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    金秋十月,秋高气爽。10月16日,中国地质调查局组织退休干部职工赴通州大运河森林公园开展“与快乐相伴,与祖国同行”主题秋游活动。

    北京城市副中心的建设与发展始终牵动着老同志的心。大巴车沿临镜路、清风路等主要路段缓缓而行,让大家近距离感受通州的变化。一栋栋拔地而起的高楼,一条条宽阔平整的马路,一个个艺术与生活相结合的场景,使老同志真切感受到一座现代化新城高质量发展的独特魅力。

    老同志们从漕运码头乘船游览了运河风光。大运河宽广清澈,平阔如镜,徜徉在碧波荡漾充满古老文明的河道上,聆听志愿者对运河两岸人文景观、历史文化、民俗风情的讲解,欣赏两岸垂柳依依、高楼林立的迷人美景,大家流连忘返,纷纷拿出手机,与好友拍照留念。

    40分钟后游船抵达大运河森林公园。漫步其中,呼吸着清新的空气,尽享着景观大餐,感受着惬意生活,老同志们的快乐之情溢于言表。“月岛闻莺”观景阁上,老同志们瞩目远眺,尽览北京城市副中心风光,大家欣喜于眼前繁忙建设的景象,感慨于以“蓝绿交织、清新明亮、水城共融”为建设理念的新通州逐步从蓝图变为现实,对城市副中心成为新时代城市建设发展的典范充满信心。

    老同志们纷纷表示,此次秋游安排准备充分,富有意义。通过秋游大家沟通了感情,舒缓了身心,收获了快乐,同时真切体验到在新发展理念指引下北京的城市变化,对北京的美好未来充满了期待!

    局退休职工、部分家属和工作人员参加了秋游活动。

     
    中国地质调查局退休干部职工赴通州大运河森林公园参...

    2019年10月28日至11月1日,农工民主党中央与自然资源部中国地质调查局赴贵州省开展“页岩气和煤层气勘探开发利用情况”联合调研。全国人大常委、农工党中央专职副主席杨震,全国政协常委、自然资源部中国地质调查局副局长李朋德等参加调研。 

    调研组在贵阳市召开调研座谈会,听取相关单位和企业情况介绍,并赴六盘水市水城县黔水地1井、中石化华东油气分公司煤层气开发利用项目、毕节市织金县八步街道供水井实地调研。

    调研期间,由中国地质调查局油气资源调查中心实施的黔水地1井和中国地质调查局岩溶地质研究所实施的八步街道供水井得到调研组高度评价和地方政府充分肯定。织金县八步街道党委向中国地质调查局赠送“吃水不忘打井人,精准扶贫惠民生”的锦旗和感谢信。

    农工民主党中央认为,中国地质调查局在页岩气、煤层气和水资源调查方面做了大量工作,在支撑国家能源资源安全保障和精准扶贫方面成效显著。

    调研组指出,能源是国家发展命脉,贵州省页岩气煤层气资源丰富,具有很大的商业开采价值,对降低我国能源对外依赖度,推进能源安全战略具有重大意义。同时,由于地质结构、人才、技术、体制机制等因素制约,加快推进贵州省页岩气、煤层气开发利用任重道远。

    贵州省政协副主席、农工党贵州省委会主委张光奇,农工党贵州省委会副主委杨瑞东,农工党中央参政议政部、中国地质调查局有关部室和直属单位负责同志参加调研。

     
    农工民主党中央与局联合调研组赴贵州调研

    2019年4月16日上午,在通州区人民政府的大力支持下,自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所组织离退休党支部赴北京城市副中心规划馆进行学习参观。

    离退休党支部的同志们首先观看了主题为《打造无愧于时代的千年之城》宣传片,随后参观了北京城市副中心规划沙盘,系统了解了155平方公里的北京城市副中心总体规划理念和功能分区布局。详细了解了北京城市副中心着力打造国际一流的和谐宜居之都示范区、新型城镇化示范区、京津冀区域协同发展示范区的发展方向,以及构建一带一轴多组团的城市空间结构,突出水城共融、蓝绿交织、文化传承城市特色的结构布局。

    通过参观学习,大家对北京城市副中心有了更加直观清晰的认识,对设立北京城市副中心的现实意义有了更为深刻的理解。

    规划馆参观结束后,大家又游览了京杭大运河森林公园,欣赏了京杭运河两岸繁华锦簇、弱柳扶风、波光粼粼的春日盛景,感受了“最是一年春好处,绝胜烟柳满皇都”的盎然春意。

     离退休党支部合影

     

    离退休干部职工观看沙盘讲解

    探矿工程所离退休党支部参观北京城市副中心规划馆

    原标题:“地热+”:绿色中国新名片(改革开放40周年科技系列报道之能源篇④)

    西藏羊八井地热发电站。(资料照片)

    绝大部分地热能源深深埋藏于地下,除了火山喷发或者一些地方浅层热能能够为人们所直接感知之外,其内部蕴含的丰富热能只有通过钻探等方式才能为人们所认识和利用。从新中国成立以来,特别是改革开放40年来,中国科学家不仅摸清了本国地热资源的分布规律,绘制出翔实的“地热地图”,而且在地热资源开发利用方面取得了突出成就,把地热能转化为电能,把地热能用于采暖和制冷,并与农业等行业紧密结合,打造出丰富多彩的“地热+”模式,并使其成为一张亮丽的中国“绿色名片”。

    西藏羊八井地热发电站蜚声海外

    在中国地热资源分布图上,我们能够看到西藏自治区中的一大片被涂成“火红色”,那里正是国际上著名的“地中海—喜马拉雅地热带”的重要组成部分,是地球内热活动在陆地表面的主要显示带之一,这里的热储温度可以达到150~200℃以上,中国蜚声世界的西藏羊八井地热发电站就位于这条显示带上。

    上世纪70年代,西藏自治区选定在拉萨西北当雄县境内建设羊八井地热发电站。该地海拔4306米,地热田地下深200米,地热蒸汽温度达172℃。1977年10月,1号实验机组建成并启动试运行。1978年,羊八井地热电站达到设计要求。之后,装机容量进一步扩大,至1991年,该电站共完成8台3000千瓦机组建设,装机容量约2.4万千瓦。在国家高技术研究发展计划(863计划)项目“中低温地热发电项目”支持下,中国自主知识产权的“螺杆膨胀发电机组机”分别于 2008年和2010年两次应用于羊八井地热电站,使其性能和效率进一步提升。

    羊八井地热发电站是世界上海拔最高的地热发电站,开创了国际上利用中低温地热发电的先例,在世界新能源的开发利用史上占有重要位置。自建成投产以来,羊八井地热发电站一直安全、稳定发电,到2017年,该电站累计发电量已超过30亿千瓦时,为西藏经济社会发展和环境保护做出了卓越贡献。

    近年来,中国地热发电领域陆续取得新进展。2016年11月25日云南德宏傣族景颇族自治州地美特地热发电项目的第一口井开钻,不到8个月,第一台机组便成功发电并网。2017年,四川康定小热水地热田钻成高温热井,成功安装了200千瓦发电机组。《地热能开发利用“十三五”规划》提出,2020年新增装机容量达到50万千瓦。届时,地热能发电将有望为中国能源生产和使用的“绿化”作出更大贡献。

    雄安新区引领地热采暖制冷建设

    对于2017年冬天遭遇的天然气供应不足导致的“气荒”,很多人可能还记忆犹新。供暖摒弃煤炭,改用天然气的确可以在很大程度上减轻空气污染,但是“煤改气”清洁取暖工程稳妥推进的前提是充足的天然气供应。有没有更绿色环保、更经济便捷的采暖方式呢?很多人把目光投向地热能。

    地热能采暖(制冷)的原理并不复杂,简单来说就是通过地源热泵和深埋于建筑物周围的管路系统,冬季从土壤或水源中“提取”的热能,送到建筑物中;夏季将建筑物中的热量“带走”,释放到水体或土壤中去,以达到给建筑物室内制冷的目的。就地热制冷而言,还有一种被称作“吸收式制冷”的方式,即以地热蒸汽或地热水为热源提供的热能为动力,驱动吸收式制冷设备制冷。

    地热能供暖和制冷有得天独厚的优势。这一方面在于其分布范围广泛。根据中国地质调查局的最新资源评价结果,全国336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤达7亿吨,用于建筑物供暖,可实现建筑物冬季供暖面积323亿平方米,夏季制冷面积326亿平方米。全国适宜开发浅层地热能的地区主要分布在中东部,包括北京、天津等地。另一方面在于地热供暖和制冷的核心技术难度不大,成本相对较低,既方便又经济实用。

