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    2018年上半年,我国经济延续稳中有进、稳中向好的发展态势。主要表现为:经济平稳增长,结构调整优化,质量效益持续提高;动能转换加快,新业态蓬勃增长;内需结构持续改善,高质量发展取得新进展;供给侧结构性改革深入推进,助推传统行业焕发新风采;生态文明建设深入推进,自然资源统一管理体系初步形成,生态保护修复力度加大。随着我国经济发展结构、动能与质量不断调整,地质勘查工作延续了深度调整的态势,在服务自然资源管理、生态保护修复、新型城镇化建设等探索中积蓄转型升级新动能。

    2018年上半年地质勘查形势

    自2013年开始,我国地质勘查行业进入了调整下行阶段,目前进入萎缩期的第6个年头。2018年上半年,地质勘查面临的政策环境、投资结构、专业结构等继续深度调整,地质勘查工作转型升级取得新进展。

    1.政策环境进一步明朗,地勘市场趋稳内生动力增强

    2017年政府管理部门出台了一系列涉及地质勘查的管理政策,如中共中央办公厅、国务院办公厅《关于划定并严守生态保护红线的若干意见》、原国土资源部《自然保护区内矿业权清理工作方案》等。2018年上半年,这些管理政策逐步落地,各地配套细则文件先后出台,地质勘查活动准入条件进一步明确,政策效应日益显现,地质勘查企业所面临的政策环境进一步明朗。贵州、安徽、河北等省份先后公布了其生态保护红线,明确了生态保护红线的边界与范围。从已划定的生态保护红线看,其面积约占国土面积的1/4,比很多专家原先预想的比例要低。生态保护红线范围内原则上按照禁止开发区域的要求进行管理。新疆、甘肃、湖南等省份推动自然保护区内矿业权清退工作,明确了退出原则、退出方式、补偿机制等细则,目前已完成部分探矿权、采矿权的退出与注销,为其他地区矿业权清退工作积累了经验。随着政策环境的明朗和稳定,市场对地质勘查的决定性作用日益凸显,地勘市场趋稳内生动力增强。

    图1 2011~2018年上半年全国地质勘查投入变化

    2.地质勘查投入降中趋稳,新动能力量不断增强

    2018年上半年,全国地质勘查投入继续下行。(图1)初步统计,上半年地质勘查投入74.79亿元,同比减少7.2%,降幅与2017年上半年(减少8.5%)有所收窄。其中,中央财政26.91亿元,同比减少1.9%;地方财政22.94亿元,同比减少30.7%;社会资金24.95亿元,同比增加13.7%。社会投资自2013年以来首次回升,表明随着地质勘查政策环境趋于明朗,投资者对地质勘查市场信心有所回升。与2012年峰值相比,2018年上半年地质勘查投入下降了66.6%,降幅逐年收窄,地质勘查市场或已进入本轮周期的底部区间。这说明,经过过去几年的供需调整和国家供给侧结构性改革,地质勘查发展新旧动能转换取得明显成效,新动能驱动作用不断增强。

    地质勘查转型升级步伐加快。传统的地质勘查投入持续下滑,服务支撑生态文明建设的勘查投入不断上升。上半年,矿产勘查投入37.06亿元,同比减少13%,锡矿、铝土矿、金矿等矿种勘查投入降幅尤为明显。水文地质、环境地质与地质灾害调查投入13.65亿元,同比增加3.3%。矿产勘查投入占比从2012年的81.2%下降至今年上半年的49.5%,自2006年以来这一比例首次低于50%。水文地质、环境地质和地质灾害调查投入占比持续上升,从2006年的3%上升到今年上半年的18.3%。城市地质调查、农业地质等进一步得到加强。

    3.矿业市场延续回暖态势,拉动矿产勘查社会投资企稳

    2017年上半年标普金属价格指数经历温和回调后进入上行区间,至2018年初升至高位,上半年整体走弱,但与去年上半年相比仍有较大幅度上涨。中国大宗商品价格指数(有色类)变化与之类似。受价格温和回调影响,我国采矿业利润增速有所下滑。2017年采矿业实现利润4586.8亿元,同比大幅增长261.6%;2018年1~5月实现利润2333.6亿元,同比增长41.6%,增速有所减缓,但是显著大于同期全国规模以上工业企业利润增长(16.5%)。受采矿业利润增加影响,社会企业对矿产勘查市场前景的信心有所恢复。2018年上半年,矿产勘查社会投资19.94亿元,同比微升5.8%,扭转了2013年以来持续下降的趋势。需要指出的是,在矿业市场行情好转的形势下,地方财政投资上半年同比大降32.4%,反映了地方政府在不断加大的环境保护压力下对矿产勘查投入更加审慎的态度。

    4.矿产勘查增储占比持续上升,初级勘查动力不足

    2012年以来,全国完成阶段性勘查的矿产地数量逐年减少。2018年上半年,实施的矿产勘查项目数量延续减少趋势,同比减少25.6%。从不同勘查阶段来看,完成详查与勘探的矿产地比例在逐年增加,由2012年的56.5%增至2017年的65.8%;与此同时,完成预查与普查的矿产地比例在逐年减少,由2012年的43.5%减至2017年的34.2%。这表明,在矿产勘查投入持续下行形势下,矿业权人更倾向于将有限的资金用于对已发现矿产地的后续勘查工作,目的是增加资源储量,而不愿意投入到新发现矿产地的初级勘查工作,初级勘查动力严重不足。

    从单位资金投入效果来看,近两年铜矿、金矿万元勘查投入所获得的新增查明资源储量有所增加(图2)。按照1981年不变价格计算,对于铜矿,万元勘查投入新增资源储量2011年~2015年平均为48.3吨/万元,2016年~2017年增至79.9吨/万元。对于金矿,万元勘查投入新增资源储量2011年~2015年平均为9.2千克/万元,2016年~2017年增至24.4千克/万元。这也表明,矿业权人更倾向于将有限的资金用于增加资源储量的后期阶段勘查。

    图2 2001年~2017年铜矿与金矿万元勘查投入新增查明资源储量变化(按照1981年不变价格计算)

    5. 深地探测稳步推进,向深部进军战略成效初显

    2016年,自然资源系统全面实施“三深一土”科技创新战略。经过两年的努力,向深部进军战略成效开始显现。2018年上半年,国家863计划“深部矿产资源勘探技术”重大项目通过验收,标志着我国突破了2000米以浅矿产资源勘探方法、技术、装备障碍。启动于2013年的松辽盆地科学钻探工程成功完井,“松科二井”最终井深7018米,攻克了高温钻井、固井、测井和超长井段连续取心等关键工程技术,为万米超深井科学钻探提供了技术储备。“山东省莱州市吴一村地区金矿普查”项目深部探测钻孔终孔深度3266.06米,新探获金资源储量近20吨。近年来胶东地区深部找矿探明一批大型、特大型金矿床,新增金资源储量近2500吨,成为世界第三大金矿区。在首批3个3500米深度地热勘探钻孔开钻后,上半年雄安新区深部地热勘查顺利推进。

    地质勘查形势展望

    我国地质勘查工作正处在转型升级的关键期,勘查结构在不断调整、工作方式在不断变革、工作内容在不断丰富、工作领域在不断拓展。短期来看,全国地质勘查工作将延续深度调整趋势,服务自然资源管理、生态保护修复、新型城镇化建设等新兴的地质勘查工作将持续拓展与壮大。预计全年地质勘查投入降幅将有所收窄,同比下降10%左右;随着全球矿业市场回暖,矿产勘查社会投资或出现微弱回升,战略新兴矿种等矿产勘查进一步受到重视;城市地质、农业地质、生态地质等将不断拓展。

    1. 长期来看,矿产消费与开采由快速增长期进入高位波动与分化期,不同矿种勘查投入将持续分化

    1995年~2017年,我国矿产资源消费总量经历了稳定增长、快速增长与增速显著放缓的变化。消费量在10亿吨级的大宗矿产品消费量可能达峰值并出现微降(图3),多数有色金属与贵金属消费量增速放缓、高位趋稳,油气矿产与消费量在万吨级及以下的战略新兴矿产消费量继续保持增长的趋势。2018年上半年,全国继续深入推进供给侧结构性改革,一季度第三产业增加值同比增长7.5%,增速比第二产业快1.2个百分点,占国内生产总值的比重为56.6%,比第二产业高17.6个百分点,产业结构不断优化,发展向中高端迈进。由此可以判断,随着产业结构升级,经济发展对资源依赖的刚性总体上将有所弱化。

    图3 1995~2017年大宗矿产品消费量与人均消费量变化

    图4 1995年~2016年我国矿产资源开采量变化

    2012年以来,矿产资源开采总量增速显著放缓,于2014年达到峰值110.82亿吨,到2016年降至101.47亿吨,比峰值降低8.4%(图4)。2017年统计数据尚没有全部出来。2017年煤炭产量34.45亿吨,同比增长3.2%,比峰值低13.3%;铁矿石产量12.29亿吨,同比下降4.0%,比峰值低18.8%;水泥产量23.4亿吨,同比下降3.1%,比峰值低6.4%;十种有色金属产量5501.0万吨,同比增长2.9%,增速下滑0.1%。2018年1月~5月,原煤产量同比增长4.0%,铁矿石产量同比下降0.1%;水泥产量同比下降0.8%;十种有色金属产量同比增长3.2%。这些数据表明,2017年~2018年上半年矿产资源开采总量延续了前几年的高位波动趋势。

    随着不同矿种消费量与开采量增长的分化,不同矿种勘查投入变化将随之分化:持续下行、波动趋稳或继续上行。

    2. 短期来看,随着全球矿产勘查回暖与矿产品价格上涨,我国矿产勘查市场或将在下行周期中出现回升波动。

    2017年,全球金属矿产勘查投入79.50亿美元,同比上升14%。SNL预测,随着金属价格上升与企业对矿产勘查市场信心回升,2018年全球矿产勘查投入将上升15%~20%。2018年6月,SNL修正了对未来3年的金属价格预测,除了银和铁矿石外,其它金属2018年平均价格将高于2017年。

    2006年~2016年,我国矿产勘查投入变化与全球走势基本同步。2017年全球矿产勘查市场实现触底回升;而我国矿产勘查投入继续下行,且降幅有所扩大,表现为与全球趋势的“偏离”。这一“偏离”在很大程度上可能与我国出台的一系列政策有关。面对政策的不断收紧和矿业权退出条件的不确定,社会投资人更倾向于持币观望,减少或暂停对矿产勘查的投入。2018年上半年,矿产勘查政策环境进一步明朗,不确定性减少,矿产勘查投入同比增加5.8%,反映了社会投资人对矿产勘查市场信心有所回升。随着全球矿产勘查市场持续回暖和矿产品价格上升,预计矿产勘查社会投资将延续上半年的微弱回升态势。但是,由于地方财政投入大幅度减少,全年矿产勘查投入可能仍将继续下行。

    3. 围绕生态文明建设与自然资源管理需求,城市地质、农业地质、生态地质等地质勘查新增长点将继续拓展

    服务支撑生态文明建设与自然资源管理是地质勘查工作未来可持续的发展方向。地质勘查在瞄准当前需求的同时,在实践中将围绕长远需求不断拓展,培育并壮大发展新领域。一是服务以城市群为主体构建大中小城市和小城镇协调发展的城镇格局,推动将城市地质工作纳入城市管理主流程,以雄安新区、成都天府新区为代表的城市地质调查工作快速推进。二是服务国土空间规划与生态保护修复,推动地质与生态融合形成生态地质工作,承德市综合地质调查探索出了地质建造+小流域的综合调查+生态关键带监测的技术框架。三是服务民生与乡村振兴,推动农业地质、旅游地质等“地质+”多元化调查评价。四是服务自然资源统一管理,推动地质环境监测网与其它监测网协调运行。五是服务着力解决突出环境问题,推动水土污染调查与治理。

    对策建议

    一是稳定地方财政地质勘查投入。地方财政对地质勘查投入大幅度减少是今年上半年全国地质勘查投入下降的主要因素,其原因可能与日益趋紧的环保政策有很大关系。我国工业化和城镇化的历史任务尚未完成,能源和其它重要矿产资源需求总量仍处于高位。为经济发展提供安全、可靠、持续的能源资源保障,仍然是地质勘查工作的重要任务。为了扭转矿产勘查投入逐年快速下降的趋势,建议地方政府谨慎处理发展与保护的关系,稳定对地质勘查工作的长期投入。

    二是加强矿产资源初级勘查政策扶持。受矿产品价格波动、政策变化、地质变异等不确定性因素的影响,矿产勘查是一项高投资、高风险的市场行为。发达国家虽然有成熟的市场融资机制,但也普遍对草根勘查实施鼓励性扶持政策,降低企业从事矿产勘查的风险。形成政策稳定、市场透明、可以预期的友好投资环境,对于矿产勘查企业生存发展至关重要。建议国家加强对矿产资源初级勘查的扶持力度,扭转矿产资源初级勘查日益萎缩的趋势。

    三是加强深部地质勘查技术攻关。随着地质找矿工作的进行,近地表、出露区矿产资源找矿空间的不断缩小。城市地质调查、地质灾害防治等迫切需要加强对深部探测技术的研发。深部矿产勘探、地热开发、地下空间利用等仍存在诸多技术难题,亟需研发深部探测的方法、技术与设备。

    (中国地质调查局发展研究中心授权发布)

    在探索中积蓄转型升级新动能

    国务院联防联控机制9月29日下午召开新闻发布会,介绍进一步做好疫情防控和疫苗接种有关情况。一起来看——

    基本情况

    福建疫情已基本得到有效控制,黑龙江疫情防控工作正处于关键期

    福建省的疫情目前已基本得到有效控制,漳州、泉州和莆田近日已没有新增的病例报告,厦门市的疫情也呈持续下降的趋势。黑龙江疫情防控工作目前处于关键时期,正在继续加大疫情防控的力度。

    超10亿人完成新冠疫苗全程接种

    截至2021年9月28日,31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗220605.4万剂次,完成全程接种的人数为104787.2万人。

    国庆假期游客人数将增加

    今年国庆节面临三个因素叠加,将会使游客人数增加。一是受7、8月份疫情影响,许多公众的暑期旅游需求未能释放,“补偿式”出游意愿强烈;二是部分地方和景区景点出台了一些优惠措施,吸引游客朋友们出门旅游;三是国庆假期天气比较好,秋高气爽,适宜外出旅游。预计北京、上海、广州、深圳、成都等中心城市出发和到达量都比较大。跨省旅游热门的目的地主要以华东、华南和西南地区为主。

    疫情防控

    这些岗位工作者要避免跨区域旅游

    入境口岸、集中隔离场所、定点医疗机构等高风险岗位的工作人员要避免跨区域旅游。

    普通群众建议错时错峰出行,尽量避免前往人员集中的密集场所。尽量减少非必要的出行。不要前往中高风险地区。一旦目的地出现疫情或被列为中高风险地区,一定要服从地方政府的防疫安排。

    如果出行前发现有干咳、发热等可疑的症状,应该及时取消出行计划,并尽快就医。在出行过程中,如果发生类似这样的症状,要尽快到就近的医疗机构就诊。

    旅行过程中要佩戴好口罩,保持社交距离,做好手卫生等。入住宾馆时,要注意通风换气。

    各地疫情防控政策措施查询服务
    一键查出行政策↓



    严格实施跨省旅游经营“熔断”机制

    严格实施跨省旅游经营“熔断”机制,对出现中高风险地区的省(区、市),立即暂停旅行社和在线旅游企业经营该省(区、市)跨省团队旅游和“机票+酒店”业务。暂不恢复旅行社和在线旅游企业出入境团队旅游和“机票+酒店”业务。

    按照每万人口不少于20间标准改造一批集中隔离场所

    对现有集中隔离点的位置、内部布局、设施等进行风险评估,合格后方能起用,坚决防止交叉感染。

    10月底前,要求各地按照每万人口不少于20间的标准,改造一批符合要求的集中隔离场所,建立备用集中隔离点清单,确保选址合理、硬件设施符合防控要求。

    疫情发生后,分批及时启用备用集中隔离点,对入境人员比较集中的地区特别是输入病例较多的口岸城市,采取建设入境人员隔离医学观察“健康驿站”等做法,按照平急结合原则和当地的实际情况,建设大型专用隔离场所。

    强化集中隔离点公共区域的通风和消毒设施,隔离场所产生的垃圾以及工作人员使用过的防护用品等要做好收集和无害化处理。对于集中隔离点工作人员,严格落实登记造册、培训上岗、集中居住、闭环管理和高频次的核酸检测等各项措施,督促做好个人防护。

    疫苗接种

    这几类人群建议接种加强针

    疫苗接种一段时间后,有一些人免疫力在下降,保护效果也在削弱。加强免疫之后会有较好的保护效果。有单位做了灭活疫苗加强免疫的相关研究,发现加强后,不仅抗体水平增加,抗体谱也更广了,意味着它对变异株会产生更好的保护作用。为此,专家建议,对重点人群,包括口岸、隔离场所、定点医疗机构从业人员,还包括接触到病毒风险比较高的人群,建议开展加强免疫。有免疫功能缺陷或低下的人群,还有部分60岁以上的人群,也可以考虑加强免疫。对于出国学习工作交流的人员,尤其是去疫情持续传播国家的人员,也建议开展加强免疫。

    不推荐新冠疫苗与其他疫苗同时接种

    目前新冠疫情的形势仍然复杂严峻,加之秋冬季来临,存在与流感等呼吸传染病叠加流行的风险。针对这种风险,我们要求各地统筹考虑新冠病毒疫苗和其他疫苗接种的安排,调配充足的工作人员。同时,我们前期已经制定了关于新冠疫苗接种的技术指南,不推荐两种疫苗同时接种,提出来间隔14天这样一个专业性的建议。如果大家有接种流感等其他疫苗的需求,接种单位会根据我们制定的技术指南以及受种者的实际情况,提前计划好接种时间。

    福建疫情已基本得到有效控制、这几类人群建议接种加...

