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    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

    2月28日,由自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所(国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心)提供技术支撑的江苏东海金红石新材料项目正式签约启动。郑州综合利用所相关负责人带队参加了签约仪式。

    在部公益性行业科研专项、局地质调查专项项目支持下,郑州综合利用所李洪潮研究员带领科研团队历时5年研发出高效稳定的榴辉岩型金红石矿综合利用关键技术3项。通过实施新工艺、新装备和新药剂,可综合回收榴辉岩中金红石、石榴子石及绿辉石等矿物,实现“一矿”变“多矿”,极大提升综合利用率。这为该类型钛矿资源高效开发奠定了技术基础。

    依托该技术,2018年,国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心与江苏载彤新材料股份有限公司签署了为期五年(2018-2022年)的技术服务合作协议。根据合作协议,双方在江苏东海联合建立“国家非金属矿综合利用工程技术研究中心东海科技创新基地”,致力于提高东海县及周边地区非金属矿产资源开发利用技术水平。此次启动的江苏东海金红石新材料项目即是该协议的重要成果转化项目之一。

    江苏东海金红石新材料项目一期建设任务为年处理60万吨榴辉岩型金红石矿选矿厂及深加工车间建设,建成后预计年产值达5亿元,实现利润2亿元,经济及社会效益显著。该项目得到了江苏省连云港市、东海县两级政府的大力支持。

     
     
    榴辉岩型金红石矿综合利用关键技术支撑江苏东海金红...

    2021年4月30日,习近平总书记主持十九届中央政治局第二十九次集体学习时发表重要讲话,强调要完整、准确、全面贯彻新发展理念,保持战略定力,站在人与自然和谐共生的高度来谋划经济社会发展。习近平总书记的重要讲话,高度阐明了生态文明建设在党和国家事业发展全局中的重要地位,我们要深入学习领会、全面贯彻落实,努力推动建设人与自然和谐共生的现代化。

    一、深入领会习近平生态文明思想,正确把握保护与发展、人与自然的关系

    党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央加强党对生态文明建设的全面领导,持续推动生态文明理论创新、实践创新、制度创新,提出一系列新理念新思想新战略,形成了习近平生态文明思想。这是我们党对生态文明建设理论认识的重大飞跃,为推进美丽中国建设、实现人与自然和谐共生的现代化提供了方向指引和根本遵循。

    习近平生态文明思想深刻阐明了在人类社会发展进程中保护与发展的辩证统一关系。2005年8月,时任浙江省委书记的习近平到余村调研时就曾指出,我们过去讲既要绿水青山,又要金山银山,实际上绿水青山就是金山银山。2013年,习近平总书记将这一理念作了进一步的深刻阐述:我们既要绿水青山,也要金山银山;宁要绿水青山,不要金山银山;绿水青山就是金山银山。2019年,习近平总书记参加十三届全国人大二次会议内蒙古代表团审议时强调,不能因为经济发展遇到一点困难,就开始动铺摊子上项目、以牺牲环境换取经济增长的念头,甚至想方设法突破生态保护红线。在十九届中央政治局第二十九次集体学习时习近平总书记强调,生态环境保护和经济发展是辩证统一、相辅相成的,建设生态文明、推动绿色低碳循环发展,不仅可以满足人民日益增长的优美生态环境需要,而且可以推动实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全的发展,走出一条生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。习近平总书记的重要论述充分阐明了经济发展和生态环境保护的关系,揭示了保护生态环境就是保护生产力,改善生态环境就是发展生产力的道理。

    习近平生态文明思想深刻阐明了在人类社会发展进程中人与自然的辩证统一关系。习近平总书记指出,人因自然而生,人与自然是一种共生关系。2005年8月,习近平同志在《浙江日报》“之江新语”栏目撰文指出,我们追求人与自然的和谐,经济与社会的和谐。2018年5月,习近平总书记在纪念马克思诞辰200周年大会上指出,自然物构成人类生存的自然条件,人类在同自然互动中生产、生活、发展,人类善待自然,自然也会馈赠人类。2020年,习近平总书记在中央财经委员会第七次会议上进一步指出,越来越多的人类活动不断触及自然生态的边界和底线。要为自然守住安全边界和底线,形成人与自然和谐共生的格局。习近平总书记的重要论述充分阐明了人与自然是生命共同体的关系,揭示了人类发展活动必须尊重自然、顺应自然、保护自然的道理。

    提出绿水青山就是金山银山、人与自然和谐共生的理念,并一以贯之坚持,充分体现了习近平总书记对保护与发展、人与自然关系的深邃思考,对事关中华民族永续发展问题的高瞻远瞩和坚持真理的崇高精神境界。正确处理保护与发展的关系、人与自然的关系,既蕴含着发展理念的重大变革,又突出强调了人与自然和谐的底线要求。我们要不断学习领会习近平生态文明思想的这一深刻内涵,自觉把习近平生态文明思想所蕴含的重要思想观点、重要思想方法和重大工作要求作为自然资源工作的根本遵循,坚定不移、持之以恒推进生态文明建设。

    二、深刻感悟习近平生态文明思想指引我国生态文明建设取得的历史性成就、发生的历史性变革

    党的十八大以来,在习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动下,我们党以前所未有的力度抓生态文明建设,开展了一系列根本性、开创性、长远性工作,决心之大、力度之大、成效之大前所未有,生态文明建设从认识到实践都发生了历史性、转折性、全局性的变化。