    2017年4月,国家级新区雄安新区横空出世,其目标是建成“蓝绿交织、清新明亮、水城共融、多组团集约紧凑发展的生态城市”,以地热能为主,多能互补的供暖方案率先被提出,并把“打造全球地热利用样板”作为目标之一。据此,两个多月后,支撑服务雄安新区规划建设的地质调查工作就正式展开。当年8月23日,第一阶段结果公布:雄安新区地质条件优越,区内浅层地温能开发利用条件适宜,可满足约1亿平方米建筑面积供暖制冷需要。

    作为雄安新区重要组成部分,原河北雄县在地热能开发利用方面一直走在全国前列,早在2006年,该县就被国土资源部等机构命名为“中国温泉之乡”。2009年雄县与冰岛及中国石化签订战略协议,大力引进先进技术,开发地热集中供暖。数年间,雄县共开凿地热井近80眼,城区地热供暖面积达270万平方米,占集中供暖总面积的92%,年替代标准煤9万吨,减排二氧化碳18.99万吨、二氧化硫0.48万吨、粉尘1.19万吨,为改善城市空气质量作出了积极努力和贡献。雄县成为了取暖“无烟城”,并形成了“政府主导、政企合作、技术先进、环境友好、造福百姓”的地热能利用格局。这些为雄安新区开发利用地热能取暖制冷积累了难得的经验。

    据统计,2015年底,中国浅层地热能供暖面积近4亿平方米,水热型地热能供暖面积超过1亿平方米。随着南方地区冬季采暖需求的增强和浅层、水热型地热能供暖技术进一步成熟完善,浅层地热能的应用范围将在全国范围拓展。根据《地热能开发利用“十三五”规划》,“十三五”时期,中国新增地热(制冷)包括新增浅层地热能供暖(制冷)面积7亿平方米,新增水热型地热供暖面积4亿平方米。

    北京鲜花港是地热能园艺典范

    在北京东北部的顺义区杨镇,有一个总体规划4平方公里的“国际鲜花港”。作为北京市花卉的生产、研发、展示和交易中心,花卉的休闲观光和文化交流中心,这里曾是2009年第七届中国花卉博览会的主要工程,每年都会举办郁金香节、月季节、菊花节、迎春年宵花展。当游客们徜徉于花海,流连忘返的时候,可能会闪过一个念头:这么多不同地域环境才能茁壮生长的花卉为何都能在鲜花港内精彩绽放呢?答案其实并不复杂,那就是国际鲜花港采用了“地热+花卉”的模式。

    据了解,为解决温室及建筑供暖问题,突出园区绿色、科技、循环、集约的建设宗旨,国际鲜花港在完成浅层地热能测试、水资源论证和地热物探勘查的基础上,先后到国家北方苗木基地、用友软件园、华清集团等地现场调研,历经10余次专家座谈及论证会,最终确定了以地热梯级利用为主,地源热泵、水源热泵为辅,结合燃气调峰的供暖形式。该供暖方式虽然前期一次投资大,但与常规供暖方式相比存在无污染、零排放、能源可再生、系统运行费用低等特点,环保性和节能性明显。正是通过大规模使用地热综合技术,精准调节温度湿度等参数,实现了“世界花卉尽收港内”“花卉博览会永不落幕”的现代农业奇迹。

    北京国际鲜花港是地热能在园艺领域应用的一个典范。“地热+农业”将给传统农业在诸多方面带来深刻变革。一是可以拓展品种种植时空。既能把外地品种实现本地化种植,又能帮助农作物在反季节上市,减少了病虫害,降低了生产成本,提高了价值和安全性。二是提高了质量和产量。使作物在虚拟的更加适宜的自然环境下,产量提高的同时,口感、营养等品质也更好。三是地热能可以帮助进行稀有蔬菜花卉的育苗,辅助进行一些高科技农产品技术实验。就养殖业来说,地热资源的利用也可以提升产业附加值。比如,热水养殖可以大大缩短多种水生物的孵化期和生长周期。可以依托地热资源发展高产鱼类等养殖产业。

    《 人民日报海外版 》( 2018年06月27日 第 05 版)

    【改革开放40周年】“地热+”:绿色中国新名片

    从当年的“羊八井”到今天的雄安新区,地热——这一安全高效的清洁能源,一直在为人们改变能源资源结构和改善环境作出重要贡献。

    地热资源因其独特的优势受到了社会的广泛关注,就连不久前召开的2017中国国际矿业大会也首次开设了“非常规能源与新能源论坛”。论坛上,众多专家结合具体工作,就地热产业的发展尤其是京津冀地区(包括雄安新区)地热资源可持续开发利用的现状进行了研讨与交流。有专家表示,地热相关产业的发展目前迎来了黄金时期,其发展前景不可限量。

    据了解,今年初,国家发改委、国土资源部、国家能源局共同编制发布了《地热能开发利用“十三五”规划》。该规划明确,“十三五”时期,全国新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米;新增地热发电装机容量500兆瓦。到2020年,地热供暖(制冷)面积累计达到16亿平方米,地热发电装机容量约530兆瓦。2020年,地热能年利用量7000万吨标准煤,地热能供暖年利用量4000万吨标准煤。京津冀地区地热能年利用量达到约2000万吨标准煤。

    北京:城市发展需要地热“两能”

    “在北京,住宅能耗占总能耗的1/3,住宅能耗对PM2.5的贡献是1/5。所以,北京解决雾霾问题的根本之道是调整能源结构,提高可再生能源在一次能源中的比重。”北京市地质矿产勘查开发局副局长、中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心主任卫万顺表示。

    卫万顺介绍说,浅层地温能和中深层水热型地热(简称“地热两能”)是典型高效的可再生能源,对于解决北京的城市可持续发展问题意义重大。据介绍,浅层地温能主要指蕴藏在地表以下一定深度范围内(通常为200米)的岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的热能,主要通过地源热泵技术加以利用,为建筑物解决供暖、制冷和提供生活热水;中深层水热型地热资源一般是指在地表以下几百米或至4000米左右内开采的大于25摄氏度的地热资源,按地热水的温度可分为低、中、高三类,北京主要是以中、低温地热资源为主,主要用于供暖、洗浴、医疗等。

    据了解,以目前地质勘查的情况来看,地热“两能”的资源潜力十分可观。就北京市来说,浅层地温能资源潜力可实现供暖面积约7.2亿平方米,但目前的开发利用仅有4000万平方米;中深层地热资源潜力可实现供暖面积约3亿平方米,但目前开发利用仅为200万平方米。从京津冀地区来看,浅层地温能资源潜力供暖面积约29亿平方米,目前利用仅为8500万平方米,中深层地热利用仅为7100万平方米。从全国范围内来说,浅层地温能资源潜力供暖面积可达320亿平方米,目前利用仅为4.3亿平方米,中深层地热也只有1.02亿平方米。

    “目前我们正在实施和完成了一批有重要影响的地热资源调查评价与研究项目,地温能项目总数31个,经费总额约1亿元。”卫万顺表示,近年来,在北京市地勘局、中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心的主持下,北京市初步形成了包括资源评价、技术研究、产品开发、工程施工等各个环节配套完整的技术工作体系,在多个方面也取得了创新与突破。

    一是理论创新。开展了浅层地温能战略研究,引起了北京市政府和国土资源部的高度重视,首次开展了浅层地温能资源地质勘查工作,成立了中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心;创立了浅层地温能地质学理论体系和浅层地温能勘查评价体系。

    二是工程创新。提出了“多源复合、适度调峰、集约优化”的设计理念和因地制宜、多能并举的发展模式,实施了一系列国内有重大影响的热泵系统,取得了明显的社会效益和经济效益。

    三是技术创新。加大力度建设浅层地温能重点实验室,提高理论研究与指导实践水平;开展了竖直换热器不同形式及参数的对比研究;实施的多个项目及相关成果获得了国家专利和国土资源部、北京市科学技术奖。

    四是标准创新。参与起草了国家标准《地源热泵系统工程技术规范》、部行业标准《浅层地热能勘查评价规范》;2015年主持起草并完成了两项地方标准《北京市地埋管地源热泵系统工程技术规范》、《再生水热泵系统技术工作规范》;主持起草了省级浅层地温能调查评价工作的技术要求。

    五是政策创新。首次将地热、浅层地温能、再生水热能的三能规划合一,起草了《北京市浅层地温能、地热以及再生水热能综合利用规划》;参与起草了2013年12月北京市6个委办局联合发布的《关于北京市进一步促进地热能开发及热泵系统利用的实施意见》等相关政策。

    天津:加强对使用清洁能源的引导

    天津地热勘查开发设计院(简称“天津地热院”)院长林黎详细介绍了天津市地热资源可持续开发利用的对策与建议。

    据了解,天津地热资源的勘查始于上世纪70年代,先后在王兰庄、山岭子等8个地热田开展了地热资源勘查工作,相关成果为天津市社会发展及大气污染防治和美丽天津的建设奠定了坚实的基础,同时也为我国地热资源勘查开发利用提出了重要的依据,为我国地热资源勘查评价规范的编制提供了重要的数据支撑和科学依据。

