分类:全 站  |  新闻  |  通知公告  |  重大计划  |  工作动态  |  队伍建设  |  关于我们  |  互动  |  图 片  |  视 频 查询到12条相关结果,系统用时0.014秒。

查询时间:时间不限

  • 时间范围


查询范围:标题+正文

排序方式:按相关度排序

检索范围:

    建设中的“中国天眼”

    地质专家在FAST现场查勘溶塌崩塌堆积体

    2006年专家组初勘大窝凼

    技术人员检查桩孔

     

    9月15日,被誉为“中国天眼”的国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜(FAST)首席科学家、总工程师南仁东先生逝世,社会各界深切缅怀。就在一年前的今天,FAST在贵州省黔南州平塘县大窝凼落成启用。它是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜,其研制和建设体现了我国自主创新能力,实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越。半个月前,中国科学院公布了2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单(通用领域),FAST工程研究集体成功入围。作为建设在地质环境复杂地区的国家重点工程,其选址、勘察、设计、施工甚至投入使用,都离不开地质工作。为什么会选址在偏远的岩溶洼地?如何解决相关环境工程地质问题?……带着这些问题,记者近日采访了曾经参与过FAST规划选址、勘查设计和施工建设的中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平、中国地质环境监测院总工程师殷跃平、贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平等几位工程地质专家。

    2016年12月16日,FAST入选由《自然》杂志评出的2016年度重大科学事件。而刚刚公布的2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单,认为研究集体按期建成具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜FAST,在未来10~20年将保持世界领先地位,为我国在科学前沿实现重大原创突破提供了前所未有的机遇。其研制和建设体现了我国自主创新能力,实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越;拥有3项自主创新:利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址,自主发明主动变形反射面,自主提出轻型索拖动馈源支撑系统和并联机器人;研发了高强度高精度大跨度索网结构,高性能动光缆,大尺度高精度实时测量系统等一系列关键核心技术,取得多项技术突破,推动了我国众多高科技领域的科技进步与产业升级,在国家重大需求方面具有重要应用价值,将促进西部经济的繁荣和社会进步。这些成绩和荣誉的背后,是中国科学家和科研工作者以及建设者的智慧结晶。这其中,地质元素和构成必不可少。

    为什么选址在大窝凼天然喀斯特巨型洼地?

    选址工作跟进十多年,最后根据野外考察、模拟计算和综合评价优选台址

    FAST工程从初步的设想、选址、勘察、设计、施工至投入使用,历经20余年。1994年,中国科学院第一轮选址;2007年7月,国家发改委正式批复立项;2008年12月,FAST工程奠基;2011年3月,FAST正式开工建设;2016年9月25日,“中国天眼”正式落成,“天眼”开眼。

    在这20多年里,有一位科学家从中青年开始就伴随FAST一直走到现在。他,就是FAST观测台址系统总工程师、中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平博士。“利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址,是整个系统工程3项自主创新之一!”在他的办公室,聂跃平自豪地告诉记者。

    作为FAST选址的主要负责人,曾在贵州省地矿局科研所工作过的聂跃平对“中国天眼”落户贵州功不可没。

    1994年夏天,中科院原北京天文台(2001年国家天文台成立)副台长南仁东和彭勃博士等到中国科学院遥感与数字地球研究所咨询在全国范围内寻找适合建造大射电望远镜洼地事宜,之后便委托聂跃平到贵州做一次针对性的野外调查。同年8月至9月,聂跃平到平塘、普定等地进行了1个多月的实地调查,为在荷兰召开的LT大会提交了《中国贵州选址调查报告》,并得到大会充分肯定。随后,便开始了漫长的FAST探寻之路。

    1994年底,中国天文界以北京天文台为核心,组成LT(SKA)中国推进委员会,推荐聂跃平为台址评价组组长。根据选址要求,选择的洼地必须符合尽可能圆、既要交通方便又要相对隔离、台址稳定、没有无线电干扰等若干要求。

    聂跃平告诉记者,贵州虽然洼地众多,分布面积广泛,但要找到符合上述条件的洼地也十分困难。因此,根据以往在贵州的工作经验和岩溶洼地的发育规律,他选择在苗岭分水岭两侧的黔南州和安顺地区,应用遥感技术手段进行先期普查,然后在地形图上逐一标注,建立了300多个能够进行各种指标查询的洼地数据库,并完成了《大型射电望远镜中国贵州选址研究报告》博士后出站论文。在此基础上,聂跃平和中国推进委员会主任南仁东、副主任彭勃、国际LT中国代表吴盛殷、荷兰天文专家理查德先后到平塘、普定对部分洼地进行考察和电波干扰情况测量。1995年10月,LT第三次国际会议在贵州省贵阳市召开,会议代表到平塘、普定对洼地进行实地考察,对中国贵州选址给予了高度评价。

    1997年,LT(SKA)中国推进委员会提出了LT(SKA)中国工程概念先导单元,即由我国独立建造一面世界最大单口径球面望远镜的创新方案的初步设想。经过不懈的努力和扎实的研究工作,FSAT最终获得国家立项。

    聂跃平介绍,FAST是一个大科学工程,对洼地的要求随着工程的不断优化而改变,对洼地的直径要求从开始的300米、350米、400米直到500米,因此选址工作一直跟进了十多年。最后根据野外考察、模拟计算和综合评价,优选出平塘大窝凼洼地作为FAST观测台址。FAST立项后,选址组围绕FAST对台址的严苛要求,应用遥感、GIS、虚拟技术等,对大窝凼进行了台址的工程稳定性、水文工程地质、岩溶地质灾害、周边环境、工程开挖量等一系列工程问题展开了工程性研究,并向国家天文台FAST项目指挥筹备组提交了相关报告,肯定了大窝凼可作为FAST观测台址的可行性。

    “从1994年到现在,20多年过去了,我从中青年开始伴随FAST走到今天,经历了漫长的时间考验,也遇到种种困难。但是一想到能利用家乡的地利优势实现FAST工程,就感到无比欣慰!”对此,聂跃平感慨万千。

    FAST观测台址遇到的环境工程地质问题如何解决?

    创新勘察方法,地下河洪涝灾害、断裂破碎带、巨石混合体、松动岩体、球冠状边坡等问题被逐一破解

    我国西南岩溶地区地质环境复杂,如何解决FAST观测台址遇到的环境工程地质问题?记者采访了中国地质环境监测院总工程师殷跃平,他也是这次杰出科技成就奖授奖建议名单中唯一一位中科院系统外的贡献者。“地表像是一口直径达500米的大锅,地下却是非常复杂的岩溶灾害体。”殷跃平开门见山地告诉记者。

    FAST观测台址选定大窝凼场洼地后,地质问题成了FAST建设成败的关键。2006年4月,殷跃平初次受国家天文台邀请,参加了FAST观测台址建设可行性论证技术组的工作。因其丰富的岩溶工程地质经验,2008年8月,受国家天文台的聘请,兼任了观测台址建设的地质总工程师。

    殷跃平告诉记者,FAST观测台址建设面临的第一个难题,就是地下河洪涝灾害。这里地处贵州高原到广西丘陵平原地区的斜坡地带,串珠状的峰丛峰林洼地非常发育。表面上看,它是一个完整的洼地,实际上大窝凼洼地底部(即锅底)50多米深发育有贵州最大的地下河——大小井岩溶地下暗河。

    “当时中国地质调查局正在组织实施的西南地区岩溶地下河地质大调查项目提供了很好的基础资料,前期调查表明,这条地下暗河一直流到了广西境内。它通过漏斗和落水洞将大窝凼与地下河建立了水力联系,这意味着地下水动态变化非常大,在极端暴雨的情况下,地下河水将上涨数十米。同时,在建设期间,土石方工程也将会改变洼地产流和径流条件,从而导致洪涝灾害。”后来,针对这一问题,可行性方案提出了新型的螺旋形加放射状截排水措施,并沿洼地底部设立了1公里长的泄洪隧洞,从根本上消除了FAST场地的洪涝风险。

    第二个问题就是断裂破碎带的地质工程问题。贵州的岩溶地下河往往与断裂带有关,技术人员现场工程地质勘察发现,长达十多公里的董当断裂带自北向南穿过,将大窝凼洼地切割成了东西两半。由此,东西二侧半球冠状的洼地工程地质条件将出现差异性,即随时间的推移,望远镜可能存在变形差异,而且断裂破碎带的软弱性也将带来地质工程问题,影响望远镜发射板的锚固安装质量。“望远镜有2400多个三角形反射块,像鱼鳞片一样。用锚杆与下面的地层固定,如果有断裂破碎带,注浆质量会下降。锚杆施工后,如果断裂带溶蚀严重的话,注浆时漏浆量会很大,导致抗拔力出现大的差异,影响工程质量。”于是技术人员专门在现场对断裂带进行了大量的锚杆拉拔实验,获得了注浆参数、锚固长度、设计锚固力等一系列参数。“比如注浆中加一些早强剂,防止它漏失,让它固定住,不会出现新的变形。”

    第三个问题是洼地西南侧分布数百万立方米的大型溶塌崩塌堆积体,正好位于望远镜圈梁附近,开挖扰动后将带来滑坡问题。“这些堆积体在大小井地下河系演化过程中,由岩溶动力侵蚀形成,具有一定的稳定性。但是,被切脚临空后,稳定性将会降低。我们通过抗剪试验和室内模拟,发现这种溶塌崩塌堆积体和传统的滑坡堆积体是不一样的。我把它称为‘巨石混合堆积体’,它与下伏基岩界面形成了点摩擦,有一定的嵌固性,抗剪强度要高,可以按照代换补强的思路,采用小口径组合桩群加注浆的措施对前缘进行加固,这样就构成了一个由巨石混合体和桩群构成的棱体,形成了拱圈效应,对巨石混合体起到了支挡作用,确保了望远镜的安全。”殷跃平展开当时的设计剖面图,向记者解释道。

    第四个问题就是古地下河的卸荷松动岩体稳定问题。殷跃平介绍,在大窝凼洼地3点钟到5点钟一带,出露有一古地下河通道,洞口岩体破碎,形成了大范围的松动岩体。如果在FAST观测台址建设和运行过程中,不对这些松动岩体进行加固的话,将会形成崩塌滚石灾害直接摧毁望远镜。因此,技术人员在对这些松动岩体进行系统防护的同时,还重点对12处稳定性很差的危岩体进行了清除或整体加固,避免了崩塌滚石灾害的发生。

    第五个问题就是开挖边坡的稳定性评价和加固问题。FAST观测台址并不是严格的球型洼地,施工建设过程中需要切凸补凹,形成均匀性很差的球冠状边坡。而这种边坡具有越向底部,应力越集中的特点,采用传统的平面分析方法就不行了,因此,他们提出了基于仓储理论等的三维评价方法,并取得了很好的效果。

    FAST观测台址的工程地质勘察评价,也探索出了一套新方法。在此之前,我国对平缓场地和山地的勘察方法较为成熟,并形成了国家标准,但对大型、特大型岩溶洼地的工程地质勘察经验很少,相应的规范标准更是空白。为此,FAST观测台址的建设形成和改进了很多勘察方法,为今后实施同类工程积累了经验。

    殷跃平还追忆了与南仁东教授一起在FAST观测台址建设现场工作的日子。他说:“南教授不仅亲自组织深入论证地质解决方案,而且多次与我们到洼地陡坡查看危岩滑坡等。他可谓惜时如命,白天与我们一起进行野外查勘、解决问题,晚上匆匆忙忙吃完饭,又伏案熬夜。南教授告诉我,他担任国际天文台主席等学术职务,每天晚上要处理数百封电子邮件。他是仰望星空的前沿科学家,亦是惟精惟一的卓越工程师。”

    如何解决开挖建设过程中遇到的岩土工程技术难题?