    近年来,江苏省东海县积极践行“绿水青山就是金山银山”理念,湿地资源的生态、经济、社会效益逐步显现。图为2022年3月24日拍摄的东海县西双湖国家级湿地公园。自然资源部供图 邵光明/摄

    生态文明理念不断深入人心。习近平生态文明思想准确把握人类社会发展规律,科学总结我们党关于社会主义现代化建设的宝贵经验,站在实现中华民族伟大复兴中国梦的战略高度,立足新时代生态文明建设实践,深刻回答了为什么建设生态文明、建设什么样的生态文明、怎样建设生态文明等重大理论和实践问题。生态文明相关内容相继写入党章、宪法。全党全社会对习近平生态文明思想尤其是人与自然和谐共生、绿水青山就是金山银山、山水林田湖草沙生命共同体的认识不断深入,保护环境和绿色发展意识显著增强。

    生态文明制度体系加快形成。党中央、国务院相继出台《关于加快推进生态文明建设的意见》、《生态文明体制改革总体方案》,建立健全自然资源资产产权和有偿使用、“多规合一”的国土空间规划体系、以国家公园为主体的自然保护地体系、河湖长制、林长制、天然林草原湿地保护修复、生态保护补偿、环境保护“党政同责”和“一岗双责”、生态文明建设目标评价考核和责任追究等一系列法规制度。改革完善资源环境管理体制。制定修订环境保护法、土地管理法、森林法、长江保护法、湿地保护法等多部法律法规。

    生态保护和环境治理力度大幅提升。统筹划定耕地和永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界。大力推进资源节约集约利用,全国单位国内生产总值能耗、水耗、地耗显著下降。推进自然保护地优化整合,设立国家公园。编制实施全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划。持续开展国土绿化。加强长江、黄河等大江大河和重要湖泊湿地生态保护和系统治理,严格管控围填海,加强海岸带保护修复,实施“蓝色海湾”整治、红树林保护修复专项行动。深入实施大气、水、土壤污染防治三大行动计划。强化中央生态环境保护督察,加强自然资源执法督察。

    生态环境质量持续改善。第三次全国国土调查显示,2009—2019年10年间,林地、草地、湿地、河流、湖泊等生态功能强的地类面积增加2.6亿亩。全国荒漠化和沙化土地面积持续缩减。2020年,全国森林覆盖率提高到23.04%,森林蓄积量提高到175.6亿立方米。一些濒危物种种群数量稳中有升。全国地表水优良水体比例由2012年的61.7%提高到2021年的84.9%,2021年全国地级及以上城市空气质量优良天数比例较2015年上升6.3个百分点,2020年单位国内生产总值碳排放较2005年下降48.4%。我国生态文明建设取得的成就,得到了广大人民的衷心拥护,也得到了国际社会广泛肯定。

    三、充分认识当前我国生态文明建设面临的挑战和问题

    当前,我国生态文明建设仍然面临诸多矛盾和挑战,生态环境稳中向好的基础还不稳固,从量变到质变的拐点还没有到来,生态环境质量同人民群众对美好生活的期盼相比,同建设美丽中国的目标相比,同构建新发展格局、推动高质量发展、全面建设社会主义现代化国家的要求相比,都还有较大差距。

    从人与自然关系的角度看。全球气候变化正在导致冰川加速融化、海平面上升、极端气候事件频发,人类活动严重威胁生物多样性。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告显示,2011年至2020年全球地表温度比工业革命时期(1850—1900年)上升了1.09℃,多数学者认为与累积人类活动特别是二氧化碳排放相关。美国科学院院刊指出,1979—2017年间,南极每10年平均年融化冰体分别约为400、500、1660、2520亿吨。多项研究表明,如果对碳排放不加控制,到2100年全球海平面将明显上升。中国气象局统计数据表明,2000—2019年登陆我国的(超)强台风数量超过1980—1999年的2倍。

    从保护与发展关系的角度看。有的地方还不能很好处理当前与长远、发展中取与舍的关系,规模扩张惯性依然存在。有的地方国土空间开发保护格局不尽合理,耕地开垦、国土绿化与自然地理格局不相适应。自然资源安全供给压力与粗放利用并存,耕地保护的形势依然严峻,节约集约用地还有较大提升潜力。生态系统质量和稳定性、生态保护修复科学性系统性还有待提高。实现碳达峰、碳中和任务艰巨。

    恩格斯指出,我们不要过分陶醉于我们人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都对我们进行报复。自然界的变化,特别是累积人类活动造成的恶劣变化,如果任其长期持续演化,必将给人类带来灾难。我们应该坚持有取舍、守底线,控制人类向自然无度索取的不合理欲望,守住人类活动的有形边界和无形边界,限制人类过度利用自然的不合理行为,包括某些在技术和工程上可行但违背伦理和自然的行为,最大限度减少对自然的破坏性影响,真正构建和谐共生的人与自然关系。

    四、深入贯彻习近平生态文明思想,不断提升自然资源保护和利用水平,促进高质量发展

    自然资源部是建设生态文明的重要部门。我们坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,认真贯彻习近平总书记重要指示批示精神,开展一系列工作,确保党中央、国务院决策部署落地见效。