    目前,天津地热院正在开展“滨海新区深部地热资源调查评价”和“天津市宝坻区京津中关村科技新城地热资源保障性调查”等项目。

    “天津是首批‘中国温泉之都’之一,同时具有11个‘中国温泉之乡’和22个‘中国温泉之城’及多个开发利用示范单位。天津地热人正在为把天津市建设成为具有多层次、多方面示范效应的地热开发利用示范基地和温泉文化展示基地而努力。”林黎介绍说,截至2016年底,天津市地热供暖小区及公建项目共485个,供暖面积达到 2774万平方米(占全市集中供暖面积的 6.7%);地热开发创造直接经济效益8.3亿元/年,创造间接经济效益4.6亿元/年,带动直接和间接从业人数约 5500 多人;地热利用相当于每年节约标准煤 59.02 万吨,减少二氧化碳排放量 140.8万吨。

    林黎表示,尽管天津市地热资源开发利用取得了举世瞩目的成果,但也存在着勘查精度有待提高、采灌不平衡、利用技术和工艺水平需要不断提高、精细化管理水平需要提升等问题和不足。针对下一步工作,林黎也提出了建议。

    在保护方面,要加强热储回灌——特别是砂岩热储研究,同时通过单井整合、批新带老、补建回灌井等方式,努力实现采灌平衡,加强地表水回灌技术的推广应用。

    在利用方面,积极推广应用地热梯级利用技术,坚持地热资源开发利用方案审查制度,不断提高资源利用率;以中心城区和滨海新区核心区为重点,通过建立能源站等集中开发利用模式,实现多能源科学合理配置。

    在管理方面,制定完善《天津市地热资源管理实施办法》,编制《天津市中低温地热资源节约集约利用评价规程》,建设“天津市地热资源预警预报信息平台”;同时,加强管控力度,坚决打击黑井,杜绝非法开采现象发生;对水位埋深和降幅较大地区减少投放矿权数量;强化区级政府矿管部门管理力度,增加回灌督查频率;建立预警预报系统,结合地热井井身结构、不同热储层水位临界值进行预警预报。

    在政策引导方面,要多方面筹措资金,支持地热资源的勘查、集约节约利用和资源保护等工作;继续执行回灌部分减免70%资源税的优惠政策;利用地表水进行回灌的,可按照增加回灌量的50%申请增加年度开采指标;落实“利用地热能供暖制冷的项目运行电价参照居民用电价格执行”的政策。

    雄安:以雄县模式带动雄安模式

    据记者了解,2009年,雄县人民政府与中国石油化工集团旗下的新星石油有限责任公司签订了《地热开发合作协议》。自此开始,雄县就走上了一条独有的清洁发展之路。目前,雄县供暖已经基本实现了二氧化碳、二氧化硫、粉尘“零排放”,每年可替代标煤12万吨,成为中国首个“无烟城”。雄县地热发展的模式——“雄县模式”也已经得到国家能源局、各级政府及社会各界的广泛认可。

    有专家表示,地处华北平原的河北雄县以地热供暖上规模、资源开发利用取热不取水、尾水百分百回灌而著称。时至今日,雄县的地热开发利用模式不仅是国内的标志性工程,在国际社会也享有盛誉。在中央决定成立雄安新区,且将雄县、容城、安新划归雄安新区之后,雄县模式一定会有更大的发展空间。可以预见,随着雄安新区建设步伐的加快,一种全新的地热利用的雄安模式也将逐渐浮出水面。

    据中国地质调查局水文地质环境地质研究所副总工程师王贵玲透露,目前中国地质调查局已经完成了全国336个地级以上城市的浅层地温能调查工作。调查结果显示,全国地热开发利用条件最好的地区在川西,而东部地区开发利用条件最好的地区是华北平原的京津冀地区,具体来说就是雄安新区。资源量方面,我国地热年可采资源量能达到25亿~26亿标准煤,可谓十分丰富。

    “雄安新区位于京津冀腹地,习近平总书记说这个地方是蓝绿交织、清新明亮、水城共融。我们要最大程度地把清洁能源和可再生能源规划到雄安新区的建设中,创新能源结构模式,这样才能更好地实现生态环境、生态城市的建设。”王贵玲表示。

    京津冀地热发展迎来黄金期

    核心提示

    搞清楚“隐患在哪里”是我国地质灾害防治工作的核心问题之一。2019年,自然资源部部署开展了基于综合遥感技术的地质灾害隐患识别示范工作,力争3~5年内掌握全国地灾隐患“底数”。

    去年,首轮“国家级”大规模地灾隐患综合遥感识别将全国地灾高中易发区8450处疑似隐患“揪”了出来,其成果得到充分认可。但专家也指出,地灾隐患综合遥感识别技术不能“包治百病”,需要科学认识,因地制宜。要通过多层次多技术手段的综合运用,人防﹢技防,方能最大限度保障人民群众生命财产安全。

    “天”——在卫星层次,用InSAR和高分辨率光学遥感技术开展广域普查
    “空”——在航空平台层面,用无人机机载LiDAR和三维摄影测量技术开展局部详查
    “地”——地面专业人员有重点的进行调查复核,以及地面勘查和监测
    名词解释

    ◆InSAR:合成孔径雷达干涉测量,是指利用雷达卫星获取的相位信息,通过干涉测量的方式实现地表形态与形变测量的雷达遥感应用技术。特点是观测范围大,精度高,快速高效,可发现正在“活动”的隐患,特别是一些微小缓慢,人不易觉察的地表变形。

    ◆高精度DEM:即数字高程模型,指分辨率和精度在米级的三维地形数据。特点是精细刻画地表三维形态变化,与光学遥感、InSAR等联合使用,有助于识别灾害体的位置、范围、朝向、坡向等形态信息。

    ◆高分辨率光学遥感:即一般意义上的“遥感”,主要通过可见光谱段对地观测成像,是目前遥感应用最广泛的影像数据。高分辨率遥感影像可直观地反映地表覆盖、地物类型等要素,揭示与隐患相关的地表特征,如裂缝、鼓丘、滑塌等现象。

    ◆LiDAR:一般指三维激光扫描,通过激光雷达对地观测,获取精细三维地形数据。特点是可穿透植被,清晰看到斜坡结构、断层裂缝等地表信息。

    浩瀚宇宙,卫星凝视着地球,以“上帝视角”记录着地表的动态变化;山峦之上,无人机悄然掠过,精准“透视”出高山峡谷的旧伤新痕;边坡危岩,专业人员“按图索骥”,结合孕灾规律和地质条件靶向核查。

    上述天空地作业,均指向同一个目标——识别地质灾害隐患。

    小试牛刀

    全国地灾高中易发区迎来“体检”

    京城五月,繁花似锦,绿意盎然。

    位于北四环边上的奥运大厦6层,此刻却充斥着紧张的气氛:中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心的技术团队争分夺秒解译着卫星遥感数据,赶在汛前,将全国121万平方千米地质灾害高中易发集中连片区疑似隐患“揪”出来,为各地防灾减灾提供参考。这是他们第二年开展“国家级”大规模地质灾害隐患识别。

    我国地质灾害点多面广,滑坡、崩塌、泥石流等致灾因素众多。一个无法回避的现实是,全国每年新发生的地灾70%都在已查明的隐患点范围之外。其中,滑坡最为常见,占全国灾害发生次数和影响程度的92%以上。

    消除“盲区”,解决“隐患在哪里”始终是“防”的难题。

    “2017年6月24日四川茂县新磨村高位远程滑坡和2018年金沙江白格滑坡的发生让业内清晰地认识到,仅靠传统的调查排查和群测群防手段很难对高位、高隐蔽性的滑坡隐患进行早期识别,必须借助现代对地观测技术,尽可能全面的从广域尺度上探测和发现隐患点。”中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心遥感技术研究所负责人葛大庆说。

    为攻克防灾“卡脖子”环节,2019年,自然资源部部署开展了基于综合遥感技术的地质灾害隐患识别示范工作,目标两个:一是论证规模化开展隐患识别的技术可行性与应用效果;二是推动构建国家级和省级隐患识别中心,形成“1﹢N”的分级组织模式,由国家级隐患识别中心统筹全国尺度上的普查识别和技术引领,省级中心负责本省详细调查与现场核查,力求在3~5年内掌握全国地灾隐患的“底数”。其中,国家级隐患识别中心主要依托航遥中心推进隐患识别业务。

    经过充分论证与应用实践,确立了综合应用空天地多源遥感观测技术,以“形态、形变、形势”为识别内容的重大隐蔽性地灾隐患早期识别技术思路,形成了包括专题信息提取、隐患特征识别、野外核查验证的业务流程,丰富了地灾调查评价业务工作方式。