    资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来,随着人口急剧增长与经济快速发展,世界工业化、城市化进程不断加快,人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下,各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大,人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题,世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发,做出“大力推进生态文明建设”的战略决策;习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念,为推进全球经济社会发展指明了方向,地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决,亟待深入思考。

     

    11990~2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

    地球系统问题的全球性与区域性

    20世纪50年代以来,人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化,人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期,地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化,并正在继续加剧,有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上,来自世界各国的科学家发出警告:地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

    1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长,发展中国家增长尤为突出

    过去的100多年,矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

    (1)矿产资源:全球开采总量快速增长,发达国家主导矿产消费,发展中国家开采快速增加

    1901年以来,全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较,2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍,其中化石能源增长14.6倍,金属矿石增长41倍,非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况,矿产资源开发可划分为4个阶段:1945年以前,矿产开采量缓慢增长,年均增长0.59亿吨,人均开采量1.73吨;1946~1973年,矿产开采量快速增长,年均增长6.40亿吨,人均开采量增长到5.78吨,年均增长4.0%;1974~1997年,矿产开采增速减缓,年均增长6.15亿吨,人均开采量增至6.34吨,年均增长0.4%;1998~2015年,矿产开采量急剧增长,年均增长16.05亿吨,人均开采量增至9.01吨,年均增长2%。

    近几十年来,全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看,20世纪90年代中期之前,OECD国家主导全球,开采量占全球的41.8%,之后开采量占全球比例不断降低,到2015年降至23.0%,并且自2007年开始由增长转变为下降趋势;金砖国家开采量快速增长,在1995年超过OECD,占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看,直到2007年,OECD国家消费量呈不断增长趋势,1990~2007年平均占全球总量的52.1%,2007年之后消费量降中趋稳,近年来稳定在295.42亿吨左右,占全球比例降至2015年的36.4%;金砖国家消费量在2000年之后快速增长,年均增长6.3%,在2010年超过OECD国家,到2015年增至360.57亿吨,占全球总量的44.0%;其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势,年均增长3.1%。

    全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990~2015年,OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量,平均高出42.2%,且这一比例有增大的趋势。这表明,发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求,通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量,说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外,有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例,2015年矿产开采量14.6吨/人,消费量11.7吨/人,在满足本国需求的同时,每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应,亟需变革,以促进全球资源优化配置。

    (2)水资源:开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

    全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年~1950年,全球水资源开采量缓慢增长,由6713亿立方米增至12265亿立方米,年均增长1.3%;1951年~1980年,水资源开采量快速增长,年均增长3.2%;1981年以来,水资源开采量增速趋缓,年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势,近年来稳定在9200亿立方米,占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势,1960年~2000年年均增长2.4%以上,2000年以后增速有所减缓,到2015年增至17500亿立方米,占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展,加上持续的工业化和城市化,用水量有较大幅度的增长;欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食,同时技术进步促使工业与城市用水下降,用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

    地下水开采量快速增加,部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米,增长了3倍多。与水资源类似,地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如,美国地下水开采1950年~1980年保持了30年的增长,之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如,埃及1972年~2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家,印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降,引发了严重的生态环境问题,如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

    (3)土地资源:城市与农业用地持续扩展,生态空间不断萎缩

    1901年~2015年,全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地,开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地,森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年~1955年,全球农业用地面积快速增长,年均增长0.88%,占全球土地面积的比例由20.6%增至33%;1955年~2015年,农业用地面积增速趋缓,年均增长0.23%,约占全球土地面积的38.0%。从区域上看,欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降,而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年~1960年,森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小,1960年以后森林面积缩小速度减缓,年均减少0.1%。

    城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明,全球城市面积6587.6万公顷,占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧(2.11%),其次是东亚(0.97%)、北美(0.72%)、东南亚(0.63%)。据统计,1950年~2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个,人口500万~1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织(FAO)估计,目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展,80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小,但是由于城市集聚了全球一半以上的人口,城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

    2. 全球生态环境恶化趋势加剧,区域分化明显

    在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下,气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

    (1)二氧化碳等温室气体浓度不断攀升,全球气候变化加剧

    根据观测数据,大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年~1960年,大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm,年均增长0.11%;1960年之后,增长速度逐渐加快,1961年~1997年均增长0.36%,1997年~2015年均增长0.55%,2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳,是1990年的1.6倍。

    发展中国家开采了越来越多的化石能源,来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下,很多发展中国家为了获得竞争优势,降低或放松了环境标准要求,推动高耗能、高污染、高碳产业发展;而发达国家对环境标准要求不断提高,以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响,高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移,从而导致碳排放转移。全球碳计划(GCP)对1990年~2015年二氧化碳排放量估算表明:OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放,且差值越来越大;相反,金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放,差值亦越来越大。这说明,发展中国家开发了本国越来越多的化石能源,加工、制造成各种产品出口到发达国家,承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

    (2)重大突发性地质灾害呈上升趋势,经济损失快速增加

    全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一:造成10人以上死亡;100人以上受到灾害影响;政府宣布应对灾害紧急状态;政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年~2015年,全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次,造成6.5万人死亡,有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢,80年代以后发生频率快速增加,从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加,但是因灾死亡人数没有明显增长,单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的,从1970年~1979年的136人/次下降到近5年的38人/次,说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而,地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加,从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

    不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年~2009年地质灾害共造成336人死亡,直接经济损失12.4亿美元(按1960年折算)。1970年以后,美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平,平均年死亡人数在4人以下;1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势,之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动,平均每年发生10次左右,平均每年导致近14人死亡;1998年以来,地质灾害显著增加,平均每年发生的地质灾害增加至86次,平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年~1992年发生地质灾害频次保持稳定,多在19次上下波动;1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动,平均每年发生120次以上,在高发年可达380次以上。

    (3)全球水土污染处于上升态势

    已有数据研究表明,全球水土污染呈上升趋势,随着部分工业企业(特别是高污染企业)由发达国家向新兴市场国家转移,新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

    地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计,全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中,全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家,80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示,全球有8.84亿人缺乏安全饮用水,全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关,大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区,地下水中的氮浓度不断上升,地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下,孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染,影响了3500万~7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展,欧洲土壤污染严重。据欧盟调查,38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险,其中有34.2万个已被确认为污染场地,需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性,土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

    地球系统问题解决的理论框架 

    不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响,促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理;同时,不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化,与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征,促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下,随着全球观测、信息等技术进步,地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学;在地球系统科学理论指导下,聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

    近年来,我国从生态文明建设实践出发,提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系,推动形成新型国际关系和国际新秩序;在生态方面强调生态环境问题无边界,保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律,统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游,进行整体保护、系统修复和综合治理。由此,学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合,共同构成了完整的理论框架。

    1. 地球系统科学:服务构建人类命运共同体

    地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统,重点研究各组成部分之间的相互作用,了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为,为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来,地球系统科学以全球气候变化研究为重点,技术方法不断发展,研究内容不断丰富,研究体系日趋完善与成熟。

     

    地球系统问题解决的理论框架

    (1)以观测、机理、建模与解决方案为重点,地球系统科学研究取得重大进展

    地球系统观测网不断扩展与升级,地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统(EOS),利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测;EOS之后,启动了地球系统任务(ESM),加深对气候系统与气候变化的认识;2017年,启动了下一代联合极轨卫星系统,用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星,用于探测地球资源与环境,包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源,监视农、林、畜牧业和水利资源利用,监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星,进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统(GMES),由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成,2013年更名为“哥白尼计划”,以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

    地球系统变化与过程机理研究不断深化,揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等,这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心,全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因,很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响,学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

    先后建立了多个地球系统模拟模型,地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来,很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF,包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等,为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今,已经拥有40多个模型,包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络(ENES)计划,包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划,目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划,于2002年研制成功,并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM,集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

    应对全球变化提出了系列减缓、适应方案,服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测,开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年,《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》,将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中,目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内,并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变,主动适应地球系统变化;通过土地系统和景观的重新设计,协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系;通过社会-经济-环境可持续性的综合协同,降低地球系统变化的风险。

    (2)促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成,成为地球系统科学发展的未来趋势

    国际科学理事会(ICSU)于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战:一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性;二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化;三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化;四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径;五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

    面临这些重大挑战,地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究,从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面:动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用;全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识;可持续性转型——了解转型过程与选择,评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

    中国所提出的构建人类命运共同体理念,得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议,与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

    2. 地球关键带理论:服务构建山水林田湖草生命共同体

    地球关键带是指异质的近地表环境,岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用,在调控着自然生境的同时,决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架,在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说,地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现,为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

    (1)融合地质、水文、土壤、生态等学科,地球关键带科学快速发展

    通过探索,地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架:循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行,不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识;在此基础上,通过对图件、数据和成果集成分析,针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品,将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

    调查是了解地球关键带组成与结构的基础,也是部署监测和开展建模的基础。2012年,美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略(2013~2023),明确将地球关键带作为其研究的核心靶区,提出针对关键带的结构和过程进行调查,建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题,欧盟委员会发布了土壤保护主题战略,将传统的1~2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究,分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

    监测是了解地球关键带随时间变化的基础,为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划,先后建立了10个关键带观测站,以流域为单元,对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目,先后建成了4个陆地环境观测站,为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站,建设关键带观测设施,以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目,选择4个典型地点建立了地球关键带观测站,将土壤监测作为长期观测的重点。

    建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用,始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如,美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型,定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类:一类是描述单个过程的数学模型,一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者,目前已建立了较为成熟的模拟模型;而对于后者,是关键带建模的重点和难点,尽管近年来做了很多探索工作,耦合模型还远不成熟,仍在不断发展中。

    (2)随着地球关键带科学的形成与发展,或将促使地球表层研究发生科学变革

    地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统,为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段,近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革,为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面:开发一个统一的地球关键带演化理论框架;开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务;开发一个集成的数据和测量框架并进行验证;建立多学科集成的地球关键带观测站。

    从国内生态文明建设的实践中,我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上,地球关键带与山水林田湖草异曲同工,前者侧重理论,后者侧重实践,目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础,后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架,共同推进区域可持续发展。

    对地质调查工作的思考

    地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面,围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面,随着全球观测、信息等技术的进步,以问题为导向,地球科学形成了新的分支——地球系统科学,聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此,政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合,共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体理念,以地球系统科学理论为指导,以地球关键带为重点,加强调查、监测与机理研究,加强综合评价,服务和支撑生态文明建设。

    一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准,开展不同尺度的专业性基础性地质调查,充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性,建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术,加强区域问题综合评价,形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品,服务区域生态治理与自然资源综合管理。

    二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要,选择典型地区探索开展生态地质调查,形成生态地质调查技术规范。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要,推进不同尺度生态地质调查,提出生态保护修复地质解决方案。

    三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手,加快推进矿产资源勘查开发国际合作,加强产能合作,促进全球资源优化配置。立足我国优势,在前沿与关键领域,策划实施地学大科学计划,以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点,推进国际地学大计划合作。

    四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术,定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点,形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测,及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要,加强地壳深部探测。

    五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据,构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制,实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接,为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

     

    地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

    六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型,加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究,建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型,考虑不同社会经济发展情景,对所面临的问题进行综合评价,有针对性地提出地质解决方案。

    (作者单位:自然资源部中国地质调查局发展研究中心)

    解决地球系统问题需要新站位

    11月22日,中国地质调查局武汉地质调查中心党委召开2017年第八次中心组理论学习扩大会议,集中学习研讨《矛盾论》《实践论》,畅谈学习十九大精神体会,展望新时代地质工作创新发展美好前景。

    会议由党委书记姚华舟主持。武汉地调中心主任刘同良、党委书记姚华舟先后作主题发言。武汉地调中心副主任张旺驰、鄢道平,纪委书记曾冶红、党委办公室负责人分别作交流发言。

    刘同良首先与大家一起分享了学习《矛盾论》《实践论》的认识、感悟和体会。他重点从事物存在的普遍性和特殊性以及反映事物内部对立和统一的关系、同一性与斗争性等方面解读了矛盾的基本概念、基本属性,阐述了矛盾是事物发展的动力和源泉;他深刻分析了知与行、实践与认识的关系,以宜昌地区页岩气调查取得重大突破为例,详尽论述了实践是检验真理的唯一标准以及“实践-认识-再实践-再认识”在地质调查与科学研究中的重要作用;他倡导并运用哲学思维分析讲解了十九大报告提出的一系列新思想、新论断、新要求和新举措,并结合学习十九大精神畅谈了对新时代武汉地调中心事业发展的思考。他指出,当前武汉地调中心主要工作是加快推进工作对象、工作领域、工作内容、工作方式、工作成果和工作主体的转变,以适应新时代中国特色社会主义建设对地质工作提出的新要求。中南地区处于“资源与环境并重、环境优先”发展格局,如何突破传统地质认识的束缚,创新区域地质发展显得尤为重要。他强调,一是要瞄准国家重大战略需求,围绕十九大报告中关于生态文明建设、供给侧结构性改革、区域协调发展和创新驱动发展战略的目标,创新地质调查技术与方法,快速适应新时代地质工作的新任务新要求和新期待;二是要敏锐洞悉国家对传统能源资源消耗强度大幅下降的需求,加快以页岩气、地热等为代表的清洁能源的勘察与开发,提供高质量高效益的绿色清洁能源,为生态保护提供技术支撑;三是要保持武汉地调中心传统学科优势,加大基础性与前沿性理论创新、技术与成果应用,创新解决陆域能源、矿产资源和地质环境保护等方面的重大基础地质问题,为水土资源可持续利用、能源与资源开发、环境治理与保护、生态系统和生物多样性保护、重大自然灾害预防和人类生存环境预测等提供理论与技术支撑;四是要树立开放发展的理念,坚持“走出去”战略,进一步加强境外地质调查工作,建实建强西非-北非地学合作研究中心;五是要积极构建风清气正、干事创业的政治生态,加强地质文化建设,提升软实力;六是领导干部要提高战略思维、辩证思维和创新思维能力,不断增强工作的原则性、系统性、预见性、创造性,用哲学思维推动中心工作迈上新台阶。

    姚华舟从毛泽东主席创作《矛盾论》《实践论》的时代背景和现实意义为参会人员作了生动的讲解。他指出,诞生于80年前延安时期的《矛盾论》《实践论》,是毛泽东同志最具代表性的哲学著作,既是毛主席对中国新民主主义革命实践经验的哲学总结和思考,也是对马克思主义哲学和认识论的深化和发展,开拓了马克思主义哲学的新境界,是中国共产党人认识世界、改造世界的强大思想武器。党内曾经存在的各种左、右倾机会主义、教条主义、经验主义,从哲学上讲,都是理论与实践相脱节、主观与客观相违背的不同表现形式,都是没有正确处理好矛盾普遍性与特殊性关系、主要矛盾与次要矛盾关系的结果。今天,中国特色社会主义建设已进入新时期,中国已“开启全面建设社会主义现代化国家的新征程”。这个时代中国社会的主要矛盾是什么?就是十九大报告明确指出的“人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾”!解决这个矛盾是一项新的伟大工程,需要进行新的伟大斗争,必须建立符合新的客观实际的伟大理论为指导,这个新的理论就是“习近平新时代中国特色社会主义思想”,它包括“坚持党对一切工作的领导”“五大理念”“五位一体”“四个全面”“四个意识”“四个自信”“一带一路”“人类命运共同体”“供给侧结构改革”等系列重要新论断、新理念、新内涵,它们是推进新时代中国特色社会主义事业的基本遵循,其中“坚持党对一切工作的领导”是新时代中国特色社会主义的最本质特征。他强调,读经典、学哲学用哲学,学习《矛盾论》《实践论》是共产党人思想建党的“传家宝”“金钥匙”,是领导干部的“必修课”和看家本领。武汉地调中心必须大兴学习之风,拓宽视野,提高辩证思维和战略思维能力,在新的时代大潮中找准新的定位,理论联系实际,以建实建强中南地质科技创新中心为契机,以提升服务中南地区经济社会发展为核心,主动进位,抓住新的主要矛盾,特别是抓住宜昌页岩气勘探开发、“一带一路”建设、三峡地质灾害预警研究等新的重大历史机遇,加强与地方政府、高校、科研院所和地勘单位的合作联系,搭建合作共享平台,勇于实践创新,以谋求新的更大的发展空间,为新时期国家地质工作做出新的更大的贡献。

    会议要求,一是各支部、各部门要把学习宣传贯彻党的十九大精神作为当前和今后一个时期的首要政治任务,突出重点、抓住关键组织好十九大精神学习,并做好宣传报道;二是要立足本职,把学习《矛盾论》《实践论》与学习十九大报告有机结合起来,用哲学思维去领会报告精神,用哲学的观点和方法提升工作效率,促进工作作风的转变;三是要驰而不息地加强党的建设和党风廉政建设,继续抓好中央八项规定精神的贯彻落实,坚持问题导向,推动全面从严治党落到实处。

    会议还对下阶段党委中心组理论学习有关事项作了部署安排。

    武汉地调中心在汉党委委员、纪委委员、支部委员、机关职能处室负责人参加了学习。

    会场情况

    主题发言

    主题发言

    哲学思维助学十九大精神助推地质工作创新发展

    11月22日,中国地质调查局武汉地质调查中心党委召开2017年第八次中心组理论学习扩大会议,集中学习研讨《矛盾论》《实践论》,畅谈学习十九大精神体会,展望新时代地质工作创新发展美好前景。

    会议由党委书记姚华舟主持。武汉地调中心主任刘同良、党委书记姚华舟先后作主题发言。武汉地调中心副主任张旺驰、鄢道平,纪委书记曾冶红、党委办公室负责人分别作交流发言。

    刘同良首先与大家一起分享了学习《矛盾论》《实践论》的认识、感悟和体会。他重点从事物存在的普遍性和特殊性以及反映事物内部对立和统一的关系、同一性与斗争性等方面解读了矛盾的基本概念、基本属性,阐述了矛盾是事物发展的动力和源泉;他深刻分析了知与行、实践与认识的关系,以宜昌地区页岩气调查取得重大突破为例,详尽论述了实践是检验真理的唯一标准以及“实践-认识-再实践-再认识”在地质调查与科学研究中的重要作用;他倡导并运用哲学思维分析讲解了十九大报告提出的一系列新思想、新论断、新要求和新举措,并结合学习十九大精神畅谈了对新时代武汉地调中心事业发展的思考。他指出,当前武汉地调中心主要工作是加快推进工作对象、工作领域、工作内容、工作方式、工作成果和工作主体的转变,以适应新时代中国特色社会主义建设对地质工作提出的新要求。中南地区处于“资源与环境并重、环境优先”发展格局,如何突破传统地质认识的束缚,创新区域地质发展显得尤为重要。他强调,一是要瞄准国家重大战略需求,围绕十九大报告中关于生态文明建设、供给侧结构性改革、区域协调发展和创新驱动发展战略的目标,创新地质调查技术与方法,快速适应新时代地质工作的新任务新要求和新期待;二是要敏锐洞悉国家对传统能源资源消耗强度大幅下降的需求,加快以页岩气、地热等为代表的清洁能源的勘察与开发,提供高质量高效益的绿色清洁能源,为生态保护提供技术支撑;三是要保持武汉地调中心传统学科优势,加大基础性与前沿性理论创新、技术与成果应用,创新解决陆域能源、矿产资源和地质环境保护等方面的重大基础地质问题,为水土资源可持续利用、能源与资源开发、环境治理与保护、生态系统和生物多样性保护、重大自然灾害预防和人类生存环境预测等提供理论与技术支撑;四是要树立开放发展的理念,坚持“走出去”战略,进一步加强境外地质调查工作,建实建强西非-北非地学合作研究中心;五是要积极构建风清气正、干事创业的政治生态,加强地质文化建设,提升软实力;六是领导干部要提高战略思维、辩证思维和创新思维能力,不断增强工作的原则性、系统性、预见性、创造性,用哲学思维推动中心工作迈上新台阶。