    推动重大制度建设。贯彻党中央顶层设计,牵头起草并报请中央审定印发自然资源资产产权、国土空间规划、统筹划定落实三条控制线、自然保护地体系、所有权委托代理、建设用地二级市场、不动产登记、围填海管控、生态保护修复等10多项事关生态文明建设的重大制度。

    强化重大基础性工作。探索构建全面反映地下资源、地表基质、地表覆盖和管理要素四个层面信息的统一的自然资源调查监测体系,统一自然资源领域用地用海等重要分类标准。完成第三次全国国土调查,开展基础测绘、海岸线修测、地质灾害隐患、矿产、森林、红树林等专项调查。地质找矿取得新突破。

    稳妥推进重大改革。有序推进自然资源统一确权登记,开展全民所有自然资源资产所有权委托代理机制试点,探索建立生态产品价值实现机制,受国务院委托向全国人大常委会报告国有自然资源资产情况。将主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划等融合为统一的国土空间规划,完成5省“三区三线”划定试点并向全国推开。对利益平衡、入市用途、市场调控、市场主体意愿、农民选择权等问题深入调查研究,提出稳妥推进农村集体经营性建设用地入市改革建议。出台鼓励和支持社会资本参与生态保护修复的政策。合理增加住宅用地供应,优化竞拍规则,向市场全面公开各类住宅用地存量信息和土地出让过程中关联地块重要信息,维护市场公平。全面推行矿业权竞争性出让,根据技术原理推动实现油气探采一体化制度。结合机构改革职能并入,土地、规划、测绘实行“多审合一、多证合一、多测合一”。

    整治突出问题,努力止住新问题,稳妥处理历史遗留问题。针对“大棚房”、破坏生态环境建“私家庄园”、农村乱占耕地建房等问题稳妥推进清查整治,同时出台政策规范设施农用地管理,保障农村村民合理宅基地用地需求。除国家重大项目外,严控新增围填海,2018年7月实施有关规定以来,违法围填海规模由以往一年几百上千公顷下降到近3年累计十多公顷。同时,分类处理历史遗留问题。建立建设用地增量安排与消化存量挂钩机制,与地方政府共同努力,过去4年共消化2018年之前批而未供土地1372万亩、闲置土地436万亩。

    近年来,重庆市以国土综合整治为抓手,统筹推进山水林田湖草系统治理和美丽宜居乡村建设。图为2021年8月25日,九龙坡区西彭镇新民村国土综合整治项目区的水稻迎来丰收季。自然资源部供图 龚安平/摄

    深入研究重大问题。把技术逻辑搞透,行政决策才会有科学的依据。比如,青藏高原冰川退缩、多年冻土面积减少、活动层厚度增加对地表径流量和生态系统有哪些重大影响?三江源地区草原退化到底是过度放牧、禁牧,还是由于冻土层变化引起地下水位下降、土壤干化导致的?有的地方出现的“小老杨”问题,到底是树龄到期,还是在本应种草的地方种树,由于蒸散耗水量增加长期积累导致地下水位下降而引发的?等等。相关问题有的已经取得阶段性研究成果,有的还在深入研究之中。

    我们深感当前的工作与党和人民的要求相比还有很多差距和不足,我们要坚持党中央精神和国家立场,把握好国情变化特别是同一主题下的差别化国情,把握好技术逻辑与行政逻辑相统一,把握好工作的次序、节奏、分寸,在守住底线、节约集约、多目标平衡下促进高质量发展。

    坚守粮食与能源矿产资源安全底线。习近平总书记指出,要增强国内资源生产保障能力;中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手中。我们要严守18亿亩耕地红线,提升全部耕地保护强度,带位置下达耕地保护任务,确保“数、线、图”一致。强化和完善非农建设占用耕地占补平衡制度,新建立耕地转为其他农用地及农业设施建设用地“进出平衡”制度。加强战略性矿产资源国内安全供应,实施新一轮战略性矿产国内找矿行动,坚持并实施生态保护红线内矿产勘查开发差别化政策,积极推进“净矿”出让,开展煤炭露天开采用地改革试点。

    持续深化国土空间治理改革。习近平总书记指出,要强化国土空间规划和用途管控,落实生态保护、基本农田、城镇开发等空间管控边界,实施主体功能区战略,划定并严守生态保护红线。我们要以优化国土空间开发保护格局为目标,建立国家省市县乡五级上下贯通的国土空间规划“一张图”。坚持国土空间“唯一性”,在“一张图”上协调解决各类专项规划的空间需求和矛盾冲突。“三区三线”划定为全国国土空间规划编制奠定重要基础,要发挥国土空间规划的战略引领和刚性约束作用,严守三条控制线。制定差别化的国土空间用途管控规则,改革重大项目用地审批制度。

    全面提升资源节约集约利用水平。习近平总书记指出,要抓住资源利用这个源头,推进资源总量管理、科学配置、全面节约、循环利用,全面提高资源利用效率。当前土地资源利用矛盾已十分尖锐,未来10—15年将面临更大挑战,需要采取重大创新举措大力度推进节约集约用地。要严控超大、特大城市以及收缩型城市新增建设用地,全面修订各行各业用地标准,明显提升节约集约利用水平。在各类建设项目生成阶段或可行性研究阶段明确开展节约集约用地专门评价,新上项目应努力达到国内同行业节约集约用地先进水平。完善土地复合利用政策,推进多层厂房建设,明显提高园区建筑密度和容积率。充分发挥价格机制在土地要素配置中的作用,探索工业用地供应出让方式转变,完善盘活闲置和低效产业用地的市场机制。探索有效盘活农村存量建设用地路径。全面提升矿产和海洋资源保护利用水平。

