞州每年利用凈化污水2.7億立方米，相當於100萬人口一年的用水量。1985年，德國城市75%～80%的污水已經過二級處理後加以利用。以色列在中水回用方面也頗具特色：佔全國污水處理總量46%的出水直接回用於灌溉，其餘33.3%和約20%分別回灌於地下或排入河道，其中水回用程度之高堪稱世界第一。
② 畢業論文 本課題國內外研究現狀及發展趨勢
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③ 中水系統的現狀
中水，顧名思抄義，就是水質襲介於上水和下水之間的、可重復利用的再生水，是污水經處理後達到一定的回用水質標準的水。雖然與自來水相比，中水的供應范圍要小，但在廁所沖洗、園林灌溉、道路保潔、洗車、城市噴泉、冷卻設備補充用水等方面，中水是最好的自來水替代水源。
就世界范圍而言，當前污水經再生已經回用於工業、農業灌溉和養殖業，市政綠化、生活洗滌、地下水回灌和補充地面水等方面。美國的缺水地區如加利福尼亞州、德克薩斯州等， 其污水回用技術發展也較早，到 1975 年美國一些城市污水回用於工業方面水量就已佔總污水量的31%，僅在加利福尼亞州就建有污水回用工程達200 套以上。
我國許多城市淡水缺乏情況已如前述，污水再生回用技術，已受到各級政府重視。 近十幾年來對城市生活污水和建築中水回用進行了眾多研究和實踐工作。我國首都北京市開展中水技術的研究和推廣工作較早，1985 年至2013年相繼在北京市環境保護科學研究所、首都 機場、清華浴池、北京市萬泉公寓及眾多的賓館中建成了中水工程。
④ 研究現狀及發展趨勢
80年代中後期以來，隨著人們對環境問題的重視和可持續發展思想的影響，對地下水的開發利用越來越多地綜合考慮社會、經濟、環境等制約因素，所建立的管理模型更多地體現了社會、經濟、環境協調發展的原則。計算機以及求解管理模型的數學規劃演算法的進展，也促進了管理模型的發展。從模型的研究內容上，主要集中在地表水-地下水聯合調度、地下水量-水質綜合管理、地下水可持續利用管理模型的研究上；從模型結構上，多目標和非線性管理模型是當前及今後研究的重點和難點。
一、地下水-地表水聯合調度管理模型
地下水和地表水都是水資源的重要組成部分，並具有有機的聯系，從系統的觀點來看，在開發利用中必須考慮兩者之間的聯系，尋求最優聯合調度方案，可發揮地表水和地下水各自的特點，來達到充分開發水資源潛力、提高水資源利用率、降低開發成本的目的。聯合調度的優點在於：①利用含水層的調節庫容和兩種水資源時空分布的差異，增大水資源可利用量：②發揮包氣帶和含水層的過濾和吸附等凈化作用，提高供水質量；③利用含水層的保溫功能和地表水與地下水的溫度差，儲存能量，節約能源。
由於兩種水資源的分布、運動等特性的差異，建立真正意義上的聯合調度模型並不容易。大多數研究者將河流作為源匯項來處理，如Morel-Seytoux（1975）提出了與地下水單位脈沖響應函數類似的河流-含水層響應函數，Daubert and Young（1982）運用該函數建立了地下水經濟管理模型。由於地表水存在著明顯的隨機性，因而建立隨機地表水-地下水管理模型更為實用（Maddock,1974）。Onta等（1991）建立多階段地表水-地下水聯合調度模型，利用兩個系統時間分布的差異提高水資源利用率。
二、地下水量-水質綜合管理模型
水資源的管理包括了水量和水質兩個方面，對水質管理模型的重視，主要由於以下三個原因：①可持續發展的要求，人們對地下水環境（污染）問題更加重視；②各種途徑對地下水的污染日益嚴重和顯著；③利用包氣帶和含水層的自然凈化能力和巨大的環境容量，研究污水排放和處理的最佳途徑，如污水土地處理系統。地下水量-水質綜合管理模型可用於確定最優污水排放標准、排放量、水力捕獲井的最優布局和抽水量等地下水質控制問題。水質模擬模型本身十分復雜，建模要將地下水水量模擬模型和水質模擬模型一起耦合到水質管理模型之中，這樣常產生高度非線性、多階段、大型數學規劃問題，目前對於復雜的地下水質管理模型求解仍十分困難。
Willis（1976a）首先建立地下水穩定水質管理模型，Willis（1976b）和Futagami（1976）用嵌入法建立非穩定地下水水質管理模型，Gorelick和Remson（1982b）使用單位濃度響應矩陣建立地下水水質管理模型，這些模型用來確定污水最優排放標准和最大污染質排放量。Gorelick和Remson（1982a）用迭代法確定最優污水灌注量。近來的遺傳演算法用於求解高度非線性的水質管理模型，是一種非常有益的嘗試。Yoon和Shoemaker（1998）建立了生物恢復地下水水質非線性管理模型，分別用遺傳演算法、分解隨機進化對策演算法、直接搜索法和基於導數的優化方法求解同一非線性管理模型，並進行了比較。Sawyer和Lin（1998）對隨機約束規劃在地下水管理模型中的應用進行了綜述，用響應矩陣法建立了地下水污染控制管理模型，由於考慮固定費用問題和約束矩陣及右端項的隨機性，使該模型轉化為求解確定型混合整數非線性規劃問題。這種數學規劃問題求解難度較大，該研究用遺傳演算法求解。
水力捕獲（hydraulic capture）控制地下水污染是指被污染含水層適當位置設置抽水井，截獲被污染的地下水，阻止部分被污染的地下水向供水水源地流動。通過建立地下水水力管理模型，對地下水水位和流速進行控制，可達到最優控制地下水污染的目的。Misirli和Yazicigil（1997）對用水力捕獲法建立管理模型進行了綜述，並對一假想的有供水水源、受到污染的含水層建立了六種控制地下水污染、保證供水的地下水管理模型。所建立的模型分別用二次規劃、線性規劃和混合整數規劃求解，並對計算結果進行了比較。
三、地下水可持續開發利用管理模型
地下水系統是一個復雜的自然-人工復合系統，它與社會、經濟、環境、生態、地表水系統都有著密切的聯系，因此，地下水資源的開發利用和科學管理，要綜合考慮以上因素。水資源的開發利用，特別是區域水資源的開發利用是十分復雜的，水量和（或）水質不是追求的唯一目標，更多地考慮社會、經濟和環境等對水資源的要求，僅僅用地下水水力或水質管理模型無法解決。從可持續發展角度考慮，建立地下水管理模型的原則可歸納為：①水均衡原則，保證地下水資源的永續利用；②雙向選擇原則，即水資源的規劃和管理應適應地區發展，而地區發展規劃應考慮水資源條件；③產業平衡原則，水資源的合理配置應使國民經濟按比例協調發展；④經濟-環境協調發展原則，水資源的開發利用和經濟的發展，不能對環境造成嚴重破壞。
為了建立地下水可持續開發利用管理模型，不僅要對地下水系統的自然屬性進行研究，而且要深入研究地下水的環境效應和社會屬性，主要有以下四個方面：①地下水資源-經濟研究，研究地下水資源的價值、開發成本及供水效益等；②地下水-環境影響評價，研究地下水開發利用對環境產生的影響，建立地下水環境指標體系；③地下水環境-經濟評價，評價地下水環境影響的經濟效應，建立環境經濟指標體系；④根據區域發展規劃和水資源條件，進行水資源供需平衡分析。管理模型的建立，實際就是將地下水、環境和經濟三個系統耦合，作為一個整體考慮。
Gorelick（1983）將這類模型稱為地下水政策評價與分配模型，從建模方法上又分為三種：水力-經濟響應模型、模擬-優化耦合模型和譜系模型。謝新民（1991）、朱文彬等（1994）運用大系統理論建立地下水資源系統經濟管理模型，邵景力等（1994）將國民經濟投入產出模型與地下水管理模型耦合，所得到的管理方案不僅是地下水最優開采方案，而且還有與水有關的產業結構調整方案和地表水取水方案。這類模型涉及因素眾多，管理模型通常是多目標和（或）非線性的大型數學規劃問題（見下文）。
四、多目標地下水管理模型
多目標管理模型更能體現地下水系統層次性和多目標性，模型不僅能提供地下合理開發利用最優方案，而且可作為宏觀經濟和環境規劃的決策依據，因而更具實用性和可操作性。70年代以來，多目標管理模型用於解決水資源的規劃問題（Haimes和Hall,1974;Co-hon和Marks,1975），80年代以後，隨著對地下水系統研究的不斷深入、地下水模擬技術及其與管理模型耦合技術的發展，多目標規劃才出現在地下水管理問題中。與單目標相比，多目標地下水管理模型有如下特點（邵景力等，1998）：