    4个阶段岩土工程设计不断优化,自主创新多种技术,工程设计获得多项国家专利

    在FAST之前,世界上最大单口径射电望远镜是美国Arecibo望远镜。如今,FAST台址开挖系统岩土治理规模是Arecibo的5倍,总体建设规模是Arecibo的近3倍。FAST台址岩土工程复杂程度远高于Arecibo,是世界上利用大型岩溶洼地建设的最大工程。如此复杂而庞大的工程,其岩土工程设计至关重要。FAST工程以全新的设计思路,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。其中,贵州正业工程技术投资有限公司是FAST工程台址开挖系统的核心技术团队。

    FAST工程台址开挖系统现场设计工程师、贵州正业工程技术投资有限公司第一勘测设计院岩溶地基研究所所长吴斌告诉记者,由该公司完成的FAST工程台址开挖岩土工程设计被中国勘察设计协会评为2015年全国优秀工程勘察设计奖工程勘察一等奖。该设计还获得了国家知识产权局发明专利受理及授权4项、实用新型专利授权7项。技术成果应用于FAST工程,系统解决了大型岩溶洼地,薄壳岩溶岩体精细开挖建设过程中,遇到的各种复杂岩土工程技术难题,为项目的安全运行奠定了可靠的基础。

    据了解,FAST台址洼地内地形起伏大、坡度陡,大型岩堆、溶蚀峰林、大型溶沟、溶槽、溶蚀裂隙密布,各种岩溶不良现象发育集中,工程地质及水文地质条件极为复杂。台址开挖系统设计按照动态设计原则分为方案设计、优化设计、施工图设计及现场设计4个阶段,历时3年半。通过4个阶段岩土工程设计的不断优化,实现了最初方案开挖投资1.85亿元,优化到最终开挖投资0.97亿元的最佳开挖效果。设计中,技术人员使用了BIM技术,开挖中心选择技术,下拉索促动器基础坐标解析技术,岩土工程信息平面表达技术,馈源塔及圈梁支撑柱位置优化技术,排水、防冲刷技术,螺旋检修道路优选技术,大型构建拼装场地及安装工程临时施工场地建造技术,岩堆、危岩、边坡综合治理技术以及生态保护技术。这些技术的运用,达到了国际领先水平。其中,国家发明专利“一种岩溶洼地排水系统”技术,在历经4个水文年的考验后,证明其排水性能良好,台址区未发生任何水患问题;而开挖中心选择技术则实现了台址开挖量最小,地质灾害治理费用最低等综合优化目标。

    贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平向记者介绍,他们自主创新过程中形成的大量关键技术已经汇总并将出版专著。专著全面系统地反映了FAST工程台址开挖系统建设所遇到的各种技术问题的研究成果,是迄今为止国内外大型岩溶洼地综合利用岩土工程方面集学术研究与工程应用为一体的第一本专著。

    正是有了地质人前期复杂而周密的工作,才保证了FAST系统工程的成功选址以及安全建设和运行。FAST运行1年来,正在为我国暗物质本质、宇宙进化、太空生命起源和寻找地外文明等研究提供着重要支撑,贵州正业工程技术投资有限公司也在不断对工程进行回访记录,未来他们还将关注FAST地区环境信息综合监测。相信有了地质人的“保驾护航”,FAST将会更加安全而有效地运行,为人类探索外太空提供更多的线索。

     
    解译“中国天眼”的地质密码

    专家点评

     

    “建立的二氧化碳地质储存技术方法体系,可为我国今后二氧化碳地质储存提供科学、技术和工程依据。”中国地质科学院岩溶所院士袁道先,国务院资深参事、中国工程勘察大师王秉忱教授等专家组成的项目成果评审专家组对《全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程》项目给予了高度评价。

     

    袁道先院士更是对该项目能在3年内完成全国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价表示赞赏。他认为,项目中pH值深层原位自动监测系统、CO2-GSM数值模拟软件等成果已达到国际领先水平。

     

     

     

    我国首个深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程

     

    为贯彻落实国务院领导关于加强应对全球气候变化研究的重要指示,充分发挥地质工作在应对全球气候变化方面的优势,评估我国二氧化碳地质储存潜力,支持我国利用碳储技术应对气候变化,中国地质调查局于2010年~2012年设立了“全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程”计划项目。

     

    作为业务指导部门,中国地质调查局水文地质环境地质部组织中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、吉林大学、青岛海洋地质研究所等单位的20余支专业调查队伍与科研院所近300名专业技术人员联合攻关,将二氧化碳地质储存由梦想一步步变为现实。

     

    在成果汇报会上,项目负责人郭建强有条不紊地向与会者介绍了取得的7项成果。他表示,全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程项目可谓“利在当代,功在千秋”,在政治、社会、应用、潜在效益方面都具有十分重要的意义。

     

    七大成果支撑应对气候变化

     

    创新了我国二氧化碳地质储存技术方法体系,首次制定出符合我国地质条件的潜力与适宜性评价方法。项目组提出了不同评价精度下,深部咸水层、油田、气田和煤层4种主要储存介质类型的潜力计算关键参数和计算方法,构建了包括地质安全性、储存规模、社会环境风险和经济适宜性四大约束目标在内的选址指标体系,并提出了多尺度目标逼近选址方法。鄂尔多斯盆地、河套盆地和重庆合川等典型地区的二氧化碳地质储存选址实践,不仅为二氧化碳地质储存示范工程场地筛选、调查勘查与评价提供了技术支撑,也为今后同类工程场地选址积累了经验。

     

    首次全面完成了全国区域级和盆地级二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价,编制出我国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图系和主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图集,基本掌握了我国可储存的区域和储存潜力。在此基础上编制的我国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图系由11张1∶500万专题性图件组成,反映了我国二氧化碳地质储存基本地质条件、适宜储存的区域以及目标靶区的分布情况。为提升项目成果社会化服务水平,项目组挑选出碳源分布密集、地质资料研究程度较高的松辽、渤海湾、四川、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口等38个盆地,编辑出版了《中国主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价图集》。该图集为制定中国二氧化碳地质储存规划和宏观决策提供了科学依据,为相关科研机构、企业开展二氧化碳地质储存提供了科学基础数据,向社会普及了二氧化碳地质储存地学知识。

     

    与神华集团合作,建成了我国首个深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程,实践了二氧化碳地质储存全流程工程技术——此举标志着我国完成了深部咸水层二氧化碳地质储存后续工程的技术储备。截至2015年5月中旬,该示范工程已成功注入30万吨二氧化碳,完成了项目设计储量,未发现二氧化碳泄漏及对周边环境的影响。示范工程及相应的科学研究与技术开发仍在进行中,为今后开展规模化二氧化碳地质储存工程奠定了扎实基础。

     

    基本明确了深部咸水层二氧化碳地质储存的机理,并成功研发出具有国际先进水平的二氧化碳地质储存模拟系统,为二氧化碳地质储存技术方案优化设计与效果评估提供了基础平台。该系统由流场-温度场-化学场并行计算软件(THC-MP)、流场-温度场-化学场-应力场四场耦合软件(CO2-THCM)和人机交互界面软件(VISUAL-THC)构成,模拟计算功能强大,人机交互界面友好,易于普及学习和应用推广,能完全满足二氧化碳地质储存地质建模、储层性能改造预测与二氧化碳地质储存数值模拟等技术需求,达到了国际先进水平。

     

    搭建了二氧化碳地质储存实验室和原位试验场科研平台,构建了二氧化碳地质储存“大气-地表-地下”立体监测技术方法体系,探索性地提出了二氧化碳地质储存盖层力学稳定性、环境影响与安全风险评价技术方法。

     

    加强项目实用仪器设备的研发,获得发明、实用新型专利10余项。其中,自主研发的深层pH值原位监测系统突破了低功耗、耐压、耐腐蚀等技术难题,填补了国内技术空白,满足1500米以深的二氧化碳储盖层监测要求;深部井下狭窄空间原位流体U型管取样器是国内开创性成果,为二氧化碳地质储存监测和科学研究提供了重要装备保障,具有广阔的推广应用前景。

     

    搭建了功能齐全的全国二氧化碳地质储存地理信息系统管理平台,实现了对原始数据和成果数据分类存储管理和灵活应用。项目组完成了区域级→盆地级→场地级的空间数据库,初步实现了成果的数字化与系统化;首次建立了二氧化碳动态监测数据库和pH深层监测控制管理平台;建立的全国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价与示范工程数据库,入库资料翔实可靠,为开展进一步工作奠定了基础;充分利用空间数据库技术和地理信息空间分析技术,建立了集数据提取、数据管理、数据质量检查、适宜性评价、自动或手动编图、成果展示于一体的地理信息平台。

     

    三大经验促进当前指导未来

     

    聚焦国家战略,瞄准重大需求。

     

     

     

    二氧化碳地质储存环境影响问题原位试验场

     

    气候变化是当今国际社会普遍关注的全球性问题。中国是一个易受气候变化影响的发展中国家,妥善应对气候变化,事关国内国际两个大局。二氧化碳捕集与储存是一项具有大规模温室气体减排潜力的技术,是在我国能源结构以煤为主的现实情况下,有效控制温室气体排放的一项重要举措,有助于实现煤、石油等高碳资源的低碳化、集约化利用,促进电力、煤化工、油气等高排放行业的转型和升级,对我国应对气候变化、推进低碳发展具有重要意义。

     

    我国把积极应对气候变化作为经济社会发展的一项重大战略。党中央、国务院多次下发文件,推动二氧化碳捕集、利用和封存试验示范,并对相关人才建设、资金保障和政策支持等方面做出安排,提出到2030年二氧化碳排放达到峰值的“碳总量”控制目标。全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程项目在各方面取得的成果,将对解决中央、地方政府和企业减排温室气体需求提供直接有效的地学技术支撑。

     

    精心谋划善组织,真抓实干重落实。

     