    加大生态保护和修复力度。习近平总书记指出,要坚持系统观念,从生态系统整体性出发,推进山水林田湖草沙一体化保护和修复,更加注重综合治理、系统治理、源头治理。我们要统筹生态建设布局,逐步调整不符合自然地理格局和水资源约束的土地利用方式。通盘安排未来生态退耕、国土绿化,带位置下达绿化任务。持续推进以国家公园为主体的自然保护地体系建设,强化野生动植物及生物多样性保护。统筹实施重要生态系统保护和修复重大工程,加强森林草原湿地保护修复,科学推进石漠化、荒漠化综合治理,开展历史遗留废弃矿山修复治理。严格管控围填海,对未开发的无居民海岛战略“留白”。健全地质灾害、海洋灾害等监测预警体系,继续实施自然灾害防治重点工程。以乡镇为单元推进全域国土空间综合整治。

    巩固提升生态系统碳汇能力。2021年3月习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议强调,要提升生态碳汇能力,有效发挥森林、草原、湿地、海洋、土壤、冻土的固碳作用。我们要努力减少对生态空间的占用及碳库损失,科学安排植树造林空间,合理开展森林经营和更新,发挥海洋“蓝碳”潜力,不断提升碳汇增量。积极探索岩溶作用固碳、基性—超基性岩矿化固碳、海洋渔业和微生物固碳、二氧化碳捕集利用与封存等固碳增汇新路径。

    不断完善生态文明制度体系。习近平总书记强调,要深入推进生态文明体制改革,强化绿色发展法律和政策保障,健全自然资源资产产权制度和法律法规。当前生态保护和自然资源开发利用中存在的突出问题,不能只通过事后处罚来处理,还要从更深层次、以更科学的治理机制去解决。要不断深化对党中央顶层设计的认识和实践探索,深入推进自然资源资产产权制度和要素市场化配置改革,全面落实全民所有自然资源资产所有权委托代理机制,完善自然资源执法督察体制。进一步健全生态保护修复财政资金和社会资金投入机制,深入探索生态保护补偿和生态产品价值实现机制。建立健全基于自然资源调查的生态系统调查评价监测体系。积极参与、配合出台有关法律法规。

     
    全面推动建设人与自然和谐共生的现代化

     

    成都地下空间建设现场。 赵 凡 摄

     

    武汉地铁站。 赵 凡 摄

     

    上海地铁地下空间。资料图片

     

    核心提示:城市化使得城市土地资源日益紧张,有效开发和利用地下空间成为大势所趋。在5月份召开的全国科技创新大会上,习近平总书记明确提出,向地球深部进军是我们迫切需要解决的战略科技问题。而国土资源部提出的科技创新“三深一土”战略,则让“向地球深部战略”实施进入快车道。其实近年来,上海、成都、武汉等城市已经开始立体空间发展的探索和实践,取得了不少实绩。但大部分城市在地下空间利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段,如何解决地下空间的安全利用问题迫在眉睫。

     

    自以为熟悉成都,可我还是在它最中心位置的天府广场上迷失。令人堵心的堵车和比肩接踵的人流像是不见了。

    这是11月27日的上午,成都少有的太阳出来,眼前所见,是宽阔的广场,上面喷泉、绿地、雕塑、玩闹孩子,还有晒太阳的老人。

    成都市规划院的领导带着我们来到步梯口,一边往下走,一边介绍:天府广场地下工程的总体布局是四层:地面广场,用于休闲和人车集散;地下一层,是商业、文化、交通功能;地下二层,是车库和地铁站厅,地下三层,是1号线站台,地下四层,是2号线站台。

    原来,地面上的广场,在地下却成为另一个立体的繁华世界。会生活的成都人依然会生活,但是换了一种方式。

    这种改变,是从什么时候开始的?终将向何方?

     

    朝向未来的国家战略,迫切性、必要性几乎被大举进军的城市化“逼”出来,一开始就显示出不可阻挡的趋势性。从政府角度看,“三深一土”是中国科技创新的新高地。中国城市未来的发展、中国地勘产业的未来转型都能在地下空间利用中找到突破口

     

    当在很多人都在纠结如何利用地面空间的时候,地下空间的利用,其实早就开始,只不过没有上升到整体的、长远的理念上认识。

    中国在西汉时期就出现了5到7米深的水井;

    1835年,四川自贡诞生了1001.42米的人工钻凿盐井;

    我国目前最深的油井在新疆塔里木盆地,深达8408米;

    我国第一口用于科学研究目的的5000米深钻在江苏省东海县诞生;

    1969年10月1日,北京第一条地铁线路建成通车;

    20世纪初,中国地质调查局开始把城市地质调查研究作为重要的工作内容

    ……

    无论是单孔挖凿,还是成面积的挖掘建设,亦或是摸清家底的探索研究,我们早就因为各种各样的原因打起了地下空间的主意。但是,当21世纪第一个15年过去之后,很多有识之士深刻地意识到,这件事,我们再不做,就晚了。

    在国外高校执教多年的中国地质科学院教授级高工戴春森知道不少国际做法。比如美国的“地球透明计划”、芬兰的“赫尔辛基地下空间总体规划”、马来西亚的“排洪与地下公路一体化”。