    葛大庆介绍,地灾隐患综合遥感识别技术就是通过高分辨率光学遥感影像与高精度DEM进行潜在灾害体“形态”调查,揭示地质背景、几何形态、地表覆被变化等成灾要素;以不同分辨率lnSAR监测获取斜坡体地表“形变”信息,表征活动状态,判别变形部位、滑移规模和活动阶段;以长时序InSAR形变数据、地质资料、威胁对象等综合分析变形活动的发展趋势以及致灾“形势”,判别疑似隐患,并最终经现场核查验证完成识别确认。

    “综合遥感识别从技术上体现了多源遥感手段的互补,降低了单一技术有效识别不足的概率。同时充分利用孕灾背景、基础地质条件以及已有隐患状况,从信息解译、判断、现场核查与最终确认上体现综合性,避免信息不足带来的认识偏颇。”葛大庆强调。

    2020年该项工作有了实质性进展。

    在自然资源部部署下,航遥中心组织相关力量对全国地灾高中易发区10省市开展地灾隐患综合遥感识别,覆盖黄河上游、四川强震区、藏东南地区、滇西北地区、三峡库区五类典型地灾分布区,面积118万平方千米。

    “此次识别聚焦大型活动性灾害隐患,以滑坡、不稳定斜坡为主,兼顾泥石流、崩塌等其他类型。同时,以人为本,突出对村庄、集镇等人口聚集地区和重大基础设施威胁严重的隐患。”葛大庆告诉记者。

    在识别层次上,一是发挥摸底的作用,对于“人迹罕至、人不能至”的地区,以及其他工作薄弱区或者空白区,综合遥感识别作为先行手段,为地面调查指明“靶区”;二是体现动态监测作用,通过技术手段揭示与灾害发育相关的“变化”特征,对于地面工作程度较高的地区,与大比例尺调查并行,互为补充。

    在工作模式上,实行分级协同。即由航遥中心牵头组织相关技术单位进行隐患识别,为省市提供疑似隐患识别成果。各地核查时首先将疑似隐患与已有隐患库对比,现场核查主要针对新发现的隐患,并根据危险性和危害程度开展相应的防灾工作。

    经过4个多月作业,全国地灾高中易发区221个县区8450处疑似隐患被“揪”了出来。经地方核查,识别正确率在30%以上。其中,青海、四川、湖北分别达到了76.5%、69.9%和62.86%,特别是四川省,核查确认的隐患近半为新增隐患,很好地体现了综合遥感技术发现未知隐患的作用。

    统计显示,2020年在罕见极端天气等多种因素影响下,全国地灾发生数比2019年增加26.8%,地灾造成的死亡(失踪)人数减少37.9%。这份守护人民群众生命和财产安全的答卷上,留下了综合遥感识别技术的印记。

    “地灾隐患综合遥感识别是一项非常有意义的探索性工作。”成都理工大学副校长、地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室常务副主任许强如是评价:

    其一,通过示范区域研究,基本构建了一套基于综合遥感技术的地灾隐患识别技术方法体系和流程。其二,从单一技术手段到多种手段的综合运用,形成了统一认识并对各类技术的优点和局限性有了比较清楚的认知。其三,地勘队伍在技术推广应用中,思想观念和工作方法有了明显改变。其四,识别了一批新的地灾隐患,尤其是滑坡,这是实实在在的成果。

    甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院灾防院院长王岩对此深有体会。去年“8·13”陇东南特大群发地灾后,航遥中心下发了一批隐患分布图,灾防院对张家川县113个疑似隐患点进行了野外调查验证,确定地灾隐患80处,全部为滑坡,其中新增地灾隐患70处。

    “综合遥感识别技术能准确判断出斜坡是否变形,为技术人员判定滑坡灾害提供了可靠依据,同时加强了工作区地灾隐患点调查程度,补充完善了隐患点数据库。希望这类遥感核查项目能辐射更多的县区,相关技术能普及到地勘单位,提高技术人员对灾害的辨识率。”王岩说。

    广泛实践

    地方“自选动作”有声有色

    目前,地灾隐患综合遥感识别技术已被广泛接受,四川、贵州、陕西、重庆、甘肃等省市陆续开展识别任务,落实《地质灾害防治三年行动实施纲要》规定任务。技术力量雄厚的省份积极尝试“自选动作”,探索形成了具有地方特色的防灾减灾方式。

    “多灾多难”的四川,便是其中之一。

    四川省国土空间生态修复与地质灾害防治研究院副院长马志刚介绍,去年四川在全国开展示范工作的基础上,部署实施了省级地灾隐患综合遥感识别与监测项目,分片区对川北、川西南、川西、川东川南开展了InSAR监测和光学遥感筛查,发现和圈定了一批高位地灾隐患点;查明了重要城镇及交通沿线、地灾高易发区等重点地段的地灾情况。同时,选取了重大地灾隐患点或处于持续变形的重大工程治理点开展遥感追踪监测评价。

    记者了解到,和国家示范工作相比,四川省级地灾隐患综合遥感识别有4方面特点:

    一是分层级部署。在国家部署“面”的基础上,增设了“重点地段”和“重大地灾隐患点”两个层次,实现了综合遥感识别工作的粗细结合。二是多手段应用。为克服高密度植被覆盖区InSAR识别效果较差的技术短板,增加了“机载LiDAR”和无人机航空摄影,发挥其可穿透植被或高精度的优势。三是全灾种解译。将泥石流纳入隐患识别范围,实现了突发地灾滑坡、崩塌、泥石流等全灾种的解译分析。四是双路径分析。将找出存在形变且未登记在册的隐患点和查找正在变形的登记在册的隐患点作为识别的两个路径,一体化考虑,为地灾风险评价、汛前隐患排查提供了重要靶区。

    “目前四川已将地灾隐患识别纳入常态化防灾工作,并将解译成果作为地灾风险调查、汛前排查、重要强降雨天气后隐患排查的工作依据,实现了从被动应急救灾到主动防灾的转变。”马志刚说。

    “天无三日晴”的贵州,2016年在全国率先引进了综合遥感识别技术中的InSAR 开展地灾隐患的早期识别。5年来,全省共监测发现疑似滑坡形变区2000余处,经核查确认新发现地灾隐患600余处。

    “InSAR也抓住了一些地表变形不明显的在册地灾隐患点,帮助我们加强管理,采取综合防治措施,该治理的治理,该搬迁的搬迁。把‘隐患在哪里’问题又向前推了一小步。”贵州省地质灾害应急技术指导中心研究员刘秀伟告诉记者。

    近年来,贵州积极将技术逻辑与行政逻辑结合。去年9月,水城县发耳镇发生大滑坡,方量达80余万立方,InSAR和地面监测同时捕捉到地表动态,适时发布了预警信息,政府及时将受地灾隐患威胁的群众及重要财产转移到安全区域,把损失降到了最低。

    “事实上,2017年我们就监测到了发耳滑坡隐患。专家调查分析认为滑坡形变在可承受范围内,暂时不用大规模搬迁,通过持续监测和防控既能保证群众安全,又可保障当地生产经营活动有序开展,最大限度降低隐患对社会的负面影响。”刘秀伟介绍,3年来当地经济社会发展有序,老百姓生产生活如常,技术保障为行政决策提供了强有力地支撑。

    记者了解到,目前贵州地灾防治管理模式从以隐患点为主要管理对象,逐渐转变为以隐患点和风险斜坡为对象的“点面双控”风险管理。今年年底,全省以县为单元的精度优于1∶5万的地灾风险斜坡详细调查将全面完成。

    “斜坡与隐患点不同,‘病’不算重,常规设备监测投入大,管控效果不理想,但风险又不得不防。”刘秀伟说。对此,贵州正积极探索将InSAR运用到风险斜坡管控中,力争使该技术从地灾隐患识别迈向监测预警,提高风险斜坡的综合管控能力,为“灾害什么时候发生”探路。

    科学认识

    地灾隐患综合遥感识别技术不能“包治百病”

    多地实践证明,地灾隐患综合遥感识别成果可“指导排查,辅助调查,引导勘察”,提高了调查的针对性,减少了地面工作量,部分解决了“隐患在哪里”的难题。

    但专家同时强调,地灾隐患识别是多种技术手段、多学科知识的综合运用。综合遥感识别技术有其局限性,不可能“包治百病”,现有的技术手段仍难以识别前期没有明显变形或变化很快的突发性灾害隐患,这一点务必要科学理性地认识。

    “每种技术都有优势和短板,实操中须要因地制宜。”葛大庆说,比如,光学遥感容易受云雾天气和分辨率影响,大规模应用中往往难以获取亚米级的遥感数据,解译对专家经验和知识依赖度较高。