    姚华舟从毛泽东主席创作《矛盾论》《实践论》的时代背景和现实意义为参会人员作了生动的讲解。他指出,诞生于80年前延安时期的《矛盾论》《实践论》,是毛泽东同志最具代表性的哲学著作,既是毛主席对中国新民主主义革命实践经验的哲学总结和思考,也是对马克思主义哲学和认识论的深化和发展,开拓了马克思主义哲学的新境界,是中国共产党人认识世界、改造世界的强大思想武器。党内曾经存在的各种左、右倾机会主义、教条主义、经验主义,从哲学上讲,都是理论与实践相脱节、主观与客观相违背的不同表现形式,都是没有正确处理好矛盾普遍性与特殊性关系、主要矛盾与次要矛盾关系的结果。今天,中国特色社会主义建设已进入新时期,中国已“开启全面建设社会主义现代化国家的新征程”。这个时代中国社会的主要矛盾是什么?就是十九大报告明确指出的“人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾”!解决这个矛盾是一项新的伟大工程,需要进行新的伟大斗争,必须建立符合新的客观实际的伟大理论为指导,这个新的理论就是“习近平新时代中国特色社会主义思想”,它包括“坚持党对一切工作的领导”“五大理念”“五位一体”“四个全面”“四个意识”“四个自信”“一带一路”“人类命运共同体”“供给侧结构性改革”等系列重要新论断、新理念、新内涵,它们是推进新时代中国特色社会主义事业的基本遵循,其中“坚持党对一切工作的领导”是新时代中国特色社会主义的最本质特征。他强调,读经典、学哲学用哲学,学习《矛盾论》《实践论》是共产党人思想建党的“传家宝”“金钥匙”,是领导干部的“必修课”和看家本领。武汉地调中心必须大兴学习之风,拓宽视野,提高辩证思维和战略思维能力,在新的时代大潮中找准新的定位,理论联系实际,以建实建强中南地质科技创新中心为契机,以提升服务中南地区经济社会发展为核心,主动进位,抓住新的主要矛盾,特别是抓住宜昌页岩气勘探开发、“一带一路”建设、三峡地质灾害预警研究等新的重大历史机遇,加强与地方政府、高校、科研院所和地勘单位的合作联系,搭建合作共享平台,勇于实践创新,以谋求新的更大的发展空间,为新时期国家地质工作做出新的更大的贡献。

    会议要求,一是各支部、各部门要把学习宣传贯彻党的十九大精神作为当前和今后一个时期的首要政治任务,突出重点、抓住关键组织好十九大精神学习,并做好宣传报道;二是要立足本职,把学习《矛盾论》《实践论》与学习十九大报告有机结合起来,用哲学思维去领会报告精神,用哲学的观点和方法提升工作效率,促进工作作风的转变;三是要驰而不息地加强党的建设和党风廉政建设,继续抓好中央八项规定精神的贯彻落实,坚持问题导向,推动全面从严治党落到实处。

    会议还对下阶段党委中心组理论学习有关事项作了部署安排。

    武汉地调中心在汉党委委员、纪委委员、支部委员、机关职能处室负责人参加了学习。

    会场情况

    主题发言

    主题发言

    哲学思维助学十九大精神助推地质工作创新发展

    1 前言

    近年由于常规天然气资源量和产量的下降,特别是在北美洲,非常规天然气得到了高度的重视。一些估计表明,全球非常规天然气资源量(不含水合物)超过30000万亿立方英尺,大约有50%的资源来自页岩气。Julander能源公司的首席执行官Fred Julander认为页岩气(SG)是“自发现石油以来最重要的能源进展”。

    水平钻井技术的进步、水力压裂、相对高的天然气价格(相比2009年之前)和近来在巴内特页岩(Barnett Shale)和美国其他几个页岩气藏的商业成功都使页岩气在美国成为了热门能源,而且页岩气的勘探开发已开始蔓延到加拿大和世界其他几个地区。

    由于页岩气远景的复杂性和广泛性,针对页岩气的应用不能采用普遍用于常规气和煤层气的应用技术,而需专门设计开发工具和方法。多名学者包括Gray等人(2007)和Harding(2008)认为基于确定性解决方案的决议不适用于页岩气开发,因其没有考虑与复杂成藏有关的风险和不确定性,且经常导致过于乐观的结果。

    到目前为止,尽管在北美和欧洲的勘查活动活跃以及近期商品价格下降,页岩气远景分析工作也只完成了极少的部分。商品价格的下降使最高质量远景区的开发至关重要,这些区域的开发不仅最符合公司的利益,并且赋予公司与国外的低成本常规气田(即卡塔尔和沙特阿拉伯相关的天然气)竞争的最佳潜力。Williams-Kovacs和Clarkson(2011)提供了与非常规的远景分析有关的现有工作的回顾,并提供了一种专为页岩气应用而设计的综合的六阶段远景分析及开发评价方法(PADEM)。本文中,作者还展示了一个专门开发用以筛查页岩气远景区并且选择最适合详细分析远景的工具。本文以Williams-Kovacs和Clarkson的工作为基础,致力于远景评价并选择进行更深入分析的远景区的试点位置。

    当前工作的目标是:①开发一种协助页岩气勘探开发阶段的方法和配套的分析工具;②演示已开发技术在加拿大西部致密砂岩/页岩远景区的应用。这项工作的主要贡献是开发与示范一种针对页岩气远景区的严格分析方法。当考虑共存关系时,基于先导试验井输入变量的不确定性,该方法能生成其预测的分布。以前所有的工作一直专注于全域开发方案,然而无法利用勘探开发早期阶段可获取的少量数据快速形成这种全域开发方案。

    2 工具开发

    在这项工作中,开发了一种用于分析页岩气远景的工具。该工具选择使用(以Williams-Kovacs和Clarkson提出的方法(2011)为例的)预筛选的方法。本文将重点放在该工具的开发和应用,分析某一远景区的不同区域,以确定它们是否是适合的试点项目,并描述了图1所示的PADEM工作流程的勘探阶段。勘探阶段的目的是对从更多的详细资料中筛选的远景进行调查,以增加对油藏流动性和碳氢化合物生成能力的了解。在这项工作中,我们对个别类型油井采用概率范围经济学(probabilistic scoping economics)作为勘探标准,以确定该远景区是否适合实行试点项目。表1中完整提供了Williams-Kovacs和Clarkson(2011)详细讨论整体勘探开发方法的总结。

    表1  勘探开发方法概况

    发展阶段

    概述

    靶区筛选

    评估所有潜在的远景区,并选择能提供最好的商业成功机会的远景区

    勘探

    对远景区进行更详细地调查,提高对油藏流体特性和相应碳氢化合物生产能力认识。确定有代表性的试点项目适合的地区

    试采

    继续提高对远景区的认识,集中验证试采区单井的供给能力,评估完井方法

    商业示范

    在项目提交全部资金预算之前,完成开发部分(30%)针对错误的试验结果的测试

    全域开发

    完成全域开发计划,开始制定退出战略

    新的远景/退出

    完成项目详细回顾,评估区域及具体化开发过程中新的远景相关区域。调整和实施退出战略以及任何所需的补充措施

    在这项应用中解析模型比数值模拟更适用,其原因在于应用程序自设置和初始化的时间很短,整合的蒙特卡罗模拟法简单易行,并且在勘探早期阶段不容易获得形成精准的数值模拟所需的详细数据。尽管数值模拟技术已得到改进,但解析方法在工业和文献中依然被大量使用。下文给出了开发工具的关键部分的概要。

    2.1 属性图

    勘查方法最关键的组成部分可能是关键储层、地质力学、岩石物理和地球化学特性的精确属性图的开发。从地质模型、产量不稳定分析(RTA)、压力不稳定分析(PTA)、岩石物理调查等组合中可以推导出这些属性图。这些属性图用于远景的可视化、区块选区以及单一区块的分析。天然气原始地质储量图(OGIP)、Km-h图、压裂脆性图等有助于选择代表性区块以及具备更大开发潜力的区块,甚至高度非均质性区块。区块作为一种评价不同区块远景生产特性的方法,基于地质和岩石物理的观察,比较简单易于操作。采用区块方法不需要针对每个勘探网区块开发一种标准井进行分析,然而通过应用蒙特卡罗法依然解释了其变化性和不确定性。Clarkson和McGovern(2005)采用区块方法评价了煤层气(CBM)远景。通过输入X-Y坐标值以及PetrelTM软件的储层属性Z值可以在Excel中创建储层属性图。随后,数据透视表程序被用于对数据排序,并利用二维绘图应用软件创建属性图。由于早期的岩石物理模型通常利用有限的数据集开发,单一区块在蒙特卡罗模拟中选择不确定的输入数据和参数范围可以解释模型参数的不确定性。这种解释不确定性的方法将在本文所示实例中进行演示。

    2.2 水力压裂模型

    该项工作中,水力压裂裂缝的半长采用Valko(2001)提出的在常规和致密气中应用的简单双翼压裂模型来预测。该模型采用基质渗透率、剪切模量(杨氏模量与泊松比的函数)以及其他储层参数作为输入数据,且如果建模的输入参数不确定,则都必须重新计算每次蒙特卡罗迭代。采用简单的关联(Acm=4xfh)可将裂缝半长转换为与压裂有关的面积。这个压裂模型可能无法代表部分更复杂的页岩气裂缝。为了更好的表示引入到大部分页岩气储层的复杂压裂网,Xu(2009,2010)等人建立了一个更具有代表性的水力压裂模型,该模型将被结合到本次工作中所演示的更新版本的方法中。该区的微地震观测表明,在本文预测的远景区横向双翼压裂的假设是合理的。

    作为所应用的速率预测模型中的关键组成部分必须估算裂缝半长,这一问题将在下面部分开展讨论。水力压裂裂缝半长在随机分析中作为不确定的输入量,其分布主要根据该地区的微地震事件或者其他方法来确定。

     

     

    图1  非常规天然气勘探阶段的勘探/开发方法工作流程

    2.3 速率预测

    Clarkson(2013)提供了关于页岩气井生产分析和速率预测综合全面的概述。在该工作中,我们将页岩气井理想化为一个矩形双孔介质系统,气体从基质岩块流入到裂缝且储层不随着裂缝延展(如图2的概念模型)。该模型忽略了包括体积压裂(SRV)在内的影响,其他作者认为大部分低渗页岩气井在合理的时间内不会发生体积压裂。此外,图2所示的概念模型假设了一个均质的完井——Amborse等(2011)和Nobakht等(2011a)讨论了非均质储层完井的预测。

    在本次工作中,该模型的解决方案首先由EI-Banbi(1998)提出来。人们普遍认为在页岩气藏中占主导地位的瞬时流动状态是从基质到裂缝的线性流。同时,也可能出现一个与水力压裂线性流动相关的线性流动周期,但是通常认为这个阶段持续时间很短,或者被水力压裂清理以及表皮效应所掩盖,而很少可用于分析。本项工作中,我们假设瞬时线性流(从基质到裂缝)之后是边界控制流,该流态与受表皮效应(见等式7)影响的线性流体模型存在早期偏差。压裂段之间的不渗透边界结构导致了边界控制流产生。由Wattenbarger等(1998)首先将早期线性到边界控制流体的假设引入到致密气的应用中,并且该假设被广泛应用于文献和页岩气行业的解析模型。

     

     

    图2  从线性流到边界流的解的概念模型

    2.3.1 瞬时线性流的速率预测

    EI-Banbi(1998)提出通过恒定速率和恒定流体压力来描述瞬时线性流的公式。本项工作中采用恒定流体压力的条件,这也是本文其他部分的重点——该边界条件最接近大部分产生达到最大水位降低值的页岩气井的流动条件。Samandarli等人(2011)采用不同的流体压力迭代方法,对页岩气生产进行分析建模,但是他们表明在大部分情况下采用恒定流体压力的假设就可以了。

    与常用于表征简单横向双翼压裂的裂缝半长(Xf)相比,相关储层面积(Acm)能更好的表示完井措施和增产措施效果以及生成复杂裂缝的能力。因此,在这一分析中,采用相关的储层(气藏)面积(Acm)取代裂缝半长(Xf)。许多业内专家相信由于页岩气藏超低的基质渗透率,复杂压裂对于页岩气的商业生产至关重要。

    无因次时间,tD,Acm,相关储层面积(Acm)依据公式1在恒定压力条件下定义。

                               (1)

    无因次速率,qD,Acm,由无因次时间定义:

                                           (2)

    基于储层特性的无因次速率表达式,如果可获得关于KmAcm估算值,通过公式(3)可确定气体流速。采用不稳定产量分析或者其他的模拟技术可估算KmAcmKm也可以通过实验室技术单独确定。

                                 (3)

    Ibrahim和Wattenbarger(2006)认为线性流的性能受水位下降程度的影响,同时提出水位下降量修正因子(fcp)。此次工作中采用的修正因子(fcp)由公式4给出。

                                (4)

    此处,

     

    Nobakht等人2011a和Nobakht等人(2011b)通过分析中采用校正时间(本次工作未采用)提出一种更严格的校正水位下降量的方法。

    将水位下降量修正因子应用到公式3得出公式5:

                           (5)

    除了水位下降量的修正,这些公式经过进一步修改可直接应用于页岩气井。与致密气井相比,大部分页岩气井在时间曲线的平方根中表现出的较大截距(在致密气井中曲线通常穿过原点),而在流量和时间双对数曲线上页岩气井则呈现出的一半斜率的偏差。多名作者最初认为是裂缝的有限导流能力造成了这种偏差,但是Bello(2009)和Bello和Wattenbarger(2009,2010)认为这种偏差可以通过采用表面效应来更好的解释。Bello(2009)、Bello和Wattenbarger(2009)在恒定流量和恒定流体压力条件下完成了大量的受表皮效应(skin effect)影响的线性流分析,且推导出了恒定流体压力条件下的解析解。在他们的分析中,将表皮效应作为一个常量。Bello(2009)和Bello和Wattenbarger(2009)证明恒定流量情况下表皮是附加量,而恒定流体压力情况下表皮的作用是非线性的。由Bello和Wattenbarger(2009)提出的解析式可以使用下面的近似代数方程:

                    (6)

    从方程(6)可以看出,当tD(t)值大时,包含表皮的项就会变小。

    Nobakht等人(2012)研究了巴内特、马塞勒斯和蒙特利的大量页岩气井(这些气井在相对恒定的流压下产量不断降低),同时得出结论:通常这些页岩气井更多表现出恒定流量的情况而不是恒定流压的情况。作者假设这种意想不到的表现可能是由于Bello(2009)以及Bello和Wattenbarger(2009)提出的表皮模型太过理想化,因此无法代表野外条件。通过假设恒定的表皮效应,模型不能说明由压裂清理、压力敏感地层、变化的压裂导流能力、变化的井底流压、压力相关的流体性质、变化的井筒流体梯度、液体加载等导致的表皮改变。作为这项工作的结果,作者提出了一个可应用于公式(2)的替代表皮修正项:

                       (7)

    包括水位最低量和表皮的影响,公式(1)、(5)、(7)能够利用预测的气体流量,作为时间的函数,在线性流区域可对KmAcm给出独立的估测。

    2.3.2 边界控制流的流量预测

    上面描述的方法适用于有效的储层边界相互接触,边界控制流形成之前。基于图2所示的几何图形,边界控制流紧随着瞬时线性流的末期出现。当外部SRV的影响较为显著时,这一观点较为保守。Clarkson和Beierle(2011)认为如果遇到了其他的瞬时流区,则应采用多重分区的方法,此外,如果多级压裂井需要进行非均质性储层的完井(heterogeneous completion),早期线性流之后不会立刻发生真实边界控制流,且需要更复杂“混合”预测技术。如同下面叙述的,我们选择采用更为保守预测程序,假设线性流之后紧随边界控制流。

    利用公式8计算达到线性流的拟稳态时间(或者是瞬时线性流的结束时间):

                           (8)

    正如图2中看到Ye是压裂到储层边界的距离,计算公式如下:

                           (9)

    多名作者已经提出了页岩气井拟稳态线性流的预测方法。包括Fraim和Wattenbarger(1987),Palacio和Blasingame(1993),Doublet等(1994),Agarwal等(1999)和Mattar和Anderson(2005)认为可采用物质平衡类模拟程序预测边界控制流。Clarkson和Pedersen(2010)将这种方法应用于致密油研究,同时本文也将采用这种方法。公式(10)给出采用物质平衡方法预测边界控制流的生产速度:

                  (10)

    此处qpssi-Linear是边界控制流初始的页岩气流体速度,Pri)pss是边界控制流初始的平均储层压力,且Pwfi)pss边界控制流体初始时井筒流体压力。通过物质平衡计算平均储层实际气体拟压力。对于含有大量吸附气的页岩气开采(application),一般使用Clarkson和McGovern(2005)提出的MBE方法。而在以游离气为主的情况下,则使用定容气藏的常规MBE方法。物质平衡计算需要地质储量和气体特性(比如天然气压缩因子),这两者都是由关键PVT输入量和状态公式(EOS)确定的。

    (a)

    收入总额

    (b)

    收入总额

    扣减

    使用费

    扣减

    使用费

    扣减

    运营成本

    扣减

    运营成本

    得出

    税前运营现金收入(OCIBT)

    扣减

    资金成本补助(CCA)