    这些成规模、成系统的地下空间利用规划,在一些国家已经完成。地下空间利用的实践也在一些国家做得有声有色,比如新加坡利用100米以下的地下空间,主要是做物流;加拿大蒙特利的城市空间建设,30%已经转到地下;东京在地下修建了巨型的排水系统。有数据表明,国际城市地下空间利用率为30%。而我国城市平均地下空间的利用率只是17%。

    地下空间利用的差距是因为整体深测水平有差距。按照地球深部探测首席专家组组长董树文的观点,我国深部探测领域相对国际先进水平之间有一个30年左右的代沟,我们在探测技术、探测和利用深度、探测分辨率和探测程度上都存在明显差距。就在人家开始第二轮深地探测时,我们的第一轮才刚刚开始。

    其实,对地下空间利用的必要性,地球人的认识都一样,因为横亘在所有人眼前的问题都一样——而中国,压力则更大。

    人口增长、交通拥堵、日益加剧的污染、越来越频繁的自然灾害、越来越严重的地表资源的枯竭……种种问题表明,要做到可持续发展,必须要把深地探测研究上升到国家战略的高度认识。

    地下空间安全利用的国家专项研究势在必行。

    在今年5月召开的全国科技创新大会上,习近平总书记明确提出,向地球深部进军是我们迫切需要解决的战略科技问题。国家领导人对地下空间和能源资源的开发利用高度重视,而新近叫响的国土资源科技创新“三深一土”战略,恰好契合了国家“十三五”规划纲要中提出的“深空、深海、深地、深蓝”发展目标。

    “向地球深部战略”实施进入快车道。在此背景下,国土资源部与教育部、中科院、中国地震局共商建立了深地探测研究协调机制,成立了由国土资源部部长姜大明任组长的深部研究领导小组,责成由8位院士专家组成的首席专家组领衔编制地球深部探测国家重大科技项目方案,由多位院士专家组成的专家顾问委员会咨询把关,共同推进深地探测研究重大科技项目立项。

    立项建议书目前已经完成,计划年底前完成论证工作,这是深地探测的进度表。在科学家的立项书里,深地探测项目分四个层次:第一层,近地表探测(0到0.5公里);第二层,万米资源探测(0.5到10公里);第三层,透视地壳探测(10到30公里);第四层,深地科学探测(大于30公里)。要完成八大任务:地下空间探测与安全利用;深部含水层结构探测;深部资源能源探测与开采;深部油气探测与开采;地热资源探测与地热利用;深部地下观测与地壳活动性监测;深部探测前沿技术与装备;深部探测与深部过程。

    地下空间安全利用的课题排在八大任务的第一,不仅因为它对于中国未来发展至关重要,还因为大家对它最摸不清底。

    中国地下空间起步晚发展快,存在资源浪费、生态环境破坏等诸多问题,亟须科学的理论、先进的技术和严谨的规则进行破解,迫切需要通过国家重大科技专项“创理论、攻技术、建规则”。中国地质科学院党委书记、副院长王小烈说,地下空间安全利用和立项研究对于国家发展有三个重大意义:第一是缓解城市土地供应的压力,保障城市可持续发展;第二是防范自然灾害影响;第三是引导产业转型,培育新兴产业,增加社会经济的效益和生态环境的效益。因此,“向地下要空间、要安全、要效益,是我国社会经济和城市发展的必然选择”。

    调研,就是立项论证工作的重要部分。

    11月25日~28日,地球深部深探研究领导小组及首席专家组成员赴上海、武汉、成都三个大都市调研。来自国土资源部、教育部、中科院、中国地震局等不同部门的有关院士、专家每到一处,即马不停蹄地召开座谈会并考察现场,了解各个城市地下空间安全利用的需求点、梳理未来在地下空间安全利用中需要攻克的科技难题、沟通各地方因地制宜的特色发展途径。

     

    关于地下空间的种种涉及,不能再只当成文学看。科学家的畅想把一个完全不一样的世界展现出来,你还当这是异想天开吗?不,它也许就是我们看得见的未来

     

    “全球变暖,环境恶化,地面城市问题突出,人类已经开始探索太空定居。那么,我们有没有可能往下看?深部空间资源丰富,人类能否实现在地球深部生存和定居?”

    四川大学的谢和平院士从这个发问开始了自己的阐述。他说,与我们已经熟悉的地面空间相比较,深地空间环境清洁、隔音隔震、天然抗自然灾害,低成本无辐射而且恒温恒湿。因此,深地空间可能成为优于太空移民定居,应对未来地球灾害的人类移居方式。

    移居地下生活,需要建立全链条的生态圈。谢和平构想的奇特之处正在于此。在他的构想中,地下空间要打造出三层——地下宜居城市、地下生态圈和科学探索基地。在这张构想图中,有生活和文化区域,比如可将图书馆、博物馆、会展中心、体育馆、音乐厅、养老院等地上文化、娱乐设施转入地下;有交通与通信,比如可以在深部纵向和横向设计覆盖整个地下空间网络;有生态景观,比如可以进行包括植物、动物和微生物的地下生态系统构造,以及地下瀑布等景观系统建设。

    科学的构想不是科幻小说,它的内核,还是科学研究与推理。对于谢和平带来的这场头脑风暴,大家观点并不相同,但都认为,地下空间的安全利用可以通过科技攻关实现,这已经并可能为越来越多的实践案例所证实。

    地球深部工程要做什么?