    古语云:“凡事预则立,不预则废。”做项目亦是如此。全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程项目经过了3年谋划和3年实施才取得一些阶段性的成果。2005年,中国地质调查局原总工张洪涛高屋建瓴,发表了《中国二氧化碳地质埋存条件分析及有关建议》一文,正式提出加强二氧化碳储存地质条件调查和相关重大科技问题研究的建议。中国地质调查局水文地质环境地质部密切跟踪国外二氧化碳地质储存研究进展,组织局水文地质环境地质调查中心开展地质调查项目立项可行性研究。经过3年多的准备,中国地调局第一个二氧化碳地质储存地质调查工作项目“我国二氧化碳地质储存潜力评估与关键技术研究”于2009年正式立项。随后,中国地质调查局水文地质环境地质部全面推进二氧化碳地质储存地质调查工作,指导计划项目实施单位中国地质调查局水文地质环境地质调查中心就“全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程”计划项目成功立项。

     

    在项目实施过程中,各工作项目承担单位对成果进行了严格的质量控制,工作过程均未出现任何安全与质量事故,圆满完成了任务书和设计书提出的各项工作。

     

    凝聚单位倡导协作,发挥优势形成合力。

     

    二氧化碳地质储存囊括地质学、水文地质学、储层地质学等学科,是一门综合性极强的地质工作,在项目实施过程中,必须根据工作需要和不同行业单位特点,优选项目承担单位,形成合力,以保证成果质量。

     

    根据工作需要,全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程计划项目下设7个工作项目和42个专题。3年来,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、青岛海洋地质研究所、吉林大学、北京大学、中国地质大学等单位的20余支专家调查队伍与科研院所近300名专业技术人员参与其中,在完成项目目标任务的同时,也在二氧化碳地质储存全流程技术环节培养了一批专业技术人才。

     

    四个方面彰显成果重大意义

     

    政治意义。作为发展中国家,我国经济发展与碳排放控制矛盾突出,在国际气候变化谈判中面临来自其他国家的压力。项目的实施,基本评估了我国二氧化碳地质储存潜力“家底”,为国家利用二氧化碳地质储存技术制定温室气体减排规划提供了基础数据;项目实施建设的二氧化碳地质储存示范工程,在直接减排二氧化碳的同时,实现了我国自主碳储技术储备,提升了国家在应对气候变化谈判中的话语权。

     

    社会效益。由于以煤、石油、天然气为主的化石能源仍将在能源消费结构中占主体地位,本世纪直接消耗化石燃料所产生的温室气体排放量将持续增加,如不采取措施加以遏制,由此引发的全球气候变暖、环境状况恶化将继续加剧。为避免全球气候变暖给人类和整个地球环境系统带来灾难性后果,积极采取减缓全球气候变暖和地球环境恶化的措施迫在眉睫。目前,减缓全球气候变暖与环境恶化的关键问题就是要大量减少以二氧化碳为主的温室气体排放,而二氧化碳地质储存技术也成为实现低碳减排、应对全球气候变暖最直接、有效的技术手段之一。

     

    本项目首次全面完成了全国区域级和盆地级二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价所取得的成果,为我国应对全球气候变化国际谈判、制定相关规划提供了翔实的数据和依据,也为我国规模化二氧化碳地质储存选址工作奠定了基础。项目建立的二氧化碳地质储存技术方法体系,在为储存工程建设企业带来显著经济效益的同时,也建立了一支稳定的二氧化碳地质储存研究团队,缩短了我国在二氧化碳地质储存研究领域与发达国家的差距,提升了我国二氧化碳地质储存技术研究水平。项目产生的仪器、软件等成果,能够快速应用到二氧化碳地质储存示范工程实践中,从而产生显著的社会效益。

     

    应用情况。系统编制的我国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图系和主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价成果图集,既可为我国气候谈判会议争取国家利益提供基础数据,亦可广泛应用于二氧化碳地质储存调查、研究和工程实践。部分项目成果已被中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、天大资源(中国)有限公司、中电投远达环保工程有限公司等企业、科研院所用于浙江东部、内蒙古苏里格/准格尔地区、青海、重庆、安徽、广西等地的电厂二氧化碳地质储存选址、政府减缓气候变化规划等实际工作中。

     

    编著出版的《中国二氧化碳地质储存适宜性评价与示范工程》、《中国主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价图集》、《中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价》等著作,被中国地质大学(北京)、中国地质大学(武汉)、中国石油大学(北京)、西安石油大学、长安大学、北京大学工学院等高校指定为相关专业研究生的参考教材。这些专著得到二氧化碳地质储存调查、研究和工程实践领域科研人员应用的同时,也不断向石油、煤层气、干热岩、页岩气等地下资源开发利用领域推广。

     

    潜在效益。项目取得的开创性成果为我国开展规模化二氧化碳地质储存工程构建了有力的技术储备。项目部分成果直接服务我国首个,也是世界最大规模的神华集团煤基全流程深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程,在储存选址、示范工程监测等方面直接带来显著经济效益。随着二氧化碳地质储存技术在二氧化碳提高石油、煤层气、天然气等资源采收率、核废料处置等方面的应用推广,将为我国深部地下资源开发利用领域带来显著的经济效益。

     

    项目负责人简介

     

    郭建强,男,汉族,1964年生,甘肃武威人,教授级高级工程师,国土资源部专业技术二级高级工程师,中共党员。

     

    1985年毕业于西安地质学院(现长安大学)。2007~2010年为中国地质大学(武汉)博士研究生,获工学博士学位。

     

    现任中国地质调查局水文地质环境地质调查中心副主任,兼任石家庄经济学院兼职教授及硕士研究生导师;国际标准化组织二氧化碳捕集、运输和地质封存标准化委员会(ISO/TC265)专家组成员,中国地质学会第七届水文地质专业委员会副主任,中国地质学会勘探地球物理专业委员会第八届委员会副主任,第二届国土资源部地质灾害防治应急专家组成员,二氧化碳捕集利用与储存产业创新战略联盟理事。

    二氧化碳减排 地质工作大有可为

     

    7月7日,国土资源部中国地质调查局在湖北宜昌鄂宜页1井页岩气调查重大突破成果研讨会上透露,中国地质调查局部署实施的鄂宜页1井,在地层形成于约5亿年前的寒武系水井沱组,获得了6.02万立方米/日、无阻流量12.38万立方米/日的高产页岩气流,并首次在形成于约6亿年前震旦系陡山沱组发现页岩气藏——迄今全球发现的最古老地层中的页岩气藏。

    这是世界页岩气勘查史上的一个重大突破——在排液仅40分钟,鄂宜页1井就形成高产气流并点火成功。鄂宜页1井,成为我国中扬子地区首次获得页岩气工业气流的参数井,也是迄今世界上在最古老地层中获得页岩气重大发现的参数井。鄂宜页1井,还标志着我国南方老地层的页岩气勘查在中部率先实现了突破。

     

     

    长江经济带主要油气、页岩气田分布示意图

     

    鄂宜页1井压裂施工现场技术研讨

     

    ①半个世纪的梦想终成真 

    “鄂宜页1井的突破,圆了中国地质人半个多世纪的梦想。”中国地质调查局武汉地调中心主任姚华舟说完,介绍了地质人在南方寻找油气资源的艰辛历程。

    在地质学中,与华北板块相对应的南方大陆叫扬子板块。其中,四川盆地以东的渝东、湖北、湖南及江西的一部分被称为中扬子。新中国成立后,华北板块上的油气勘探突破接踵而至,可扬子板块除了在上扬子的四川盆地内部找到普光、元坝、安岳气田,在四川盆地周缘的川东及川南地区获得页岩气突破外,中、下扬子一直没有大的发现。

    怀着找油找气的梦想,自1958年开始,地质人年复一年在中扬子地区深耕细作。但无奈这里地质条件太复杂,总的成藏条件不是太好,油气勘探一直没有大的进展。

    “有人形象地把中扬子地区比喻为摔在地上还踹了一脚的玻璃块。”中国地质调查局李四光学者、武汉地调中心油气资源室主任陈孝红说,“中扬子虽然被人们视为一个完整的板块,但其实是被秦岭—大别造山带与江南—雪峰造山带挤成的碎玻璃块。”

    “尽管如此,地质人始终没有放弃在中扬子寻找油气资源的梦想。”姚华舟说,在经过半个多世纪的艰苦探索后,地质人对中扬子地区海相层系成藏条件、盆地的构造演化、构造圈闭类型等形成了一系列新认识,认识到黄陵基底等对于区域构造格架的稳定作用。特别是在油气调查类型上,实现了由单一找常规油气向常规油气与非常规油气并重的转变,从而在鄂宜页1井实现了页岩气勘探的重大突破,圆了地质人半个多世纪以来的梦想。

    ②变顺藤摸瓜为寻根究底 

    谈到突破,武汉地调中心鄂宜页1井项目部的刘安、张保民、罗胜元、李海、张国涛、危凯、曾雄伟、李培军等一帮年轻人说,关键就是找矿思路由原来的顺藤摸瓜变为现在的寻根究底。

    他们介绍说,常规油气找矿理论可概括为生、储、盖、移4个字,即确定油气生成地层后,再找油气的运移通道和有良好盖层的储存空间。而页岩气则属于生成后原地保存的天然气,不用考虑运移通道因素。

    依据这一原理,武汉地调中心在一开始就形成了独具特色的页岩气勘查模式,即在勘查团队组建上,选择与油气资源生成密切相关的地层古生物研究室为主体,再根据工作需要不断引进和补充油气地质研究人员;在研究思路上,坚持从基础地质调查做起,以坚实的地质调查为基础,从一大堆碎玻璃片中找出相对较大的碎玻璃块。

    “这个勘查模式更显示了生物生油理论与勘查单位优势学科有机融合的魅力。”姚华舟说。

    原来,武汉地调中心自1962年成立后,一直以中扬子地区地层、沉积、构造等基础地质研究为主,以宜昌黄花场“金钉子”剖面、关岭生物群等为代表的地层古生物研究更是在全球享有盛誉。页岩气赋存在富有机质页岩中,而页岩往往富含生物化石,是地层古生物学家的重要研究对象。这些因素无缝对接,为中扬子页岩气勘查新模式的形成创造了条件。

    从2007年开始,武汉地调中心承担的《雪峰山西侧地区海相油气地质调查》《中南地区非常规油气形成地质背景与富集条件综合研究》《中南地区页岩气调查评价》《中扬子地区页岩气基础地质调查》等油气、页岩气研究项目硕果频出,和页岩气相关的新认识也逐渐清晰:宜昌地区在寒武纪早期处于台棚过渡相带,富有机质页岩的厚度较大,往往能达到数十米至上百米,页岩富含有机质,生烃条件好;宜昌地区发育古老的结晶基底,在印支期以来的构造运动中相对稳定,地表地质调查和地震剖面解释断裂不发育,页岩气保存条件好;宜昌黄陵古隆起属于继承性古隆起,长期隆起致使寒武系水井沱组页岩的热演化程度相对较低,页岩气形成的时间晚,气体逸散时间相对坳陷区短,有利于页岩气富集;宜昌地区大面积寒武系水井沱组、志留系龙马溪组页岩埋深在1000~3500米,地层倾角一般在10°以下,有利于部署页岩气地质井和参数井……