    扣减

    收入税

    扣减

    加拿大开发费用(CDE)

    得出

    税后运营现金收入(OCIAT)

    扣减

    加拿大勘查费用(CEE)

    扣减

    资本支出

    扣减

    加拿大油气物业费(COGPE)

    得出

    税后现金流(CFAT)

    得出

    生产应税所得

    贴现

    税后贴现现金流(DCFAT)

    生产税率

       

    得出

    应付税款

       

    扣减

    免税额度

       

    得出

    应付净所得税

    图3  现金流分析:(a)现金流;(b)收入税(加拿大税制)

    结合El-Banbi(1998)改进的瞬时线性流的无因次公式和边界控制流的物质平衡模拟方法,可以开发一种综合的预测方法:

    1)        获取Acm(或者Xf)和Km(来源于微地震和/或RTA模拟/已有生产数据或者其他估计)的独立估算值。

    2)        使用公式(1)和(7)作为时间函数计算tD,AcmqD,Acm

    3)        线性流部分的数据利用公式(5)作为时间函数计算qg

    4)        指定排放区(来源FMB模拟/已有的生产数据或者其他估算)。

    5)        使用公式(8)和(9)计算tPSS-LinearYe

    6)        确定

    7)        采用公式(10)通过废弃量(边界控制流)从tPSS-Linear预测产量。

    上面描述的解析模型是假设模型(最小变化)区块内的体积平均值参数是恒量,并从认为是不确定的参数的概率分布中选择一个值。每一次蒙特卡罗迭代将选择不同的值,导致不同的流量预测和不同的主要经济指标值。在许多参数高异质性水平的情况下,存在明显的不确定性,这种不确定性反映在关键输出参数的显著变化。

    2.4 经济模块

    将经济模块与速率预测集成来计算与生产相关的现金流。因为通常行业采用名义美元计算实际(通常的)现金流和名义(现行的)现金流,虽然采用实际的盈利指数计算项目的最低预期资本回收率,且通过不同的通货膨胀率来比较项目。采用图3中的业务流程计算现金流和收入税(加拿大税收制度)。

    该模块中的天然气价格的确定实行了价格操纵,而非价格预测。采用价格操纵表明了项目十分稳定(不论是单独而言还是相较于其他项目),并且不再需要预测极不稳定的天然气价格,该模块中也设置了以价格预测为基础引导经济的选项。

    方法中建立了多个实际盈利能力的指标,包括净现值(NPV)、内部收益率(IRR)和投资收益率(ROI),用来比较项目和公司设定的最低预期资本回收率,同时可给项目进行排序。

    2.5 蒙特卡罗模拟的一体化

    本次工作将蒙特卡罗模拟整合到方法开发中。采用@RISKTM(Palisade Corporation,2010)对关键PVT和储层属性(原始参数)进行概率分布和模拟操作。概率分布的输入变量根据不同项目的数据数量和质量而变化。Clarkson和McGovern(2005),Haskett和Brown(2005)和Harding(2008)认为对数正态分布最能代表PVT、储层和经济特性,因此本文使用了这种分布类型。这些概率分布拟合按P10(低)、P50(中)和P90(高)不同的值输入各个不确定变量。这些输入值可能来自勘探/远景数据、个人经验、模拟数据等。缩减所有输入变量的分布保证每个实现只选择合理的数值(缩减分布将选择少量接近无穷大的数值,从而影响输出变量)。

    上面讨论了@RISKTM输出变量定义的关键经济参数,以及气体速率和累积天然气产量。由于每个输出变量允许量化与项目相关的不确定性,可对其生成一个概率分布,以便做出与远景选取和开发有关的明智决策。

    通过在x轴上找到相应的最低预期资本回收率时的位置,向上垂直移动至曲线处,然后再水平投影到y轴,这样可以从累积概率分布计算出超过设定最低预期资本回收率的概率。用1减去y轴上求出的值,得出超过最低预期资本回收率的概率。这个方法在本文中将作为范例进行演示。

    在这一应用中(如在孔隙度和渗透率之间),采用了拉丁超立方体抽样,如果有必要的话,还可合并相关性(如孔隙度与渗透率)。典型的多相(气+水)页岩气/致密气应用的主要参数如表2.3所示。在某些情况下,参数的依赖关系可使用行业普遍接受的经验模型进行解释,而在其他情况下会使用来自现场数据或者估算得到的基于方向的相关性(如较高的正相关关系)。例如,与压力有关的渗透率(绝对的渗透率比值)使用Yilmaz等人(1991)的方法可与储层压力和岩石力学特性关联。相反,束缚水饱和度与孔隙度密切正相关。可能的参数关系如表2所示。

    蒙特卡罗模拟运用了一个类似于Clarkson和McGovern(2005)使用的煤层气气藏远景分析的方法。

    表2  基本参数、可能的相关性和参数关系

    基本参数

    可能的相关性

    关系

    有效厚度/英尺

    孔隙度/%

    粒径,有机质

    适用于某些情况下和正相关情况的实证模型

    初始含水饱和度/%

    孔隙度

    高度正相关

    束缚水饱和度/%

    孔隙度

    高度正相关

    基质渗透率/毫达西,初始状态

    孔隙度,有机物

    适用于某些情况下和正相关情况的实证模型

    基质渗透率/毫达西,初始比

    储层压力,力学性能

    野外/岩心数据经验曲线

    相对渗透率

    含水饱和度,束缚水饱和度

    野外/岩心数据经验曲线

    初始储层压力/磅/平方英寸

    深度,渗透率(超压)

    气压梯度

    储层温度/℉

    深度

    温度梯度

    天然气比重

    朗缪尔体积/标准立方英尺/吨

    容积密度

    来自岩心/岩屑的线性关系

    朗缪尔压力/磅/平方英寸

    体积密度/克/立方厘米

    流泄区/英亩

    含气量/标准立方英尺/吨

    TOC

    正相关

    井眼半径/英尺

    表面

    增产效果

    高度正相关

    压裂总半径/英尺

    剪切模量(+),渗透率(-),有效厚度(-),井眼半径/英尺

    变化—见括号中相关方向

    井底流压

    井眼长度

    高度正相关

    3 该方法应用于远景勘探

    本文中开发的方法广泛应用于SG远景将其分成区块进行分析的目的,以确定是否适合作为一个试点项目。由于SG试点和开发项目成本高,且其详细分析需要大量数据,页岩气远景勘探至关重要。

    对于远景勘探应用而言,其方法的选择以当前远景数据和模拟数据相结合为基础。理想情况下,对于关键PVT和储层参数情况良好的估计,作为空间坐标的函数可用于远景勘探。如果事实并非如此,可以对模拟气藏或者其他数据源进行估算以获取数据,同时分析该方法带来的不确定性。

    假定整个远景区PVT和其他储层特性不变,输入数据可用于生成主要储层特性图。关键生产指标图如OGIP和基质渗透率乘以可以开发的净投入(千米/小时),可用于区块的选择。区块的选择基于区域类似的关键生产指标的值。对页岩气储层而言,压裂的指标,如压裂指数或脆性也可能用于区块选择,同时许多作者表明建立复杂裂缝网的能力对于页岩气商业开采至关重要。

    选择区块后,开始进行蒙特卡罗模拟,按照P10、P50、P90的概率预测和可以开发累积产气的区块,且结合使用关键经济指标的分析来确定区块能否适合一个试点项目。其他因素比如公司的经验,企业和商业策略,可用的资源和基础设施等都将纳入评估,以便为公司以及股东们确定哪些区域可以作为最佳试点选项作出明智的决策。

    远景勘探方法工作流程见图4所示。

    4 采用两段页岩开发模型的样本示例

    为了进一步说明该方法的应用,对加拿大西部的某处致密砂岩/页岩(假定没有吸附气体)远景区的两段进行了分析。在之前的研究中,PetrelTM开发的远景地质模型采用可用的岩石物性、储层和生产数据。图5所示研究区域内4口井的三维孔隙度模型和孔隙度相关的钻/录/测井记录。在该区域,存在两处可获益的产气水平井段(井段3和井段4)。

     

    输入数据

    关键储层属性的填图属性

    PVT,其他储层和水力压裂属性

    生产数据

    经济投入

    区块选择

    根据OGIP或者其他关键属性确定区块

    蒙特卡罗模拟

    模拟输出

    P10、P50、P90的概率预测和累积产气量

    水力压裂运行情况

    经济参数

    可行的商业区块标志

    其他

     

     

    图4  远景勘探方法的工作流程

     

     

    图5  三维孔隙度模型和孔隙度相关的测井

    模型开发期间这个开发区拥有11口垂直井,2口倾斜井和4口水平井。最初钻完成垂直井,紧随其后的是开始于2008年的水平井。Clarkson和Beierle(2011)在该区选择一系列井进行不稳定产量试井(RTA)。模型开发中使用的水平井的总结显示在下面表3中,同时在图6中(在下面描述)该区域的天然气原始地质储量(OGIP)图上显示了井的近似轨迹。

    表3  研究区水平井概况

    井名

    井向

    进入层位

    完井方式

    1号井

    水平

    井段4

    尾管注水泥

    2号井

    水平

    井段3

    自膨胀封隔器

    3号井

    水平

    井段4

    自膨胀封隔器

    4号井

    水平

    井段4

    自膨胀封隔器

    所做的分析主要集中在大部分是水平井的井段4。为了简化分析,采用孔隙度下限为4%,通过Excel加权平均井段4层位,将PetrelTM多层模型转换成一个单层模型。这一平均化过程是为了完成对基质的孔隙度、初始含水饱和度和渗透率的处理。利用孔隙度下限值还可以计算总有效收益和毛净收益(有效收益假设包括所有孔隙度下限值以上的层)。图7a和图8a显示了OGIP和Km-h属性图。

    模型采用的网格大小如表4所示。在整个开发过程中假设为常量的PVT、储层和生产参数如表5所示。

    表4  网格属性

    网格属性

    数值

    网格尺寸

    135×129

    区块长度,X/英尺

    49.76

    区块长度,Y/英尺

    49.76

    网格区块面积/Ac

    0.057

    对于这种情况,人们认为井筒流动压力(pwf)为常量1750磅/平方英寸,接近开发区水平井最初的井筒流动压力。随着时间的推移井筒流动压力降低,后期模型中压力驱动力低于开发井,模拟气率并不乐观。这种情况下,在可获取日常生产和流动压力期间内,平均两个收益井的流动压力大约是1550磅/平方英寸,因此到开发后期之前,这种假设的影响并不很明显。在实际勘探中,该地区还没有投入生产,由于我们不需要将可用的生产数据与模型匹配,而是采用实际的流动压力估计值尝试得到一个准确的潜在生产能力估计值,所以这种假设的影响不是一个值得关注的问题。

    表5  PVT常数、储层和生产投入参数

    参数

    PVT参数

     

    气体比重

    0.648

    N2/%

    0.46

    CO2/%

    0.2

    H2S/%

    0.0

    温度/℉

    166.5

    Cw/磅/平方英寸-1

    2.9×10-6

    Cr/磅/平方英寸-1

    5.6×10-6

    VL/标准立方英尺/吨

    N/A

    PL/磅/平方英寸

    N/A

    储层参数

     

    Pi/磅/平方英寸

    3500

    排放面积/Ac

    80

    生产参数

     

    Pwf/磅/平方英寸

    1750

    rw/英尺

    0.3

    3个区块中假设关键属性的变化情况如表6所示。各属性的数值是每个区块的各个网格值的算术平均数。由于基质渗透率是蒙特卡罗输入量,且利用基质渗透率值可计算总压裂半径(虽然也可使用压裂分析模型在每次迭代时作为基质渗透率函数计算总压裂半径),故给出了一个基质渗透率值以显示区块之间总值的变化情况。

    表6  储层变量和水力压裂输入参数

    参数

    区块1

    区块2

    区块3

    储层参数

         

    有效厚度/英尺

    102

    74

    58

    孔隙度/%

    7.1

    6.5

    6.0

    Sw/%

    18

    15

    16

    Km/毫达西

    0.0084

    0.0079

    0.0077

    水力压裂参数

         

    剪切模量/磅/平方英寸

    2×106

    2×106

    2×106

    总压裂半径/英尺

    1432

    1477

    1489

     

     

    图6  研究区地质储量图呈现近似水平井轨迹

    4.1 区块选择

    利用从PetrelTM多层模型开发的单层模型,其单层等量地质储量如图7a所示。根据类似颜色为代表的区域具有类似地质特征和岩石物理性质,通过视觉观察可选择区块。虽然已知气藏具有高度的横向非均质性,可以看到关键的地质和岩石物理性质明显凸出部分。该图形显示了更复杂的异质性模式的情况,需要更多的区块并且可能有必要用区块代表具有相似属性的不连续块段。图7b显示基于天然气原始地质储量选择的区块远景区。在计算天然气原始地质储量时,虽然该远景区吸附气体量很容易被包含其中,但还是假设其可以忽略不计。

     

     

    图7  地质储量图:(a)地质储量;(b)选区

    从图7b可以看出选取的三个区块中,区块1具有最高的天然气原始地质储量(红色和橙色),区块2具有的地质储量(光和暗绿色)次之,区块3具有的地质储量(紫色和蓝色)最低。从这幅图中可以推断出区块1将有最理想的属性,因此可能具有最高的产量,而区块3产气物性最不理想,因此可能具有最不理想产气量。如同气藏地质储量图(图7)一样,如果绘制Km-h图我们也可以分辨出三个相似的区块。此次应用区块选区采用的天然气原始地质储量图和Km-h图作为代表资源的程度/密度和储层特性的两个要素,这是工业上常用的评估致密砂岩和页岩远景好坏的关键因素。区块选区的属性根据不同项目而变化,取决于驱动特定资源类型远景的关键要素。

    对于这种情况,假设简单的水平双翼压裂(如所使用的压裂模型所假定的)就足够了,因为微地震数据对同一区域的补充水平压裂井的解译说明复杂程度较低,如果不是水平情况,则进行压裂(图9)。采用水平和垂直观察井用以观察,同时采用双阵列处理会产生一个好的数据集。一般情况下,各个阶段仅出现一个水力压裂裂缝。水力压裂裂缝通常选择北东-南西方向,与加拿大西部沉积盆地(WCSB)部分最大水平应力方向一致。

     

     

    图8  Km-h图:(a)Km-h;(b)选区

    通过比较图6与图7b和8b可以看出在开发区所有水平井部分或全部在区块1范围内。因为这个原因,剩余的分析还将在区块1中开展。对区块1区域的水平井的预测情况而言稍微乐观,因为这些水平井水平延伸超出区块1区域进入地质储量和Km-h更低的区域(该区水平井采用恒定的流体压力与(Pwf)i相比将获得相反的影响)。

     

     

    图9  根据微地震数据解译的研究区内水平井水力压裂裂缝几何图形

    4.2 经济分析

    分析假设只有天然气价格是变量,而所有其他经济参数都保持常量。表7列出了其他主要经济参数的值(基于Magyar和Jordan的估算(2009))和表8介绍了主要的专利权使用费、税和贴现参数。

    在本文的分析中,净现值(NPV)作为重要的收益经济指标且最低资本回报率为0。

    分析远景的工作流程图如图4。

    表7  资本和运营成本参数

    参数

    土地成本

     

    租金/美元/亩

    2500

    代理费/美元/亩

    50

    单井成本

     

    钻井/百万美元

    1.5

    完井/模拟/百万美元

    2

    配套设施/管道/百万美元

    0.35

    储层表征

     

    地震/百万美元

    0

    测井/百万美元

    0

    提取岩心/百万美元

    0

    其他/百万美元

    0

    运营成本

     

    固定成本/美元/月

    5800

    可变成本/美元/千标准立方英尺

    1.25

    表8  使用费、税收和折现率

    经济参数

    费率

    使用费率

    20%

    税率

    30%

    实际贴现率

    15%

    名义贴现率

    18.45%

    通货膨胀率

    3%

    4.3 蒙特卡罗模拟

    在区块选择之后,本文进行了蒙特卡罗模拟研究。蒙特卡罗模拟中,基质渗透率(km)和页岩气价格不断变化,而所有其他的PVT、储层参数和经济参数保持不变。为了更好地进行说明,我们选择了将“不确定”的输入变量的数量显著限制在基本控制远景的油藏性能(储层渗透率)和经济情况(天然气价格)。基于P10、P50和P90值按照对数正态分布模拟参数。在大多数的勘探情况下,许多参数都是不确定的,可以通过这些参数的概率分布(见表2)来定义。对于需要使用概率分布进行定义的一些关键参数,可通过评估给定区块内重大变化的属性图来直接确定,或用更严格的统计技术,如采用区块内部数值计算变异系数(Cv)。由于基质渗透率是基质流动的主要控制要素,以及未来商品价格造成的天然气价格的高度不确定,针对这种情况,我们选择基于视觉观察的基质渗透率。

    基质渗透率按照P10、P50和P90的值计算如下。通常情况下,可以通过岩石物理模型中的参数值拟合分布来生成概率分布,但是因为我们处理的是远景的早期评估,因此我们采用了替代的方法,即最大限度提高模型获取的不确定性来解释其他早期参数估算无法获取的变化性。如果需要,对其他不确定参数也可以使用相似的方法。

    P10——区块1中比第十百分位值的基质渗透率低20%

    P50——区块1中的基质渗透率值居中间数

    P90——区块1中比基质渗透率的九十百分位值高20%

    表9中定义了2个输入变量的分布。将模型内部不确定参数合并关联(见表2)也很重要。虽然孔隙度和渗透率之间的相关性被加入到原始岩石物理模型(幂律相关),并且压裂半径与剪切系数(正相关)、基质渗透率(负相关),净收益(负相关)和压裂模型井眼半径(负相关)相关,但是出于演示的目的,本文对这一方法进行了简化,使蒙特卡罗模拟中的主要变量之间没有相关性。由于压裂半径取决于基质渗透率,压裂模型必须在每次迭代时重新计算。气体流量,累积产气量和净现值被定义为@RISKTM输出变量。

    本文进行了5000次蒙特卡罗迭代,以确保蒙特卡罗输入变量充分覆盖样本空间。要求覆盖足够的样品空间,是为了确保每个模拟输入相同参数运行时,能得出同样的结论。出于演示的目的,用上述方法获得的迭代数并不是最优化。但是,通过将无限大(非常大)的样本输出分布与减少样本数量的输出分布比较,同时寻找要求充分重复“已知”输出分布的最小值,可以获得优化的迭代数。当进行多个模拟时,优化处理可用于减少处理时间和容量。