    地质学告诉我们,地球从地表到地心,分地壳、地幔和地核三个同心球层。现在所谓的地下空间利用,主要还在地壳层。在开发的过程中,要对付的,主要是覆土层和基岩层。而这两个层面的施工,需要多种技术的支持。

    技术是为目标服务的。董树文提出,首先,地下空间是资源,需要向评价其他地下矿产资源一样进行规范地调查、勘查和评价;其次,所谓地下空间并“不空”,而是充满水土、岩石物质、具有温压梯度、应力变化等多重场元的平衡系统,一旦开发利用必然产生原始平衡的扰动和破坏,需要精细的探测和实时的监测技术;再次,地下深部空间具有极端物理、化学、生物和地质环境,可以开展地表温压条件下不可实现的实验,如增重环境与上天的失重环境恰恰相反,极具探索性。所以,地下空间探测与安全利用,包括了城市地下空间、地下含水层和特殊空间三个部分。

    地质勘查、工程地质和地铁建设的多年实践,已经开发和运用了不少地下工程技术。但是要想达到董树文所说的三部分的要求,还远远不够。

    戴春森根据国际事例研究提出,深部工程的展开,应该走这样的流程:第一是要做探测评价。要搞清地球原始平衡状态、建立多场的3D静态模型,画出基本线。第二是做规划。规划设计要考虑多种影响因素,比如工程叠加后对地质环境的影响、地质环境变化对工程的影响,这些变化随时间的演变过程、对这些演变最终造成灾害的可行性的动态模拟及灾变预测和规划、设计中的规避。第三就是建设使用阶段。这一阶段要进行对变化参数的监测,监测结果要用于校正和更新动态模型,要工程干预消除或延缓灾变演变过程。

    将地面建设放到地下,必须杜绝急功近利。

    作为地球深部探测首席专家,中国地质大学(北京)教授王成善院士说,在调研中,他产生了两个基本想法。第一个想法是要保证规划第一、安全第一和环境第一。城市地下空间的利用具有不可逆性。地面上建一个建筑,觉得不合适可以炸掉,地下就不行了;地下空间的发展是高成本投入,空间利用先后次序不同,影响的不是一两亿元,而是几十亿元、几百亿元的问题;地下空间受多强制性要素的约束,所谓上天容易入地难,是因为地下是个固体空间,充满了巨大不确定性。

    他的第二个想法是地下空间利用规划必须考虑全功能、全深度、全资源和全灾害。他解释道,所谓全功能,是说由于地下空间的特殊性和巨大挑战性,我们一开始做的时候,就要把所有功能都考虑清楚,这种考虑要非常超前。所谓全深度,是指要站在整个世界科技发展的前沿态势来考虑深度问题。所谓全资源,不仅指地下资源,而且指在开发过程中的水、热和废渣石等资源的综合利用。所谓全灾害,是指既要考虑在地下空间利用之前的灾害问题,也要考虑到在开发利用过程之中的灾害问题,还要考虑开发利用之后运行过程中的灾害问题。

     

    对于中国正在崛起的一批特大乃至超大型城市,解决地下空间的安全利用问题已迫在眉睫。城镇化大举进攻下,满负荷、超载量滋生出形形色色的城市病。一些城市已经开始立体空间发展的探索和实践,也取得了不少实绩。但大部分城市在地下空间利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段

     

    21世纪初,中国地质调查局开始拓展了一项有重要意义的工作:城市地质。2003~2009年,环渤海、长三角和珠三角启动了上海、北京、杭州、天津、南京、广州6个城市的三维地质调查试点。

    南京地调中心研究员程光华告诉记者,三维地质调查试点在多领域采用多种技术手段对城市地质进行了全面、综合、系统的调查。在多个试点城市建立了数据库、三维模型和信息系统,为城市地下空间探测奠定了很好基础。但是调查深度大都以50米以浅为主,以工程地质钻为主,以钻孔为主,没能够很好地解决不确定性和抗干扰性的问题,深度和精度都有很大的局限性。

    但是城镇化的大潮完全不能等待。大城市、特大城市、超大城市的交通和各种形式的污染让城市管理者急切寻找另一个空间,在全国各地迅速兴起的地铁建设热,是这种情绪最直接的表现。

    成都,一个让人充满安逸生活想象的城市,在2005年之前,它的地下空间建设主要还是在人防工程、地下人行通道、车行下穿隧道、地下停车场这个层面。2005年,地下空间利用问题进入市政府的重要议事日程,该市先后编制了地下空间总体规划纲要(2005~2020)和《成都市中心城区地下空间利用规划》,将商业空间及居民活动空间逐渐往地下拓展。从2010年起,成都市进入了地铁快速发展期。该市规划局有关负责人说,目前,成都已经开通了地铁2号线、4号线1期和地铁3号线1期工程,运营里程达108公里。明年将开通运营4号线2期、10号线1期和7号线。

    让他们自豪的还有巧用地下空间建交通隧道、地下停车场、地下综合管廊,以此来舒缓地面老城区压力。比如天府广场地下工程、川大校园内运动场地下工程、川师车辆段与综合基地地下工程等。把地下通道、停车场和地铁综合在一个空间成规模设计施工,既解决了交通拥堵老大难问题,又让历史古建熠熠生辉,让老城旧貌换新颜。