    “有的观点认为,综合遥感识别就是应用InSAR技术,这也是不对的。”葛大庆进一步阐释,InSAR能敏锐捕捉地表的动态变化,与光学遥感影像综合运用,可在植被覆盖度较低、高陡地区大范围普查,识别高位、隐蔽性的灾害隐患。比如在地层内部有损伤,地表持续活动的四川强震区,效果就很好。

    但是,InSAR会受到观测角度、植被状况、地形结构、水汽以及数据处理技术的影响和制约,普适性存在一定局限。同时,对于事前没有明显变形迹象,或者变形过程极短的突发性地灾,因其超出了雷达卫星有效观测的能力范围,InSAR很难发挥作用。比如2019年7月23日贵州水城县突发的特大山体滑坡,事前未出现明显变形迹象,InSAR未探测到变形信息。此外,在广东、浙江、福建等植被覆盖率较高的地区,光学遥感、InSAR等技术适用性受限,漏识率也较高。

    “天空地一体化防灾,以广域普查﹢局部详查﹢重点核查的方式分层次开展,是识别和防范地灾隐患最科学有效的方式。”许强认为。

    “天”指在卫星层次,用InSAR和高分辨率光学遥感技术开展广域普查;“空”指在航空平台层面,用无人机机载LiDAR和三维摄影测量技术开展局部详查;“地”即地面专业人员有重点的进行调查复核,以及地面勘查和监测。

    “通常,我们会用两种或多种技术手段背靠背地做,然后相互校验和补充。如果两种方法的结果能对上和相互检验,地灾隐患就可以确认了。”许强说。

    2015年,许强团队通过InSAR发现川西某村寨的山后有一处正在变形的大型滑坡区,由于最高海拔达到了4600米,人工没法上去调查复核,一直没能确认。3年后,在四川省支持下,团队运用LiDAR和三维摄影测量对该区域进行了航飞,经多种技术手段比对分析最终确认了蠢蠢欲动的滑坡隐患。

    多名业内人士指出,专业知识决定了技术应用的深度。在地灾防治领域,地质专家好比“医生”,InSAR、LiDAR等技术手段应用,如同为疑似隐患点做“CT”“B超”。是否患“病”,“病”征如何,最终还得依靠“医生”根据各种测试结果综合判定。如果不掌握足够的地质知识,对灾害形成条件、发育特征、成因机理等不了解,很难用好先进技术。

    扬长补短

    人防技防一起上,天上地下一起看

    甘肃立节北山老滑坡“苏醒”、四川洪雅突发高位远程崩滑、湖南安化切坡建房引发山体滑坡……今年以来,全国已发生200余起地灾,随着汛期的到来,地灾防治工作迎来大考。

    如何牢固树立以人民为中心的思想,进一步提升防灾减灾能力?——“多层次多技术手段综合运用,人防﹢技防”是专家们的一致观点。

    许强指出,近年来我国地灾防治工作取得显著进步,一是构建了一套具有中国特色的地灾群测群防体系,解决了我国地灾点多面广的问题;二是现代技术的有效运用,包括综合遥感技术、监测预警、计算机信息技术等,成效显著;三是引入了风险防控的理念,从以群测群防为代表的自发性防灾,发展到理论化防灾、技术化防灾、体系化防灾逐渐成熟。但是,地灾防治工作也面临瓶颈,最突出的就是对第三类隐患——具有突发性失稳破坏的潜在不稳定斜坡,目前还很难依靠技术手段提前发现。

    “地灾隐患可分为三类,第一类是正在变形的区域。第二类是历史上曾出现过变形破坏、有损伤的区域。第三类就是潜在不稳定斜坡,即历史上从未出现变形破坏,目前也无明显变形迹象,但其稳定性相对较差,暂时处于基本稳定或欠稳定状态,一旦外部条件发生变化,比如一场强降雨或人工开挖坡角就有可能突发地灾。”许强阐释。

    记者了解到,对于第一类隐患,InSAR和高分辨率光学影像能很好地进行识别。第二类隐患,运用LiDAR 最为有效,并可以三维摄影测量辅助。而第三类隐患,靠遥感技术已无能为力,必须动用物探、钻探等手段,把斜坡地下结构和含水状况查清楚才能判断其稳定性,但潜在不稳定斜坡点多面广,防不胜防。

    “现阶段,第三类隐患还主要依靠群测群防来防范,当然我们也正在研发航空物探技术,希望能快速查明地下结构,评价其稳定性。”许强说。

    今后一段时期,地灾防治可以从哪些方面发展突破?

    许强建议,一是要构建航空遥感联盟,搭建信息共享平台,整合全国航空遥感力量,尽快实现航空遥感数据的全国全覆盖。二是要发展航空物探,尽可能多地将潜在不稳定斜坡的地下结构和含水状态搞清楚,把第三类隐患找出来。

    葛大庆认为,提高综合遥感识别能力,找到更多地灾隐患,一方面要着力发展专业目标的遥感卫星,强化源头的有效观测与数据保障,进一步提升卫星监测的频率、精度和针对性。“地灾隐患识别目前主要用欧空局哨兵-1号卫星C波段数据,以及日本ALOS-2卫星L波段数据,但受卫星观测周期和范围限制,一些地方还不能有效覆盖,分辨率也不够,限制了可识别的范围、规模和精度。”葛大庆说。

    另一方面,大规模业务化识别工作要进一步提高遥感识别信息处理的自动化和智能化水平,尽可能将专家知识转为模型或者方法,提升智能识别“去伪识真”的本领,降低人员劳动强度。此外,还要加快培养具有地灾专业知识,又掌握遥感、InSAR以及地理信息技术的人才。

    马志刚指出,现阶段地灾源头管控理念还有待提升,“‘源头管控’虽然是旧词新用,但在地灾防治上是一个全新的认识,是推动地灾‘早期防’到‘源头控’观念转变的重要变革。”

    近年来,四川按照以防为主、防治结合的方式开展了地灾易发县县域地灾风险评价、隐患识别分析等工作,初步摸清了隐患和风险的家底,获得了较为丰富的基础性成果资料。但是,扎实推进基础工作并不代表地灾“防”的工作就做好了,如何依托现有成果和技术把地灾隐患“管起来”,最大限度地降低灾害风险是当前的难题。

    对此,马志刚提出两点建议,一是加快构建地灾隐患点、风险区双控新格局。充分运用地灾易发县县域地灾风险评价、遥感识别监测等成果,选择重点区域开展风险管控试点,形成“识别、监测、管控”结合的风险管控体系,不断提高地灾隐患识别和风险管控能力。

    二是努力做好科技防灾。在加大群专结合监测预警体系建设的同时,重点建立一个综合监测预警平台,构建一套地灾监测预警管理体系,培养一支技术团队,形成“风险提前管控,空天地隐患识别,气象风险动态预报、专业设备持续监测、信息平台实时预警,现场人员动态核查”的监测预警新局面。

    (绘图 陈舒)

    地灾隐患识别:寻找大地上的“潜伏者”

    各地安装地质灾害普适型监测预警设备。 张鸣之 陈彦 供图

    阅读提示:自然资源部地质灾害监测预警新技术新装备——地灾普适型监测预警设备,目前已在全国9个省(区、市)推广试用。该设备围绕突发性地灾“防”的核心需求,走“规模化”的道路,通过发展集成化、模块化、芯片化的途径提高性价比,降低研发成本,力争突破监测预警设备推广的瓶颈。未来,先进的理论加上普适的设备,将明显提升我国地灾隐患点识别和管控的能力。

    入汛以来,全国多地迎来持续强降雨,地质灾害防治箭在弦上。在全国9个省(区、市)推广的自然资源部地质灾害监测预警新技术新装备——地灾普适型监测预警设备,也迎来紧张的试用考验。

    4月20日下午,部署在湖北省秭归县卡门子湾滑坡的地灾普适型监测预警设备,及时捕捉到滑坡变形错动信息。中国地质调查局地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心)及时与湖北省自然资源厅、省地质环境总站、宜昌市自然资源局和秭归县自然资源局等单位召开“国家—省—市—县”四级联合会商视频会,综合研判滑坡的变形现状和发展趋势,确定预警等级为黄色。当地迅速采取防范措施,有效保障了滑坡影响区人民群众生命财产和三峡库区航道安全。

    五一节期间,湖南省凤凰县降雨持续,百余名群测群防人员早早启动了一日三次的巡查模式。今年,群测群防员龙菊平心里踏实多了:早些时候,当地自然资源部门在沱江镇虹桥村滑坡隐患点安装了地灾普适型监测预警设备,有了这群并肩战斗的“小伙伴”,龙菊平说:“智能监测与我们筑起双防线,共同守护父老乡亲的平安!”