    4.4 结果

    图10显示了区块1中单口气井的确定产气量和累积产气量预测。这个“确定性”的基质渗透率的值来自于表9所示输入分布的斯旺森平均值(SM),假设这个值代表区块收益的平均水平(静态平均Km=0.0095毫达西)。虽然Bickel等人(2011)指出了斯旺森平均值(SM)的缺点,但它仍然被广泛地用于工业,因此在这种情况下还将使用。此外,斯旺森平均值在输入分布的平均值的5%范围内(使用@RISKTM计算),因此认为在这个例子中的平均值是准确的。另外,可以使用另一个估计的平均值(即分布平均值、区块值的算术平均值等)。图10a显示的产气速率与时间半对数图以及累积气体的产生与时间的笛卡尔曲线,而图10b显示了产气速率和时间的对数分布图。

     

     

    图10  开发模型情况下的确定速率预测:(a)产气速率和时间、累积产气量和时间的半对数;(b)产气速率和时间的对数关系

    图11显示了产气速率与时间的半对数图,图11b显示一个产气速率与时间的对数图和图11c显示预测(约14年)最初5000天累积产气与时间的笛卡尔曲线。

    通过比较图10和图11,可以再次看到确定性预测与P50概率预测相比,具有更大的IP,持续的生产速度和累积产气量,表明确定性预测是比中位数情况稍微乐观,并且明显远超过P10的情况。这些结果再次支持使用概率分析取代非常规应用的确定性分析。

     

      

    图11  开发模型情况中概率速率预测:(a)产气速度和时间的半对数关系;(b)产气速率和时间的对数关系;(c)累积产气量和时间

    随后,P10、P50和P90产量预测与区块1内水平井可获取的生产数据进行对比,以测试开发方法的稳健性和准确性。在这个比较中,由于完井的复杂性,只有井3和井4可用,而井1表现不佳,且井2在此次分析区块外部。井3的产量被缩减了30天,以便使该井产量自然下降的初始时间与概率预测的一致(指修正井3)。生产的前430天的对比曲线如图12所示。

    如图12所示,两口井的生产数据(修正井3和井4)普遍落在P10和P90之间(使用@RISKTM生成的预测)。除了生产的前20天和第300天左右时的大约20天两个时间段(模型没有指出的操作问题导致的结果)外,约80%的数据点如预期处在P10和P90预测之间。初步预测产量可能更高,因为它不考虑压裂清理干扰、启动效应等,该模型增加了表皮效应来提高与IP的匹配程度。但是,在真正的勘探情况下表皮效应的大小无从得知,这是因为无法获取产气远景区域的数据且需要将其作为不确定的输入量以最大限度地提高模型的准确性。

     

     

    图12  3号井和4号井生产数据和概率速率预测的对比:(a)产气速率和时间的半对数关系;(b)产气速率和时间的对数关系;(c)累积产气量和时间

    虽然这不是一个令人满意的统计样本,只有一个关键属性(Km)被认为是不确定的,但结果令人鼓舞。图13显示了净现值的增加的累积概率分布,直方图和回归系数托那多图。图13a再次显示超过最低预期资本回收率概率计算的累积概率分布图。

    从图13a可以看出这个模拟平均净现值为53万美元,可能超过最低预期资本回收率的50%。然后,可将平均净现值和超过最低预期资本回收率的概率与相同远景的其他区块,以及与其他潜在远景的区块进行比较,从而确定哪些远景区域可提供最好的经济成功机会。这一分析显示了积极的NPV平均值和超过最低预期资本回收率的适度概率。基于这样的分析,可以得出结论:区块1的样品远景对于试点项目是极好的备选。这一分析支持了该地区的开发,但是这一测试中所采用的天然气价格网格假设对其结果影响极大。图13C中托那多图表明天然气价格对净现值带来的影响最大,基质渗透率给净现值带来的影响其次(区块1中最小的基质渗透率变化的结果)。这表明假设较高的气体价格(比如该区水平井钻探时期的气体价格)将提高远景的可取性。从图13b直方图可以看出模拟中大部分的净现值在300万美元和350万美元之间,众数等于-1.5万美元,相当于平均数53万美元左右。

     

     

    图13  开发模型应用NPV法得出的经济结果:(a)累积概率分布;(b)柱状图;(c)回归系数的龙卷风图

    此分析程序可在在开发区的其他2个区块内完成,以协助选择最适合公司的试点项目的位置。2号和3号区块的填图属性的直观观察(图7b和8b)表明,这些地区情况没有区块1理想,因此在本次分析所使用的气体价格假设中可能不适合作为试点项目。

    5 结论

    在本文中,开发了一种方法理论和基于excel的方法以协助页岩气和致密砂岩气藏的勘探。这个方法包含了来自不同来源的映射属性、一个用于估算水力压裂半径的简单的压裂模型、目前应用于页岩气井开采的速率预测技术、计算关键盈利能力指标的经济模块以及解释非常规资源中内在的风险和不确定性的蒙特卡罗模拟。本文所描述的方法和工具可被工业界用于评估远景区域内的各个区块和选择适合试点项目的地区。该方法较为严谨,以岩石物理、地质和现在产业应用的分析储层模型为基础,且通过重建现有实例的油藏动态来证明其准确性。由于不需要建立复杂的数值模型和详细的开发方案(所需数据是在开发早期通常无法获取),这种方法既简单又高效。

    感谢代金友副教授对本文提出的宝贵意见。本文受中国地质调查“地学情报综合研究与产品研发”(121201015000150002)项目支持。

    资料来源:Williams-Kovacs J. D., Clarkson C. R. A new tool for prospect evaluation in shale gas reservoirs. Journal of Natural Gas Science and Engineering,2014,18(5):90-103.

    一种用于页岩气藏远景评价的新方法

        在迷你系列“页岩气神话和现实”三部曲中的第二部分里,我想论述的问题是围绕页岩气这一新型资源的一系列核心问题中的一个:页岩气究竟是便宜还是贵?上周,在安得烈蒙特福德的“Bishop Hill”博客上的激烈讨论中,我声称页岩气是贵的,而非便宜。这一观点引发了一系列长篇大论的怀疑和反对。
        相反观点认为,页岩气便宜而且很便宜。因为使用页岩气还可以节省许多钻探和输送页岩气所需的钢管的费用,以及制造钢管所需的人工费。
        根据前期对页岩气成本所做的一些调查,我认为保本价格可能在4美元到8美元/千立方英尺之间(每一千立方英尺的价格大致相当于每百万英制热量单位的价格,即美元/百万btu)。一个应注意到的极其重要的情况是:如果是在欧洲,目前4美元到8美元的价格是便宜的;如果是在日本则是非常便宜的;但是如果是在北美,这个价格很贵(图1)。因此,对全生命周期生产成本简单地做出贵或便宜的结论不是一个明智的方式。


    图1  全球天然气年平均价格的变化(据英国石油公司)

    北美页岩气开发、福岛核事故和液化天然气的短缺是推动价格变化的几个主要因素。右边的灰色栏显示美国页岩气保本价格的最小值、最大值和中值(据贝克研究所Ken Medlock)。如果是在日本,这3种价格都非常便宜,但在美国却会被认为是很高的价格,基本上仍然高于美国当前的现货价格(每百万英热量单位3.85美元)。
       

        在对已公布的页岩气全生命周期盈亏成本估计数字进行更详细的分析前,这里将首先非常简要地概述美国页岩气生产的历史和页岩气产量惊人的增长速度。因为了解过去,有助于理解现在,并有可能预见未来。

       一、美国页岩气产量

        图2显示了David Hughes编制的美国页岩气产量增长的历史。可以看出,美国页岩气主要产自Haynesville、Barnett、Marcellus和Fayetteville这4个地区(图2和图3)。页岩气产量已经从2007年每天约40亿立方英尺增长到2012年每天约260亿立方英尺!页岩气产量的增长对美国天然气总产量有实质的影响,美国天然气总产量从1995年~2002年每月2万亿立方英尺的稳定水平增长到2012年每月2.5万亿立方英尺(图4)。一些人认为这是美国向能源独立的迈进,然而也有人认为受成本和递减率的影响,这可能是一个能源泡沫。


    图2  2000~2012年美国各地区页岩气产量累计
    (产量从21世纪初的停滞状态到现在惊人的每天250亿立方英尺)

    图3  美国和加拿大主要页岩气和石油产地(资料来源:美国能源信息署)

    图4  自1993年以来美国不同类型天然气产量的变化(基于美国能源信息署数据制作)
    2006年数据系列的异常是因为页岩气数据的引入。在此之前,页岩气产量包括在传统的干气产量中。2011年末,页岩气占美国天然气总产量的32%。据David Hughes的调查结果,页岩气产量到2012年末已占美国天然气总产量的40%(图2)。

        美国页岩气产量的超常增长并不是偶然发生的。从2003年开始美国钻探工业进入超速发展期,到2008年夏天钻探设备总数是2003年的两倍多,达到2000台(图5)。大多数钻探设备是开采天然气的,把图5、图2和图4结合起来,就会明显地看到越来越多的钻机把开采页岩气作为目标,这是以常规天然气产量的减少为代价的,其维持多年的稳定水平从2007年开始下降(图5)。2008年8月金融危机爆发后,钻探活动急剧减少,因为当时所有人都在评估今后全球金融体系的格局。美国的钻探活动在2009和2010年迅速恢复。随后又开始了从页岩气开采向页岩油开采的大转移(图5)。金融危机以前,大约有400台石油钻机,1600台天然气钻机。现在是大约1400台石油钻机,400台天然气钻机。


    图5  美国贝克休斯油田服务公司提供的美国钻机数与美国能源信息署提供的天然气总产量对比


        1995年以来,美国钻探队伍的规模已经从大约700台钻探设备增长到2000台。在很长一段时间里,美国增长的钻探工作量仅仅能够弥补减少的工作量,从而维持总体工作量不下降的局面,直至钻探行业把目标转向页岩。与开采非常成熟的常规天然气相比,新的页岩气开采项目显然给公司带来了更高的产量回报。是否页岩气开采也能给公司带来更高的经济回报尚待分晓。有证据显示天然气总产量在过去的24个月里始终维持在一个稳定水平上。
        油气公司从开采天然气转向开采石油的原因很简单。页岩气的生产过剩使价格从2008年6月的超过13美元/千立方英尺下降到2012年4月的不到2美元/千立方英尺(图6)。在相同的时间段里,石油价格要高得多,从而激励了页岩气开采向页岩油开采的大转移。不到2美元/千立方英尺的天然气价格对于美国消费者和经济增长来说是一个异想天开的数字,但却导致了埃克森美孚公司首席执行官Rex Tillerson的著名宣告:“今天我们的财产全部化为乌有”。他在纽约外交关系理事会的一次发言里说,“我们没赚到钱,账面上都是红色赤字。”


    图6  亨利中心天然气现货价格(资料来源:美国能源信息署)


        欧洲和亚洲各国政府对美国的低价格羡慕不已,因为福岛核事故和2012年液化天然气供应量的下降导致了国际市场上天然气短缺,使价格飙升到历史最高水平,同时也导致了不同地区天然气价格的巨大差距(图1)。美国天然气价格下降到小于2美元/千立方英尺的情况制造了一个错觉,即页岩气是便宜的。但实际上是生产过剩使得美国天然气价格大跌至公司可以获益的水平以下。这种情况对社会是不利的,因为社会的生存有赖于可以赢利的能源工业,但社会没有意识到这一点。

       二、页岩气的实际成本是多少?

        在北美,页岩气的全生命周期实际生产成本是多少?没有单一的和简单的回答,有大量的变量需要考虑:
         1. 气井的最终回收率(EUR)
         2. 钻井的沉没成本
         3. 土地成本
         4. 管道、加工设备和运输至市场的成本
         5. 税和权利金
         6. 付出利息和利率
         7. 公司日常管理费
        不同州之间在某些变量上的差异是很大的,例如税制,北美和欧洲之间税制差异更大。在以下给出的各种各样的评估结果里,在某些情况下还不清楚是否使用了全生命周期经济评估法或“远期点”(point-forward)经济评估法。下面是莱斯大学贝克研究所能源研究中心资深总监Ken Medlock的评估结果。
        “一些井每千立方英尺只投入2.65美元成本就可以盈利,其它的需要投入8.10美元……中值是4.85美元。”


    图7  Ruud Weijermars在其学术论文中指出,美国不同产地的页岩气最低价格在每千立方英尺4到6美元之间。

    左图:2007~2011年美国主要的页岩气产区的产量;右图:美国主要页岩气产区的盈亏平衡点边际价格

        图1中已标示了上述3个价格。图7引自一项学术研究的结果,显示最低成本为每千立方英尺4到6美元。
        页岩气分析和评论家Arthur Berman在其2012年的论文中指出,按8%的贴现率计算,美国Barnett、Fayetteville和Haynesville三地生产的页岩气的全生命周期成本超过了8美元。Berman认为公司一直在高估最终回收率,因此相对成本实际上比公司公布的要高。按天然气的现价计,美国所有页岩气产区都是非盈利的。
       一家主要石油公司的前首席执行官说:一切都取决于页岩气的价格。如果价格在每千立方英尺4~5美元,则页岩气产量会很高。
        总之,情况似乎很明显,如果价格低于每千立方英尺2美元,则整个页岩气行业就无利可图。现有的证据表明,贝克研究所Ken Medlock对页岩气价格的估计是比较合理的。各个公司的利润率取决于他们总体业务的质量。只有时间能够证明Weijermars和Berman估计的高价格是否会因页岩气产量低于当前的预测量而实现。但这是一个极端不稳定和活跃的行业,效率一直在提升,因此对成本,尤其是今后成本的预测极其困难。

       三、美国页岩气的未来

        有迹象显示,美国页岩气产量增长速度的急剧放缓已经开始导致美国天然气总产量增速放缓。在过去24个月内,美国天然气总产量始终稳定在一个水平上可能就是证据(图5)。令人惊奇的是开采速率下降之后,产气量继续上升。部分是由于开采与输送系统之间的时间滞差。气井需要等管道接通,任何时候都有储备的新井闲置在那里等待连接管道。而且钻井效率也提高了,水力压裂和完井技术也正在改善,类似宾夕法尼亚州Marcellus的一些地区,生产的热点地区正在被发现和钻探。以下这段话引自“傻瓜投资指南”网:
        根据贝克休斯的数据,相当多公司都在采用垫块钻井方法。因此北美地区2013年第三季度的钻井工作量比2012年第一季度高出15%不应该感到惊讶。
    根    据美国能源信息署的数据,在美国北达科他州的巴肯页岩区,今年新井每台钻机的日产油量预计将提高将近一倍。去年的日产油量略高于250桶,而今年12月的日产油量估计可达到496桶。同样,在德克萨斯州的老鹰堡页岩区,新井每台钻机的日产量预计可从去年的约200桶增加至今年的413桶。
        这样一来,油气的供求似乎有可能实现平衡。400台钻机能够生产出足够多的石油以弥补天然气产量的下降。美国对廉价天然气的需求已经提高了,还需要从加拿大进口少量天然气。在现在市场条件下,很难想象还会有钻机从开采石油转向开采天然气。因此,合理的预测似乎是:石油产量的增长可能会停下来,甚至在中期可能逆转,这种情况将持续到天然气价格回升到某个水平上,足以使上述在巴肯和老鹰堡页岩区开采石油的钻机又转向开采页岩气。
        页岩气开采效率的惊人增长速度肯定会在达到某个水平后放缓。从长远看,产量将取决于能够发现多少高效和高产的气井。只要新井的质量继续高于老井,那么页岩气的奇迹似乎将永远继续下去。
        根据上面的分析,美国天然气价格可能将继续上涨,并在短期内升至每千立方英尺5美元。市民可能会因此而抱怨,但应该认识到只有把价格维持在这个水平,页岩气开采业才有可能至少在一段时期内繁荣发展,美国经济才会受益。按照5美元/立方英尺的价格,那些拥有低成本、高效率气井的公司可以赚许多钱,而那些只有高成本、低效率气井的公司则可能无利可图。

    美国页岩气的真实成本是多少?
      背景:我国是一个钾盐资源严重缺乏的国家,钾肥供需矛盾十分突出。据中国无机盐工业协会钾盐(肥)行业分会数据统计,2014年,我国钾盐行业总产能达到1075万吨(以KCl计)。KCl全年进口量约1000万吨,行业自给率仅为51.8%。

      2014年至今,针对国家战略性稀缺矿产——钾盐开采的难题,水环地调中心积极与国内大型钾盐企业对接,将研发的水力压裂增水技术,应用于地下卤矿开发,取得了积极成效。这是水环地调中心发挥水工环地质科技优势,在全方位服务于政府、企业和公众,落实需求驱动,问题导向服务国民经济发展迈出的又一大步。

      青海冷湖大盐滩矿区卤水含硫酸钾1.47亿吨,总储量位列世界前列。随着对大盐滩钾盐卤水矿床的持续开采,采卤过程中出现了卤水产量和质量下降的现象。

      为了提高冷湖大盐滩矿区卤水井产能,水环地调中心于2014年8-12月在大盐滩钾盐矿区开展了水力压裂增产试验工作,取得理想的增水效果。2015年正式开展水力压裂增水试验工作。截止目前,水环地调中心在青海冷湖大盐滩矿区共实施钻孔48眼,日产富钾卤水约9万方,初步缓解了矿区卤水供应不足的问题。

      此外,针对钾盐矿区抽卤过程中水泵泵体结芒硝、烧泵及出水量不稳定等问题,水环地调中心与企业通力合作,积极引进整套气泵抽水方案,替代传统的水泵抽水方式,从根本上解决了矿区卤水抽水的问题,受到了盐企的赞誉。


    施工现场


    压裂作业


    出水
    水环地调中心水力压裂增水技术服务青海冷湖大盐滩矿...