（1）各目標間的度量單位多是不可公度的，有些目標甚至很難給出定量指標，如供水的社會效益、環境效應等。用單目標優化方法很難處理不可公度的多目標問題。
（2）各目標間的權益通常是相互矛盾的，這是構成多目標問題存在的基本特徵。多目標問題總是以犧牲一部分目標的利益來換取另一些目標的改善。單一目標的最優並不代表系統整體最優。
（3）多目標問題的優化解不是唯一的。多目標規劃的任務是考慮經濟、社會、環境、技術等因素，權衡各目標的利弊，從多個「有效解」中尋求各目標都能接受的「滿意解」。
（4）多目標規劃可以充分發揮分析者和決策者各自的作用。在現代管理中，分析者的任務是根據決策者的要求建立管理模型，提供多個各有利弊的方案，作為決策者決策的依據。決策者的任務是站在更高的層次上，兼顧各方面利益，從眾多可選方案中確定決策方案。
多目標問題類型多，無統一的數學形式，故沒有通用的求解方法。針對不同的管理模型和目標評價准則，應採用相應的解法。一個特例是線性層次目標規劃可用於解決大型多目標規劃問題，該方法是目前最常用的多目標規劃方法。邵景力等（1998）運用線性目標規劃求解包頭市地下水-經濟-環境多目標管理模型。Willis和Liu（1984）首次用響應矩陣法建立多目標地下水管理模型。Datta和Peralta（1986）將代替價值交換法用於地下水-地表水聯合調度的多目標管理問題中，兩個相互矛盾的目標為最小抽水費用和最大抽水量。Bogardi等（1991）採用一種互動式多目標決策方法求解地下水多目標管理問題，有三個目標函數：總抽水量最大、抽水降深最小和總抽水費用最低。El Magnouni和Treichel（1994）建立了線性多目標地下水管理模型，他們採用逐段線性規劃求出最佳協調解，這種方法也可通過迭代求解類似潛水含水層管理這樣的非線性多目標規劃問題。Ritzel等（1994）用遺傳演算法求解多目標地下水污染控制問題。
五、非線性地下水管理模型
地下水管理模型的非線性問題是普遍存在的，產生非線性的原因主要由兩個，其一是系統狀態的非線性，由於分布參數管理模型要與地下水系統模擬模型聯立形成數學規劃問題，產生了非線性的管理模型。如潛水含水層模擬模型即為非線性的，地下水流場非穩定和（或）未知條件下，對流-彌散方程中有速度和濃度的乘積，為非線性項。二是管理問題的非線性，如目標函數和某些特殊約束條件的非線性。非線性管理模型能更精確地描述地下水系統及其管理問題，因而提高可模型結果的精度和可信度。但由於非線性規劃問題沒有統一的模式，在可行域內有可能存在多個局部最優解，因而到目前為止，沒有通用的、高效的求解方法，要根據管理模型的結構特點和規模，選擇合適的求解方法。
線性化是解決非線性問題最簡單的方法，如Bear（1979）、Gorelick和Remson（1982b）、Ratzlaff（1992）等。通過迭代將非線性管理模型轉化為求解一系列線性規劃模型亦是解決非線性問題的有效方法之一，如Aguado和Remson（1974）用預測-校正法通過反復迭代求解潛水含水層地下水管理問題；Willis和Newman（1977）用求解一系列線性規劃替代非線性目標函數、線性約束條件的非線性規劃問題；Willis（1983）通過反復運用潛水含水層模擬模型校正單位脈沖響應矩陣，解決潛水含水層的管理問題；Gorelick和Remson（1982a）迭代求解線性規劃得到最優污水灌注量。
對於目標函數往往是決策變數的二次多項式，若模擬模型和其他約束條件為線性的，則形成二次規劃問題。二次規劃有統一的表示形式和通用解法，是非線性管理模型中最常用的求解方法之一。如Aguada和Remson（1980）、Lefkoff和Gorelick（1986）、Misirli和Yazicigil（1997）等均是用二次規劃求解管理模型。
在管理模型為高度非線性條件下，上述方法均不是有效的演算法，這類問題是目前地下水管理模型研究的熱點和難點。人工智慧演算法（又稱進化演算法，evolutionary algorithms,EA）為求解高度非線性規劃問題開拓了廣闊的前景，其優點是可得到全局最優解，通用性強，缺點是這些演算法均為並行計算，計算工作量巨大，規模稍大的管理模型用一般PC機無法完成計算工作。這類方法主要包括遺傳演算法（genetic algorithm,GA）、分解隨機進化對策（derandomized evolutionary strategy,DES）、模擬退火法（simulated annealing）等，在地下水管理模型中的應用可參閱有關文獻（Dougherty和Marryott,1991;Ritzel和Eheart,1994;Rogers和Dowla,1994;McKinney和Lin,1994;Taghavi等，1994;Morshed和Kaluarachchi,1998；邵景力等，1999）等研究。此外，常用於解非線性規劃的方法還有直接搜索法（主要有修整單純形法、Nelder-Mead單純形法、並行方向搜索法）和基於導數的優化方法（如約束優化的隱式篩選法等）。這方面研究可參閱有關文獻（Karatzas和Pinder,1993;Varljen和Shafer,1993;Minsker和shoemaker,1996;Emch和Yeh,1998）。
⑤ 介紹一兩個國家「中水」利用的基本情況
日本：以有較多中水系統供生活雜用而著稱，約佔中水回用量的40％。早在20世紀60年代回，日本沿海和西南答一些缺水城市，如東京、名古屋、川崎、福岡等地即開始考慮將城市污水處理廠的出水經進一步處理後回用於工業、生活或生活雜用（以沖洗衛生設備為主）。污水再生後用於中水道系統、農田或城市灌溉、河道補給等。日本的雙管供水系統比較普遍
⑥ 研究現狀及存在的主要問題
一、國外研究現狀
石漠化的發展及其對人類的危害是全球性的問題。20世紀60年代以來，隨著人口的劇增和生態的破壞，全球岩溶區石漠化在不斷加劇。如地中海岩溶地區、加拿大東南部布魯斯半島、日本秩父地區、澳大利亞塔斯馬尼亞地區等均面臨著嚴重的石漠化問題。各國對石漠化問題都給予了高度的重視，並進行了治理。在開發石漠化區岩溶含水層水資源、退耕還林、利用速生樹種和種苗營養液進行石漠化區生態重建方面，取得了很多有效經驗。但國外石漠化地區人口密度小，水、土、人之間矛盾沒有我國突出，治理相對比較容易，技術成果報道較少。
二、國內研究現狀
近十多年來，國家實施了「八七」扶貧攻堅計劃、長江中上游防護林工程、水土保持工程，以及世界糧食計劃、世界銀行貸款和澳大利亞、紐西蘭的援助項目，在植樹造林、封山育林、退耕還林、坡改梯、砌牆保土、土壤改良、開發岩溶水、種植適生經濟作物等方面做了大量工作，取得了較多的石漠化環境整治的成功經驗，從不同的角度總結了解決單一目標的工程治理措施，以及綜合性的石漠化治理模式。
(一)石漠化治理的主要工程措施
1.生態修復措施
包括植樹造林、退耕還林、封山育林、人工種草、草地改良為主體的生態修復工程，並與經濟林木建設、中葯材種植等相結合，擴大植被覆蓋面積。
2.農田基本建設措施
以提高耕地質量、提高土地產出率、減少自然和人為活動對耕地的破壞和水土流失，增加農民經濟收入，進而達到遏止毀林開荒為目的。該類措施以6°～25°坡耕地治理為重點，通過「坡改梯」(坡地改梯田、梯土)、「旱改水」(旱地改水澆地、平緩旱地改水稻田、望天田改保灌田)、「碎改整」(小塊改大塊、零亂改規整)、新開田土、冷爛銹田改造、窪地排澇等農田改造等，有效地防止或減少水土流失。
3.水利水保建設措施
水資源是動物和植物賴以生存的必要條件，是自然環境的重要組成部分，是可持續發展的基礎。措施將「開源」與「截流」並重，通過對灌區改造、病險水庫治理、地表「三小」(小山塘、小水窖、小水池)工程建設，致力於解決石漠化區人畜飲水和農田灌溉，改善人類生存條件，提高土地產出率，推動農業結構調整，促進石漠化區經濟的發展，對有效實施退耕還林、封山育林、遏止毀林開荒起到保障作用。