    对这些专业表述,陈孝红用3个比喻进行了解释:宜昌是华南的“根”,基底是30多亿年前的太古代地层;宜昌是生命的“源”,是华南最早的海底多细胞生物分布区,为油气成藏提供了丰富的物质来源;宜昌是恐龙的“家”,侏罗纪和白垩纪地层为油气的保存盖上了厚厚的被子。

    “良好的刚性基底、完整的沉积盖层、丰富的烃源岩,使宜昌成为油气成藏的有利地区。”陈孝红说。

    在这些新认识指导下,新的勘查模式率先在宜昌开花结果。2015年,武汉地调中心在宜昌点军区车溪和远安县石桥部署了两口页岩气调查井,在中扬子地区寒武纪、志留纪系地层进行页岩气调查。

    2016年4月28日,鄂宜页1井正式施工,开启了宜昌地区寒武系页岩气的系统评价。2017年1月22日,在鄂宜页1井评价基础实施侧钻水平井,4月13日进入压裂试气阶段,5月11日,压裂液返排开始。

    “排液40分钟时,监测人员抱着试试看的心态将火种伸向排液口,没想到一下就腾起近1米高的火焰。”承担压裂任务的中石化江汉油田页岩气开采服务公司总经理袁发勇说,而且这还是在气液尚未分离、排液孔口径10毫米的情况下实现的。

    ③创新助推梦想启航 

    “鄂宜页1井创造了我国页岩气勘查的多个第一。”中国地质调查局油气咨询专家乔德武兴奋地告诉记者:“第一次在复杂构造区的寒武系老地层中找到高产页岩气工业气流、第一次在中扬子地区采用水平井压裂、第一次在中扬子地区使用国产桥塞……”

    “能实现这么多第一,还在于我们贯彻了分工合作、有机整合、成果共享的市场化条件下科技创新机制。”武汉地调中心副主任张旺驰说,这也可以看作是新的勘查模式的一大特色或内容。

    在项目实施过程中,武汉地调中心在坚持地质理论、认识创新的同时,还同工程施工单位一起深入研究工程施工中技术工艺的创新。如在直井施工中,武汉地调中心地质人员与核工业216大队技术人员一起,通过技术工艺创新解决了施工中遇到岩性复杂井斜控制难、高演化页岩解气精度不高等难题,使完钻后的鄂宜页1井井眼直,固井质量好,目地层定位准确,为水平井准确入靶和完井作业奠定了良好的基础。

    “特别值得称道的是江汉油田页岩气开采服务公司。他们宁可自己经济上吃亏也坚持为地质服务。”张旺驰介绍说,在水平井施工前,页服公司技术人员研究主压裂层的剖面图后发现,页岩层呈北东—南西向以8~10 度的倾角展布,若水平井向北东方向施工,压裂后排放压裂液时就有一定的势能可以利用,既不用再上工程手段增加排液费用,还会节约排液时间降低总体费用。但当地质人员提出下倾角下方的页岩层赋气性更好时,总经理袁发勇当即表示:“朝最好的页岩层打钻,排液不畅就上手段!只要能打出高产气流,我们亏的钱就当是对中扬子油气大突破的贡献!”

    地质与设计施工单位融合创新,带来了一系列对中扬子板块油气勘探突破具有现实借鉴意义的成果:

    创新地质与工程联合攻关的地调项目工作新模式。坚持以实现产能最大化的地质目标为导向,地质设计与工程施工一体化;强调钻完井工程的目标整体化下各个施工环节工作目标责任制以及无缝对接管理。制定了工程设计和施工过程考核与最终地质目标相结合双重目标责任制考核方法。建立了以地质目标引导过程考核,以过程严格考核促进地质目标实现的目标责任制考核管理方式。

    创新低勘探程度地质工程一体化技术。提出了低勘探程度复杂构造条件下“精细描述—技术研究—工程设计—组织实施—综合评价”地质工程一体化技术,集多学科气藏研究、全方位项目管理及钻完井设计施工于一体,攻关形成了适应寒武系页岩储层特征的钻完井一体化工程技术系列。

    创新构造复杂区低勘探程度定录导一体化技术。提出了低勘探程度构造复杂区分段分级控制、井震剖面对比—计算—预测—调整地质导向方法,优化设计了变曲率渐增式五段制井眼轨道,优选出精准导向钻具组合和钻进参数,创建了定向+录井+地质导向联合工作模式,形成了构造复杂区低勘探程度定录导一体化技术。

    创新复杂地质条件下高位垂比长水平段井壁稳定技术。研制了低温乳化剂、润湿反转剂、降滤失剂,自主研发了低温防垮塌油基钻井液体系,创新提出了全过程井壁稳定预控模式,形成了复杂地质条件下高位垂比长水平段井壁稳定技术,解决了寒武系页岩层长水平段水化失稳难题。

    创新常压低温高钙质高应力差页岩储层改造技术。在国内率先提出了常压低温高钙质高应力差页岩储层“主缝+复杂裂缝”改造思路,评价分析了寒武系常压低温页岩储层“六性”特征及其改造效果影响因素,建立了寒武系常压低温页岩储层复杂缝网评价方法及模型,优化了支撑剂组合方式、射孔方式、泵注程序等施工工艺。

    创新低温低伤害页岩气压裂液体系。研制了低温破胶剂、减阻剂、稠化剂、助排剂,自主研发了低温低伤害FLICK滑溜水和低温低伤害LOMO胶液体系,有效提高了常压储层压裂液返排率,减少了储层伤害,打破了国外技术垄断。

    鄂宜页1井的突破,增添了企业在中扬子的油气勘探信心。现在,中石油已在相邻区块内完成300平方公里的三维地震,并已部署一口评价井;中石化则拟直接利用尚在压裂试气中的鄂宜页2井的资料和经验,在进行充分准备后直接进入开发。

    ④为了梦想衣带渐宽终不悔 

    “鄂宜页1井的突破,离不开项目组全体人员付出的泪水、汗水和心血。”武汉地调中心党委书记胡茂焱动情地说,“为了找到扬子板块油气资源勘探的突破点,为全面突破提供科学理论和实践经验,项目组的同志只得将对家人的愧疚深压在心底。他们无愧于中国地质人的称号!”

    这个团队在陈孝红、王传尚的带领下,用一个个创新性成果回报了家人对自己的支持与理解:

    以这一项目为平台,陈孝红修订了宜昌地区寒武纪、志留纪地层格架,建立了宜昌地区寒武纪镶边碳酸盐台地边缘沉积相模式和志留纪前陆盆地沉积相模式,发现了寒武系、奥陶系甲烷渗漏证据以及古地理、古环境和古气候变化及其对页岩气储层的制约关系,为页岩气有利区优选、井位部署提出了科学依据。

    王传尚提出了宜昌地区页岩气具备多层系立体勘探潜力的认识,为页岩气参数井的部署提供了依据。

    刘安通过项目实施查明了寒武系页岩气地质条件,获得了含气性参数,圈出了远景区。通过古流体研究,分析了中扬子重要圈闭构造的油气保存条件,明确了宜昌地区古流体演化过程与页岩气富集的关系。

    张保民通过深入研究,精细刻画了宜昌斜坡带寒武系富有机质页岩的发育层位,明确了页岩的古地理分布特点,结合二维地震资料的分析解释,深化了宜昌斜坡带地层、构造以及古地理的认识,圈定了宜昌地区寒武系页岩气有利区。

    张国涛在全面收集、整理和分析中扬子地区震旦系和下古生界页岩有机地球化学特征后,编制了中扬子地区震旦系和下古生界各页岩的厚度、有机碳含量、成熟度等有机地化参数等值线图,圈定了中扬子页岩气远景区。

    罗胜元通过对中扬子复杂构造区页岩气形成富集机理的系统研究,提出宜昌斜坡区所处的黄陵古隆起对页岩气的形成和聚集有优越控制作用,是寒武系页岩气有利勘探区的认识……

    路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。项目组成员表示,今后,他们将继续发扬拼搏、奉献、创新的精神,为实现中扬子油气资源的全面突破继续努力。

    中扬子油气梦想扬帆起航

     

     

     

    欧洲的火山和沉积盆地中蕴藏着丰富的地热资源,熔岩驱动的高热烩地热资源主要分布在冰岛、意大利、希腊和土耳其,多用于发电;可供直接利用的中、高温地热资源多分布于盆地地区,如法国、德国、波兰、意大利、匈牙利、罗马尼亚等国家;而随着地源热泵技术的开发和应用,浅层地热资源随处可用,尤其在奥地利、瑞士、德国和瑞典等多个国家得到广泛推广应用。

    目前,欧洲将地热利用方式划分为地热发电、直接利用和地源热泵三类,这三类地热利用市场均占据重要地位。欧盟委员会联合研究中心(JRC)报告显示,全球地热装机总容量2015年大约为82GW(吉瓦),地源热泵利用比例最高,达到61%,其中欧洲占据着最大的地源热泵市场。从具体国家来看,地热能装机总容量最高的前15个国家的总装机容量达到全球的85%,这其中有10个国家分布在欧洲。

    从整个欧洲来看,地热发电、直接利用和地源热泵三种地热利用方式都得到较好的应用和发展,而且都已具备相关的成熟技术。目前的研究和攻关焦点在于进一步降低成本,使地热利用更具市场竞争力。

    1 高温地热发电占主导,中低温地热发电势头正旺

    在欧洲,地热发电已经成为一种环境友好,且可持续的能源供应方式,这也使欧洲的地热发电市场在全球占有一席之地。截至2014年底,全球地热发电厂装机容量达12GW,其中欧洲地热发电装机容量约为2060MW(兆瓦),占全球总量的17%左右。

    近10年来,全球地热发电量也在持续增长,年均增长率在3%左右,2014年全球地热发电量达到74TWh(太瓦时)。其中,欧洲88座地热发电厂总发电量为12TWh,占全球地热发电量的16.2%,10年间6.3%的年均增长率更是高于全球水平。目前,欧洲地热发电主要分布在意大利、冰岛和土耳其三个国家,占比分别为44%、43%和10%。其中,近几年地热发电量的增加主要集中于土耳其和冰岛,而意大利地热发电量相对稳定。由于2014年试运转和维修的原因,欧洲地热发电厂的产能利用率在76%左右,与过去几年的水平相当。

    发电技术方面,主要有干蒸汽发电、闪蒸发电和有机朗肯循环发电等,其中干蒸汽发电和闪蒸发电技术主导欧洲市场,占比分别为40%和42%。比如,意大利以干蒸汽发电技术占据主导;冰岛地热资源为高温湿蒸汽资源,几乎都采用闪蒸发电技术。但最近10年,利用中低温地热能的有机朗肯循环(简称ORC)发电技术发展较快。由于土耳其拥有丰富的中低温地热资源,ORC发电技术成为主流。