    事实上,这一由中国地质调查局地质环境监测院牵头,联合19家相关单位研发试用的新设备刚满“周岁”。时间虽不长,已然交出了一份喜人的成绩单。“我们研发的普适型设备是适用于复杂地形地质条件、可靠耐用、性价比高、方便携带的监测预警技术装备组合。”自然资源部地质灾害技术指导中心首席科学家、地灾普适型监测预警设备研发团队负责人殷跃平介绍,“截至目前,我们共接收各类有效监测数据2500余万条,设备故障率在6%以下,总体运行稳定可靠!”

    1 攻坚

    预警地灾的新突破

    “地灾隐患在哪里?”“什么时间可能发生?”一直是地灾防治工作两大核心问题。解决“何时发生”的地灾预测,更被喻为“世界级”难题。“经过20世纪90年代以来以县为单位的1∶10万地灾调查和最近十多年来实施的1∶5万地灾详查,我国已摸清28.6万处地灾隐患点,构建了36万人组成的群测群防队伍,初步形成了地灾监测预警理论技术体系和科技支持保障体系,全国每年因地灾伤亡人数从90年代末的1500人降至最近几年的200多人。可以说,地灾防治工作取得了举世公认的成效。”殷跃平告诉记者。然而,成绩之下一个数据却不容回避:全国每年新发生的地灾,80%都发生在已圈定的隐患点范围之外。

    为何还会出现“80%”的盲区?殷跃平指出,我国地灾防治形势依然严峻复杂,近年来,随着极端强降雨等灾害性天气的频繁出现,以及人类工程活动的增加,地灾防治工作面临许多新的问题:一方面,突发性地灾“中心”由城镇向乡村转移,呈现随机性更大,隐蔽性更高和累计破坏性更强的特点;另一方面,“视线外”的高位远程滑坡—碎屑流—泥石流等“链状”地灾造成的群死群伤特大灾害日益凸显,准确进行预测和防范的难度明显增大。

    “从目前来看,我们对孕灾地质环境的调查远远不够,对易滑结构、成灾模式、预警模型的探索研究尚不能满足防灾的需求。”殷跃平介绍,比如,去年贵州水城“7·23”山体滑坡灾害(造成52人死亡),事实上,当地村组的地灾群测群防工作比较到位,专业队伍还采用了高分遥感和InSAR等高新技术对该区进行了动态调查,所圈定出的隐患点是位于村前的三叠系飞仙关组构成的陡坡地区,这套地层构成的易滑地质结构与2017年贵州纳雍“8·28”特大滑坡(造成38人死亡)非常相似,但实际上发生特大灾害的是位于村后1公里之外的二叠系峨眉山玄武岩构成的缓坡上,这种易滑地层形成的高位远程滑坡在该区较为罕见。“因此,我们提出了以空间信息技术、地面测绘、地质勘查和风险管控相结合的新一轮地灾风险调查思路:运用综合遥感技术开展1∶5万基础性调查;运用无人机、地面测绘与地质勘查手段开展以乡镇、村组等人口聚集区为重点的1∶1万精细化调查;通过开展省、县、村三级宏观、中观和细观地灾风险区划,为防灾减灾规划提供基础,跳出以隐患点为中心,‘排查—再排查—再再排查’的就点管点的被动状态。”

    在科技支撑方面,虽然全国已有众多“高精尖”的地灾监测预警设备,有的已经达到世界级水平,但往往价格不菲,安装一套设备动辄需要上百万元,对于地灾点多面广的国情而言,大规模布设并不现实。有些设备还不能适应恶劣的野外环境,运维费也很昂贵。

    为解决地灾防治的突出问题,进一步提高专业技术水平,2018年11月,自然资源部召开地灾监测预警科技创新研讨会,明确围绕突发性地灾“防”的核心需求,聚焦“地灾隐患在哪里”“什么时间可能发生”等关键问题,力争突破监测预警技术的瓶颈。

    按照自然资源部、中国地质调查局的部署,由中国地质调查局地质环境监测院牵头,联合19家相关单位组建了“学科交叉、部门联动”的技术攻关团队,拉开了全力开展地灾监测预警普适型设备研发与适用工作的大幕。

    殷跃平认为,“共性”和“性价比”是普适型监测预警设备特别强调的两个要素。长期以来,一些地方形成了“每个滑坡都不一样”的粗浅意识,因此,人为设置了滑坡预警预报是世界难题的不易逾越的屏障。实际上,滑坡也具有“共性”,都属于斜坡运动的范畴,这就是普适性。他举例说明:“我们每个人都各不相同,但作为‘人’这一群体它是有共性的。滑坡也一样,不同的滑坡总有相同的DNA,普适型设备就是要通过孕灾条件、监测数据、成灾机理研究,找到滑坡的共性,掌握其运动规律和理论原理,建立预警模型,进而提高预警的科学性和准确性。”

    在“高性价比”方面,殷跃平指出,以往对地灾隐患点的监测过度追求精度,有的设备监测甚至精准到毫米、亚毫米级,这对于城市和重大工程来说是必要的。但实际上,对于广大乡村防灾减灾而言,厘米级,甚至分米级的精度就能避免重大伤亡,而财产损失是次要的。只要发现隐患点出现显著变化,群众及时撤离即可达到避险目的,监测设备的可靠性和实用性则更为重要。

    2 实用

    聚焦需求护一方平安

    记者了解到,目前通过自主研发和集成研发,普适型监测预警设备研发和试用取得三方面进展。

    一是聚焦降水和地表变形,研发出裂缝计、GNSS卫星定位系统、倾角计、加速度计,以及雨量计和土壤含水率计6种普适型监测预警设备。这些设备以“提高可靠性、提高集成度、降低功耗、降低成本”为目标,集成度高、功能优化,并借助物联网传输技术,综合成本降低50%以上,操作简单、维护方便。

    比如,同样是测量雨量,传统的翻斗式、虹吸式雨量计精度高,但体积较大,施工难度大,需要定期维护。最新的普适型雨量计采用光电或压电技术进行一体化设计,体积小,维护简单,便于安装。又如,传统的裂缝计量程短,采取分体式设计,故障率高。最新研发的设备加大了量程,采用窄带物联网和远程控制,设备待机功耗降低过半,提高了规模化推广的水平。

    二是建立了监测数据传输通讯协议,统一了数据格式和传输方式,开发了地灾监测预警平台。研究人员针对目前市场上普遍存在的监测设备数据格式和传输协议不统一问题,在普适型设备研发中,编制完成《地灾监测数据通讯技术要求》,实现了地灾监测数据格式、接口方式和传输协议的统一,保障了多类型设备快速接入、分析预警及“国家—省—市—县”四级数据联通,初步实现监测数据“实时传输、实时查看、实时分析和实时预警”的监测预警功能。

    三是根据典型性与迫切性相结合的原理,在重庆、四川、贵州、云南、甘肃、湖南、湖北等9个省(区、市)的高山峡谷、丘陵山区、黄土地区、地震影响区等4类孕灾地区,选定29处典型的崩塌、滑坡灾害隐患开展样机试用。构建了由中国地质调查局地质环境监测院牵头,省自然资源厅、地灾防治技术支撑单位、地方自然资源部门以及设备研发单位等共同实施、多级联动的工作机制,达到了样机试用、监测实践的双重目的。

    运行效果如何?一线人员已经有不少反馈。

    “方便、实用,满足了使用需求。”甘肃省地质环境监测院副院长李瑞冬说。2019年7月,该院通过野外调查、综合比选,最终选择了永靖县具有一定典型性和代表性的黄土地灾隐患点布置了普适型监测预警设备,并开展了信息系统部署、监测数据整理分析与综合研究等工作。“之前做滑坡灾害深部位移监测,需要先打好钻孔、装上监测管,再往管里陆续安装倾斜仪等专业设备,程序繁多、设备体积大。现在使用普适型倾角仪,所有监测设备集成一体,只需从地表往下戳进60厘米左右的桩就能进行监测,施工便捷度有质的提升。”李瑞冬告诉记者,此外,10万元以内的单点建设费用与之前一套差不多80万元的监测设备相比,能减轻不少财政压力。

    贵州省在盘州市羊场乡下午村进行了示范点建设,安装了3套GNSS,3套裂缝计,1套雨量计和5套崩塌加速度计和4套倾角计。为真实体现出与传统自动化监测设备的差异,GNSS选择了共用基站的方式,设备均安装在原有同类设备的附近区域。“通过对比表明,普适型设备可有效反应地灾隐患点的动态变化,设备数据反应灵敏。”贵州省自然资源厅地勘处负责人高玉平说。