4.農業產業結構調整措施
根據地域資源環境條件，進行產業結構調整，合理利用資源，布局適合於當地資源和環境優勢的產業，推動地區經濟的發展。如貴州省根據當地地形、氣候，在一些高寒地區實施退耕還草、發展草地畜牧業，北盤江兩岸發展花椒種植;廣西在石漠化區實施「砍頭樹」種植、發展養殖業等。
5.農村能源改造措施
以解決煤炭資源缺少地區農民生活及生產燃料為目的，通過發展家庭養殖業、沼氣工程、節柴改灶、農村小水電建設、太陽能利用等措施，實現遏制人為對森林的砍伐破壞。
6.生態移民措施
主要方式為異地搬遷。通過小城鎮建設、發展鄉鎮和民營企業，有效地將石漠化區(生態惡劣區)的人口和人類工程活動向資源環境條件較優勢的區域集中，轉移農村勞動力，增加農村人口就業率，一方面使貧困區人口盡快脫貧，另一方面減輕石漠化區資源環境的壓力和人為活動對環境的破壞，使人類對資源的需要和自然資源的承載力達到平衡，逐步恢復生態環境。
7.其他
主要為政策保障措施、科技支撐體系等。包括對石漠化治理的政策支持，治理方式的科技研究、示範工程、石漠化監測、科技培訓、宣傳教育、組織保障等。
(二)石漠化綜合治理的主要模式
石漠化的治理是一項系統工程，一般要根據當地具體的資源環境和社會經濟環境條件，因地制宜，採取多手段、多功能、多層次組合模式進行綜合治理。目前，國內岩溶山區採用的綜合治理模式主要有如下幾類。
1.小流域綜合治理模式
受地形、地貌、水文網和地質結構等條件控制，岩溶石山地區由許多具有獨立功能的小流域單元組成。小流域綜合治理模式的內容為:根據小流域內上、中、下游具體的社會和環境條件確定生態經濟功能，合理地配置生態防護體系，通過一系列組裝配套的科學技術，以水土保持為核心、以水資源開發為基礎、以產業結構調整為手段，實現流域全面規劃，綜合防護體系和復合農業生產體系建設布局，形成符合山區特點的農、林、牧復合農業生產體系。
2.生態環境綜合治理模式
針對岩溶山區缺水、少土、水土流失嚴重和人地矛盾突出的特點，以蓄水、治土、造林為核心，對脆弱生態環境進行治理。利用坡面雨水徑流和表層帶岩溶水與三小工程(小山塘、小水窖、小水池)相結合，形成微型水利系統，達到實現防止水土流失和解決乾旱期間農田灌溉用水的目的;對坡耕地實施「坡改梯」工程，並與具有經濟價值的草、果(樹)種植相結合，把防治土壤強烈流失和溝谷侵蝕的攔沙谷坊相配合;開展生態林建設，將生態林建設與經濟林木種植相結合，既增強流域內水土涵養，又實現增加經濟的收入。通過上述手段，改善流域內的生態環境條件。
3.生態農業建設模式
針對岩溶山區山地多、壩地少的特點，結合地域資源和環境結構，實施農、林、牧一體化的產業結構模式。綜合考慮本地區區域農業資源優勢，以保護和擴大森林覆蓋率為核心，以水土保持、發展經濟和環境保護為目標，合理調整地區經濟結構和農作(植)物結構，維系生態平衡，走生態農業的道路。同時，發展特色農業、名特優產品種植，把種植業、養殖業和產品深加工業聯成整體，提高農產品的經濟附加值，促進生態經濟的有序發展和動態平衡，形成完整、協調的農業生態循環體系，既提高資源的利用，又實現了生態環境的保護。
4.草地畜牧業模式
西南岩溶山區雨熱同季，氣候溫和濕潤，利於牧草的生長，為發展畜牧業提供了優越的條件。在一些人口密度較小、草地面積較大的地區，利用該優勢發展牧農結合型的生態農業，以草養畜、以畜養農，並進一步發展農牧產品深加工業。以草代林代糧，進行草農牧林結合，短期可保持水土，遠期則可開發林木資源，既有近期效益，又有長期效益。
5.生態移民模式
中度以上的石漠化區面積大，水資源和土地資源缺乏，土地生產力和人口承載力低下，對該類地區，可通過生態移民的方式將居民遷移到環境條件較好、資源承載能力較高的地區，一方面可減輕人類為生存對原本就脆弱的生態環境的破壞，使生態環境系統得到恢復和重建，另一方面通過異地開發，改善石漠化區貧困人口的生存環境，促進脫貧，從而實現石漠化區社會經濟和資源環境協調的可持續發展。
6.庭院生態經濟模式
以沼氣建設利用為紐帶，以完善和穩定「經果林—畜禽養殖—沼氣」為基礎，充分利用農戶庭院前後及耕地資源，以改善農民生活基礎設施條件為目的，以種植經濟林木、中葯材和養殖優質畜禽為主要內容，對石漠化山區山、水、林、田、路、網進行綜合規劃建設。通過優化岩溶石漠化區經濟系統中的種植結構、養殖結構、能源結構與技術結構，增加農民收入，優化農村環境。庭院生態經濟模式的高效運行可改變農村庭院生活環境條件和不文明現象，逐步形成以種植為基礎、以養殖業為主幹、以沼氣為紐帶、種養和加工相互配套、農林牧副業協調發展的農村生態經濟體系，與石漠化防治融為一體，推進石漠化的綜合治理。
(三)石漠化理論研究方面的典型工作
1)袁道先院士在《岩溶生態系統和石漠化治理》中，結合西南岩溶石山地區的實際情況，採用大量的科學數據、圖表，對岩溶環境生態系統進行了具體的分析和論證。
2)1999～2002年，中國地質調查局完成了我國西南岩溶山區地下水及生態地質環境調查，採用遙感解譯、地面核實調查等手段，基本查清了我國西南岩溶石山地區石漠化的現狀、空間分布、發展趨勢，編制了《西南岩溶山區地下水及生態地質環境調查報告》。
3)貴州省地礦局王明章研究員等在「貴州省岩溶山區地下水及生態地質環境調查」成果資料的基礎上，編制並出版了《貴州省岩溶石山生態地質環境研究》，對貴州省石漠化的現狀、分布、成因、發展演化，進行了研究和闡述，並從地質學的角度初步提出了石漠化治理的途徑設想。
4)貴州省地礦局區域地質調查院況順達博士等以國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目為平台，採用遙感技術完成了石漠化演變監測技術方法的研究，提交了《中國西南地區石漠化遙感調查關鍵技術研究及預警預報成果報告》。
5)貴州省師范大學熊康寧教授等以遙感技術為主要手段，對貴州省石漠化現狀進行了調查，編制出版了《貴州省岩溶石漠化類型遙感調查研究》，闡述了遙感調查的方法、貴州省石漠化的基本特徵和現狀。
6)中國科學院地球化學研究所牽頭，貴州大學、貴州師范大學、貴州科學院、貴州省地礦局、河海大學、同濟大學等單位共同承擔了國家重點基礎研究(973計劃項目)，從地球化學的角度開展包括石漠化問題在內的岩溶山區物質運移循環研究。
(四)石漠化治理方面的典型工作
1)林業部門從20世紀80年代以來，結合國家長防、珠防工程，開展了以「退耕還林、植樹造林、封山育林」為主的生態恢復工程。
2)發改委、水利和農業部門以解決缺水問題為核心，採取了以小流域為單元，實行山、水、林、田、路、網統籌規劃綜合治理工程;以坡耕地的綜合整治為突破口，對25°以下石漠化程度較輕、土層較厚的緩坡耕地實施坡改梯工程;在人口密度相對較小的區域，大力實施生態自然修復工程;加大沼氣建設，解決能源緊缺問題;以增加群眾收入、促進農民脫貧致富為重點，因地制宜發展中葯材、花椒、砂仁等具有市場優勢經濟林果，並以此培育和形成生態產業。貴州省內典型工程有關嶺縣石板橋小流域治理工程、花江板貴小流域治理工程、思南碗水壩小流域治理工程等。
3)2003年以來，中國地質調查局開展了西南岩溶石山地區典型岩溶流域地質環境綜合整治示範項目，分別在貴州省、雲南省、廣西壯族自治區、湖南省等省(區)以岩溶流域為單元，開展了以地下水開發為龍頭的石漠化地質環境綜合整治示範工程。典型工程如代表峰叢窪地類型的貴州省巨木地下河流域，代表壟崗槽谷類型的貴州省道真上壩地下河流域、雲南省瀘西小江流域、湖南省洛塔等石漠化治理工程。從地學的角度開展以石漠化綜合治理為目的地質環境整治示範工作。通過多年的工作，初步取得了一定的經驗和成果，豐富了石漠化綜合治理的理論。上述示範工程的實施，將對改善當地人民的生存和生產條件、脫貧致富提供基礎條件，並對推動岩溶山區石漠化綜合整治將起到積極的作用。而且這一項目成為本研究的基礎。
4)在國家林業局的支持下，貴州省科技廳星火科技計劃在省內岩溶石漠化地區實施30萬畝金銀花種植的石漠化生態環境治理工程，推行「林—草—畜」生態研製模式發展畜牧業，帶動農民致富，同時保護和改善生態環境，取得了良好的社會和經濟效益，並完成了《岩溶石漠化地區種植金銀花的生態與經濟效益報告》。