    针对地区特点,成都市对地震水文进行认真分析梳理,在规划中重点研究地下公共设施规划布局,在深度上按浅、中、深分层指导,平面上形成分类控制布局。

    成都市的热情非常高涨。他们计划要在2020年末,全市地铁运营总里程达到650公里以上,运营达到500公里以上。计划2025年末,全市建成地下综合管廊约500公里,全域成都基本形成区域骨干地下综合管廊网线。

    武汉,一个由长江和其支流分为三处、水面面积占整个区域版图面积1/4的江城,地下空间如何利用?这个问题,实在让武汉市政府焦虑。武汉市市委常委、常务副市长龙正才感慨道,武汉这地方,动不动就要修桥,动不动就要修隧道,地上建筑设计力量还算雄厚。但是要论地下,难度就大了。

    据武汉市规划部门介绍,该市2007年启动第一轮主城区地下空间利用专题规划,2014年结合地铁城市、海绵城市建设、“三旧”改造以及“十三五”规划等,启动新一轮武汉市地下空间综合利用专项规划编制。按规划,到2020年,武汉主城区地下空间规模要达到达到450万平方米,人均地下空间建筑面积达到6个平方米。

    武汉人说,目前他们的地下空间使用最多的还是停车场。自2012年首条地铁通车后,武汉市进入地铁时代。目前已建成2、3、4号线地下轨道,线网总长度达到89公里。但这距离目标还很远。他们的规划是以14条线轨道交通线路,达到60分钟穿越,30分钟达到中心城区的目标。此外,武汉完成了多条水下隧道,其中武汉长江隧道2008年建成使用,是万里长江上第一条穿江隧道。东湖隧道2015年建成,是我国最长承重湖隧道。综合管廊、大型地下商业项目、地下人防设施等都在建设中。今后,他们将进一步拓展过江隧道,谋划地下排水深邃建设。

    在管理方面,武汉市出台了《地下空间开发利用管理暂行规定》《轨道交通规划管理办法》等一批地方管理法规,探索了地下土地供应和产权登记,轨道交通安全建设与运营管控途径,开展了全市及重点地区的地下空间综合利用规划。

    在对三个大城市的考察中,专家们不约而同地对上海地下空间安全利用的实践和规划思路竖起了大拇指。

    上海的常住人口高达2415万,对于地下空间的迫切需求,促使它较早即开始了地下空间的开发。20世纪90年代以来,随着大规模旧城改造和新区建设,特别是地铁建设的大力推进,上海的地下空间开发已经形成一定规模,近几年更是进入快速发展期。

    上海市规划和国土资源管理局有关人士介绍说,截至2016年,全市已经建成地下地下工程共有3.6万个,总建筑面积8186万平方米。截至“十二五”末,上海城市轨道交通网络运行线路总数已达14条600多公里,城市轨道交通基本网络已经全面建成。形成了一批多功能、大规模的地下综合体。地下综合交通枢纽和道路为优化城市交通提供了新渠道,结合绿地、广场、公园建成的地下车库缓解了中心城区停车资源紧张的问题。地下市政管线设施已成相当规模,专业管沟和综合管廊建设正在探索和推进阶段。此外,还已建成了一批指挥工程、医疗救护工程、防空专业队工程和大型人员隐蔽部等骨干民防工程。

    上海在地下空间利用的管理上也进行了多项探索。比如出台了一系列法规政策,对地下空间安全使用管理和地下空间开发引发地面沉降防治等进行规范。2014年颁布实施的《上海市地下空间规划建设条例》要求,地下空间开发应遵循统筹规划、综合开发、合理利用、安全环保、公共利益优先、地下与地上相协调的原则,并对地下空间实现分层利用。同时,上海还建立了地下空间管理联席会议制度,市住建委牵头、17个部门统筹协调涉及地下空间利用的重大事项。为加强地下地籍管理,上海市还发布了《上海市城市地下空间建设用地审批和房地产登记规定》,分别针对存量单建地下空间、存量结建地下空间和新增地下空间提出了三维宗地构建方法。2013年市政府办公厅转发了《上海市地下建设用地使用权出让规定》,规范了经营型地下建设用地使用权实行出让制度,明确了出让方式,量化了出让价款的确定方法。

    早在2003年,上海就在全国率先完成地下空间概念规划,这些年,该市相继出台不少相关规划,已有的规划在不断完善中。2012年出台《上海市城市地下空间开发利用和保护十二五规划》。目前,该市已制定了《上海市城市总体规划2016~2040》并向社会公示。

    规划、法律、管理、技术工艺等等方面尽可能到位,上海的探索让人感受到精致用心的国际范儿。

    三个城市以自己的方式因地制宜地探索地下空间的安全利用,原因是他们都有共同迫切的需求!