    湖南省完成了19处专业地灾监测点和25处群测群防监测示范建设,共布设普适型设备300多套,2019年省自然资源厅发布了《湖南省重要地质灾害隐患普适化监测技术要求(试行)》,湖南省自然资源事务中心地灾部雷耀波认为,湖南地质环境复杂,地灾隐患点数量多,规模主要以中小型为主,普适型设备将有较大的发展空间。

    3 推广

    分区分类覆盖全国

    “科学技术一定要解决国家的急需。”殷跃平指出,许多获得过大奖的监测预警项目原理都是非常先进的,但遗憾的是大多停留在实验室研发阶段,而普适型监测预警设备的研发必须要走一条“规模化”的道路。“我们在研发之初就让企业参与其中,通过发展集成化、模块化、芯片化的途径提高性价比,降低研发成本,把研发和推广结合起来。先进的理论加上普适的设备,将明显提升80%‘视线外’的地灾隐患点识别和管控的能力。”

    根据最新设备成熟度、工业化生产能力调研分析:2020年汛期每种普适型设备可产生1万套左右,结合全国地灾险情,可分区分类进行推广。

    对此,殷跃平建议,首先要聚焦青藏高原及周缘地区、云贵高原、秦巴山区、西北黄土高原、湘鄂桂山区、东南沿海山地丘陵等地灾高中易发区,这些地区有不少刚刚脱贫摘帽的贫困县、贫困村,不仅要避免因灾返贫,更要避免群死群伤重特大灾害的发生。二是要针对险情较大的地灾隐患及早部署,特别是单体地灾威胁30人以上、暂时无法实施工程治理或搬迁避让的地灾隐患,要确保实时掌握地灾发生发展过程。根据测算,今年可对3000处险情较大地灾隐患采用普适型设备进行监测。

    此外,为保障监测预警数据采集、传输、处理、分析各环节标准统一,还应注意将现有监测预警信息示范平台与普适型设备同步推广应用。深化机制建设与组织保障,充分发挥地方政府地灾防治主体责任,构建地方政府、省(区、市)自然资源厅(局)、地灾防治技术支撑单位、市县级自然资源管理部门和设备研发生产单位等共同实施、多级联动的工作机制等。

    殷跃平同时坦言,作为新型技术设备,普适型监测预警技术研发面临重重挑战。如:试用时间短,未经受长期、复杂气象条件的考验,有些问题可能还没有暴露出来;引导企业加快产品标准化、批量化和工程化生产仍需要一个过程;智能化预警模型还需要进一步探索;核心技术自主化仍需要加强等等。下一步重点工作,将抓住核心预警预测功能集中攻关,为更大范围推广应用做好准备。

    五一节前夕,好消息频频传来:一则,由中国地质调查局地质环境监测院起草的《地质灾害专群监测预警技术指南(试行)》与《地质灾害监测通讯技术要求》,作为自然资源部地灾防治三年行动方案下发各省参照执行。这两部技术要求可指导和规范崩塌、滑坡和泥石流等地灾隐患的专群结合监测预警工作,有利于提高地方防灾避险能力。二则,“滑坡崩塌灾害普适型智能化实时监测预警仪器研发”国家重大专项获批,该项目的实施将推动我国防灾减灾体系的标准化和技术进步,推动地灾监测预警技术装备产业化发展,为我国地灾三年行动实施提供支撑。

    据了解,为应对地灾风险,2020年全国汛期地灾防治工作视频会议强调,要加快普适型监测预警仪器设备集成研发和试用,进一步强化预警科学性、及时性、准确性。四川、湖南、甘肃、贵州陆续发文,明确今年逐步开展普适型监测设备试点建设工作。重庆市确定将以分类分级方式,对已查明的所有隐患点推进普适型设备的安装与自动监测。业内人士指出,随着新一轮1∶5万调查和风险评价、1∶1万精细化调查开展,不仅会找到更多地灾隐患点,而且“找”的过程还可能会引入普适型新技术手段。

    可以预见,未来普适型监测预警设备将与合成孔径雷达测量、高分辨率卫星遥感、无人机遥感、机载激光雷达测量等多种新技术手段,形成天空地一体化作战方式,在地灾防治工作中发挥更好的作用,守护群众的生命财产安全。

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    地灾普适型监测预警设备

    ■特点

    运行可靠、功能简约、精度适当、性价比高、安装快捷、维护方便、智能预警

    ■六种设备

    普适型雨量计:采用新型光电式、压电式传感器,体积小,维护简单。

    土壤含水率计:无须标定,探测范围大,采用多参数一体化设计,尺寸小,可在15分钟内完成安装。

    裂缝计:加大量程、窄带物联网和远程控制,设备待机功耗降低50%,对于加速变形阶段的采集能力明显提升。

    普适型GNSS:将监测精度由毫米级调整为亚厘米级,增加一体化预埋箱方式,运行功耗与综合成本显著降低。

    倾角计和振动加速度计:内置电池可不间断供电2~3年,已形成微芯桩、变形桩等多参数一体化监测预警设备,易安装易维护。

    新科技如何支撑“普适型”防灾

    在这春暖花开、暖风徐徐的4月,我们迎来了第51个世界地球日。为做好以“珍爱地球,人与自然和谐共生”为主题的世界地球日科普宣传活动,同时结合当前新冠肺炎疫情防控要求,2020年4月24日,自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心(以下简称“水环中心”)联合中国地质科学院、河北地质大学、中国地质科学院水文地质环境地质研究所等单位,按照中国地质调查局2020年重点工作任务安排及雄安新区深部地热能调查工作部署,开展了“地热文化走进小学校园”主题科普宣传活动,通过别开生面的网络课堂走进雄安新区段庄小学,为小学六年级学生上了一堂生动的地热科普教育课。

    雄安新区位于京津保三角腹地,拥有华北地区最丰富的地热资源,2006年雄县被评为中国温泉之乡,地热是大自然给予雄安新区的珍贵礼物。目前,雄县城区基本实现了地热集中供热全覆盖,成为我国第一个“无烟城”,成功打造了技术可复制、经验可推广的“雄县模式”。近年来,雄县地热资源已广泛用于生活取暖、养殖和观光疗养等领域,科学家们将用地热能等多种清洁能源助力雄安新区构建蓝绿交织、清新明亮、水城共融”生态城市,打造地热利用全球样板。

    本次网络课主要有三部分教学内容,一是水环中心技术人员通过动画、趣味图片等向同学们介绍了什么是地热、地热的优点以及地热的勘查开发利用;二是河北地质大学副教授带领小朋友们一起探秘地热能,介绍了地球内部结构是什么样子,地热活动与地球内部结构的关系;三是地质科学院技术人员给小朋友们介绍了地热泉,并带领大家走进世界名泉,展示了腾冲热海地热景区的大滚锅地热泉、珍珠泉以及美国黄石国家公园的彩色温泉等各种地热泉景观。

    本次科普活动深得同学们喜爱,激发了大家对地热文化的好奇心和兴趣,成功将爱护地球,珍惜身边环境,从我做起,努力做清洁环保和绿色低碳的小卫士,共建绿色宜居家园精神传递给小朋友。

    地热文化走进雄安新区小学校园

    2019年7月23日晚21时许,贵州省六盘水市水城县鸡场镇坪地村发生特大滑坡灾害(下称“7•23”滑坡)。时间就是生命,险情就是命令,灾害发生后,自然资源部中国地质调查局地质力学研究所地质灾害研究室“岩溶山区地质灾害”研究团队迅速行动,正在贵州开展野外工作的贺凯、高杨等同志率领调查小组第一时间赶赴灾害现场,开展灾害应急调查。

    调查小组对滑坡区域地质环境、滑坡变形情况、堆积体形态特征及周边水文情况等进行了调查,查明了滑坡后缘地质体的破坏情况,结合无人机遥感、InSAR等技术,会同现场指挥部专家对滑坡失稳运动过程、次生灾害可能发生情况等做出了合理推断和预判。应急管理部与自然资源部联合工作组对地质力学所的同志第一时间参与应急调查工作表示充分肯定,并对后续岩溶山区地质灾害科研工作提出了具体要求。

    调查现场阵雨不断,一度出现了短时强对流天气,面对重重困难,地质力学所“7•23”滑坡现场调查小组以党员同志为先锋,以保护人民群众生命财产安全为初心,以地质灾害科学防灾减灾为使命,带领小组成员在应急救灾的关键时刻直面风险、勇于担当,发挥自身专业特长,在抗击灾害行动中主动把握规律性、增强主动性、减少盲目性,坚持科学施策,以高效专业的应对方法取得胜利,用专业知识让群众安心,让救灾人员安心。

    进入现场开展工作

     
    地质力学研究所积极参与贵州“7•23”滑坡灾害应急...