    2014年欧洲地热发电容量较2013年新增170MW,并全部来自于土耳其。从发电方式来看,新增容量全部集中在ORC方面,这主要是由于中温地热发电的增加,但传统发电装置仍占据主导地位。为了更加高效地利用地热资源,冰岛、法国、德国和土耳其已启动了围绕地热发电的地热综合利用项目,以地热发电为主,采用“热电联供”或“冷热电联供”模式,在解决电力的同时为周边地区的居民提供供热或制冷需求,这将显著提高当地地热资源利用效率。

    2 地热直接利用技术已成熟,新技术出现较少

    地热的直接利用主要包括:区域供暖、洗浴和游泳加热、温室加热、水产养殖池加热、工业用热、农业干燥和融雪等方式。目前,欧洲地热直接利用最为活跃的部门仍然是集中供暖,欧洲地热能委员会(EGEC)统计显示,2014年欧洲地热供暖产热量新增大约80GWh(吉瓦时),总计达到4260GWh,占到地热直接利用的40%。2015年欧洲地热直接利用装机总容量估计为4701.7MW,主要利用国为冰岛、土耳其、法国和匈牙利等。目前欧洲共有257个地热集中供暖厂,主要分布在法国、冰岛和匈牙利等国家,2014年和2015年共新增23个。

    地热直接利用技术已经成熟,最近,除了在建筑供暖的集成利用方面有一些新的进展外,地热能直接利用领域并没有多少新专利。目前,供热系统是推动地热直接利用最有力的部门,由于地热流体往往不适合直接被分配到区域供热网络中,因此地热直接利用的发展取决于其他行业热交换器先进技术的发展。而在地热资源开发方面,一个新的概念“三重系统”被提出来,主要是通过钻探一个新的生产井,同时把前两个钻井转换成回灌井,以此来延长设计项目的寿命。这个概念已经在法国付诸应用,它可以使地热能源延长30年的使用寿命。目前,越来越多的供热系统开始采用此三重系统。

    3 地源热泵技术方兴未艾,环保型技术成为关注点

    地源热泵技术在欧洲获得广泛推广应用,2013年“欧洲地热大会”(EGC)将地源热泵作为地热利用的一个独立分类进行统计。据JRC2015年报告,全球地源热泵总装机容量约为50GW,其中欧洲装机容量达到19GW,全球占比最高,达到38%左右,其次为美洲和亚洲。

    EGEC数据显示,目前瑞典、德国、法国、瑞士和挪威成为欧洲地源热泵领域的领头羊,5个国家地源热泵装机容量之和占欧洲的69%。欧洲的地源热泵市场已经从过去由许多小型本地公司组成的市场发展成为主要由供暖和空调制造商组成的大规模的市场。目前,欧洲热泵及地源热泵市场被几个主要生产商所控制,这些大的制造商主要来自于地源热泵发展较为迅速的德国和瑞典。

    当前,地源热泵技术研发的主要目标在于提高地源热泵系统的效率和减少运作成本,主要进展包括:降低维修和养护成本,改进控制系统,使用更有效的液体工质,提高辅助设备(如泵和风扇)的工作效率。目前,地源热泵的COP值(用于评价热泵的能源转换率)通常在3~4左右,通过优化设计提高热泵的COP值是目前技术发展的主要关注点。同时,开发环保型的,并且具有更好的热特性的新型防冻液也是地源热泵技术发展的关注点。通过降低钻孔热阻指标(RB)以提高浅层地热系统的“赫尔斯特伦效率”也被寄予厚望。可以预期这些技术进步都将有助于提高地源热泵系统的效率。

    4 针对不同利用方式推出系列支持政策

    欧洲地热资源利用的发展离不开欧盟在区域层面推出的一系列支持政策和联合行动计划。欧盟通过其“研究和创新框架计划”和其他鼓励机制来支持地热资源的开发,并且通过建立相应的法律和政策框架来促进地热资源的有序健康发展。从1998年欧洲地热能源委员会成立、2000年欧洲热泵协会成立,到2010年EERA地热联合计划启动、2012年地热ERA-NET计划启动,欧洲地热能开发利用的平台和联合计划不断完善;从2004年欧洲经济和社会委员会起草决议以促进地热开发,到2012年《地热科技的战略研究重点》发布,明确欧洲地热开发利用的方向和目标,欧洲对地热能开发的支持政策不断细化。

    针对地热能开发和利用,欧盟内部存在着一系列形式多样的政策支持制度。这些支持政策在不同成员国间有所不同,同时因三种不同地热利用方式(发电、直接利用和地源热泵)的发展现状而有所差异。

    欧盟地热发电补贴形式多样,但进展较慢。地热发电项目通常具有前期投入大、开发时间长的特点,至少需要3年时间,平均开发时间大约为5至7年。鉴于此,欧盟在2009年立法要求在传统电力系统运行条件允许的情况下,要优先安排可再生能源发电。欧盟对地热发电的政策支持方式主要有:风险保险基金、上网电价补贴政策(FIT)、可再生能源溢价机制(FIP)、可交易证书、投标和软贷款等。虽然FIT和FIP这些基于市场的机制通常适用于多种新能源技术,但在地热发电项目的应用并不理想,因此欧盟对地热发电提供类似政策支持的国家并不多,目前实行FIT政策的有奥地利、法国、德国等9个国家,实行FIP的则仅有意大利、荷兰等4个国家。

    目前,欧洲地热能的直接利用和地源热泵技术已经较为成熟,补贴正在逐渐减少。政府财政支持的方式主要有投资补助、减税、碳排放税减免、保险和低息贷款等,目前欧盟多数国家仅保留投资补助这一项支持政策,只有少数几个国家仍实行多种财政支持政策,比如法国在投资补助、减税、碳排放税减免和保险等方面都有支持。EGEC认为,从成本的角度看,地热取暖技术(增强型地热系统除外)与化石燃料采暖技术相比变得更有竞争力,这使得政府对地热直接利用和地源热泵技术的补贴逐步降低。但同时,地热开发前期投入大依然阻碍着地热相关技术的发展,因此需要引进一些创新性的融资工具,例如能源服务公司(ESCO)或对地源热泵消耗的电力给予折扣。

    地热“点燃”绿色未来

    2017年10月16日,第三届全国国土资源标准化技术委员会成立大会暨第一次工作会议在北京召开,会上宣读了新一届全国国土资源标准化技术委员会及其10个分技术委员会换届及组成方案。水文地质、工程地质、环境地质分技术委员会(SAC/TC93/SC2)由33名委员组成。殷跃平任主任委员,熊自力、郝爱兵和李文鹏任副主任委员,孟晖任委员兼秘书长。秘书处设在中国地质环境监测院。

    回顾第二届水工环地质分技术委员会工作,自2011年1月19日分技术委员会成立以来,由于领导重视、多方协作,在推动重要标准制修订、标准体系顶层设计、建立会前会中会后审查制度、密切与地质灾害防治协会合作,提供标准化技术支持、加强科研等方面取得了显著进展。

    工作成效主要体现在,一是针对标准标龄过长,不适应经济社会的发展和技术更新问题,制修订了《地下水质量》国家标准和水文地质、工程地质、环境地质系列行业标准,保障了地质环境保护与合理利用工作的规范有序开展。二是配合《关于加强城市地质工作的指导意见》,开展城市地质调查工作,制定了《城市地质调查规范》行业标准,为开展京津冀、长江经济带、泛珠三角等城市群地质综合调查提供了支撑;三是建立健全地质灾害调查评价、监测预警、综合治理等防治地质灾害体系,制定了《滑坡防治工程勘查规范》、《滑坡防治设计规范》2项国标,《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》、《地质灾害排查规范》《地质灾害危险性评估规范》、《地面沉降调查与监测规范》、《矿山地质环境监测技术规程》等7项行标。四是支撑地下水监测工程,制定了《地下水监测井建设规范》,《地下水监测网优化设计规程》,《地下水监测网运行与维护规范》等系列标准,保障了地下水监测工程的建设和运行。

    6年来,分技术委员会审查了标准25项,其中3项国标和18项行标已经发布4项报批中,为地质环境保护和地质灾害防治提供了有力支撑。

    新一届分技术委员会将贯彻落实《国土资源深化标准化工作改革实施方案》的总体要求,在矿山地质环境、岩溶地质环境和地热方面完善标准体系建设,强化标准制修订、实施与监督,做好标准培训贯标工作,加快标准化与各项业务工作的深度融合,发挥技术支持作用和基础保障作用。 


    国土资源-水工环地质部分标准目录(发布日期:19982-201710月) 

    序号

    标准名称

    标准代号

    发布日期

    实施日期

    第一部分  国家标准

    1

    地热资源地质勘查规范

    GB11615-2010

    2010/11/10

    2011/02/01

    2

    天然矿泉水地质勘探规范

    GB/T13727-2016

    2016/08/29

    2017/03/01

    3

    滑坡防治工程勘查规范

    GB/T32864-2016

    2016/08/29

    2017/03/01

    4

    地下水质量标准

    GB/T14848-2017

    2017/10/14

    2018/05/01

    第二部分  行业标准

     

    滑坡防治工程勘查规范

    DZ/T0218-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    滑坡防治工程设计与施工技术规范

    DZ/T0219-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    泥石流灾害防治工程勘查规范

    DZ/T0220-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    崩塌、滑坡、泥石流监测规范

    DZ/T0221-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    地质灾害防治工程监理规范

    DZ/T0222-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    浅层地热能勘查评价技术规范

    DZ/T0225-2009

    2009/07/29

    2009/07/31

     

    矿山地质环境保护与治理方案编制规范

    DZ/T0223-2011

    2011/07/07

    2006/08/31

     

    滑坡崩塌泥石流灾害调查规范(150000

    DZ/T0261-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    集镇滑坡崩塌泥石流勘查规范

    DZ/T0262-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    地面核磁共振法找水技术规程

    DZ/T0263-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    地质灾害灾情统计

    DZ/T0269-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    地下水监测井建设规范

    DZ/T0270-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    区域地下水位监测网设计规范

    DZ/T0271-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    水文地质调查规范(150000

    DZ/T0282-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地面沉降调查与监测规范

    DZ/T0283-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地质灾害排查规范

    DZ/T0284-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    矿山帷幕注浆规范

    DZ/T0285-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地质灾害危险性评估规范

    DZ/T0286-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    矿山地质环境监测技术规程

    DZ/T0287-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    区域地下水污染调查评价规范

    DZ/T0288-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    地下水水质标准

    DZ/T0290-2015

    2015/10/26

    2016/01/01

     

    地质遗迹调查规范

    DZ/T 0303-2017

    2017/03/06

    2017/05/01

     

    城市地质调查规范

    DZ/T 0306-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

     

    地下水监测网运行维护规范

    DZ/T 0307-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

     

    区域地下水质监测网设计规范

    DZ/T 0308-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

    第三届全国国土资源标准化技术委员会成立大会暨第一...