    但问题和困难也是显见的,比如:

    ——规划布局需要有更长远的眼光,需要为未来发展做预留。

    ——就目前开发的深度和结构而论,尽管不少城市地下交通设施建设规模不小,但开发深度与全球城市相比有差距,轨道交通承担公共交通比重有待提高,地下交通网络化需要完善,地下快速路和地下步行道尚处于起步阶段。

    ——就管理而言,地下市政公用设施缺乏统一监管。地下空间建设的历史信息缺乏梳理和统筹管理和分享机制。

    ——在复杂地形上的地下空间利用好还存在技术工艺的难点

    ——在地下空间利用的法规政策上还有很多问题需要探索规范

    ——如何在地下空间建设中防灾减灾,保障地面和地下空间的安全,技术和设施需要借鉴全球城市经验,提前做合理有序的开展规划和建设。

    11月28日晚,记者在返京的飞机上采访了刚结束调研任务的深地探测协调领导小组成员、中国地质调查局总工程师、地球深部探测中心主任严光生。

    “中国城市发展的迅速程度令人震惊,像上海、武汉、成都这样的特大城市对地下空间的需求之大,简直就是迫不及待,而且它们都在加快脚步发展地下设施建设。”这种状态,严光生觉得,有喜有忧。“喜的是大家都意识到了地下空间安全利用的必要性,像上海这样的城市,甚至考虑得更长远,在规划中给后人留下了发展空间,从环保的角度,编制了2030年和2040年的不同规划。忧的是,我们现在对地下空间的了解还并不十分清楚,仓促上阵,肯定不行。还有很多科技难关需要进一步攻克”。下一步,他说,要在今年底前完成总体方案的论证,明年争取将完善好的方案上报国家。

    怎么面对地下可利用空间?
      2015年7月3-4日,中国地质调查局党组成员、中国地质科学院党委书记、副院长王小烈到江苏省东海县中国大陆科学钻探工程野外观测基地调研。

      中国大陆科学钻探工程(CCSD)是利用现代深部钻探高新技术,在具全球地学意义的大别-苏鲁超高压变质带东部(江苏省东海县)实施的中国第一口5000米科学深钻,是我国地下长期观测实验站及地壳深部物质研究基地。近期,中国地质科学院地质研究所为加强野外观察基础建设,研究断裂带活动性质及运动规律,实现关键地带地应力实时监测,为预防地震地质灾害提供科学数据,实施了“东海科钻卫星孔地球物理综合观测”项目。

      王小烈首先视察了大陆科学钻探工程野外观测基地的设施设备和科研工作进展,听取了项目组关于科钻卫星钻孔的实施情况、地球物理仪器安装及各类指标检测的报告;随后,查阅了项目系统集成报告和相关文档资料,对施工现场进行了详细的检查。在此基础上,王小烈与参加调研的江苏省地震局、上海市地震局和连云港地震局有关领导和专家进行了广泛的交流和讨论。王小烈高度肯定了中国大陆科学钻探工程取得的成绩,为地调局实现“六个一流”的目标提供了有力支撑。

      最后,王小烈对基地建设和发展提出几点建议:一是项目组应尽快按有关领导和专家意见完成科钻卫星孔地球物理综合观测各项工作;二是地质所应加强地球物理监测数据的共享与业务交流,提供一流研究成果;三是加强应变数据、宽频带地震观测数据的实时处理分析,扩大服务范围;四是加强对外宣传,为更好地服务国家防灾减灾提供技术支撑。



    王小烈一行实地考察东海科钻卫星孔地球物理综合观测设备



    王小烈一行听取地质所关于东海科钻卫星孔地球物理综合观测项目的汇报



    王小烈调研中国大陆科学钻探工程野外观测基地
      2015年2月中下旬以来, 大陆构造与动力学国家重点实验室东海地壳运动长期观测站监测到周边地区地震活动频繁。尤其是在3月中旬接收到最为密集的地震信号(最高每天12次地震)。其中,2015年2月18日至3月30日期间,共记录到地震105次,M3级以上地震4次,最大地震为安徽阜阳3月14日M4.8级地震。至3月底,地震发生频度相对减少。大多数地震分布在长期观测站周边,以郯城-芦江断裂带附近最为集中。小震群的发生说明,郯城-芦江断裂带虽然老化了,但并没有死,仍需加强对其的监测。

      东海地壳运动长期观测站坐落于大别-苏鲁超高压变质带东部,江苏省东海县境内,毗邻郯庐断裂带,是世界上第一个深度超过4000米的深井地壳活动观测研究基地。主要职能是:通过长期观测记录地球物理参数,监测我国东部地壳活动性;积累科学观测数据,为推动地球科学研究提供宝贵资料。2015年,长期观测站将完成“深井地球物理仪器安装Ⅱ期工程”建设,届时长观站将成为一个具备地震、地应力、磁力、倾斜、孔隙压力、温度、水位等多种地球物理观测手段为一体,地面、浅井、深井三位一体的地壳活动性综合观测平台。

      2月21日江苏东海M3.0级地震在井下2540m的记录


    大陆构造与动力学国家重点实验室东海地壳运动长期观...
      北京时间2015年4月5 日14:11:26,尼泊尔发生8.1级地震。大陆构造与动力学国家重点实验室东海地壳运动长期观测站观测到地震信号,震中距长期观测站 3287km。从记录可见,4.5赫兹水平分量信噪比最好,说明这是来自千里之外的强震。

        东海地壳运动长期观测站坐落于大别-苏鲁超高压变质带东部,江苏省东海县境内,毗邻郯庐断裂带,是世界上第一个深度超过4000米的深井地壳活动观测研究基地。主要职能是:通过长期观测记录地球物理参数,监测我国东部地壳活动性;积累科学观测数据,为推动地球科学研究提供宝贵资料。2013年,长期观测站曾实时监测到朝鲜第三次核试验的地震记录。


    井下1500m的原始记录


    大陆构造与动力学国家重点实验室东海地壳运动长期观...