    自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所(以下简称“探矿工程所”)始创于1957年,从我国勘探技术“零起点”出发,艰苦奋斗,矢志国家地质勘探技术研究,1959年在北京周口店建立勘探试验站,从此开始了以地质勘探科研报国的漫漫征程。

    上世纪70年代,以探矿工程所为首的一批国内大名鼎鼎的泥浆、勘探技术专家进驻西藏羊八井,提出了地热钻井与成井一整套技术与工艺措施,成功解决了一系列难题,取得十多项重大科研成果,获得原地质矿产部科技成果一等奖。

    1984年与1985年交替之际,原地质矿产部决定,“周口店勘探试验站”改为独立的县团级事业单位,这标志着勘探试验站正式独立,名称改为“地质矿产部勘探试验站”。从此拉开了我国科技体制改革试点工作的序幕。

    1985年10月28日,原地质矿产部正式批准将“地质矿产部勘探试验站”更名为“地质矿产部探矿工程研究所”。

    1995年,探矿工程所受邀指导完成西藏羊八井钻探工程,确立了其深部高温地热钻探技术在国内的领先地位。

    2000年8月25日,经中央编制办公室批准,“地质矿产部探矿工程研究所”更名为“北京探矿工程研究所”。

    2002年初,探矿工程所正式划归原国土资源部管理,隶属中国地质调查局。特别是从2005年1月起,该所作为中国地质调查局的直属单位,积极主动切入地质调查主战场,地质调查支撑服务作用和技术创新能力实现了质的飞跃。

    2017年5月,我国南海神狐海域天然气水合物试采实现历史性突破,自主创新完成20项关键技术和7项重大技术装备。探矿工程所作为参研单位之一,其自主创新的保压取样技术和天然气水合物保温保压取样装置位列其中,打破了国外垄断。

    同年12月1日,广州海洋地质调查局专门给探矿工程所发来热情洋溢的感谢信,特别感谢其为“海马”号ROV配套研制的反循环结壳钻机,在大洋41B航次大洋富钴结壳调查中,成功打穿了3个站位的结壳矿层。这是我国深海遥控机器人首次搭载钻机作业并一举获得成功。

    2018年,探矿工程所高度重视自然资源部中国地质调查局党组要求和局重大部署,牵头组织局属相关单位同国内外钻井装备设计机构、科研院所和生产制造企业开展交流合作,协同创新技术攻关,积极落实重大部署。同时,该所还与局属工程、二级项目承担单位紧密合作,高质量完成了东南沿海、雄安地热、下扬子页岩气、油气田铀矿、准噶尔、北方石炭、陕东晋西等7项预算单列钻探地质调查任务,在钻探调查中战胜了高原、戈壁等艰苦环境,克服了严寒、暴雪、台风等恶劣天气,解决了多种复杂地层钻进难题,获取高质量岩心实物资料及地质信息。

    探矿工程所的发展堪称我国地勘行业的历史缩影,60多年厚重的技术积淀和人才优势,已经延伸到设备的科技创新中。

    该所自主研制的3000米永磁直驱顶驱钻机成功应用于广东省惠州市惠热1井高温地热资源钻探地质调查,惠热1井目前是广东省钻孔深度最大、水温最高、自喷流量最大的地热勘探井。

    新时代,探矿工程所坚决贯彻绿色勘查理念,以地质钻探及高温地热钻探钻井液固相控制技术、3500米的永磁直驱顶驱钻机系统等,积极开展地质钻探绿色环保施工,同时也吹响了雄安新区地热清洁能源调查评价的进军号角,以科技创新续写行业传奇。

    地质钻探及高温地热钻探钻井液固相控制技术

    针对地质钻探绿色环保施工的要求,探矿工程所成功研制TGLW系列钻井液离心机、QJQ系列泥浆清洁器、TG振动筛及多级钻井液固控循环系统,具有体积小、质量轻、模块化、易搬迁等特点,可实现钻井液不落地循环处理,有效清除有害固相。

    钻井液离心机采用单电机结构模块化设计,最小分离粒度5μm,可匹配变频控制系统实现无级调速,适应不同地层特性,填补了国内小口径地质钻探用离心机空白。泥浆清洁器将水力旋流器与振动筛有机结合,可清除20μm~74μm有害固相。钻井液固控循环系统可根据不同钻探需求匹配固控设备,改变了传统钻井液自然沉降处理方法,减少了钻井液排放对环境污染,满足清洁化生产的需要,符合绿色勘查、绿色钻探的要求;循环过程中的液相回收利用,固相集中回收处理,符合国家节能减排要求,对加快实施绿色低碳和推进生态文明建设重大战略部署具有重要意义。目前,固控设备及系统已在青海、新疆、四川、甘肃、内蒙古等多个资源勘探和科学钻探工程现场取得了成功应用。

    在地质钻探固控系统研究基础上,为支撑高温地热清洁能源勘探要求,形成了撬装模块化五级固控及钻井液冷却系统,处理量可达180立方米/小时,可实现高温环境下等钻井液处理及降温需要,为高温地热(干热岩)钻探提供有效技术保障。

    TG型振动筛

    地热钻探用五级固控系统

    国家重点新产品——TGLW型离心机

    QJQ型泥浆清洁器

    钻井液二级固控循环系统

    雄安地热

    地热能是一种新的绿色清洁能源,在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下,对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。2017年4月,国家级新区雄安新区横空出世,其目标是建成“蓝绿交织、清新明亮、水城共融、多组团集约紧凑发展的生态城市”,以地热能为主,多能互补的供暖方案率先被提出,并把“打造全球地热利用样板”作为目标之一。

    据此,探矿工程所参与中国地质调查局地调项目《雄安新区地热清洁能源调查评价》,组织实施雄安新区D14地热探采井工程。为适应雄安新区对环保的要求,现场钻机动力由柴油机动力改造为变频电力驱动,采用电传电控新技术、自动送钻技术加强对施工过程的监控,提高钻进效率,减少能耗;地热井实施过程中采用绿色环保泥浆体系,采用新技术对废浆进行处理,加装泥浆处理系统,减少井场对环境的污染。雄安新区钻探施工现场做到了设备动力不冒烟,泥浆不落地,减少了排放,降低了工程对环境的污染。该井于3月16日钻进至2500米,并顺利终孔。

    雄安乃至京津冀地区地热资源丰富,开发利用前景广阔。钻探地质调查是精确获取深部地层地热、地质学参数的唯一手段,也是目前地热资源开发利用的唯一途径。该项目通过整理和分析雄安新区地质和钻探资料,总结区域地热钻井关键技术难题及对策,形成区域地热钻探地质调查技术报告,可为雄安、京津冀地区乃至全国地热资源钻探地质调查提供借鉴与指导,对促进我国高温地热资源绿色调查和开发利用进展有十分重要的意义。

    雄安新区地热清洁能源调查评价现场

    钻井液固控循环不落地系统

    永磁直驱顶驱智能化地质钻机

    为推进国家深部找矿战略实施、提高智能地质装备能力建设水平,自2011年起,自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所组织专业力量对3000米以深顶驱钻机系统进行深入系统研究,创新永磁电机直驱钻机技术,掌握新一代智能化地质钻机系统核心技术。

    探矿工程所于2015年研制成功世界首台3000米永磁直驱顶驱钻机系统,填补了行业空白。该钻机成功应用于浙江临安页岩气勘查LC-1井试验工程(完钻深度2328米,终孔直径150毫米),在广东惠州惠热1井地热井工程完钻深度为3009米(终孔直径150毫米)。在此基础上,2018年研制成功3500米永磁直驱顶驱钻机系统,进一步提升了自动化控制水平,通过试验孔施工试验,验证了设计思路,达到了设计要求。

    其中,惠热1井是迄今为止广东省内水温最高、自喷流量最大的地热资源调查井,实现了广东乃至东南沿海地热资源勘探的重大突破。通过创新应用自主研发的永磁直驱顶驱钻机、高温井控、复合钻进、高温钻井液等装备和技术,有效破解了高温钻探技术难题,初步形成了一套高效环保的高温地热钻探调查技术新体系。

    探矿工程所研制的永磁直驱顶驱钻机系统,通过变频系统进行无级调速,具备结构简单、维保方便、能耗制动、自动化程度高等特点。钻井作业过程中,具备超钻深、大负荷、长行程、高处理能力等优势。司钻作业智能化、自动化,具备自动送钻功能。可接入电网进行施工,不依赖柴油发电机组进行野外作业,发挥永磁电机高功率因素的优势,相比同规格普通电驱钻机节约电耗超过20%,具备节能减排的巨大优势。钻机的成功研制与应用为我国绿色勘查体系发展提供了大型装备支撑。

    3500钻机

    惠热1井现场放喷科学试验

    3000钻机在惠热1井施工

    3000钻机在LC-1井试验施工

     

    强化科技创新 支撑绿色勘查




    贵州威宁—水城地区铁- 稀土矿找矿新发现