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    根据美国地质调查局发布的最新研究报告,美国全国用水量从2010年起持续降低,2015年美国每天取水量为3220亿加仑(12.2亿立方米)。这意味着从2010年起用水量已减少9%,当时每天取水量约为3540亿加仑(13.4亿立方米),这是自1970年以来的最低水平(370亿加仑,约14亿立方米)。

    “用水量持续下降,是因为我们持续努力有效利用关键水资源,这是令人鼓舞的,”内政部水科学助理部长蒂姆佩蒂说。“水是我们不能没有的一种资源,它的合理使用有助于确保维持人类以及生态和环境的需求。”

    图1 2015年美国各州的用水量分布图 

    2015年,12个州的总取水量占到美国总取水量的50%(按用水量排序):加利福尼亚州、得克萨斯州、爱达荷州、佛罗里达州、阿肯色州、纽约州、伊利诺伊州、科罗拉多州、北卡罗来纳州、密歇根州、蒙大拿州和内布拉斯加州。

    图2 2015年从西向东美国各州各类用水量累积图

    加利福尼亚占所有类别取水总量的近9%,占淡水总取水量的9%。得克萨斯州占所有类别取水总量的约7%,主要用于火力发电、灌溉和公共供水。佛罗里达州的盐水取水量占比最大,占全国总取水量的23%,大部分含盐地表水用于火力发电。得克萨斯州和加利福尼亚州含盐地下水取水量占美国总量的59%,主要用于采矿。

    美国地质调查局局长介绍:“美国地质调查局致力于提供全国用水的综合报告,以确保资源管理者和决策者掌握水资源管理所需的信息。这些数据对于了解全国不同气候环境中的水量平衡至关重要。”从1995年开始,美国地质调查局对两类用水量进行估算:火力发电和灌溉。

    消耗性用水量是总取水量中由于蒸发、植物蒸腾或被产品吸收等原因而不能立即使用的部分。美国地质调查局的水文学家介绍:“消耗性用水量是水量预算的关键组成部分。重要的是不仅要知道从一个水源中抽取多少水,而且还要知道有多少水不再用于其他直接用途。”

    美国地质调查局估计,2015年火力发电产生的消耗性用水量为每天43.1亿加仑(0.16亿立方米),占总量的3%。相比之下,2015年灌溉产生的消耗性用水量为732亿加仑(2.77亿立方米),约占总量的62%。全国火力发电的取水量最大,为每天1330亿加仑(5亿立方米),其他主要用途分别为灌溉和公共用水。火力发电和公共供水的取水量下降,而灌溉取水量增加。总的来说,这3类用途占总取水量的90%。火力发电用水量比2010年下降了18%,是所有类别中下降比例最大的。灌溉取水(全部为淡水)增加了2%。公共供水的取水量下降了7%。

     图3 1950-2015年各类用水量趋势

    导致火力发电用水量下降18%的因素有许多,包括发电厂使用更高效冷却系统技术、保护水生生物的取水量下降以及发电厂关闭。

    与2005年至2010年一样,尽管全国总人口增加了4%,但公共供水量在2010年至2015年期间有所下降。公共供水系统所服务的人数继续增加,国内人均公共供水量从2010年的每天88加仑降至2015年的每天82加仑。国内人均用水总量(公共供水量和自备水供水量合计)从2010年的每天87加仑减少到2015年的每天82加仑。

    美国全国用水量下降到1970年以来最低水平

    2015年,美国能源部地热技术办公室负责管理的地热能前沿观测研究计划(Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy,FORGE)的第一阶段启动。FORGE计划旨在建立一个地下实验室来开展增强型地热系统(EGS)的前沿研究,并建立建设大规模、经济可持续和商业化的EGS所需要的技术。该计划的所有研发工作将集中于加强认识控制EGS成功与否的关键机理、如何在基岩地层中建立和维护裂缝网络。将利用这些认识来设计和测试建立大规模且经济可持续的热交换系统的方法,形成可降低工业开发风险和促进EGS商业化的严谨、可复制的方法。研发工作包括但不仅限于创新型钻井技术、储层压裂技术、以及井连通性和流动测试。

    FORGE计划由三个阶段构成。第一阶段于2015年启动,由5个团队分别在加利福尼亚州、爱达荷州、内华达州、俄勒冈州和犹他州选择候选场地。这五个团队花了一年时间来证实候选场地的可靠性,并表明团队具备满足FORGE计划目标和制定第二阶段计划的能力。2016年夏季,美国能源部组织专家对上述团队的工作进行了审查。根据审查结果,桑迪亚国家实验室(内华达州的FORGE场地)和犹他大学(犹他州的FORGE场地)被选中进入第二阶段。在该阶段,研究团队将获取新数据,以更好地刻画地下特征、获得所有必需的许可、以及制定针对诱发地震的缓解计划。美国能源部地热技术办公室计划于2018年春季从中选择一个场地进入第三阶段,来自工业界、学术界和国家实验室的合作伙伴将有机会在该场地针对关键研究领域(如储层特征刻画、改造和维护)开展创新性的研发工作。截至目前,两个团队均基本完成了第二阶段的主要工作任务,包括环境影响评价,地面微地震监测台站的部署,基于地震、地质分析和模拟的综合场地特征刻画,诱发地震缓解计划的制定,基于钻探的全面场地特征刻画。

    FORGE计划对理想场地的要求主要包括:

    (1)目标储层经过良好的特征刻画且温度范围在175oC至225oC之间;

    (2)具有10-16 m2量级的适当渗透率,低于典型可供开发天然水热型地热系统的上限;