        地质工作是经济社会发展重要的先行性、基础性工作,服务于经济社会的各个方面。当前,我国正处于经济快速发展阶段,资源与环境问题日益突出,国民经济与社会发展对地质工作的需求不断增长。加强地质工作,充分挖掘资源潜力,加大地质和矿产资源勘查力度,提高资源供给能力和保障程度,对于全面建成小康社会、加快推进社会主义现代化具有重要意义。
        当前,我国工业化、城镇化进程加快,经济社会发展与资源环境的矛盾日益突出。加强地质工作,是缓解资源约束、保障经济发展的重要举措,是推进城乡建设、开展国土整治的重要基础,是防治地质灾害、改善人居环境的重要手段。必须从全面建成小康社会、加快推进社会主义现代化的战略高度,进一步提高对地质工作重要性的认识,增强责任意识和紧迫感,切实加强地质调查、矿产勘查和地质灾害监测预警等工作,以满足现代化建设的需要。
        一、地质调查工作的成果是准公共产品
        地质工作是调查研究地球的物质组成及其形成演变过程,从认识自然进而利用自然,为国民经济和社会发展服务的一项探索性很强的科学技术工作。公益性地质调查工作是地质工作的重要组成部分。
        美国经济学家萨缪尔森在《公共支出的纯粹理论》一文中给出了公共产品的经典定义:即一个人对这种产品的消费,并不能减少任何他人也对该产品的消费。它具有两个本质特征,一是消费的非排他性,二是消费的非竞争性。由此,区分公共产品和私人产品就有两个基本标准:一是排他性和非排他性,二是竞争性和非竞争性。私人产品具有竞争性和排他性,公共产品具有非竞争性和非排他性。排他性是指个人可以被排除在消费某种物品的利益之外,当消费者为私人产品付钱购买之后,他人就不能享用此种商品或服务所带来的利益。非竞争性是指消费者的增加,不引起生产成本的增加,即一定量的公共产品,按零边际成本为消费者提供利益或服务。
        依据需要主体和供给渠道的不同,各种产品和服务可分为两类。主要由以政府为代表的国家机构公共部门供给,用来满足公共需要的产品和服务,称之为公共产品(public goods);主要由市场供给,用来满足个别人需要的商品和服务,称之为私人产品 (private goods) 。这就是公共产品的实践标准。
        布坎南在《俱乐部的经济理论》一文中明确指出, 根据萨缪尔森的定义所导出的公共产品是“纯公共产品”,而完全由市场决定的产品是“纯私人产品”。公共产品和私人产品是社会产品中典型的两极。现实经济生活中还有些物品兼备公共产品与私人产品的特征,称之为混合产品或准公共产品。其中,有些产品具有非竞争性,但不具有非排他性;有些产品具有不充分的非竞争性和非排他性。
        准公共产品是指不完全同时具备非排他性和非竞争性两个特征的公共产品。准公共产品一般具有“拥挤性”的特点,即消费者增加到一定数值后,就会出现边际成本为正,不像公共产品那样边际成本为零。准公共产品达到“拥挤点”后,每增加一个消费者,原消费者的效用就要减少。准公共产品“拥挤性”的特点决定其消费要遵循“选择性进入”的规则,即满足一定约束条件后(例如付费后) ,才能消费。
        因此,公共产品基本可以分为三类:第一类是纯公共产品,即同时具有非排他性和非竞争性,如国防、公平的收入分配、有效率的政府或制度、环境保护、基础科学等;第二类公共产品的特点,是消费上具有非竞争性,但是却可以较轻易的做到排他,如公共桥梁、公共游泳池以及公共电影院等,这种物品也被形象地称为俱乐部产品(club goods);第三类公共产品与俱乐部产品刚好相反,即在消费上具有竞争性,但是却无法做到有效地排他,如公共渔场、牧场等,有的学者将这类物品称为共同资源(common resources)。俱乐部产品和共同资源通称为“准公共产品” (quasi2public goods),即不同时具备非排他性和非竞争性。随着私人对公共产品生产与提供的参与,公共产品的提供有了公共提供、市场提供和混合提供三种基本方式。公共产品一般由政府提供,提供公共产品是政府的重要职责。
        运用上述观点分析可知,地质调查工作成果不是公共产品。首先,它不完全具备非排他性的经济本质。地质调查工作成果表现形式是信息产品,可以通过简单设置规则——收费,就可轻易实现排他。其次,它不具备非竞争性的表现形式。地质调查工作成果具有地域性,只能说明本地区的地质状况,不能说明其它地区的地质状况,不能复制,一旦有人使用,并通过后续工作取得效益,他人就无重复使用的动力,更谈不上边际成本不变。由此看来,地质调查工作成果具有潜在的排他性和明显的竞争性。
    实践上,地质调查工作成果是公共产品,地质调查工作成果不能直接产生经济效益,需要通过一系列后续工作才能产生经济效益或社会效益。这种地质调查工作成果效益的间接性、滞后性及较长产生链的特点,形成资金的技术壁垒,预期经济效益不清,机会成本增大,资本效率降低,决定了市场不会提供这种产品。但社会经济发展又需要这种产品,因此,就只能由政府来提供。从世界各国的地质调查工作来看,绝大多数地质调查工作都是由政府出资进行。由此看来,按实践标准地质调查工作成果则属于公共产品。
        地质调查工作成果特征前面已有论述,你使用不影响他使用,基本具备非排他性;但你使用后,他再使用效用就会降低、甚至为零,不具备非竞争性。而且地质调查工作成果的实际使用也是遵循“选择性进入”的规则的,所有产生效益的后续工作的投入,可视为进入限制,典型的是矿产资源探矿权的取得是要付费的。也就是说,地质调查工作成果不同时具备非排他性和非竞争性两个特征,具有“拥挤性”的特点,使用要遵循“选择性进入”规则,所以说,地质调查工作成果是准公共产品。实践标准之所以把地质调查工作成果判为公共产品,源于地质调查工作的投入来自国家财政的公共支出。在市场经济的国家里,公共支出的目的就是生产公共产品。实践标准的结果是动态的,不是一成不变的,他依据供给主体的不同,把准公共产品或纳入公共产品或纳入私人产品。
        要从理论上判断是否是公共产品,就必须从表现形式和经济本质两方面把握公共产品的特征。单从公共产品的定义和特征来看,地质调查工作成果不属于公共产品,单从市场能否提供的标准来看,地质调查工作成果则是公共产品,而进一步深入分析则会发现,地质调查工作成果又是准公共产品。
        运用公共产品理论,结合地质工作的产品特点,可以将地质工作产品分为公共地质产品、准公共地质产品和非公共地质产品。这种产品性质的差异决定了不同类型的产品需要不同的供给方式:公共地质产品需要政府提供,非公共地质产品需要市场提供。这也是公益性地质工作和商业性地质工作分开运行的重要理论依据。以区域性地质调查成果和矿产资源调查成果为例做深入分析:区域性地质调查目的是提供满足公共需要的基础地质信息,产品具有非竞争性和非排他性, 属于纯公共地质产品;区域性矿产资源调查目的是提供后备勘查基地,部分地具有竞争性或排他性,具有准公共产品的性质;一般面上的,为提供后备勘查基地的地质产品具有准公共产品的特点。一旦设置了探矿权,地质产品就具有完全的排他性和竞争性,属于非公共地质产品。由此可见,是否设置矿业权是区别公共地质产品和非公共地质产品的一个重要标志。
        二、公益性地质工作的性质及特点
        公益性地质调查队伍及其所从事的公益性地质工作,就是要为国民经济和社会发展提供地质基础信息资料,并向社会提供公益性服务,不仅提供公共地质产品或准公共地质产品,而且提供公益性服务,满足公共需要。公益性地质工作是由各级政府出资为社会服务的基础性、战略性、前瞻性地质工作。基本内容包含:以保障资源安全和实施可持续发展战略为宗旨的地质工作;为重大工程建设和政府宏观决策服务的地质工作;为满足社会日益增长的地学知识与信息需求而开展的地质工作;为推进地质科技不断发展而开展的地质工作。
        政府财政投入开展地质工作有两方面依据:一是提供公共地质产品和准公共地质产品的目的,由于公共地质产品和准公共地质产品的提供存在市场失灵,采用政府供给的方式具有高效率;二是为了实现国家战略目标,如快速缓解资源紧张局面,保障资源安全,扶持勘查和矿业发展等战略目标,国家财政可以投入非公共地质产品。
        经过多年改革探索,我国现行地质工作管理体制和运行机制主要特点和发展趋势:一是公益性地质工作和商业性地质工作分开运行,其本质是公共地质产品和非公共地质产品在供给机制上的分开。政府提供公共地质产品;市场提供非公共地质产品;二是为了实现战略目标,政府资金可以介入非公共地质产品的生产,但要遵循市场规律,作为一种宏观调控手段,引导和促进市场提供非公共地质产品。
    目前我国政府公益性地质工作体系框架是:国家根据经济社会发展的需要,开展公益性地质工作。中央政府主要负责全国能源和其他重要矿产资源远景调查与潜力评价,全国性、跨区域、海域基础地质和环境地质的综合调查与重大地质问题专项调查。省级政府主要负责为本地区经济社会发展服务的基础地质、矿产地质和环境地质调查。
        中央公益性地质工作要服从国家需求,服务国家目标。其基本内涵主要有三个方面:一是中央政府主要负责全国能源和其他重要矿产资源远景调查与潜力评价,全国性、跨区域、海域基础地质和环境地质的综合调查与重大地质问题专项调查。二是技术标准研究制定、地质矿产理论研究、技术方法研究、引进和推广、地球科学和地质勘查领域的国际交流与合作等。三是示范类地质工作。包括为地方公益性地质工作和商业性矿产勘查作示范的地质工作。其目标主要是为全社会提供地质公共产品和服务,为公共决策提供地质科学论证和决策支撑,这是公益性地质工作存在价值的体现。也是中央政府公益性地质工作的职责。
        公益性地质调查工作是认识地球、了解地球,服务于经济社会发展的基础性、超前性工作,向社会提供地学信息,是经济社会发展的永久性支撑,是集科学与技术、理论与实践、科研与调查为一体的多学科联合攻关的工程,具有基础性、探索性、地域性、继承性等特点,需要长期的资料、经验与人才积累,充满了活劳动,需要一支稳定的专业队伍长期进行成果资料的积累。公益性地质工作的特点和内在要求决定必须有一支专门从事公益性地质工作的队伍。这也是成熟的市场经济国家地质工作发展的经验。
        党中央、国务院从全面建成小康社会,实现经济社会全面、协调、可持续发展的高度对公益性地质工作给予了高度重视和关心。提出要加强地质工作,加强公益性地质调查队伍建设。温家宝总理曾明确指出,必须建设好一支人员精干并相对稳定、装备精良,以高新技术为支撑、调查与科研相结合,能担当重大战略任务、善于攻坚打硬仗的高素质、专业化的国家公益性地质调查队伍。这项改革,目标不能动摇,步伐必须加快。
        《中央机构编制委员会关于印发〈中国地质调查局主要职责内设机构和人员编制规定〉的通知》(中编发〔2004 〕2号文件和《国务院关于加强地质工作的决定》(国发[2006]4号)均明确:中国地质调查局负责统一部署和组织实施国家基础性、公益性、战略性地质和矿产勘查工作,为国民经济和社会发展提供地质基础信息资料,并向社会提供公益性服务。统一管理国家公益性地质调查队伍,对地方公益性地质调查队伍承担的国家地质调查任务实行项目联系、业务指导, 并对项目执行情况开展监督检查和成果管理。
        国土资源部在《关于国家公益性地质调查队伍建设的意见》(国土资发[2005]13号)中提出的建设公益性地质调查队伍思路和目标是:“根据我国国土面积、人口总量和国家对公益性地质工作的需求,与国家财政管理体制,地勘队伍管理体制相适应,逐步建成一支结构合理、专业齐全、高素质的公益性地质调查队伍。公益性地质调查队伍由国家和地方公益性地质调查队伍两部分组成,总体规模2.5-3万人,其中,国家公益性地质调查队伍在中国地质调查局现有直属单位1万人规模基础上逐步达到1.5万人(控制规模)。今后3年的建设目标为:基本建成一支由中国地质调查局直接管理,成建制,统一高效,人员精干并相对稳定,装备精良,以高新技术为支撑,调查与科研相结合,能担当重大战略任务,善于攻坚打硬仗的高素质、专业化的地质调查队伍”。
        “国家公益性地质调查队伍建设主要以中国地质调查局直属单位为基础,依托重大地质调查项目和国家专项的组织实施,通过专业结构调整和队伍能力建设,充实、加强一线技术力量,建实建强区域性地质调查机构、专业地质调查机构、科技创新与技术支撑机构和公益性服务机构,使之真正成为能够承担国家基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作任务及提供地质信息资料社会化服务的骨干力量”。
        做好公益性地质工作的关键在队伍。建设好一支人员精干并相对稳定、装备精良,以高新技术为支撑的高素质、专业化的国家公益性地质调查队伍,关系到我国地质事业的长远发展,是实现公益性地质工作国家战略目标的关键。当前,中央和地方两级公益性地质调查队伍的组织结构框架已初步形成,职责基本明确。经过十多年的建设,国家公益性地质调查队伍已初具规模,但仍存在一些问题。由于中央公益性地质调查队伍基本上是由管理体制、任务性质不同事业单位成建制地合并形成的,不同程度地存在事业单位的一些共性问题:如事业费不足,人员结构不合理,业务骨干和管理人才缺乏,缺乏有效的激励机制,队伍活力不足,创新能力不强,装备落后,社会保障体系未建立,离退休人员包袱沉重等等。上述问题可归结为两个,一个是这支队伍尚未建强,另一个是保证队伍稳定发展所必需的经常性经费不足问题。这是当前制约国家公益性地质调查队伍建精建强的关键问题,这两个问题较为严重,直接制约着公益性地质队伍的稳定与发展,解决不好这两个问题又直接影响公益性地质工作顺利开展,也势必影响和制约经济社会发展,而经常性经费投入不足又是制约队伍建设的主要瓶颈因素。
        三、国家公益性地质调查队伍建设存在的主要问题
       (一)队伍尚未建强
        1.人才队伍总量严重不足
        截至 2005 年底,全局共有职工12028人。其中,在岗职工6523人,占54%;离退休5369人,占45%;待岗136人,占1%。在岗职工队伍中,共有各类人才4924人(初级以上职称,含技师16人),占75%。从事野外一线工作的地质专业技术人才 1512 人,占在岗职工23%。
        目前国家公益性地质调查队伍人才队伍规模与新时期基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作任务相比,现有人才队伍总量不足,特别是野外一线地质人才总量较少。队伍规模距离中央公益性地质调查队伍建设控制规模1-1.5万人相差近一半。
        2.人才队伍结构不尽合理
        截至2005年底,全局在职职工中具有初级专业技术职务以上的4908人中 , 在岗专业技术人才3788人,占人才队伍总数的77%。人才队伍结构不够合理(见图1-4)





    图1年龄结构                                图2学历结构 


        在具有初级以上专业技术职称4908人中,30岁以下的占16%;30-39岁占22%;40-49 岁占41%;50-55岁占16%;56 岁以上占5%;高级职称2193人,占45%;中级职称1523人,占31%。有博士研究生学历的,占9%,有硕士研究生学历的占13%;本科学历的占42%。


    图3职称结构                                  图4优秀人才情况


      
        全局共有“两院”院士18人、领军人才(主持过重大项目,在本专业有较深造诣的人才) 162人、 重大项目负责人(承担过省部级及以上项目的第一负责人)672 人。
        主要问题一是领军人才,优秀、复合型人才和有较丰富实践经验的野外一线骨干人才短缺问题比较严重。二是年富力强、可以承担野外一线工作重任的31-40 岁年龄段的人才偏少,业务骨干断档的问题十分突出。三是人才余缺并存。地质类专业技术人员相对较少,管理、经营、后勤服务人员相对较多。从事方法技术研究的比例较大,从事野外地质调查人才比例小。四是人才队伍能力与当前工作任务不相适应,在目前野外一线的地质专业技术人才中,新接收的大学毕业生占了较大比重。这部分人员缺乏生产实习和实践锻炼,野外一线地调能力较差。按照高质量完成地质调查任务的要求而言,野外地质调查人才队伍整体能力有待提高。
        3.人才队伍后备力量不足。
        从地质人才供给方面看, 未来几年内实际供给不足,形势较为严峻。由于前些年地质工作的经费投入不足, 地质工作新的运行体制还没有形成,从业人员的社会保障体系与激励机制没有建立, 地质工作的远景规划和个人的长远发展比较模糊, 就业出口因此受堵。致使近15 年来地质技术人才的培养和教育已出现问题:多数学生不愿意报考地质类专业, 学校大幅度削减了招生计划,致使地质技术人供应从源头上大大减少。此外, 一些成熟的地质专业技术人才有部分已改行或离开地质工作岗位。地质工作的后备人才和可以提供的有相关工作积累的成熟专业技术人才非常有限。而且地质调查从业人员的地区分布、部门分布与地质工作投入的地区和部门相关, 可以从市场上聘用提供的地质工作项目服务和满足地质工作需要的地质专业技术人员有限。地质人才断层、青黄不接的现象非常严重。
        由于近几年经济社会发展对地质工作需求的不断增大,特别是商业性地质工作的逐渐兴起,全社会对地质科技人才需求达到空前旺盛,地质科技人才供应绝对不足,各高等院校的地质类本科以上毕业生就业率达到100%就是明证。因此,国家公益性地质调查队伍与地方和原工业部门、油气公司、外资公司对地质人才资源的争夺较为激烈。由于目前地调局系统职工收入与原工业部门、油气公司、外资公司及地方相关行业和单位相比,处于中下游水平,专业技术人才已有外流趋势。2001-2005年间全局共有 270 名专业技术人员调出局系统,其中地质类专业技术人才231人,占调离总数的85%。而目前,地质类专业技术人才流向地调局系统的趋势已大大减弱,在部分地区或个别单位向前些年那样批量引进有经验的地质类专业技术人才的情形几乎已不可能再现,如沈阳地调中心,2006年到目前拟引进十余名地质类专业技术人才,至今未果,主要原因就是很多地区、部门及单位通过提高待遇挽留技术骨干,用优厚的待遇招揽人才,采取非常规措施控制技术人员外流等办法稳定、发展壮大队伍。与此同时,大批引进技术骨干,还要面对配套设施建设、配偶安置和解决住房等方面的问题困扰,单位自身也是力不从心。
        总之,中央公益性地质调查队伍还比较薄弱,难以满足公益性地质工作的需要。
        (二)国家财政对公益性地质工作有效投入不足
        国家对公益性地质工作投入与新形势下经济社会发展对公益性地质工作的要求相比明显不足。
        1.保证队伍正常运转的经常性经费投入不足  
        近年来,国家的投入有一定增加,但与成本的增加和实际需求相比,其投入总量仍远远不足。基本支出预算长期不足,正常工作费用缺乏保障,是各单位普遍的问题(见表1-4)。