5)中國地質科學院岩溶地質研究所在廣西果化、湖南洛塔等地進行了以地下水開發為主的地質環境整治示範工程。
6)中韓兩國共同投入在貴州省修文縣開展了以植樹造林、小水窖和沼氣工程為主的石漠化治理工程，取得了良好的效果。
7)2008年以來，國家在西南岩溶山區選擇了100個重點縣(其中貴州省55個)，開展了石漠化綜合治理試點，目前試點工作正在正常推進。
三、存在的主要問題
石漠化的研究和治理取得了豐碩的成果，但是，總體上看，仍然存在如下方面的問題。
(一)石漠化繼續發展，生態環境形勢仍然嚴峻
當前，國內外有關人員從不同的側面對岩溶石漠化治理開展了大量的研究，並實施了較多的試驗和示範性工程，在岩溶山地區石漠化成因和防治的理論方面都取得了重大的進展，為岩溶山區石漠化的整治提供了較多成功的經驗。但是，應該看到，治理效果仍不是非常理想。根據相關資料，20世紀以來，盡管我國有效治理了岩溶石漠化面積5000平方千米，但由於地質環境條件的復雜性和不合理的人為工程活動，岩溶石漠化加劇的面積增加了2.5萬平方千米。石漠化的加劇和改善面積比為5∶1。岩溶石漠化的形勢仍然嚴峻。
(二)石漠化治理的理論和實踐措施尚需進一步充實和完善
「石漠化的形成和發展是脆弱的岩溶環境條件與不合理的人為活動共同作用的結果」;「脆弱的岩溶地質環境是石漠化發生的基礎、不合理的人為工程活動是石漠化發生的驅動力」;「對石漠化治理不但要對已經發生的石漠化環境進行修復，更重要的是要通過科學的手段防止新的石漠化繼續發生和發展」已經為大眾認識。因此，合理的石漠化的治理途徑不但要對不合理的工程活動進行遏制，而且應通過科學的手段對脆弱的地質環境實施改善，才能達到預期的效果。但是在目前的實踐中，通常採取的各種治理模式都主要集中在針對遏制不合理的人為工程活動方面，而對如何改善石漠化區脆弱的地質環境方面卻重視不夠。
近年來，不同部門從不同行業的角度實施了較多的石漠化整治工程，取得了一定的成果和較豐富的經驗，總結了不同的綜合治理模式。概括起來，這些治理模式基本上都是擴大植被覆蓋面積、土地整理、地表水資源的開發、農業產業結構調整、生態移民、庭院經濟等措施的集成。雖然這些模式既有通過自然和人工干預促使植被恢復、對已經惡化的石漠化生態環境進行修復的工程，也有通過科學的手段改善石漠化區民眾的生活和生產環境、發展經濟、從源頭上防止石漠化繼續發生和發展的措施，但是，綜合分析可以看出，這些治理模式都有一個共同的特點，都將主要的目標集中在對地表生物圈層的人為干預和控制，而不同程度地忽視了支撐生物圈層的地質環境條件對石漠化發展的巨大作用，表現為一是缺乏對石漠化形成的內在基本環境———石漠化區地質環境的綜合整治;二是在治理措施的選擇和工程布局上通常未能充分考慮治理區的地質環境背景(水文地質條件、地球化學背景等)對治理措施的適宜性;三是未能很好地考慮開發利用當地豐富的地質資源並充分利用於石漠化的整治中。其結果治理工程仍然主要在脆弱的地質環境的基礎上進行。盡管多年來國家對水土保持、石漠化防治等生態環境治理工作投入了大量的資金，這些治理工作確實也起到了較好的作用，但是，綜合分析近年來西南岩溶山區石漠化發展的趨勢，石漠化程度和面積仍然在以較快的速率持續發展，究其原因可以認為:造成該問題的原因除石漠化治理的投入力度尚不足以外，還在於當前的治理模式和工程過多是立足於石漠化形成的外因控制上，而對地質環境的治理力度薄弱。
地質環境是一切生態環境形成的基礎，地質環境條件的好壞，決定了生態環境的優劣，「基礎不牢、地動山搖」，可以認為:忽視對地質環境進行有效的整治，基於脆弱的地質環境的基礎上進行的石漠化防治工作唯以取得理想的預期效果。因此，現有的石漠化綜合治理模式有待於進一步的補充和完善。
(三)水源缺乏、土地缺少和土質貧瘠的問題亟待解決
石漠化區生態環境脆弱的基本特徵就是「地表缺水、少土、土質貧瘠」，是造成石漠化形成和發展的最根本的原因，也是目前採用的石漠化治理工程中難以解決關鍵所在。
岩溶山區強烈岩溶發育造成地表水流嚴重漏失，地表出現嚴重的乾旱缺水現象，造成岩溶山區人畜飲水和工農業生產供水困難，成為社會經濟發展的「瓶頸」。
「少土」是岩溶石漠化區生態環境脆弱的另類典型特徵。碳酸鹽岩成土條件本來就極差，加之地形條件以山地為主，土地主要分散分布在山間盆地、谷地和窪地中，可供耕種的土地面積少，土地資源有限。隨著農村人口的增加，人均耕地佔有量呈繼續逐漸減少的趨勢。特別是岩溶山區人口增長速度快，低承載力的土地與高密度的人口必然產生糧食增長與人口增長失衡問題。以貴州省為例，2005年全省人均耕地面積1.7畝，其中常用耕地人均僅0.68畝。退耕還林後雖可有效地防止水土流失的進一步發展，但人口過多的現實卻相應增大了石漠化區土地資源的壓力。雖然加大小城鎮建設和生態移民是緩解農村人口與耕地不足矛盾的有效措施，但是，也應看到未來相當長的時期內農民對土地仍將有較強的依賴性，並且生態移民也需要相應的土地和水資源作支撐。因此，可耕種土地的缺少成為制約生態移民工程實施的「瓶頸」之一。
碳酸鹽岩溶區的耕地一方面是土層薄、分布不連續、保水性和耐旱性差，另一方面土壤中營養元素缺乏，嚴重的水土流失引起土壤中營養元素的大幅度減少，使得耕地土質貧瘠、土地產出率低、農作物品質低下，成為限制地域經濟發展的重要原因之一。
岩溶山區水源匱乏、土地缺少和土質貧瘠與地質環境密切相關，是石漠化治理中的難點所在，也是必須解決的最基本的問題。
⑦ 畢業論文開題報告中的國內外研究現狀該怎麼寫
1、
研究背景
研究背景即提出問題，闡述研究該課題的原因。研究背景包括理論背景和現實需要。還要綜述國內外關於同類課題研究的現狀：①人家在研究什麼、研究到什麼程度？②找出你想研究而別人還沒有做的問題。③他人已做過，你認為做得不夠（或有缺陷），提出完善的想法或措施。④別人已做過，你重做實驗來驗證。
2、目的意義
目的意義是指通過該課題研究將解決什麼問題（或得到什麼結論），而這一問題的解決（或結論的得出）有什麼意義。有時將研究背景和目的意義合二為一。
3、成員分工
成員分工應是指課題組成員在研究過程中所擔負的具體職責，要人人有事干、個個擔責任。組長負責協調、組織。
4、實施計劃
實施計劃是課題方案的核心部分，它主要包括研究內容、研究方法和時間安排等。研究內容是指可操作的東西，一般包括幾個層次：⑴研究方向。⑵子課題（數目和標題）。⑶與研究方案有關的內容，即要通過什麼、達到什麼等等。研究方法要寫明是文獻研究還是實驗、調查研究？若是調查研究是普調還是抽查？如果是實驗研究，要註明有無對照實驗和重復實驗。實施計劃要詳細寫出每個階段的時間安排、地點、任務和目標、由誰負責。若外出調查，要列出調查者、調查對象、調查內容、交通工具、調查工具等。如果是實驗研究，要寫出實驗內容、實驗地點、器材。實施計劃越具體，則越容易操作。
5、可行性論證
可行性論證是指課題研究所需的條件，即研究所需的信息資料、實驗器材、研究經費、學生的知識水平和技能及教師的指導能力。另外，還應提出該課題目前已做了哪些工作，還存在哪些困難和問題，在哪些方面需要得到學校和老師幫助等等。
6、預期成果及其表現形式
預期成果一般是論文或調查（實驗）報告等形式。成果表達方式是通過文字、圖片、實物和多媒體等形式來表現。
⑧ 國內研究現狀及進展
1.3.2.1 構造研究及進展
國內對沂沭斷裂構造帶的研究者甚多，研究程度較高，但尚存在長期爭論的問題。
（1）早期對沂沭斷裂帶的認識