    2017年10月16日,第三届全国国土资源标准化技术委员会成立大会暨第一次工作会议在北京召开,会上宣读了新一届全国国土资源标准化技术委员会及其10个分技术委员会换届及组成方案。水文地质、工程地质、环境地质分技术委员会(SAC/TC93/SC2)由33名委员组成。殷跃平任主任委员,熊自力、郝爱兵和李文鹏任副主任委员,孟晖任委员兼秘书长。秘书处设在中国地质环境监测院。

    回顾第二届水工环地质分技术委员会工作,自2011年1月19日分技术委员会成立以来,由于领导重视、多方协作,在推动重要标准制修订、标准体系顶层设计、建立会前会中会后审查制度、密切与地质灾害防治协会合作,提供标准化技术支持、加强科研等方面取得了显著进展。

    工作成效主要体现在,一是针对标准标龄过长,不适应经济社会的发展和技术更新问题,制修订了《地下水质量》国家标准和水文地质、工程地质、环境地质系列行业标准,保障了地质环境保护与合理利用工作的规范有序开展。二是配合《关于加强城市地质工作的指导意见》,开展城市地质调查工作,制定了《城市地质调查规范》行业标准,为开展京津冀、长江经济带、泛珠三角等城市群地质综合调查提供了支撑;三是建立健全地质灾害调查评价、监测预警、综合治理等防治地质灾害体系,制定了《滑坡防治工程勘查规范》、《滑坡防治设计规范》2项国标,《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》、《地质灾害排查规范》《地质灾害危险性评估规范》、《地面沉降调查与监测规范》、《矿山地质环境监测技术规程》等7项行标。四是支撑地下水监测工程,制定了《地下水监测井建设规范》,《地下水监测网优化设计规程》,《地下水监测网运行与维护规范》等系列标准,保障了地下水监测工程的建设和运行。

    6年来,分技术委员会审查了标准25项,其中3项国标和18项行标已经发布4项报批中,为地质环境保护和地质灾害防治提供了有力支撑。

    新一届分技术委员会将贯彻落实《国土资源深化标准化工作改革实施方案》的总体要求,在矿山地质环境、岩溶地质环境和地热方面完善标准体系建设,强化标准制修订、实施与监督,做好标准培训贯标工作,加快标准化与各项业务工作的深度融合,发挥技术支持作用和基础保障作用。 


    国土资源-水工环地质部分标准目录(发布日期:19982-201710月) 

    序号

    标准名称

    标准代号

    发布日期

    实施日期

    第一部分  国家标准

    1

    地热资源地质勘查规范

    GB11615-2010

    2010/11/10

    2011/02/01

    2

    天然矿泉水地质勘探规范

    GB/T13727-2016

    2016/08/29

    2017/03/01

    3

    滑坡防治工程勘查规范

    GB/T32864-2016

    2016/08/29

    2017/03/01

    4

    地下水质量标准

    GB/T14848-2017

    2017/10/14

    2018/05/01

    第二部分  行业标准

     

    滑坡防治工程勘查规范

    DZ/T0218-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    滑坡防治工程设计与施工技术规范

    DZ/T0219-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    泥石流灾害防治工程勘查规范

    DZ/T0220-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    崩塌、滑坡、泥石流监测规范

    DZ/T0221-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    地质灾害防治工程监理规范

    DZ/T0222-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    浅层地热能勘查评价技术规范

    DZ/T0225-2009

    2009/07/29

    2009/07/31

     

    矿山地质环境保护与治理方案编制规范

    DZ/T0223-2011

    2011/07/07

    2006/08/31

     

    滑坡崩塌泥石流灾害调查规范(150000

    DZ/T0261-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    集镇滑坡崩塌泥石流勘查规范

    DZ/T0262-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    地面核磁共振法找水技术规程

    DZ/T0263-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    地质灾害灾情统计

    DZ/T0269-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    地下水监测井建设规范

    DZ/T0270-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    区域地下水位监测网设计规范

    DZ/T0271-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    水文地质调查规范(150000

    DZ/T0282-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地面沉降调查与监测规范

    DZ/T0283-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地质灾害排查规范

    DZ/T0284-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    矿山帷幕注浆规范

    DZ/T0285-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地质灾害危险性评估规范

    DZ/T0286-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    矿山地质环境监测技术规程

    DZ/T0287-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    区域地下水污染调查评价规范

    DZ/T0288-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    地下水水质标准

    DZ/T0290-2015

    2015/10/26

    2016/01/01

     

    地质遗迹调查规范

    DZ/T 0303-2017

    2017/03/06

    2017/05/01

     

    城市地质调查规范

    DZ/T 0306-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

     

    地下水监测网运行维护规范

    DZ/T 0307-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

     

    区域地下水质监测网设计规范

    DZ/T 0308-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

    第三届全国国土资源标准化技术委员会成立大会暨第一...

    近日,河北省\中国地质调查局地下水污染机理与修复重点实验室2017年度学术委员会会议在石家庄召开。学术委员会成员和特邀专家对实验室的建设成就给予充分肯定,对实验室未来的发展提出建设性意见和建议,提出实验室要做好顶层设计,发挥自身特色优势,合理布局,加强科技创新,深入探索影响地下水中污染运移和归宿的机理,突破修复的关键技术,培养该方向的创新人才和团队,通过成果转化、制定标准、加强交流扩大行业影响力。要结合国家需求,加强实验室特色凝练和总结,为把实验室建设成我国地下水污染修复领域一流实验室而努力。

    会上,清华大学李广贺教授作了题为“低渗透地层-组分赋存与驱动输移”的报告,介绍了低渗透地层中驱动输移的方法,提出电渗析流与化学/生物技术耦合将成为主要技术;吉林大学赵勇胜教授介绍了“地下水污染的原位化学氧化修复技术”,分析了该技术的优点与关键问题;北京师范大学丁爱中教授作了题为“地下水曝气技术模拟与优化设计研究”报告,强调对场地的认识是实施修复的基础;北京中地泓科环境科技有限公司总工程师朱远峰研究员介绍了“某油库场地污染调查与评估”,分享了污染地下水修复的经验,提出污染地下水的修复应明确包含污染水体和含水介质两部分,才能更科学的指导污染地下水的调查及修复工作;昆明理工大学环境学院院长潘波教授作了题为“红土高原地区人工植被下天然有机质更替与污染物行为”的报告,提出要将有机碳和污染物行为联系起来;中国地质大学(武汉)环境学院袁松虎教授作了题为“二价铁矿物活化氧气产生羟自由基-机理发现与环境修复初探”的报告,发现地下环境富含的二价铁矿物可活化氧气产生强氧化性羟基,可利用此机理对有机污染地下水进行修复;中科院遗传发育所农业资源研究中心李小方研究员作了题为“金属尾矿植物修复过程中水化学动态”报告,关注了澳大利亚某尾矿修复过程中的地下水水化学动态及其主导因素;刘永兵研究员介绍了“重金属污染土壤精准化修复设计研究”,提出对精准原位稳定化修复的理解。与会人员与专家们进行了进行深入交流与讨论。

    国土资源部实验管理中心、中国地质调查局、清华大学、吉林大学授、昆明理工大学环境学院、中国地质大学(武汉)环境学院、中科院遗传发育所农业资源研究中心、中国地调局发展研究中心等单位相关领导和专家出席会议,来自水环所及有关环保科研机构公司的50多人参加会议。

     

    重点实验室年会召开

     

    与会专家合影留念

    河北省\中国地质调查局地下水污染机理与修复重点实验...
      历时近两个月,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心“河西走廊黑河流域1:5万水文地质调查”项目组圆满完成5层水文地质孔分层抽水试验,该抽水试验是目前国内外最为复杂的地下水分层抽水试验。本次抽水试验目的是通过大厚度含水层抽水试验,分析验证适合的求参方法,解决了非完整井试验难以计算含水层参数的难题,大大提高了水文地质勘查精度。

      该抽水试验对相关设备及器具要求极高。首先,要求抽水主孔和观测孔内的分层止水效果可靠,因此需要研发封隔器、过电缆遇水膨胀橡胶筒以及止水串三种分层止水器具。其次,要求抽水主孔和观测孔内下入自动水位、水温监测探头,进行实时观测。最后,抽水设备流量波动量要求控制在3%之内。

      项目组技术人员通过多次试验,不畏挑战,自主创新完成了以下四项技术,确保了HQ26孔分层抽水试验圆满完成。

      首先成功研发过电缆遇水膨胀橡胶筒。常规膨胀橡胶筒到达止水效果需要浸水7个昼夜,这无形之中会极大延长工作周期。自今年1月-5月,技术人员对膨胀橡胶配方进行优选,进行了将近20次的室内外试验与改进,终于研发出浸水48小时即能达到止水要求的过电缆遇水膨胀橡胶筒,极大提高了工作效率,缩短工作周期15天。

      其次成功研制新型过电缆封隔器。项目前两年使用的过电缆封隔器是从芯管内部穿过电缆线,直接造成芯管阻水、整体不协调、提下过程中容易磕碰电缆等问题。技术人员对过电缆封隔器的芯管结构、电缆位置、定位方式、密封方式以及气管线快速连接方式进行整体优化设计,并与专业厂家合作研制抗高压特种防水电缆,最终成功研制出新型过电缆封隔器,封隔器结构更加合理,容易组装和拆卸,便于检修和保养。该封隔器在本次抽水试验过程中发挥了极为重要的作用。

      第三成功控制潜水泵流量的波动。柴油发电机组发出的电压不稳定,直接造成潜水泵流量波动值高达4%-6%。技术人员通过与水泵厂家进行研究攻关,研制了耐磨损、抗拉强度高、性能稳定的QJ250型不锈钢潜水泵,配备质量优良的变频控制柜,成功将潜水泵流量波动值控制在0.5%以内,得到了水文地质专家的高度评价。

      第四是首次使用管内分层止水串。止水串由止水膨胀橡胶筒、自动监测探头、Φ146管材组成,在Ⅳ、 Ⅴ层分层抽水试验结束后,将止水串下入井内,对Ⅳ、 Ⅴ层进行分层止水和分层观测,抽水试验全部结束后,再将止水串打捞出来并采集数据。经过多轮的集中研讨与试验,成功完成管内分层止水串的起下工作,实现数据采集。

      技术创新是成功实施分层抽水试验的坚实基础,没有以上的技术创新,就不会取得本次分层抽水试验的成功。下一步,我们将全面系统总结本次分层抽水试验的成功经验,开始编写《多层水文地质孔分层抽水试验应用指南》,把同径分层抽水试验技术以及双封隔器分段振荡洗井技术尽快在水文地质调查项目中推广开来,为水文地质调查迈向新高度提供可靠的技术支撑。

    科技创新引领水文地质调查迈向新高度

    2020年,我国第三次组织珠峰高程测量。其中的一个重要任务是完成在珠峰地区的航空重力与遥感综合测量,以提高大地水准面测量精度、构建三维地形地貌模型。

    珠峰地区航空重力与遥感综合测量项目由中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心负责。项目组利用“航空地质一号”飞行平台,创新集成了自主研发的航空重力测量系统、引进的航空重力和遥感多套测量系统,开展了多参数同步综合测量,获取了珠峰地区1.2万多平方千米的高精度航空重力数据和1200多平方千米的高分辨率航空遥感数据和高精度激光雷达数据,遥感数据分辨率达20厘米,填补了珠峰地区的航空重力和遥感测量资料的空白,并形成了高寒高海拔区航空物探遥感调查技术体系。

