水与能源之间的关系研究将能够加强资源管理者向人类和生态系统提供淡水，以及为维持人类生活方式提供充足能源的能力。为此，2015年4月美国地质调查局（USGS）发布题为《水-能源的关系：地球科学展望》的报告^[1]，评估了美国与能源相关的用水情况，以及与用水相关的能源消耗情况，并指出未来应在地学领域优先开展以下工作。

一、监测与评估

1、监测网络。确保现有监测网络（水文、气象、环境、地震等）的数据质量，加强数据质量控制协议的执行。同时，充分认识监测网络的作用，并尽可能对其进行扩展。

2、淡水可用性。首先，开发水利普查方法，同时降低流域水量收支计算的不确定性。其次，建立全国性的地下水监测网络，并扩大未来能源开发区域的地表水、地下水和水质监测。此外，还需将水质模型和生态系统健康模型整合入淡水可用性评估。

3、水的利用。改善取水、能源用水的监测或评估方法，特别是水力发电和生物燃料生产。

4、生态系统。将生态系统服务评估方法标准化，同时采取监测计划，以获取对生态系统服务进行量化和价值评估所必需的数据。还需发展决策支持工具，以便资源管理者进行能源开发情景分析时，将生态系统服务的成本效益分析纳入其中。

5、地下咸水的可用性。研究地下咸水含水层的位置分布、物理和地球化学特征。加强淡水与咸水含水层的关系研究。

6、化石能源与铀。当新的能源开发技术出现的时候，重新进行资源评估。开发并改进原有评估技术，并将水和生态系统评估纳入能源资源评估。

7、地热资源。发现尚未开发的常规热液场，以及适宜于增强型地热发电厂的场地，并分析用水需求及潜在地震灾害。还需研究地热系统的作用，包括水-能源平衡，以及与地震活动的关系等。

8、诱发地震。加强能源开发地区的地震监测，并对地震活动诱发因素进行深入分析。

9、数据分析工具。开发优化监测网络设计的技术，同时改进计算机的模拟能力，完善决策支持模型。需加强可示踪污染物的指标识别。

二、地球科学研究

1、气候变化。减少认识过去及未来气候中的不确定性，并确定气候变化对水资源和生态系统的影响。要加强碳循环研究，改善其与气候关系的认识，并评估地质碳封存的可行性。

2、能源开发中的副产品及废物流。开展废物流的特征及量化研究，关注废物流的最终去向，以及其对水和生态系统的影响。研究废物的利用途径和其他处置方式。

3、新兴能源开发技术。加强水力压裂方面的研究，改善相关基础认识。评估新兴技术（地质碳封存、增强型地热系统、纤维乙醇、藻类生物柴油）的水文及环境影响。

4、与水有关的能源利用。加强不同背景下的含水层补给管理研究，保护水质，并评估污水的自然修复过程。                   

（赵纪东）