有資料記錄最早對沂沭斷裂帶進行調查的是德國人李希霍芬（1898），他對山東進行地質調查，第一個描述了山東的重要斷裂構造［14］，指出「山東的山地由自北向南沿著濰河斷層分為兩個地質和山嶽形態不同的部分」，並在其編制的構造圖上標出了斷裂帶的位置。1923年，中國學者譚錫疇在調查山東中、新生代地層時於莒縣境內首次記述了沂沭斷裂帶的蹤跡［30］，「莒縣溪谷之西，有一南北向之正斷層，仰側為古生代前期及太古代地層，俯側為青山層王氏系及二疊、石炭紀煤系，斷距不大」。李捷（1929）在編制1∶100萬南京、開封幅地質圖說明書時描繪出沂沭斷裂帶沿沂河、沭河谷地發育，北接濰河的北北東向地層系所構成的「兩塹夾一壘」基本結構形態［31］。翁文灝（1930）在其著作中將李希霍芬的濰河斷層稱為山東濰河斷裂帶，並指出該斷裂為一地震中心。李四光在1948年已提出此斷裂帶的存在：「橫過山東從南邊沂水到北邊的濰縣有一強烈的破碎帶，這個破碎帶顯示出新華夏系擠壓的特點［59］」。同時他還第一次指出［60，61］，該斷裂帶向北延入遼東半島，向南延入江蘇北部。該斷裂與北北西向和北東東向二組扭裂面具有成生聯系，其形成時代為白堊紀。張文佑（1957）認為有一北北東向斷裂帶沿濰河、沭河、沂河谷地伸展，大別山東端的傾沒可能與它有關［62］。徐嘉煒（1956）在調查江淮之間的區域構造時，指出介於張八嶺地軸與淮河地台及魯東地盾與魯西隆起之間存在一條北北東向的巨大斷裂帶［63～67］，穿過安徽、江蘇、山東三省，命名為「安江山深斷裂」，1957年將其改稱「皖蘇魯深斷裂」。關於郯廬斷裂帶的對比研究見表1-3。
（2）中期對沂沭斷裂帶的認識
1957年，地質部航測大隊904隊進行大規模航空磁測時發現，山東郯城至安徽廬江一帶，有一條十分醒目的航磁正異常帶，第一次將之命名為郯城-廬江深大斷裂帶［3］。1980年在山東濰坊舉行了郯廬斷裂帶的專題學術討論會，學者們各抒己見，他們的許多觀點、分歧均刊登在1984年的《構造地質論叢》第3號中。此後對該斷裂帶的性質、演化及動力學機制的研究，引起中外學者的極大興趣和關注。後來的研究主要涉及沂沭斷裂帶的體系歸屬（鄧乃恭，1982）、水平斷距的大小、斷裂帶所表現出的大陸裂谷特點及地體邊界的表徵和沂沭斷裂帶形成的時代等一些重要的問題。80年代以來，對於郯廬斷裂帶的研究不斷深入，針對該斷裂帶的研究已舉行過多次學術討論會，對其形成時代、運動方式、活動特點等的研究已出版多部專著和專輯，有300餘篇論文從各種角度論證了此斷裂帶的形成、演化和活動特徵。
環文林等（1982）對郯-廬斷裂提出了三個重要演化階段，及其與太平洋板塊運動相聯系。第一階段，中侏羅世晚期-早白堊世（120 Ma），庫拉板塊消亡，中國東部處於壓扭應力場；第二階段，晚白堊世-古近紀（約90 Ma），太平洋洋脊消減，出現伸展開張的構造環境；第三階段，新近紀-第四紀（40 Ma），太平洋板塊消減，中國東部出現右旋剪切應力場，總的來看，太平洋板塊運動對中國東部大陸地質作用影響的主要時期基本一致，郯-廬斷裂在上述主導應力作用下發生平移、推覆、張裂［69～71］。萬天豐劃分出四個運動階段，時間為135～52 Ma，包括了太平洋板塊運動主要時期和郯-廬斷裂的主要活動
期［68］。
（3）構造研究爭鳴階段
概括起來，對郯廬斷裂帶（沂沭斷裂帶）的研究存在六種不同的觀點與認識（圖1-2）。
徐嘉煒最早研究郯-廬斷裂及其平移性質，他認為郯廬斷裂帶是西北環太平洋邊緣大陸內測的大型平移斷層，其動力背景是太平洋板塊向大陸板塊的斜向運動，主平移時期為晚侏羅-早白堊世（140～110 Ma），最大平移距達740 km，隨後他又發表多篇論文及專著，進一步闡述他的這一獨到見解［19～23，63～65］。他認為郯廬斷裂三疊紀開始活動，晚侏羅紀晚期構造變動達到高潮，以擠壓條件下的巨大左行平移為主要特徵，白堊紀至古近紀轉為張裂斷陷，新近紀又受到新的擠壓，伴以小幅度的右行平移，這種斷裂性質上的轉變與太平洋板塊相對運動方向的改變有關，郯廬斷裂帶是濱西北太平洋區大陸內緣的大型剪切滑動帶。另一種觀點為「地縫合線-邊界線轉換斷層帶作為華北與華南板塊的縫合線」（周導之等，1980）。第三種是轉換斷層模式，認為郯廬斷裂的形成與華北和揚子陸塊沿秦嶺-大別造山帶碰撞有關［73～75］，這一轉換斷層活動時限為晚古生代-中生代，延續到侏羅紀；張國偉（1998，2002）認為郯廬斷裂帶是中國東部最大的陸內轉換斷層；張寶政（1993）亦認為郯廬斷裂具轉換斷層之特徵。第四種為碰撞嵌入模式（Yin et al.，1993）［76～79］，基於郯廬斷裂帶的左行平移和朝鮮半島沃川帶、Honam剪切帶右行平移運動學特徵，認為郯廬和Honam剪切帶之間的蘇北、膠南及朝鮮的京畿-沃川帶是華南板塊北側不規則被動邊緣向北突出的一塊［80，81］，存在於碰撞前，嵌入碰撞時代為早二疊世晚期至晚三疊世與早侏羅世。第五種模式認為它是我國東部一個獨立的巨型構造體系［82，83］，稱更新華夏系，形成於燕山運動晚期。第六種模式認為郯廬斷裂帶是我國東部規模最大的一條白堊-新近紀的後地台型古裂谷帶［24～26，84，85］，並劃分出北、中、南三段，各段的基本特徵、構造組合類型、沉降幅度、水平擴張量、火山活動、深部構造及地質發展史有所不同，但有一點是共同的，均十分明顯地表現為先張後壓的雙重構造特徵，後期的擠壓應力作用取代於拉伸作用。高維明等（1980）認為沂沭斷裂帶是典型的大陸裂谷帶［86］，是在中生代左旋平移基礎上，經歷了白堊紀強烈橫向擴張階段和第三紀以來的消亡擠壓階段而形成的。
表1-3 郯廬斷裂研究對比簡表
續表
續表
續表
圖1-2 郯廬斷裂帶構造模式圖
王小鳳等（2005）在《郯廬斷裂帶》一書中認為［2］：郯廬斷裂的形成發軔於南北地塊拼合帶的向南突出部位，而下地殼物質的NNE向左行韌性剪切流動則是其啟動機制，然後逐步向淺部和向北擴展。這一平面上自南向北分段遞進的生長遷移機制，得到了相應沉積盆地和岩漿活動年代學資料的支持，也解釋了中南段的縮短率和位移量明顯大於北段的事實。同時根據不同層次變形域的特徵，提出了沿滑脫面上層對下層做S（SS）E向滑動的多層滑移模式，反映了陸內大型走滑斷裂帶由深到淺的應力應變傳遞方式。通過斷裂兩側地殼縮短資料的判斷，得出了郯廬中南段累積最大位移量為300 km的結論。同時將郯廬左行剪切走滑斷裂發育歷史劃分為六個時期、四個變形階段，較全面地重現了從特提斯體制向太平洋體制的復雜歷史轉化過程，也在相當程度上反映了我國東部大陸邊緣的動力學特徵。
（4）對沂沭斷裂帶活動的趨同認識
郯廬斷裂帶（含沂沭斷裂帶）在漫長的形成演化過程中，曾經歷過多期構造活動，構造力學性質發生過多次變化，在中、新生代又曾以拉張、擠壓（兼扭動）交替進行為特徵。對沂沭斷裂帶來說，以下幾方面的問題是各家易於接受的：
一是，無論沂沭斷裂帶在中生代前是否有強烈的活動，中生代以來強烈活動有可靠的證據，白堊紀是具垂直差異特點的強烈活動的形成階段，它代表新華夏系活動特徵，是一條規模巨大的逆時針向壓扭性斷裂帶。
二是，魯東至少在二疊紀以後、侏羅紀之前曾有過比魯西地區更大幅度的隆起。魯東缺失古生界到下中侏羅統；沂沭斷裂帶中缺失二疊紀上統（石千峰組）；萊陽盆地底部礫石中發現石炭-二疊系灰岩礫岩［87］；魯西局部發育有三疊系沉積地層；沂沭斷裂帶中坊子煤田坊子組（J）不整合於元古宇或下古生界之上。晚侏羅世到白堊紀，魯東成為沉積的集中發育區，在萊陽盆地中沉積有近萬米厚的中生代沉積地層，反映這時魯西比魯東有更大的隆起抬升。
三是，沂沭斷裂帶兩側中生代白堊紀以來地層可以對比，魯東和魯西並無明顯差別。此外，在昌邑-大店斷裂帶北段常以揉皺帶表現出來，這均顯示白堊紀以來無重大平移。
四是，斷裂帶成生發展的地質特徵對兩側地區有重要影響。晚侏羅世（155 Ma）前，伴隨魯東地區相對開始沉降，構造帶已開始逆時針向活動。晚侏羅世是構造差異活動較強時期，隨著膠萊坳陷的形成，膠北、膠南相對隆起，岩漿侵入活動廣泛發育。特別是在上侏羅統類磨拉石建造沉積之後，下白堊統火山岩系噴發之前，是構造強烈活動時期，相當於大寶運動主幕（星野一男，1985），有強烈擠壓的NE-SW走向構造形跡形成，斷裂發生較大平移運動［88］。早白堊世斷裂帶及其兩側次級序斷裂構造表現為張性活動特徵及區域右行走滑的構造背景，岩漿大多充填在這些斷裂中，基底上隆明顯。晚白堊世至古近紀是順時針平移的余動時期，斷裂少有平移，主要表現在斷裂兩側岩塊相對升降運動和岩塊內部低級序的斷裂構造的成生活動［89～94］。
沂沭斷裂帶以東，新華夏系較低級別的NNE斷裂構造相當發育，集中表現在膠北地區和膠南地區，牟平-即墨斷裂以東也有強烈活動形跡。
到目前為止，以下問題仍然是地學界關注的熱點：
A.沂沭斷裂帶啟動的時間、邊界條件及古構造格局?