    成果与进展

    一是“航空地质一号”全疆域/全球多参数综合调查的能力在项目中得到充分验证。“航空地质一号”是中国地调局航空物探遥感中心基于空中国王350ER型固定翼飞机完成专业设计和改装的航空物探遥感综合飞行平台。该机进行了航空重力、航空磁力、航空高光谱、航空摄影、航空Lidar等多个测量参数的改装,具有测量范围大、海陆全覆盖的地质调查和测绘作业能力。

    二是实现了航空物探遥感多台测量设备的多种组合集成,以及多参数同时测量的技术创新。项目组在“航空地质一号”内集成了自主研发的重力仪、国外进口重力仪、自主研发的收录系统,以及国际先进的航空摄影和航空Lidar测量系统,解决了多台测量设备相互干扰、供电、多个测量参数同步等技术问题,完成了航空重力、航空摄影、航空Lidar多种设备同时测量的集成创新。

    三是构建了高海拔高寒地区航空物探与遥感调查方法技术体系。项目组优化设计了飞行测网布置和飞行测量高度,逐步探索形成了全套的高寒高海拔地区航空物探遥感调查方法技术体系,为今后开展极地和其它条件极艰苦地区的测量工作奠定了基础。

    四是获得了目前珠峰地区最高精度的航空重力和遥感测量数据成果。航空重力异常反映清晰,测量精度高,全区测量总精度达到1.1mGal;航空遥感测量分辨率达到20厘米,获得的测量数据均为目前世界上在珠峰地区精度最高的数据。

    成果应用与转化

    珠峰地区航空重力和遥感数据成果直接服务于珠峰高程测量,提升了我国的珠峰高程测量精度,为中国的航空物探遥感调查在世界上赢得了荣誉。项目组主动对接国家需求,在已有航空物探遥感技术的基础上进行了技术创新,圆满地完成了任务,既满足了测绘技术要求,也拓展了应用领域。

    珠峰地区航空重力和遥感数据成果为测绘和区域地球科学研究、重大工程建设等提供了难得的高精度丰富资料,具有重要的科学价值。

    此时,项目还创新形成了开放式工作模式,培养了多名年轻技术骨干。

     
    珠峰地区航空重力与遥感综合测量填补空白

     

     

     

    活动断裂调查与地应力测量技术服务兰渝铁路长隧道优化设计...

     

    青海地质工作者在施工完成后回填恢复土地

      

    青海地质工作者进行植被揭层养护

     

    阅读提示

    地质勘查工作必然要与生态环境保护发生矛盾吗?如何从根本上解决矿产勘查环境恶化的痼疾,在地质矿产工作低迷的大环境下重拾信心,走出一条快速发展的新路?或许,从近日在北京召开的全国绿色勘查工作经验交流研讨会上,从一个个推进地质勘查与生态环境保护协调发展的新思路、新技术、新举措中,人们可以寻找到答案。

     

    这是一场会聚政府部门、行业协会、国有地勘单位、矿业企业、科研单位、公众媒体的交流研讨会,也是一场凝心聚力、提振信心、携手共进的动员宣传会。在会上,人们分享了来自青海、贵州、四川等地绿色勘查的宝贵经验,了解了最新的绿色勘查技术与装备,更深深体会到了地勘工作在我国生态文明建设中必须担负的责任和使命。

    地勘行业的绿色大潮势不可挡

    国土资源部地质勘查司司长王昆引用德国哲学家雅斯贝尔斯的名言为研讨会开篇。他说,绿色勘查也应该像教育一样,是“一棵树摇动另一棵树,一朵云推动另一朵云,一个灵魂唤醒另一个灵魂”。50多年前,《寂静的春天》犹如旷野中的呐喊,用它深切的感受、全面的研究和雄辩的论点改变了历史的进程,使环保进入了公众视野,开启了全球的环保运动。今天,我们也是一棵棵树,正在用绿色的枝叶,摇曳呼唤着绿色环保思想为地质勘查工作带来一场从内到外的重要变革。

    王昆所说的“一棵棵树”,是指一些绿色勘查典型单位以及来自他们的探索实践:青海省国土资源厅正在推行绿色勘查开发年活动;青海省有色地勘局在多彩地区铜多金属矿整装勘查项目中切实融入生态优先理念,在矿产勘查与生态保护协调统一方面形成了可复制的多彩模式;贵州西南能矿集团已获得突出效果的绿色勘查示范;成都探矿工艺所研发的一基多孔、一孔多支等绿色钻探技术;国土资源储量评审中心围绕绿色勘查标准规范所进行的研究;中国矿业联合会就海外绿色勘查经验的集纳和分享等。

    显然,这些行动汇集在一起,已经逐渐形成了地质勘查行业的绿色大潮。在今年5月10日召开的中国地质矿产经济学会2016年地勘局长座谈会上,一份《绿色勘查行动宣言》发出了地勘行业共同的心声:地勘行业要坚持生态保护优先,努力做先进理念的领跑者;要坚持推行绿色勘查,努力做建设美丽中国的践行者;要坚持依靠创新驱动,努力做保护生态和保障资源的双赢者;要坚持像保护眼睛一样保护生态环境,努力做大自然的呵护者。

    思想决定行动。据王昆介绍,当前我国已经开始从顶层设计方面规范、扶持、引领绿色勘查,不仅在《固体矿产勘查工作规范》中增加了绿色勘查的要求,还将对储量技术标准进行调整——改掉不合时宜的,提升标准过低的,增加先进适用的,鼓励创新领跑的,考虑在过渡期出台《关于在地质勘查工作中加强生态环境保护的指导意见》,以满足应急性需要。同时,在找矿突破第三阶段中从布局上对全国的找矿工作进行了调整,国家级整装勘查区全面退出自然保护区,并在矿种上更注重地热、煤层气、页岩气、石墨、锂等清洁能源和战略性新兴产业矿产的勘查。

    王昆认为,绿色勘查的核心就是把之前粗放型的勘查升级为生态型的勘查,身处其中,无论是政府部门、勘查单位、技术研发团队,都需要各司其职,积极行动。“在矿产勘查的生态化进程中,我们都是一棵树,要从自己的职责出发,摇动、推动、唤醒行业中的每一个人,共同让地质勘查走向生机盎然的绿色。”

    青海“生态立省”迫使地勘转型升级

    会上,50多位代表共同聆听了来自基层实践最鲜活的实例。

    青海省国土资源厅副厅长李志勇告诉大家,实施绿色勘查是构建和谐地勘必由之路。

    青海省地处青藏高原东北部,“三江源”地区被称为“中华水塔”,生态系统脆弱,是国家生态保护与建设的战略要地,也是重要的水源地和生态屏障,在维护国家生态安全中具重要作用。为此,青海省委省政府把生态保护作为青海省的特殊责任,提出“生态立省”战略,全力推进包括地质勘查在内的诸多工作的“生态化”。2014年,青海发布了《青海省主体功能区划》、开展生态文明先行区创建,实施国土空间利用管制,有序推进生态保护建设工程,改革生态保护制度。同时,对地勘工作过程中生态环境保护的要求也越来越高。

    显然,面对这样的情势,地勘工作不转型升级就无法持续发展。据李志勇介绍,青海绿色勘查的做法主要有三点:

    其一,优化地质矿产勘查工作部署。调整了2015年~2020年的《全省找矿突破战略行动实施方案》,优化地勘工作布局,取消整装勘查区2个、重点矿产勘查区11个,调整范围整装勘查区2个、重点矿产勘查区9个。工作重点区域调整至东昆仑、柴北缘、阿尔金等地区,原先在自然保护区核心区、缓冲区设立的探矿权、采矿权则一律退出。

    其二,分类处置涉及自然保护区的地勘项目及矿业权。除基础性、公益性调查项目外,对4宗财政出资的地勘项目全部结题并注销探矿权,退出面积221.61平方公里;从2015年起,全面停止了三江源、祁连山地区省地勘基金项目设置和商业性探矿权投放,共取消设置省基金项目27个,取消投放探矿权10个;商业性探矿权全部停止勘查活动,按照“尊重历史、稳妥有序”的原则,采用依法依规、分类处理的方式进行处置,逐步退出自然保护区。

    其三,将2016年定为“绿色勘查开发年”。共筛选安排省地勘基金绿色勘查示范项目10个,并在7个示范项目中同步开展绿色勘查专题研究,总结提升近几年地勘工作中一些好的经验和做法,探索建立绿色勘查工作管理制度及相关工作规范。

    “通过一系列措施,青海的绿色勘查理念和生态环境保护意识得到了增强。地勘单位积极开展绿色勘查,探索建立绿色勘查制度规范。各项目均建立了绿色勘查相关制度,制定了野外工作生态环境保护措施,并将环境保护工作纳入了项目日常管理工作中。”李志勇告诉大家,绿色勘查大大推动了地勘外部环境的改善,在多彩整装勘查区,地勘队伍通过草皮恢复、垃圾管理等措施,得到了当地基层政府、牧民群众的信任和支持。甚至在玉树州治多县政府“虫草采挖前,外地单位一律不得进场”的情况下,地勘单位人员、机器设备特许提前进场开展地勘工作。地方牧民对环境恢复治理非常满意,很多人已不再参加破坏草原面积测量和恢复治理验收,对地勘工作人员表示出充分的信任。

    “推进矿产资源绿色勘查开发,既是国家发展的战略需要,也是生态环境保护推动经济社会发展的客观需要,更是新常态下做好地质矿产勘查工作的现实需要,是化解矛盾、维护矿区社会稳定、推动矿产资源勘查开发持续发展的有效途径。”李志勇说。

    谁说地质勘查与生态保护之间矛盾重重?青海经验证明,只要在地勘工作中坚持做到“生态保护第一,尊重群众意愿”,地勘工作就能在新形势下获得充足的发展空间。

    “绿色”是现代地勘企业的生命线

    如果说李志勇讲述的是政府与国有地勘单位在国家高度重视生态文明建设大背景下势在必行的思考和行动,那么,西南能矿集团股份有限公司董事长李在文则阐述了现代化地勘企业在社会价值、企业责任、可持续发展等方面对绿色勘查的内在需求。

    他说,西南能矿集团是贵州省委、省政府为推进全省资源配置体制改革、加快资源优势向经济优势转化、促进矿产资源产业一体化发展而建立的省管大型国有企业。集团组建于2012年,正赶上生态文明建设的大潮,因此,其一“出生”便把生态放到了事关生存和发展的重要位置上。

    去年,按照习近平总书记去年视察贵州提出要守住“生态和发展”两条底线的要求,西南能矿集团在“十三五”规划中提出了建设“生态环保型绿色能矿、科技创新型智慧能矿、资本运营型金融能矿”的转型升级目标任务,并在今年年初启动了绿色勘查示范项目建设:从50多个勘查项目中,组织5家地质勘查单位的7个项目作为绿色勘查示范项目,开展绿色勘查。

