黄河流域中上游地区是我国重要的资源富集区,蕴藏丰富的煤炭、石油、天然气等碳基资源.随着我国能源需求持续增长与东部传统能源产区资源日趋枯竭,该区域已发展成为保障国家能源安全的核心区域.当前,大规模、高强度、长时间的开采活动与区域复杂脆弱的生态环境之间的矛盾日益突出,制约碳基资源安全开发与区域经济社会可持续发展.围绕资源开发过程中地质结构-水文循环-生态环境协同演化机制及损害效应,立足系统科学理念,提出流域尺度叠置资源协调开发地质保障的科学内涵、关键问题和研究思路.主要内容包括:1)系统开展流域尺度下煤炭及煤系资源、油气资源、生物质等碳基资源与生态环境-水文地质的空间分布格局与耦合关系研究,厘清资源开发前地质条件本底特征与大气圈-水圈-生物圈等多圈层结构要素,剖析多资源叠置开发过程中地质条件时空演化规律及其诱发的多圈层结构-功能动态响应特征,揭示地质赋存条件-资源开发扰动-生态环境损害的互馈机制;2)探究深-浅-表地质结构全时空多源信息融合与主被动协同监测方法,提取资源开发扰动下地质结构、水文循环过程和生态要素等多维度动态信息,构建流域尺度多圈层结构-功能耦合演化模型,研发智能预测与综合评价平台,实现叠置碳基资源开发过程中地质-水文-生态多系统协同演化的全过程动态监控与趋势预测;3)提出基于流域尺度叠置碳基资源地质赋存特征与空间配置规律的油气-煤炭-生物质资源协调开发优化配置策略,研发资源开发与流域水文-生态环境相协调的减损工程技术,构建规模化、多元化、功能化的资源开发地下空间综合利用模式,形成贯穿资源开发“前-中-后”全生命周期的地质保障减损调控策略与工程技术体系.本研究可为资源安全高效开采提供科学指导,支撑黄河流域生态保护与高质量发展国家战略的实施.