B.沂沭斷裂帶及其相鄰地區的構造型式及岩石圈結構變化?
C.郯廬斷裂帶左行平移發生的時限?最大平移的幅度是740 km還是300 km?它所誘引的從淺部到深層次的應變圖像如何?
D.中國東部大陸邊緣變形的模式、地殼運動的程式及動力來源是什麼?沂沭斷裂帶形成演化過程及構造應力場演變歷史?
E.沂沭斷裂帶對該地區的構造格局、沉積作用、岩漿活動以及金屬礦產、能源礦產的形成與分布等有怎樣的控製作用?產生的影響是什麼?
1.3.2.2 構造控礦作用研究
（1）區域控礦作用
郯廬斷裂帶不僅在區域構造演化上具有重大的影響，而且是中國東部一條重要的內生金屬成礦帶［95］。沿此帶形成了一系列大中型金、銀、銅、鐵、鉛鋅等內生金屬礦床。它們主要形成於燕山期（135～96 Ma）。當時在NE-SW向最大主壓應力的作用下，郯廬斷裂帶兩側的次級NNE向斷層或者NNE向斷層與橫向（NW、近EW向）斷層交叉處，常常成為內生金屬熱液礦床的有利儲集部位，此時NNE向斷裂均具有張剪性的特徵。該帶的成礦作用可稱為板內拉張帶成礦作用。但是拉張作用最強的大斷裂——郯廬斷裂帶反而沒有儲集大型、特大型礦床，那是因為該帶拉張作用太強，不僅在成礦時流體可沿斷裂帶通暢地經過，在成礦後非成礦流體（地下水）也可產生強烈的淋濾作用，使成礦物質難以保存。而郯廬斷裂帶兩側的一些中型斷裂在總體上較封閉的條件下的局部拉張部位，才比較有利於成礦物質的儲集與保存。
（2）對金礦的控製作用
對於郯-廬斷裂帶對金礦的控製作用，王小鳳等對郯廬斷裂帶中、南段對金礦的控制從五個方面進行了論述［118］：①郯廬斷裂帶對金礦（礦帶、礦田、礦區）分布的控制；②郯廬斷裂構造系統控礦構造型式對金礦控制的多樣性：A.主幹斷裂帶內及旁側與其走向相同的次級構造對金礦的控制，B.主幹斷裂旁側「入」字型構造分支斷裂控礦，C.金礦化受NEE（或NE）、NNW、NWW（或NW）等伴生構造控制，D.低序次旋扭構造對金礦的控制，E.構造復合控制金礦的具體定位；③控礦構造形變差異對金礦化類型的控制；④金礦成因的差異性與統一性；⑤郯廬斷裂帶成生發展與成礦的同步性。在戰略找礦方面，提出了A.東西向構造帶與郯廬斷裂帶的交匯復合區；B.構造活動、形變強烈和燕山期岩漿活動發育區；C.太古宇變質岩展布區；D.郯廬斷裂帶次級、低序次構造發育、自身復合及與其他構造成分復合區。具備上述四項條件的地區是找礦遠景區的最佳選擇。
⑨ 研究現狀
目前，國際上側重研究第四紀，即約2.5Ma以來地球氣候和環境的變化，特別是過去幾十萬年和2000年以來這兩個時段的氣候、環境變化的原因和規律。之所以要集中研究最近2000年的地球歷史，是因為這段時間是人類對地球影響最大的時期，同時也是人類歷史資料與自然記錄中對環境信息記載存在著重要重疊的時期。深入了解這段時間的氣候和環境變化將為預測未來50～100a地球系統的區域至全球尺度的變化速率提供極有價值的參考資料。而對晚第四紀的最後幾十萬年，重點是15萬年以來的氣候和環境進行研究，則能幫助我們弄清引起冰期-間冰期旋迴變化的作用機制及其自然反饋，從而深化我們對引起全球氣候變化的自然過程的認識。
除這兩個重要時間段的研究外，科學家還對更老的地質時期（從全球變化角度氣候和環境發生迅速和突然變化）的氣候環境變化給予關注，如二疊—三疊紀泛大陸的氣候變化、白堊紀的冷暖變化、缺氧事件和末期的大絕滅事件、上新世（5.30～1.60Ma）的地球氣候變暖。現已知上新世平均氣溫比現代高2～3℃，海平面比現今高30～50m等。對這些重要時期的研究有助於加深對最近地質時期全球變化的背景及原因的認識。
古環境和古氣候的變遷信息較好地保存在黃土-古土壤、冰心、湖泊沉積、洞穴碳酸鈣沉積、風成堆積、火山沉積、紅土以及海洋、河流沉積等地質體中，其中尤以深海沉積、黃土-古土壤系列和極地冰心的地質記錄成效最佳，被公認為是全球變化研究的重要支柱。
全球環境變化重點研究了地球系統的主要外源氣候作用機制、地球系統演化的內部過程、快速和突然的全球變化及古氣候與古環境的模擬，以及改進資料信息的獲取技術和發展地層年代學等技術支撐系統研究。
90年代全球環境變化研究的進展大致如下：
1）全球環境變化的外源氣候作用機制方面
研究主要集中在太陽內部變化產生的輻射調整和軌道作用力周期性變化引發的日射變化如何驅動控制氣候發生相應的變化上。這種氣候變化是長期的，一般在幾千年到幾十萬年的時間尺度上，通過對深海岩心的δ18O記錄和黃土記錄等獲得高解析度的數據集試圖弄清晚第四紀冰期-間冰期旋迴的變化作用機制。結果表明，第四紀氣候存在約20～100ka尺度的周期性變化，這一尺度恰好與地球軌道參數變化周期相當。許多學者對深海、陸地的地質記錄進行周期分析，證明了氣候變化是對軌道參數變化的線性反應，這是古氣候研究的一大成就。而且發現第四紀以來氣候變化的主導周期有一個轉變過程，大體上是從歲差周期主導轉變為黃赤交角周期為主導，最後是以偏心率周期為主導。但當前對氣候系統變化存在100ka周期的起因及演化機制仍眾說紛紜，有待更多的證據來證明這些假說。
2）對地球內部作用過程作為氣候變化的驅動力的重要因子的認識在逐步加深
近年來已認識到岩石圈運動，尤其是地球內部作用過程對大氣圈、水圈和生物圈的影響不可忽視。它對全球環境變化，如大氣成分的變化，地表乾旱化、地震、火山的活動、酸雨的形成、土地荒漠化等都起著重要的作用。
（1）板塊構造運動對地球氣候和環境的影響。大陸的拼合、碰撞和分裂，改變了大陸的分布及位置，極大地影響了大洋和大氣循環，從而改變了陸地的氣候和生態環境，構造運動還直接引起地形地貌的變化，從而影響氣候的變化。
（2）地殼垂直運動（降升）對氣候變化的影響比水平運動可能更強，最明顯的例子為青藏高原和美國西部山脈的隆升。一些學者通過模擬研究認為，青藏高原隆升可以改變大氣環流和大洋環流形式，特別是東亞季風的形成和發展影響了北半球甚至全球的氣候和環境。現確認高原隆升是晚新生代氣候變化的主要驅動力。美國學者研究認為，內華達山脈的抬升導致大盆區近500年的乾燥氣候。
（3）巨型地幔和火山活動放氣作用對全球變化的影響。火山噴發把大量固、液、氣體從地球深部排放到大氣圈中，從而改變了大氣化學組分和日照率。火山作用產生的氣溶膠，特別是硫氣溶膠（主要是SO2形成的H2SO4）對地面溫度的影響，它能降低對流層下部的氣溫。火山噴發後的兩年內溫度可能會下降0.2～10℃。火山作用的氣候效應被北美高山冰川波動、格陵蘭冰心記錄，甚至樹木年輪生長的研究所證實。但火山活動引起區域性還是全球范圍的溫度變化，還有待進一步弄清火山噴發的時間、范圍和氣候的響應等許多問題。
近年來，巨型地幔柱已引起地學家的廣泛興趣，他們開始注意到這一地球深部過程在全球變化中的重要作用，並認為地幔放氣（CO2）會引起溫室效應，岩漿活動迅速擴張引起全球海面上升等。有人提出中白堊世氣候變暖、溫度上升的原因與巨型地幔柱迅速大量排放CO2有關（CO2濃度為現代值285×10-6的3.7～14.7倍），而不僅是因為古地理的變化即大陸重新配置所致。地幔熱柱來自核幔邊界2900km深處，在地表形成許多熱點和火山。陸上火山噴發出的火山灰遮蔽日照而致降溫，而大洋中脊山帶上的水底火山噴發出大量的CO2。構造地震活動在地質歷史時期以及現代從未停止，有些還相當強烈。中國學者通過衛星遙感的紅外譜圖發現臨震前在104km2級的大面積范圍內向大氣層大量急速釋放CO2，不過其定量研究還遠遠不足。