    “我们在示范项目的实施中,十分注重地质勘查与生态环保相结合、与转型升级相结合、与扶贫帮扶相结合、与标准化机台建设相结合,在方案设计、设备选型、钻机施工全过程,坚持绿色勘查理念,全面促进地质勘查与生态环境和谐发展。”

    李在文告诉大家,通过半年来的探索,西南能矿在绿色勘查方面已经取得了初步成效。

    一方面通过最大限度减少土地使用,减少钻探工地“三废”排放,开展复垦复绿,实施节能降耗,大幅降低了对生态环境的破坏。如:优化设计合理避让林地耕地,采用浅钻代替槽探,减小对土地植被的破坏;钻探机场占地面积由平均120平方米减少到70平方米;搬迁道路用地面积仅为原大型设备的30%;在钻探工地铺设防渗土工布,搭设钢网,实现了土地零污染;工程完工后,对开挖地段按原地类进行恢复,播散草种,种植树苗,进行复垦复绿工作,复种的庄稼生机勃勃,苗木郁郁葱葱。

    另一方面,通过优化勘查方案,实施设备模块化、轻型化、集成化、信息化,大大提高了工作质量和效率,不仅提高了找矿效果,而且使勘查周期和征地、搬迁成本有所下降。

    更重要的是,得益于示范项目,西南能矿形成了《绿色勘查钻探施工机场管理办法》、《绿色勘查钻探施工现场质量管理体系》等系列制度,以及《绿色勘查技术标准》、《绿色勘查预算定额》等绿色勘查标准,相应的绿色勘查企业管理体系正在建立,使以环保、高效、和谐、法治为主要内容的“绿色发展”理念,真正成为西南能矿员工入脑入心的重要行为准则。

    李在文认为,要想在贵州能矿产业发展中当好“龙头”,西南能矿就要敢于担当、敢于创新、敢于示范带动。“有人说绿色勘查是自己给自己套上枷锁。可我们认为,绿色发展既是我们的社会责任,也是自身发展的需要。只有绿色发展,才能实现经济效益、社会效益、生态效益的统一,才能实现能矿产业的提质增效和转型升级。在我看来,绿色勘查绝不是政府强制的产物,而是企业从自身发展需要出发作出的正确选择。”

    “绿色勘查是现代地勘企业发展的生命线。”李在文坚定地表示。

    应尽快建立绿色勘查技术体系

    中国地质调查局探矿工艺研究所副所长李子章介绍了近几年该所为绿色勘查提供的技术支撑。

    他说,绿色勘查是一项系统工程,需要集成创新、综合研究采用多项技术进行解决。作为我国探矿工程技术的专业研究所,钻探工艺所组建了绿色勘查技术团队,加强了技术研发和应用示范,开展了“高原生态环境脆弱区综合钻探技术应用示范”等项目,在四川若尔盖高原和青海等生态环境脆弱区取得了很好的效果。

    同样来自探矿工艺研究所的吴金生告诉大家,目前,在探矿工程中,对环境影响较大的因素主要表现在两个方面:一是工程的实施对植被的破坏,如槽探工程、钻井基台修建、交通道路修建和物资的搬迁等;二是施工过程中,泥浆、粉尘和“三废”对环境的污染。所以,目前研究采用的技术方法也是从“减少植被破坏、降低环境污染”两个方面入手,实现绿色勘查。

    吴金生说,减少植被破坏的技术方法,主要有这样几个:

    一是“以钻代槽”,即用浅钻代替槽探,同时应用空气潜孔锤跟管取芯钻进方法,解决了常规方法效率低、在复杂地层成孔困难等问题;二是利用定向钻进技术,实现“一基多孔、一孔多支、一孔多用”,从而减少基台的数量、道路修建和物资搬迁工作,这也是中深孔钻进中实现绿色勘查有效的技术手段;三是采用模块化、轻便钻探设备及机具,便于人工搬迁和减少基台面积,为此他们还专门研制了一种轻便、多功能的履带式钻机;四是改变物资搬运方式,减少道路修建。

    降低环境污染的技术方法主要有:

    采用环保泥浆,减轻对环境的影响。对此,他们特别提倡使用生物聚合物环保泥浆体系,除具有抑制、防塌、润滑、封堵等钻探性能外,还能满足生物自然降解的特性,不破坏外界的酸碱平衡,无毒性,避免了泥浆组分以及废浆液对环境污染。

    对废泥浆进行无公害处理。对于没有回收利用价值的废浆液,禁止直接排放,现场进行三级净化无害化处理;对于有利用价值的泥浆,使用泥浆罐和管汇连接等方式实现循环利用。

    减少空气钻进粉尘的影响。如,从粉尘产生的源头进行控制,做好钻探设备连接的密封,增设孔口除尘装置,避免扬尘;对岩芯取样布设防尘罩,及时清理岩屑;在施工场地洒水,防止地面粉尘二次起扬。

    “技术创新是推动绿色勘查的不懈动力。现有的技术可以解决一部分问题,但还不成熟,要不断探索新的技术、新的方法和新的工艺,逐步形成绿色钻探技术体系。”李子章如是说。

    西南能矿建设工程有限公司董事长黄继平曾经在钻探队当了8年的队长。他认为,在地质勘查工程中实现绿色环保的目标,设计是前提,工艺是基础,设备是关键。目前,该公司作业区生态环境脆弱、人文环境复杂,而他们在施工中采用的“以钻代槽”、“定向钻探、斜孔钻探”、“一孔多支、一孔多用”等方法都取得了明显成效。同时,他们还普遍采用了模块式便携式钻机和组合式动力设备,满足了钻探孔深1000米~2000米的设计要求。

    中国地调局地科院勘探技术研究所所长张金昌表示,推广绿色勘查需要国家大力发展有效保护生态环境、提高勘查效率的技术。其中有三个关键点:深入人心的绿色理念、相应的标准和规范、持之以恒的技术创新。近几年,勘探所围绕绿色勘查研究推出了适合西部高原地区轻便钻机、高精度对接井技术等创新性成果,大大提高了钻探取芯的效率。他认为,地勘行业也需要颠覆性的创新,或许在不久的将来就会用微波、用孔内机器人代替现在的钻头钻杆,为传统地勘工作带来一系列革命性的变化。

    推进绿色勘查还需要解决诸多问题

    尽管在全国地勘行业推广绿色勘查已成为政府、行业协会和许多地勘单位、矿业企业、科研院所的共识,但一些实际的难题仍然横亘在管理者和项目实施者的面前。

    大家普遍关心的一个问题就是勘查成本的提升。

    青海省有色地勘局副局长肖积图谈到,要进行绿色勘查,就必须有生态环境方面的投入,这将直接导致勘查成本的增加。而且,现行项目预算费用标准已完全不能满足绿色勘查的需要。如高寒草甸草原植被恢复费标准为2890元/亩,实际恢复费用则达到6000元/亩左右,加之工作区道路修建和为当地群众修建道路始终未纳入预算标准,大部分均需要从其他经费中支出,致使地勘单位负担较大。

    青海省这几年的探索实践表明,成本与以往相比大概会高于10%。肖积图希望一方面基层单位积极提高自身的技术水平和管理水平,降低绿色勘查的成本;另一方面,政府相关部门调研,按照实际情况研究提高勘查预算的标准。

    “企业都是要追求最大利益的。在目前法律法规没有明确要求的情况下,勘查成本的加大已成为许多地方商业性矿产勘查工作难以推进的重要因素。”李志勇这样认为。

    另一个问题是国家层面绿色勘查标准的缺失。

    对此,青海省有色地勘局地质矿产勘查院总工程师王凤林结合实际工作举例说明。比如,除近几年颁发的钻探类几项规范规程对环境保护有较具体要求外,大多数现行标准未有环境保护方面的要求,地质勘查中及结束后的地质环境恢复治理与土地复垦的相关要求,也没有纳入《矿山地质环境保护与治理恢复方案编制规范》中。再比如,现有相关勘查技术规范中没有纳入绿色勘查的诸多新方法、新技术,也没有增加“以钻代槽”等绿色环保施工内容,无法计算资源量。他希望国土资源部在向全国推广“绿色勘查”的同时,应组织专门力量开展不同地区、不同地貌环境下绿色勘查方法技术系统研究,编制绿色勘查规程,为绿色提供技术支持。

    “国土资源政府部门将围绕生态文明建设做好服务工作,帮助地勘行业尽快适应环境、法律、市场的最新要求。而地勘行业的每一个人,也要行动起来,在各自的实践工作中播撒绿色的种子。”王昆呼吁,“推进绿色勘查,我们不要等待,不要嫌小,不要照搬,更不要心急。相信在中国,地质勘查的绿色时代终将来临。”

    播撒绿色勘查的种子
      地物波谱谱形和特征与地表物质成分、物理状态(粗糙度、阴影等)、观测几何条件(光源—地物—探测器的相互几何关系)等因素有关,人们对这些因素如何影响地物波谱特征的知识是支撑遥感信息提取与各行业应用的基础与支撑。长期以来,这些知识的获取主要依靠大量的波谱测试以及归纳总结。然而,随着遥感技术定量化、精细化的不断发展,数值模拟技术逐渐成为人们深入了解光线与传输介质(陆地、水体、大气等)相互作用机理的有力工具,发展了针对不同行业应用的多种模型,如大气辐射传输模型、植被辐射传输模型、几何光学模型等。

      中国地调局航遥中心高光谱课题组依托国家自然科学青年基金开展了岩矿光谱数值模拟技术开发工作,并成功应用于月壤光谱的模拟。可实现对不同矿物组成、粒径、观测几何条件下光谱的高精度模拟。对50余条Apollo月壤光谱模拟结果表明。模拟光谱与实测光谱吻合程度很高,相关系数均大于0.99(图1),均方根误差在10-3数据量级以下,模拟的矿物含量与实测含量相关性较好,相关系数均大于0.89(图2),模拟与实测的粒径分布范围一致。在光谱、矿物含量、粒径3个方面同步达到高精度模拟,是检验模拟技术精度与可靠性的基本判据,表明技术的模拟精度达到了较高的程度。基于开发的模拟技术,对月球遥感探测领域广泛应用的信息提取方法进行了分析,厘清了方法的机理、界定了方法的适用范围、明确了方法的的误差。

      该技术在岩矿光谱机理分析、遥感岩矿信息提取精度评价及新技术开发、遥感器技术指标科学优化设计等方面有广泛的应用前景。项目组将在此基础上,进一步开发复杂地形条件下辐射场与遥感数据模拟技术,支撑遥感技术在国土与矿产资源调查领域的深入应用。


    图1 模拟与实测月壤光谱对比(红:实测;蓝:模拟)
     
       

    图2 反演的月壤矿物含量与实测含量对比(横轴:实测,纵轴:反演)
    航遥中心在岩矿光谱数值模拟技术方面取得突破性进展