    表1  全局几年来中央公益性地质调查队伍财政预算拨款的经常性费用    单位:万元



    表2  六大区中心几年来财政投入经常性费用情况  单位:万元

        从表1和表2可以看出:几年来,包括人员经费在内,六大区中心平均始终徘徊在每年人均2万元多一点,离退休经费始终徘徊在每年人均1.6万元左右,扣除物价上涨和社会负担成本增加,近几年事业单位调整工资标准而相应增加的投入,实际上的经常性投入是相对下降的。各单位经常性地质事业费严重不足,基本支出预算中,人员经费(含离退休)预算年平均不足1.5万/人,只相当于实际支出的40%多。
        社会保障政策不配套, 投入结构不合理。由于改革政策不配套,使地质事业单位改革难以向更深层次发展,比如由于养老、医疗等社会保障体系没有建立,分流人员没有出口,人员难以流动,全员聘用制也无法真正实现。目前, 在国家公益性地质队伍中, 离退休人员占整个队伍的45% 左右。由于社会保障体系没有建立, 按照目前人员经费优先保证离退休人员费用支出的情况,沉重的离退休

    表3  全局劳动报酬及补贴、离退休费用实际支出情况   单位:万元     

    表4  六大区中心历年劳动报酬及补贴、离退休费用实际支出情况 单位:万元

        人员费用支出(退休金、医疗费等)占用了财政投入事业费的近60%, 扣除单位日常工作正常运转所必需水、电、暖、基础设施日常维护等刚性支出,在职人员的人员经费已所剩很少。近年来,随着经济的发展,国家几次上调职工工资标准、增加离退休人员离退休费、在职职工工资正常调资,差旅费开支标准提高,社会各类服务价格提高,都加大了各单位的经常性支出成本,地方纷纷出台了增加地方工资性补贴政策,对中央直属的单位也造成巨大压力,由于缺乏财政资金支持,各单位靠自身收入难以足额兑现地方的各种补贴政策,致使离退休老同志有意见,在职职工队伍不稳定,同时难以吸引人才,建设发展队伍。
        经常性经费不足,日常的工作就难有经费保障。必然导致本应由事业费开支的项目不得挤占其它经费,特别是挤占、挪用工作项目经费的现象。造成列支渠道不合理,财务预算执行困难。大量挤占、挪用项目、课题经费,直接影响了项目的质量和成果水平。 
        公共服务机构基本运转费用难以维持。实物资料中心因为缺钱,生产科研设备短缺,资料库运行费不足。图书馆的文献资源建设经费缺口较大,有些专业期刊资料只能忍疼割爱、砍掉不订。
        即使是进入非营利科研机构编制的人员新增的改革经费也仅能满足部分弥补基本运转费用 (水电费、供暖费)和管理人员工资的不足。2005年地科院全院事业费总额为11218万元,扣除“非营利”追加部分后为7762万元,当年离退休费用支出总额为4841万元,占事业费总额的63% 。
        总之,公益性地质调查队伍缺乏经常性工作经费,缺乏经常性的更新机制,直接影响了地质调查工作的正常运行和地质调查成果对社会公开服务的动力机制”。制约了国家公益性地质队伍建设的健康发展。 
        2.公益性地质工作投入缺乏长效机制
        主要问题一是经常性地质工作经费不足。二是承担的任务不稳定。以地质大调查专项为例:“自1999 年我国开始实施地质大调查以来到2005 年七年间,中央预算投入的地质大调查经费56.79 亿元,其中1999~ 2005 年每年投入经费分别为5.37 亿元、8. 57 亿元、8.58 亿元、8.58 亿元、8.58 亿元、8.59 亿元、8.52 亿元”。作为国家公益性地质调查队伍的地调局的直属单位承担的任务平均不足大调查总任务的40% (见表5)。
        由于历史的原因,地质勘查经费主要投资于四个专业地质调查机构,而六个大区中心几乎没有这方面的投入,只有财政投资的国土资源大调查和矿产资源补偿费等专项项目,科技项目费主要投向地科院所属的七个非营利机构和五个转制所。

    表5   全局几年来财政预算拨款的地质调查工作经费情况    单位:万元

        由此表看出,几年来国家财政(财政调查专项)对国家公益性地质队伍的工作经费投入处于低水平徘徊。表中,科技项目经费增长主要由于地质科学院所属几个研究所有部分队伍(700人)进入国家科技创新体系,划为非营利机构而政府投资的科研类项目经费增加。
        从年度投资的总额看似基本保持稳定,但扣除物价上涨和社会负担的增加而产生的成本增大因素后,实际直接用于工作的费用逐年减少。2003-2005年间全局财政投入的工作经费为年人均9.5万元,2006年全局财政投入的工作经费为人均9.1万元,
        六大区地调中心2004~2006年间,财政投入的工作经费从额度上处于徘徊状态,实际直接用于工作的财政投入是下降的。由于工作任务不饱满,为了事业的发展、队伍稳定与发展,各单位都承担了市场项目,以弥补经费不足。从上面的表2可以看出,近三年来,财政对六大区中心投入的经常性费用徘徊在人均1.6~1.8万元/人年。在目前人员工资、离退休费用大幅增加的情况下,为保证人员工资、离退休费用支出,各单位普遍存在挤占工作经费现象,实际用于工作的经费势必大大缩水,工作的成果质量和成果水平也难有保证。
        公益性地质调查工作主要依靠申请国家专项工作经费支撑,没有长期而稳定的经常性工作经费保障。国家公益性地质调查队伍依托国家专项生存发展,存在大起大落的风险。地质大调查、矿产资源补偿费项目均属于国家专项经费,投入本身就不稳定。地质勘查费原本属于财政投入给地勘单位(主要为四个专业地调机构)的经常性工作经费,基数较低,近几年以财政专项增加了投入,但也一直处于不稳定的状态中。
        以六个大区地调中心为例,“十五”期间,六大区中心承担地质大调查专项281项,经费37560万元,占此间承担各类项目总经费的70.0%,其它国家专项153项,经费10510万元,占项目总经费的19.6%(见表7)。

    表6 六大区中心近年地质调查工作经费财政投入情况表  单位:万元 

     图5 六大区中心“十五”承担的地调、科研项目总经费情况(单位:万元)
     

    表7            六大区中心 “十五”期间承担的各类地质项目及经费情况

        由表7看出,各单位项目来源一是主要依靠承担地质大调查专项,而这类项目投入并不稳定,并且在低水平徘徊。“十五”期间财政投入的六个大区地调中心年人均地调、科研项目经费为7.1万元,年人均地质大调查经费为5. 5万元,仅相当于全局平均水平的60% 。相对于维持队伍稳定和发展所需要的人员劳务支出等要求来说,严重不足。
        按计划,地质大调查专项到2010年全部结束。届时,如果没有新的专项投入,国家对公益性地质工作的投资每年将净减少9亿元,国家公益性地质调查队伍承担的工作量每年将减少3-4亿元,相应地六个大区中心每年将减少70%的工作量(以现在的投资规模测算),队伍将处于半失业状态。正因为这个原因,各单位对扩大队伍规模就有后顾之忧。
        由上述分析看出,作为国家公益性地质调查队伍承担的工作任务是不稳定的,经费投入是严重不足的。因此,经常性经费不足问题,是严重制约国家公益性地质调查队伍建精建强和稳定发展的最大瓶颈因素。 
        3.缺乏长期稳定的科技投入,地质工作是科学探索性的社会实践活动,地质调查行业是技术密集型行业,地质科学院所属的社会公益类科研机构是国家地质科技创新的主体,也是国家公益性地质工作的科学技术支撑。由于科研经费的不足,科研人员要花很大精力到处争取课题,无法考虑争取到的课题是否符合单位的学科建设、发展方向以及服务领域等,这样在很大程度上阻碍和限制了学科的发展,传统优势学科也有逐步丧失国际学术地位之虞;由于科技投入的不足,使实验室得不到稳定支持,难以形成对科技创新的有力支撑,大大削弱了科技创新的基础性工作。
        4.基地建设保障不足
        按照国家提出的中央公益性地质调查队伍"十一五"建设目标,现有生活工作基地将不适应要求。部分单位科研用房紧张,新购置的科研仪器设备无处安装,许多珍贵的古生物化石、岩矿石标本、大量的野外样品堆积在楼道,影响科研工作的正常开展。随着队伍规模的逐渐扩大和任务量的增加,此类问题将更加突出。
        四、结论及若干建议
        (一)、明确政府投入公益性地质工作的职责,完善工作机制
        公益性地质工作特点,决定了必须有一支专门从事公益性地质工作的队伍。要明确政府公益性地质工作的职责,主要是为全社会提供地质公共产品和服务,为公共决策提供地质科学论证,要建立并不断完善中央和地方共同投资开展公益性地质工作的新机制, 合理划分确中央与地方职责及投资范围,建立统一协调相互促进的工作机制。相应加大财政对公益性地质工作的资金投入力度。
        (二)、加大地质人才开发力度 进一步完善队伍结构调整
        要按照人员精干、结构合理、装备精良、能承担重大任务的要求,加强领导,统一筹划,科学组织,稳步推进,在尊重市场经济规律基础上,通过增强人才吸引力,增强队伍地质调查核心能力, 把公益性地质工作的国家队建精建强,实现建设公益性地质工作队伍建设目标。
        科学制定中央公益性地质调查队伍“十一五”建设规划,根据 “十一五”和今后一个时期我国基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作的任务需求,把握人才队伍建设的主客观环境,抓紧研究制定国家公益性地质调查队伍“十一五”人才队伍建设规划及配套措施,以落实中国地质调查局中长期发展规划要求为目标,把地质人才队伍建设纳入到规范化、制度化、科学化的轨道。
        进一步加快人才队伍结构调整, 加强野外一线技术力量。开展大规模全方位职工岗位培训。通过举办政治理论、业务知识培训班和业务专题讲座,开展业务练兵活动,加强青年人才野外实习锻炼、选送骨干人才到国内高等院校、国际地质调查机构培养,加强与国内、国际人才互访、讲学交流与合作开展项目研究等方式,形成上下联动、分散培养与集中培训相结合的在职人才教育培训体系。
        加快地质人才开发。要把人才开发放到重要位置。建立健全鼓励创新的地质人才开发机制和管理体制。充分发挥现有人才的作用。研究制定以重大地质调查、科研项目和重点实验室为依托的人才培养办法。地质调查和科研项目向重点人才倾斜,每年优选一批地质调查、科研项目支持领军人才、复合型人才、中青年人才和学科带头人,逐步实现完成项目工作任务与人才培养相结合,造就一大批品德优良、基础厚实、知识广博、专业精深的地学新人。
        加大引进地质人才引进工作力度,紧密围绕地质调查中心工作,结合工作任务和专业需要,采取切实而有效的措施,有计划、分步骤地引进适量的本领域、本区域野外地质调查领军人才、重大项目负责人,充实野外一线技术力量。
        通过五至十年的建设,基本建成一支人员精干、结构合理、素质优良、能全面承担国家公益性、基础性地质调查和国家战略性矿产勘查工作的中央地质调查人才队伍。
        (三)中央财政要保证国家公益性地质队伍的经常性经费投入。
        1.按照事业单位改革的有关规定,尽快落实队伍社会保障政策。
    公益性地质调查队伍应定位为纯公益性事业单位,要按照部门预算管理要求,将公益性地质调查队伍经常性支出等有关经费列为本级财政公共支出的重点内容,增加离退休人员的财政预算拨款,解决全额拨款和离退休经费严重不足问题。提高基本预算基数,给足必要的工资、基本建设费用以及正常的稳定的运行经费(如地质成果社会化服务费用等),切实保障公益性地质调查队伍的正常运行和工作的开展。建立公益性地质调查队伍和公益性地质工作稳定发展的长效机制。
        积极创造条件,改善环境,尽快将队伍建设的配套设施如办公、生活基地的规划与建设纳入议事日程,增加基础设施投入。
        2.完善人才激励、保障体制和机制。
        应增加相关预算标准,改善地质人员工作和生活条件,提高野外地质工作人员待遇,对野外地质工作人员继续实行工资倾斜政策,完善津贴补贴政策,探索和建立符合公益性地质工作实际、体现岗位绩效和分级分类管理的人才薪酬制度。研究制定中央公益性地质调查功勋奖励制度。建立鼓励创业创新的收益分配和人才使用机制,为稳定地质人才队伍创造良好环境。增加专项经费投入,支持国家公益性地质调查队伍以重大地质调查、科技攻关项目和重点实验室为依托,培养创新型人才、复合型人才和科技领军人才。要结合地质工作实际,制定吸引地质人才的有效办法,增强对高素质人才的吸引力和凝聚力。
        (四)加大财政对地质类教育的投入,加强后备队伍建设。
        以发展地质教育为基础,加快地质人才队伍建设。加强地质类院校办学条件建设,积极支持发展地质高等教育和中等职业教育。根据地质工作的实际需要,保持合理的地质类学生招生规模。国家奖学金和资助贫困学生政策进一步向地质类学生倾斜,鼓励学生报考地质类专业。鼓励学生毕业后到地质一线就业。在实践中培养杰出的地质人才,为提高地质工作水平提供有力的人才支撑。
        (五)中央财政要加大对公益性地质工作的资金投入。
        1.建立多渠道的地质科技投入体系。国家应逐步增加地质科技投入,并在相关地质专项中合理安排重大科技问题研究和新技术推广的经费。突出研究重点矿种和重点成矿区带的地质问题,大力推进成矿理论、找矿方法和勘探开发关键技术的自主创新。加快高薪技术在地质勘查中的应用,加强信息化、网络化、数字化建设,不断提高地质队伍的装备水平,推进地质工作现代化。
        要加强科技创新基地建设。积极创造条件,引导和支持公益性地质单位以重点实验室、研究中心等形式,组建特色突出、装备精良的科技创新基地。通过对重大项目长期稳定的扶持,支持重点实验室的建设和发展。要加快改善科技基础条件,加强重点实验室、工程技术研究中心、野外长期观测站网等科技平台建设。支持一批国土资源数据中心的建设。
        扩大地质科技对外交流与合作,加强国际地质信息收集和分析,共同开展研究地质课题, 更好地解决我国特殊的地质问题。
        2.建立中央财政对公益性地质工作投入合理增长机制。要设立中长期发展项目,从国家层面规划设立一些重大专项工程,如矿产资源保障工程、地壳探测工程、地质环境保护工程等。通过重大地质专项资金的投入,加强公益性地质工作。提高预算标准,合理增加地质调查项目经费投入,按实际工作量核定项目经费。加大矿产勘查前期投入,适当增加前期地质工作程度,为商业性矿产勘查降低自然风险。

    曹贵斌:国家公益性地质队伍建设投入分析及对策
      

        2014年1月6日上午,人力资源和社会保障部、国家发改委在这里隆重举行全国价格工作先进集体和先进工作者表彰大会在北京召开,国家发改委主任徐绍史在会上作了重要讲话。以下为发言全文:

      同志们,非常高兴能有机会来参加这次表彰大会,价格先进集体和先进个人的表彰,是国家发改委保留的唯一一项省部级的表彰项目。所以这次召开表彰大会,作了精心安排,我也很高兴来参加这次会议。

      今天是人力资源和社会保障部和国家发改委联合召开的这一次全国价格工作先进集体和先进工作者表彰的大会,要借这个机会向获得表彰的38个全国价格工作先进集体和22名先进工作者表示热烈的祝贺。要向参加这次大会的全体代表并通过你们向辛勤工作在第一线的全体价格工作者致以亲切地问候。希望广大价格工作者,加倍努力,扎实工作,进一步完善价格形成机制,努力保持价格总体水平的基本稳定。

      我问过委里的同志,上一次表彰大会是上世纪末,也就是1997年,现在已经过去十多年了。进入新世纪以来,在党中央、国务院的正确领导下,全国价格系统的同志们围绕中心、服务大局、开拓进取、无私奉献,在各自岗位上作出了新的贡献。这个期间,我们积极推进价格改革,已经建立了主要由市场形成价格的机制,而且有效地应对了这个期间三次价格较快上涨的局面。保持了价格总水平的基本稳定。大力加强市场价格监管,积极开展反价格垄断执法,具有中国特色的价格监管服务体系初步形成。

      我到委里工作很快就一年了,所以我想说,特别是过去的一年,我们的价格改革工作取得了重要进展,同志们都知道,去年一年,无论是在成品油、天然气价格,利用煤炭价格下降的空间推进电价的改革,等等。可以说价格改革取得了重要进展。与此同时,价格监管工作也取得了重大成果。这些成绩的取得,首先是党中央、国务院的正确领导,当然也离不开我们全国价格工作者辛勤奉献。

      今天受到表彰的先进集体和先进个人就是我们全国价格工作系统的杰出代表,他们的先进事迹和他们所积累的先进经验是我们进一步做好价格工作的宝贵财富。希望全国价格工作者以他们为榜样,自觉学习他们淡泊名利、一心为民的奉献精神,学习他们艰苦奋斗、兢兢业业的实干精神,学习他们与时俱进、开拓进取的改革创新精神,把价格工作做得更好。

      党的十八届三中全会已经吹响了全面深化改革的集结号和冲锋号,三中全会的决定明确指出,经济体制改革是全面深化改革的重点。经济体制改革的核心是处理好政府和市场的关系,要使市场在资源配置中起决定性作用和更好地发挥政府的作用。那么要使市场发挥决定性的作用,就必须进一步完善现代市场体系,深化价格形成机制的改革,反对垄断和不正当竞争。

      2014年,价格改革和价格监管工作的任务,我感到既繁重又艰巨,所以价格工作者要以强烈的历史责任感和使命感,认真贯彻落实党的十八届三中全会的精神,以这一次表彰活动为契机,自觉适应新形势、新任务、新要求,扎扎实实地做好价格改革工作、价格调控和价格监管工作。

      第一,以保持价格总水平基本稳定为核心,加强和完善价格调控。这项工作关键是要实现稳、准、敏的协调统一,稳就是要把握好价格调控的方向、力度和节奏,坚持组成协调,做到稳中求进、稳中有为。准就是要提高价格调控的科学性、有效性,密切关注群众需求,正确引导市场行为,科学释放价格信号,合理引导价格预期,使价格调整调控精确到点上,作用到面上。敏就是要增强价格调控的灵敏性和前瞻性,充分依靠各方面力量,提高对价格数据的搜集、监测、预警和分析的能力,做到制定政策未雨绸缪,应对变化富有底气。

      第二,以深化资源性产品价格改革为重点,全面深化价格改革。重点是做好放、建、保三方面的工作。放就是凡是能由市场形成价格坚决交给市场,暂时不具备放开条件的要遵循价值规律,建立健全反映市场供求、资源稀缺程度、生态环境损害成本和修复效应的价格动态机制。建就是建立有利于促进节能环保,推动经济转型升级和生态文明制度建设的差别化政策体系,更好地发挥价格价格杠杆的作用。保就是保基本、促公平。涉及到民生的价格改革都应该遵照这个原则。要合理区分基本和非基本需求,完善居民生活用电、用气、用水等方面的阶梯价格制度。

      第三,以保障民生为出发点和落脚点,强化价格服务和监管。要围绕实现好、维护好、发展好最广大人民群众根本利益,进一步健全价格服务体系,继续完善价格听证制度,提高政府定价科学性和透明度,大力健全完善社会救助和保障标准与物价上涨挂钩的联动机制。保障低收入居民的基本生活水平,要坚定不移地推进反价格垄断工作,加快完善价格监管体系,进一步强化市场价格行为监管,维护好市场价格秩序和群众的价格权益。加强价格信息化建设,进一步提高公共服务的能力和效率,做好价格宣传工作,创新价格宣传方式,营造良好的舆论环境。

      同志们,回顾过去,价格工作成绩斐然,展望未来,价格工作任重道远。新的形势下,价格工作面临的外部环境、工作内容、监管对象、工作方式都已经有了很大的变化和发展,希望今天获得表彰的先进集体和先进个人珍惜荣誉,谦虚谨慎,戒骄戒躁,继续发挥先锋模范作用,希望全国价格系统的同志们,以先进集体和先进工作者为标杆,振奋精神,扎实工作,以更大的勇气和智慧做好新时期价格工作,为促进经济社会持续健康发展,实现中华民族伟大复兴的中国梦不懈奋斗!