（4）全球碳循環研究的新進展。由於大氣CO2濃度上升造成的溫室效應對全球變化產生重要影響，因此除了減少人類活動工業化排放到大氣中的CO2量以外，查明地球內部成因的CO2的氣源，即全球碳循環已逐漸成為重要研究課題。近年來岩溶地質學家通過研究，發現全球碳酸鹽岩含碳量為1016t，佔地球總碳量99%以上，在全球碳循環中佔有重要地位。它不僅通過表層岩溶作用從大氣中回收CO2，而且還可隨著碳酸鹽鈣華的沉積而釋放CO2，從而直接參與全球的碳循環，對氣候變化有重要影響。中國袁道先等人估算了通過岩溶作用回收大氣碳的通量（以CO2形式）全國為3.83×106t/a，全球為6.08×108t/a。日本估算全球碳的回收量為2.2×108t/a。估算結果雖因參數不一而有差別，但都在同一數量級上。在中國、土耳其、義大利等岩溶區的測試驗證，有濃度高達23%～90%的幔源CO2通過活動斷裂向大氣釋放，並伴隨大量鈣華快速沉澱。在30屆國際地質大會上還報導了在西班牙南部某地，由於對碳酸鹽岩含水層的過量開采，引起深部濃度達85%的CO2突然入侵的實例。可見，除人類活動影響外，地球深部CO2正通過地熱區、火山活動及活動斷裂帶不斷釋放，直接進入大氣促進了溫室效應或儲存於蓋層成為氣田。
（5）地球系統還有一些內部過程對氣候變化有驅動作用，如CO2、CH4及N2O等主要活躍痕量氣體的作用；冰蓋消長與海平面變化的影響等。目前這些都已被PAGES列為專題研究。
（6）天文事件如彗星或小行星撞擊可能誘發的古氣候變化，以及地質歷史時期中，如認為白堊紀—第三紀間有地外事件發生，重大的地質災變導致生物大絕滅等，也是全球變化研究中需要考慮的。
3）快速和突然的全球變化原因和作用機制研究的新進展
科學家們普遍認為氣候環境的演變主要受米蘭科維奇軌道參數（偏心率、地軸傾斜度和歲差）的控制，還有地殼運動、海陸分布等的影響，但對突發事件（突然變冷和突然變熱）的原因和機制及其響應卻不甚清楚。這種非軌道力的變化機制有可能是大氣環流和風場變化引起的。因此探索和重建重要時期的古氣候和環境，對於預測未來50～100a可能的變化將提供重要依據。近年來根據海洋沉積物、冰心和黃土等地質記錄發現氣候系統存在著不穩定性，它表現為氣候以很快的速度（十幾年到幾十年）從一種狀態變化到另一種狀態。現在對末次冰期-間冰期發生的一些氣候事件，包括新仙女木事件（YD）,Heinrich（H）事件，Dansaard-Oeschger（D-O）旋迴（顫動）等進行重點研究。研究結果表明，YD事件（1.1萬年前氣候突然變冷）已在不同區域不同記錄中，如海洋沉積、格陵蘭的冰心記錄，阿拉斯加的孢粉記錄，北美的冰川記錄等都有發現。甚至太平洋地區、亞洲中國和南半球委內瑞拉也有記錄。Heinrich事件是指在北大西洋沉積中發現冰漂碎屑周期性增加的過程，又特指末次冰期期間普遍存在的6次大的冰漂碎屑沉積事件。它是由於冰山崩塌、湧出，導致北大西洋海水溫度、鹽度降低而氣候變冷。H事件在北太平洋深海沉積、中國黃土堆積、南美山地冰川等各種記錄中都有顯示。D-O旋迴距今22～37ka，有10次氣候突變（突然升溫降溫）。由上述情況可知，YD事件、H事件、D-O旋迴很大程度上都是一個全球性氣候事件，其產生原因可以用冰蓋融化、北大西洋環流強度的變化來解釋。此外，低緯度水文循環也可能引起氣候系統的不穩定性。
關於冰期-間冰期的轉換和南北半球氣候變化耦合（同時發生）的機制，G.H.Denton等提出了「海面變化-冰蓋波動鎖定」的解釋，以後W.S.Broecker（1989）進一步認為是大洋傳送帶的開-合過程導致的，可能與北大西洋大洋環流有關。但目前還沒有一個假說能作出滿意的解釋。
萬年以下時間尺度的氣候變化事件也開始在一些地質記錄中被檢出。如格陵蘭冰心化學分析結果顯示，自全新世以來存在明顯的千年尺度的波動。最近這種波動尺度在中國黃土記錄中以及赤道、高緯度地區、極地，從海洋到陸地的許多沉積記錄中都有發現。看來這種短時間尺度氣候事件也具有時間性。
近年來大范圍的氣候異常引起了科學家們對厄爾尼諾-拉尼娜現象的關注。所謂「厄爾尼諾」是指熱帶中、東太平洋表層海水大面積升溫，而「拉尼娜」則相反，是指海水大面積降溫。20世紀初，人們已開始注意到厄爾尼諾對海洋生態環境的影響。60年代認識到厄爾尼諾給全球氣候造成重大影響，主要表現在熱帶東太平洋地區洪水泛濫和熱帶西太平洋地區荒蕪乾旱。研究表明，從50年代至今共發生14次厄爾尼諾。但現在發現厄爾尼諾的發生頻率近年來逐漸加快。80年代有2次，而90年代已3次，並以1997/1998年為百年來最強的一次，使全球一些地區出現嚴重乾旱或洪澇。拉尼娜現象自50年代至今發生了9次。專家們已確認厄爾尼諾-拉尼娜現象是熱帶海洋和大氣之間相互作用、相互影響的結果。其發生頻率的加快是否與全球升溫有什麼聯系認識尚不一致。但厄爾尼諾-拉尼娜的影響已成為全球短期氣候異常的主要因素是毋庸置疑的。
據最新的研究報導，從厄瓜多安第斯山脈上拉古納湖底10m長的沉積物分析顯示，厄爾尼諾歷史可追溯到15ka前，而在近5ka來出現頻率加快，大約每隔2～8年發作一次，而不像在地球氣溫較高時那樣每15～35年發作一次。
4）天然氣水合物對全球變化的影響和反饋成為不容忽視的新領域
天然氣水合物在本世紀60年代以後陸續發現，但最初僅作為一個重要的潛在能源看待。而80年代後期科學家們才發現它與全球氣候變化有著密切的關系。天然氣水合物是水的晶格（90%）充填了天然氣分子而形成的冰狀固體，天然氣成分以甲烷為主。天然氣水合物的含碳量很高，據粗略估計全球可達1×104Gt，因而認為它是地圈淺部的重要碳庫，是全球碳循環中的重要組成部分。天然氣水合物在自然界中只能形成於甲烷來源豐富的富有機質沉積物或油氣富集區，它在低溫高壓條件下才能穩定存在。一旦條件變化，如溫度增高或壓力降低天然氣水合物即會分解，向大氣釋放大量甲烷，產生溫室效應，從而對全球氣候產生重大影響。反之，在溫壓條件適宜時，則吸收甲烷形成天然氣水合物。目前的研究表明，天然氣水合物的蘊藏量極大，因而通過甲烷的釋放和吸收對全球變暖產生重大影響。
天然氣水合物與地質歷史時期產生的海底滑坡可能有聯系，這被解釋為由於天然氣水合物的不穩定性而釋放大量的甲烷所形成的充氣層，降低了沉積物的強度所致，同時還伴隨海平面下降事件。隨著對天然氣水合物研究的深入，它在全球碳循環中的作用，以及對全球環境、氣候變化影響的強度、機制等的認識將進一步提高。
5）對150ka來和最近2ka時間段地球環境與氣候的研究
（1）150ka時間段主要是研究晚第四紀的冰期-間冰期旋迴，時間解析度至少要達到1ka。這方面的重要成果是根據格陵蘭和南極冰心的連續記錄，恢復了160ka以來的氣候變化史，特別是大氣組分的變化；同時對18ka來的氣候變化，進行了每隔3ka時段的氣候模擬，模擬結果與地質記錄一致；還對晚更新世以來的海面變化機制和規律進行了探討。