    (3)目标储层的深度应介于1.5 km至4 km之间,以在避免钻探新井产生高额成本的同时满足EGS建造和新技术研发所需要的应力和温度特征;

    (4)一定不能位于已开发水热型地热田的区域内;

    (5)如果可以的话,尽量不要对目标储层的上覆沉积地层单元进行激发或流体循环。

    2017年,中国地质调查局和青海省国土资源厅共同组织实施的青海共和盆地干热岩勘查项目在共和盆地3705 m深度处钻获236oC的高温干热岩体。这是我国首次钻获埋藏最浅温度最高的干热岩体,实现了我国干热岩勘查的重大突破。此外,采用地球物理、地球化学、放射性调查等综合技术手段圈定了面积达3000 km2的干热岩体分布区并估算了远景资源量。在广泛、深入的干热岩资源勘查与评价的基础上,为促进对可持续、可再生和清洁的干热岩资源的开发利用,尽早部署实施干热岩(EGS)开发示范工程十分必要,因此美国能源部针对EGS场地规模实验的FORGE计划值得借鉴和参考。

    yw36附图

    美国能源部地热能前沿观测研究计划(FORGE)进展

     

     

     

     

    为落实中国地质调查局与美国地调局战略合作协议,经国土资源部、中国地质调查局批准,全国地质资料馆王新春、张慧军、连健一行3人组团于6月26日-30日赴美国地质调查局西部中心的门罗帕克资料图书馆开展资料数据共享交换及参加Esri全球用户大会。

    2016年6月27日上午8点参观门罗帕克资料图书馆,代表团与图书馆负责人Mike,前台借阅负责人Charles Wenger在前期邮件沟通的基础上,就数据、档案、图书编目研究等方面进行交流,实地检索翻阅现存于门罗帕克资料图书馆的与我国有关的地质资料,并在有限时间内争分夺秒地开展了现场扫描和拍照工作(见图1,图2)。因门罗帕克资料图书馆大部分资料被送往Reston和Denver,在Mike和Charles Wenger的帮助下,代表团与美国地调局的Reston、Denver图书馆建立远程联系。

    本次共收集Mineral resources of China(1-5)部分,14幅1:5万台湾地质图及地质图说明书(图3)。全国地质资料馆赠与门罗帕克资料图书馆1:100万G49衡阳幅地质图、1:50万H50B002001南昌市幅地质图(公开版)、李四光(庐山地质志略、沙河煤田东北部报告)及遵义县团溪洞上锰矿地质报告仿真件,门罗帕克资料图书馆回赠1:75万加利福尼亚州地质图及说明书(图4)。

    代表团于6月28日在圣迭戈参加主题为“GIS—Enabling a Smarter World”的Esri全球用户大会(图5),有针对性的选择主题会议和技术培训,进行现场学习和交流,并参观地图展(Map Gallery)。

    本次出访使全国地质资料馆与美国地调局资料图书馆首次建立资料共享交换关系,完善全国地质资料馆馆藏结构,丰富馆藏资源,并为今后的地质资料收集工作打下了坚实的基础。

    全国地质资料馆赴美国开展地质资料收集

    在自然资源部中国地调局的大力支持下,自然资源部中国地调局地质研究所承担的“雄安新区深部三维地质结构探测”项目在雄安新区开展了节点式短周期密集阵列技术实验,以尽快掌握该项新技术来服务支撑雄安新区地质结构3D透明化。目前该项目第一阶段数据采集工作已经完成,为充分研讨密集台阵数据处理的先进技术方法,2019年10月12日上午,雄安新区短周期密集台阵地震数据处理技术研讨会在中国地质科学院京区实验基地召开。

    节点式短周期密集阵列观测是一种代表地球物理高分辨率探测方向的新技术,是实现“地壳结构透明”的新利器,2011-2012年美国率先在加利福尼亚州洛杉矶长滩开展的采集和数据处理实验,展示出该技术巨大的应用前景和发展潜力。无论对于国际先进技术的应用、开发与推广,还是对于项目的进一步开展,本研讨会的召开恰逢其时。

    来自中国科学院、中国地震局、中国科学技术大学、吉林大学、南京大学、河北地质大学、南方科技大学和地科院深部中心的本领域高级专家,以及地质所岩石圈中心的科研人员和研究生等20多人出席了本次研讨会。地质所科技处介绍了本项目在建设雄安新区采用新理论、新方法、新技术、新装备方面的示范性和重要性,对项目务实负责和严谨认真的态度表示支持和认可。

    地质所岩石圈中心的李秋生研究员首先通报了雄安新区密集阵列观测实验数据采集的进展情况,会议围绕如何充分挖掘数据有效信息,实现地下结构高分辨成像的议题进行了报告和研讨。中国科学院测地所李志伟研究员、中国科学技术大学张海江教授、吉林大学张凤蛟副教授、南方科技大学杨辉副教授、中国地震局马小军博士、河北地质大学硕良勋院长、吴庆宇博士生分别做了精彩的报告。之后,自由发言作为研讨会的主要形式,参会的专家和学生们即兴发言或提问,研讨会在轻松、热烈的气氛中进行。

    10月13日,部分专家驱车前往雄安新区对实验现场进行了为期一天的野外实地考察。

    本次研讨会的举办,进一步增进了对国际密集台阵探测技术现状、前沿和发展趋势的了解,推进了与国内科研结构和大学的合作,明确了雄安新区项目数据处理的思路,为地球深部探测提供了新的技术方法,为下一步做出创新性成果奠定了基础。

     

     

     
     
    地质所组织召开雄安新区短周期密集台阵地震数据处理...