      我们刚刚踏入2014年,不久马年的春节很快就要来到,在这里我向大家、向全国价格工作者提前致以新春的祝福。祝愿大家在新的一年里,身体健康、工作顺利、阖家欢乐!

      谢谢。
    以资源性产品为重点 全面深化价格改革

    核心提示

    水,万物之本源,其进与退牵动着整个自然生态系统。位于西北内陆干旱区的石羊河流域,是我国内陆生态环境问题最严重的流域之一,长期以来受人类开发利用活动影响,水循环平衡遭到破坏,地下水生态危机凸显,干旱区绿洲饱受威胁。地质科研人员通过长期调查研究,破解了天然绿洲退化防控关键,有力支撑了当地生态系统保护与地下水位精准调控。

    2020年3月4日,青土湖畔野鸭成群,碧波荡漾。姜爱平 摄

    科研人员在测定包气带饱和渗透系数。王哲 摄

    科研人员在读取气象数据。刘鹏飞 摄

    一场小雪过后,站在甘肃省民勤县的青土湖畔,湖面波光粼粼,成片金黄的芦苇迎风飘荡,不远处沙丘起伏,一幅“大漠边塞,长河落日”的壮美景象映入眼帘。

    当你了解青土湖的前世今生,便会觉得眼前这一汪湖水弥足珍贵。

    青土湖所在的石羊河位于河西走廊东端,是我国西北地区重要的内陆河。流域总面积4.16万平方公里,涉及以武威市为主的8个县区。石羊河形成的绿洲是防止北部巴丹吉林和腾格里两大沙漠汇合、拱卫河西走廊的生态屏障。

    “有水一片绿,无水一片沙”,数百年来,石羊河经历了从水流泱泱到风沙茫茫、再到蒹葭苍苍的沧桑巨变。近年来,尽管绿色在这片土地上不断延展,但石羊河仍是全国内陆河流域中生态环境问题最严重的流域之一。如何彻底摆脱成为沙漠的危机,是不得不面对的严峻课题。

    长期以来,自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所的科研工作者在石羊河流域开展了大量水资源与生态环境关系研究和观测。调查研究发现,灌溉农田规模过大是天然绿洲生态退变的主因。对于一个年均降水量不到200毫米、蒸发量高达2600多毫米的干旱地区来说,地下水占总供水量的八成,而灌溉农业用水量占当地总用水量的86.57%,90%以上的天然绿洲生态退化与水土资源开发利用不合理有关。

    采补失衡,地下水生态危机凸显

    从武威市向北60公里,就到了亚洲最大的沙漠水库红崖山水库。它见证了石羊河流域人民与干旱抗争的曲折历程。

    距今七八千年前,祁连山的冰川融水,从石羊河奔涌而下,滋养着古凉州地区,其冲积形成的肥沃绿洲农田,成为河西走廊的精华地带。直至明朝洪武年间,流域下游还是一片上耕下渔、湿地遍布的景象。随着气候干旱、冰川退缩以及人类活动的加剧,石羊河下游渐渐消失在沙漠中。

    20世纪50年代以来,随着人口的不断增加,石羊河流域大面积垦荒种粮,灌溉农田面积不断扩增。这被认为是流域自然生态退化的主要动因。

    根据遥感监测,与1970年相比,2017年石羊河流域耕地面积增加了1200平方千米,天然绿洲面积则减少了1850平方千米。也就是说,每增加1亩耕地导致1.5亩~2.0亩天然绿洲消失。

    究其原因,还是干旱气候下水资源天然性匮乏和灌溉农田规模过大,加之上游山区长期大规模拦蓄出山地表径流。

    当石羊河的流水引入农田仍不能满足灌溉需求时,人们首先想到的是修建水库。于是,石羊河上游的8条支流上建起了7座水库,红崖山水库即是其中之一。据统计,石羊河2000年流入下游民勤盆地的径流量是1957年的1/5。面对地表来水的减少,中下游地区就把解决水资源短缺的出路寄托于开采地下水,由此造成采补严重失衡,区域地下水位普遍下降10米~20米,局部地区达40米。

    “气候干旱、地下水与地表水频繁转化是西北内陆河流域水循环的突出特点,造就了西北内陆河流域的生态格局,石羊河流域也不例外。”水文地质环境地质研究所研究员聂振龙告诉记者,“上世纪80年代以来,人类活动对流域地下水位下降的影响占比超过90%,气候变化的影响不足10%。”

    聂振龙团队将地调局部署的地质调查项目与国家重点研发计划项目课题相结合,组织地调局相关直属单位和中国地质大学(武汉)、中国地质大学(北京)、河海大学、甘肃省地质矿产勘查开发局水文地质工程地质勘察院、核工业航测遥感中心等多家单位,联合开展石羊河流域地下水合理开发利用及生态功能保护研究与示范工作。

    根据项目组的研究,流域水循环平衡过程决定了地表生态的区位特征和地下水生态功能特征。人类水土资源开发利用活动极大地改变了民勤盆地水循环平衡格局:在上游,由于修建了大量水库,90%以上的出山河水被水库截留;在中游,渠系代替了天然河道,渗漏补给地下水的量显著减少,再加上地下水的大量开采,泉水溢出量减少,地下水位持续下降,地下水生态功能基本丧失。尤其是地下水位下降波及下游盆地绿洲—荒漠过渡带,导致这一带天然生态退化严重,地下水生态功能危机凸显,出现“沙进人退”的生态灾难。

    遥感监测显示,巴丹吉林沙漠以1米/年~3米/年的速度向东南扩张,不断吞噬民勤绿洲,与腾格里沙漠呈现合围趋势,民勤地区成为了我国四大沙尘暴发源地之一。“每天被子和枕头上全是厚厚的沙尘,吃饭的碗底也有一层沙。”回忆起以前的日子,武威市凉州区长城镇治沙模范王银吉感慨不已。

    关井压田,生态退化得到有效遏制

    地下水在西北干旱区自然生态系统中发挥着不可替代的作用,水位是地下水与地表生态关系中最重要的指标。地下水位大幅下降是湿地和绿洲退化的直接原因。国内外专家研究还发现,仅靠灌溉不能改善沙漠地区植被的水需求状况。相反,维持合适的和稳定的地下水位对干旱地区植被存活非常关键。

    聂振龙告诉记者,根据大量历史数据、野外调查和原位观测的结果,维持研究区生态稳定的适宜地下水埋深为2米~5米,引起自然生态系统退变和灾变的地下水埋深分别为5米和10米。

    他解释,当地下水埋深大于5米后,自然生态系统开始退化,出现自然湿地萎缩、天然植被覆盖率下降或长势变弱;当地下水埋深大于10米后,自然生态系统发生灾变,出现自然湿地干涸和土地荒漠化加剧。

    以石羊河流域民勤盆地为例,对比历史资料与最新地下水测量结果,1960年代地下水埋深普遍小于5米,2019年地下水埋深普遍增大到10米~30米,局部地区达到40米,处于生态灾变水位以下,这是出现生态问题的关键所在。

    决不能让民勤成为第二个罗布泊!2007年,国务院批复正式启动石羊河流域重点治理,通过关井压田、节水改造、水资源配置保障、生态建设、水源涵养,生态环境有所好转。

    据统计,十年间,石羊河流域关闭农业灌溉机井3318眼、压减农田灌溉配水面积66.3万亩;安装地下水智能化计量设施1.64万套;在流域南部祁连山水源涵养区、北部湖区实施易地搬迁2.4万人,流域生态恶化趋势得到遏制。

    2010年以来,红崖山水库不断向青土湖下泄生态用水,使得干涸半个世纪之久的青土湖“复活”了,形成了26.7平方公里的水面及106平方公里的旱区湿地。

    与此同时,民勤盆地大部分区域地下水位出现缓慢上升,2010年~2019年地下水位上升0.7米~1.0米,生态退化情势得到有效遏制。

    然而,地下水生态功能仍未得到根本恢复,严重恶化区面积仍有1397.9平方公里。特别是盆地西部边缘一带,面积近500平方公里位于巴丹吉林沙漠的下风口,是民勤绿洲保护的关键区带,目前地下水埋深仍为10米~15米,自然生态系统极不稳定。

    “十多年的流域综合治理效果表明,这些地带地下水生态功能具有一定的可恢复性,只是恢复过程相对缓慢。”聂振龙表示。根据测算,按目前地下水位的回升速率,恢复至自然生态的适宜水位需要50年以上。

    分区分级,实施地下水预警与管控

    这是一场攻坚战,也是一场持久战。重点治理工程踩下了石羊河流域无序开采地下水的急刹车,而守护荒漠绿洲、巩固提升来之不易的治理成果,更考验人们的智慧。

    要想尽快恢复地下水生态功能,一味限采显然不现实,还需要科学的评估和相应的技术方案。

    青土湖往东行不远,就是腾格里沙漠。汽车在荒漠与沙丘间的公路上迂回行驶,窗外不时看到一片片白花花的盐碱地,其间稀疏地生长着几片草。

    为了给地下水调控提供坚实的理论基础和技术支撑,项目组在腾格里沙漠腹地的邓马营湖附近建设了一个野外试验场。试验场地处天然荒漠植被区和农田交汇处,浅层地下水含水层岩性较细,水位埋深较浅,在强烈蒸发作用下,浅层水质咸化、土壤盐化严重。

    实验场占地近30亩,分为水位调控淡水灌区、水位调控混灌区、天然植被水位调控区、水量水质调控区四个主功能区。由一眼抽水井联通四眼辐射井持续抽水对地下水位进行面状调控,通过一系列设计,可以在人工调控和灌溉作用下对水和盐在大气—地表—包气带—地下水循环中的运移状况进行实时自动监测记录,并且能根据监测数据灵活调整生态水位调控方案。

    经过一年多的实验,项目组研发了“农田盐渍化管控与湿地保护水位—水量智能双控”关键技术,在确保自然生态系统稳定和农田产量不减的前提下,提高地下水资源利用效率14.3%。

    此外,项目组针对西北内陆干旱区自然湿地、天然绿洲对地下水位强烈依赖的特点,创建了适宜我国西北干旱区的地下水功能评价与区划方法,构建了干旱区自然湿地、天然绿洲、农田安全及城市生态安全保障的分区分级预警与管控指标体系。

    他们将石羊河流域划分了四个一级功能区: 一是自然湿地保护区,位于民勤盆地北部的青土湖湿地;二是天然绿洲保护区,位于民勤盆地农田与荒漠过渡带;三是农田安全保障区,位于武威盆地和民勤盆地人工绿洲分布区;四是城市生态安全保障区,位于武威城区和民勤县城区。

    项目组提出,在自然湿地保护区,以维持现状湿地面积为最低目标,确定地下水最低水位控制指标,严禁地下水开采。

    在农田—荒漠过渡带为天然绿洲保护区,以土壤盐碱化临界埋深和地下水生态功能质变临界值作为水位约束指标,并由此确定水位约束下的开采量控制指标。近期以恢复地下水生态功能为主要目标,禁止开采地下水。远期要注意将地下水位控制在土壤盐碱化临界深度以下,避免盐漠化。

    农田安全保障区为地下水控制利用区,需综合考虑各区地下水补给资源量、土壤盐碱化临界水位及地下水开采对周边地区天然生态的影响等因素,确定最高水位和最低水位控制指标,并由此确定水位约束下的开采量控制指标。近期以粮食安全保障为目标,合理确定农田规模,适当压减地下水开采量,通过地表水—地下水联合调度实现粮食安全保障。远期要注意将地下水位控制在土壤盐碱化临界深度以下,避免引起土壤次生盐碱化,影响农田质量和产量。

    而在城市生态安全保障区,主要考虑地下建筑物的安全保障,合理确定地下水最高水位约束指标,统筹区域水位变化情况,适当开采地下水。

    “‘病来如山倒,病去如抽丝’,再建水生态平衡,恢复地下水生态功能需要一个较长的过程。当然,在西北干旱区,社会经济发展必然会挤占生态用水,一味强调生态恢复到历史最好水平也不现实,关键是找到人与自然和谐的适度平衡点。”聂振龙表示。

    因此,项目组建议,需要深刻反思西北干旱地区发展过程中水资源利用的教训,高度重视西北内陆干旱区天然绿洲退化防控的关键是有效管控灌溉农田规模过大,有序重建流域水生态平衡,开展水、土、生态与人类活动相适应的国土空间规划编制和精准管控,基于自然水资源承载能力,规划农用耕地开发利用规模和自然生态修复保护规模,探讨水资源和生态维持双重约束下适宜的产业结构布局,优先保护生态,适度推进城镇化,约束农业生产规模。

     

    探寻西北干旱区水生态平衡之道

    摘要:利用高分辨率遥感数据,对我国陆域和192个全国重点矿区开展遥感监测,查明2014年度全国矿产疑似违法图斑分布状况,为2015年全国矿产卫片执法监督检查等工作提供了基础数据和技术支撑。

     

    1.项目概况

     

    由中国地质调查局国土资源航空物探遥感中心牵头,全国32家遥感地质单位参加,依托“矿山遥感调查与监测”项目,开展一年一度的全国陆域矿产资源开发遥感监测,向国土资源部执法监察局提交矿产疑似违法图斑、表格、报告等成果,为矿产开发环境遥感监测提供了基础数据,为国土资源部矿产卫片执法监督检查提供技术支撑。

     

    2.成果简介

     

    (1)全国(不含上海市、港澳台地区)共提取各类矿产资源开发活动图斑127761处(图1),圈定疑似违法图斑11179处,占矿业活动图斑总数的9.59%。在11179处疑似违法图斑中,能源矿山(煤矿)564处,占5.05%;金属矿(其中以黑色金属矿产为主)1892处,占16.92%;非金属矿8327处,占78.03%。2014年度发现的矿产疑似违法图斑出现较大增长,其主要原因是重点矿区多期次国产卫星数据的应用,加大了对探采矿产资源行为的发现力度。与2011—2013年同期图斑数相比,图斑总量同比增长18.51%,无证开采同比增长17.76%,越界开采同比增长12.68%,以采代探同比增长75.93%,擅自改变开采方式、擅自改变开采矿种、无证勘查、越界勘查等同比增长33.68%。

     

     

    图1 2014年全国矿产卫片疑似违法图斑分布 

     

    (2)疑似违法图斑分布在新疆、云南、内蒙古、西藏、山西、山东、广西、河北、陕西、河南等矿产资源大省(区)。其中,能源矿山(煤矿)疑似违法图斑分布在山西、内蒙古、新疆、陕西、青海、湖南等省(区);金属矿疑似违法图斑分布在西藏、新疆、广西、内蒙古、山西、河北等省(区);非金属矿疑似违法图斑主要分布在云南、新疆、内蒙古、山西、河北等省(区)。

     

    (3)疑似违法种类以无证开采、越界开采和以采代探为主。其中,无证开采7478处,越界开采2924处,以采代探519处,分别占图斑总数的66.89%、26.16%和4.64%,擅自改变开采方式、擅自改变开采矿种、无证勘查、越界勘查约占疑似违法图斑的2.31%。

     

    (4)在11179处疑似违法图斑中,露天开采9898处,占总数的88.54%;井工开采1267处,占总数的11.33%;以露天开采与井工开采相结合方式开采14处,占总数的0.13%。

     

    (5)按疑似违法主体的经济类型统计,2014年度疑似违法主体主要以私营企业为主,占88.86%;集体企业次之,占7.80%;国有企业最少,仅占3.35%。

     

    (6)全国重点矿区矿业开发秩序正在好转。2006—2014年全国重点矿区矿山遥感监测查明的每百平方千米界外矿业开采点分别为7.31、3.31、2.23、1.05、0.69、0.60、0.58、0.46和0.46处,呈现逐年下降的趋势(图2)。

     

     

    图2 2006—2014年每百平方千米疑似违法图斑量对比 

     

    3.成果意义

     

    全国矿产资源开发状况监测工作是根据国土资源部矿产开发执法监督检查的部署安排完成的,是遥感地质调查精心服务于国土资源中心工作的重要体现。全国矿产疑似违法图斑分布图及相关报告报表,是矿产开发执法监督检查的重要基础和依据,对规范全国矿业秩序、合理开发利用矿产资源具有重要的价值。(中国地质调查局国土资源航空物探遥感中心 杨金中 聂洪峰 荆青青供稿)






     




    遥感技术支撑全国矿产卫片执法监督检查