在第30屆國際地質大會上報導了新的全球變化的記錄材料。中國岩溶地質研究所通過對桂林一個長達1.22m的石筍，在研究其內部微層理的沉積學特徵基礎上，用AMS14C法測年配合U系穩定同位素地球化學綜合研究，揭示了中國南方36ka以來古環境變化的3個氣候旋迴，每個旋迴持續3ka左右，在暖濕期解析度可達0.1ka，在乾冷期也可達0.5ka。美國Iowa州冷水洞，英美合作的蘇格蘭Uamkan Tartair洞，美國人在非洲波札那Drotsdy洞通過石筍研究古氣候的變化也獲得較高的解析度，但所用石筍較小（高僅16～40cm），時限范圍限於全新世。
在海陸對比方面，加拿大科學家將中國黃土-古土壤序列與最新的海洋鑽孔ODP Hole810c高分辨記錄進行了周期對比。美國與俄羅斯科學家利用先進的活塞式鑽具在貝加爾湖打出的岩心，記錄了過去350ka北亞的氣候變化，與著名的SPECMAP海洋氧同位素曲線進行對比，證明大陸與海洋在晚更新世主要的氣候事件是對應的。
對於150ka來南北半球的氣候變化及其機制方面，劉嘉麒報導了他們在中國渭南黃土剖面建立的高解析度的古氣候時間序列與深海沉積物氧同位素序列和南極、格陵蘭冰心的古氣候記錄有很好的可比性，據此確定了末次間冰期的起始時間為距今128ka，結束時間為距今74.2ka，末次冰期最冷期在距今20～18ka，從而為全球變化對比提供了重要數據。
由於單一的古氣候記錄（大陸、海洋或冰心）不能完全代表全球性古氣候，因此要正確了解全球氣候變化過程，還必須綜合區域性的、多學科的證據，深刻理解區域環境系統對氣候變化的特殊響應，及不同地區或系統之間的相互關系。為此，IGBP中核心項目之一PAGES組織了一個國際性研究計劃——PANASH（南北半球古氣候計劃），這是研究南北半球的氣候機制和耦合關系的一個重要步驟。PANASH組織三條跨越兩個半球的極地-赤道-極地斷面（圖3.1），即PEP-I美洲斷面；PEP-Ⅱ澳大利亞-亞洲斷面；PEP-Ⅲ歐洲-非洲斷面。第30屆國際地質大會交流了最新研究成果，不少研究根據植被變化及地質記錄恢復了南半球一些地區古氣候的長期變化。如T.C.Partridge綜述了過去200ka來南非的氣候變化，研究結果表明，南北兩半球在氣候變化中具有很強的耦合性。
通過不同的地質記錄，反映了在第四紀時期古大陸環流不同分支的演變特徵及其所導致的環境變化、水熱、風場格局的變化。劉東生在大會上論述了亞洲不同季風系統與西風環流的相互作用，並提出了東亞古季風氣候驅動因素和機制方面的概念模型。對黃土沉積序列，中國學者通過冬、夏季風氣候代用指標的研究，分析了東亞古季風的變遷過程和特徵。
（2）對最近2ka時間段的研究。由於它對預測未來50～100a全球變化的重要性，對時間的解析度要求達到1～10a。冰岩心、岩溶沉積物、樹輪、湖泊沉積和珊瑚沉積的地質記錄甚至能分辨到年和季節，因而越來越受到重視。在第30屆國際地質大會上，中法合作研究結果表明，通過對近2ka以來中國、非洲等季風氣候區的氣候變化記錄對比，發現這些地區干、濕變化大致同步；在全新世時期中國和北非現代沙漠的擴張與收縮也是同步的，看來變化受控於同一因子。義大利中部最近幾十年來，存在變暖趨勢，接近1℃，而水文地質系統對氣候變化的響應，通過數學模擬研究，河流徑流量將趨減少。
圖3.1PEP斷面的位置
中國科學家對青藏高原西昆侖山古里雅冰心（長309m）中δ18O（作為溫度指標）、冰川累積量（作為降水量）和Ca（大氣塵埃）等指標的研究，高解析度地恢復了過去近2ka來的氣候環境變化。中國學者還通過不同的地質記錄重點研究了中世紀溫暖期和15～18世紀的小冰期。
6）人類的社會工程活動在近代全球變化中的影響
除了自然作用過程作為影響全球變化的因素之外，還疊加了人類活動的作用和影響。現在已開始把人類活動作為一種重要的地質營力，改變著地球的氣候和環境。如大量CO2氣體的排放造成溫室效應，森林砍伐，土壤侵蝕，沙漠化，工程活動，酸雨，礦產資源、能源的採掘、加工，環境污染等等，使地球生態系統日趨惡化。據統計，當今世界性工業燃耗大量能源，向大氣層排放超量的CO2、H2S及其它30多種廢氣，每年約50×108t。由這些廢氣形成的「溫室效應」越來越影響全球的增溫。過去100a中氣溫最暖的6個年份都在80年代中期以後。據測，1992年平均氣溫比1951～1980年期間的平均氣溫高0.19℃，1993年高0.27℃，而最炎熱的1990年又高出平均氣溫0.4℃，可見人類活動的影響程度。
研究人類活動的影響進行起來比較困難，其原因一方面是測量、記錄的時限、資料有限；另一方面是如何將自然作用與人為作用從地質記錄中區分開來有難度。後者的影響是局部的，還是區域性的？此外有些影響反饋效應和人們對其後果的認識往往是滯後的，需要預測評價和時間的驗證。
7）區域地質環境系統對過去各種氣候驅動因子的響應
劉東生在第30屆國際地質大會主題報告「中國地質環境與全球變化」中，重點探討了新生代以來中國地質環境與全球變化的聯系，提出了大量地質證據，表明亞洲大陸乾燥度在逐步增加。施雅風指出，青藏高原自中更新世以來上升3000～3500m，對周圍的山地（昆侖）、沙漠（塔里木）以及長江等河流帶來一系列影響：氣溫、地貌的變化、河流動力加強與攜載物加多等。水文地質工程地質研究所通過構造、氣候、人類活動環境分析三要素建立的空間模型，討論了中國北方末次冰期環境演變的歷史，指出在全新世大暖期的平均溫度比現代高1.9℃，降水量比現代多195mm，而18ka前的最冷期，平均溫度比現代低11.33℃，降水量比現代少165mm。東非肯亞Sonachi湖泊沉積高解析度記錄研究表明，非洲乾旱區在最近數千年來總的是向乾旱環境演化。而澳大利亞西部地區的乾旱化，據研究，大致在0.78Ma以後才出現。
陸地水圈循環對氣候變動的響應敏感，且對地球氣候和環境變化起著調控作用。中國通過自西向東橫切青藏高原、黃土高原至東部平原之間的大剖面，研究了各不同單元自晚更新世以來，古氣候的演變及其對水環境的影響。在大陸水文循環中，通過對地下水流量的定量研究，K.M.Hiscock等（1992）再造了英國14×104a的古水文演化，尤其是全新世的水文演化。美國學者根據密西西比河道大小、沉積物特徵，再造了該河上游地區高頻率洪水的幅度的長期變化史。
全球變化也直接影響到海平面的變化。因此海平面在地質歷史時期的變化及發展趨勢是全球變化重要研究內容之一。尤其在人類歷史時期海面變化直接影響海岸帶的經濟發展和人類生存環境，因此海面變化更引起人類的關注。王潁總結了中國海平面自盛冰期至全新世的變化情況：在近2ka晚全新世內，由於8～10世紀為暖期，11世紀時海面上升1.5m，以後氣候較冷，海岸平原堆積，海岸階地形成。本世紀海面上升速率為2～3mm/a，平均為1.4mm/a，並有持續上升趨勢。
但是海面變化是否與氣候變化成正相關關系，即氣候變暖，海面升高，反之則下降，對此學者還有不同看法。尤其在區域范圍內海平面的升降還可能受到構造作用和人為作用的影響。如由於地下水和油氣的開采，建造大壩使三角洲系統缺少沉積物而海岸沉降。目前早已摒棄「全球統一海平面曲線」的提法。甚至認為，海平面並不平。科學的提法是海面變化。但氣候變化仍是驅動海面變化的主要因子。1993年10月世界海岸會議95個國家的科學家認為，到2025年，由於極地冰川的消融和海水增溫使水體膨脹等因素影響，全球海面將升高30～50cm，並預測到2100年可能會升高1m。