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    经过近三年的努力,自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心物探团队建立起了一套基于地质雷达水位探测与浅层水质快速取样系统,近日,在“塔里木盆地开-孔河流域水文地质调查项目”成功通过了系统测试。 

    地下水位与水质调查是水文地质与水资源调查的一项基础性工作,传统的地下水位与水质调查大都依托已有水井或钻孔展开,其精度多受水井分布密度的影响。西北地区地广人稀,无井与少井地区所占面积较大,关键控制性水文地质调查点水位水质信息难以获取,很难满足新时期以流域或盆地为单元的区域水文与水资源调查与研究、水位普查的需求。为了获取上述地区地下水位,前人主要依靠钻探手段,成本较高,耗时费力,往往受限于交通条件、电力人力等因素的限制,无法大面积推广,急需研发轻便快捷的无井少井地区水位获取方法与设备。

    西安地调中心依托技术优势,先期已在鄂尔多斯盆地淡水分布区成功应用地质雷达实现了水位高精度快速探测的基础上,针对塔里木盆地等西北内陆盆地广泛分布咸水,咸淡水分布空间分布规律复杂及咸水对雷达信号的屏蔽作用较强,且受地层非均质的影响,在内陆盆地应用地质雷达探测水位难度更大的特点,西安地质调查中心物探团队通过反复测试、创新算法与技术流程,自主研发了单点雷达波速度标定、空气波及侧向干扰波去除、咸水希尔伯特水位识别、弱信号提取与分离、弱信号横向放大等核心技术与流程,先后攻克了沙土区淡水水位快速探测精度控制、粘土区咸水水位探测及沙漠区水位综合探测等关键技术难题;为快速有效获取包气带岩性和验证地下水位水质探测结果,在传统洛阳铲打钻的基础上,自主研发了包气带实用新型钻头与新型取水装置,解决了传统洛阳铲钻探包气带取土困难及裸孔快速取水的问题。同时,采用便携式哈希水质分析仪现场快速分析水质,现场验证与标定物探水质探测结果,保障了技术方法的可靠性。通过上述物探、浅钻与现场测试的设备与方法技术组合,形成了一套无井少井地区地下水位探测和水质识别为一体的地下水快速探测系统。

    水资源是中国地质调查局服务自然资源管理的重点调查对象,是西北旱区社会经济发展和生态文明建设的决定性因素。西安地调中心依托专业和技术优势,在水文地质和地球物理领域开展深度融合,针对以往主要依靠钻探获取地下信息的不足,相继探索实现了毫米级根系刻画、大埋深地下水水位探测、含水层非均质精细刻画等一系列关键技术,增强了地下结构与重要界面的综合探测识别能力,为生态水文地质调查及其他地质调查提供了强有力的技术保障。本次无井少井地区浅层地下水位与水质快速探测系统的研制成功,为西北内陆盆地开展戈壁、沙漠、浅覆盖区等不同地区开展地下水调查提供了轻便、快捷、高效、经济的地下水水质取样解决方案,为西北地区水文地质与水资源调查研究再添一项关键技术。

                                                                        

    无井少井地区浅层地下水位与水质快速探测系统综合测试 

                                                       

    淡水、咸水、沙漠地下水水位探测

     

    西安地调中心无井少井地区浅层地下水位与水质快速探...

    德国是世界第四、欧洲最大和最强的经济体,经济以机械、车辆、家用设备和化学品出口而闻名,同时也是全球矿产资源的第三大消费国,除少数煤炭与铁外,其他资源全部需要进口,其矿产资源的保障体系系统而完善。60年来,德国联邦地球科学与自然资源研究所(BGR)通过国际技术合作项目在其保障体系中充当了设计师、决策者与指挥官的角色,并为其树立了良好的国际形象,其境外工作的与时俱进、专业而持久等特点,可以为自然资源部中国地质调查局的境外工作提供借鉴。

    德国联邦地球科学和自然资源研究所负责为联邦政府提供地球科学和自然资源问题咨询,参加德国和发展中国家所签署的政府间研究项目。特别是如下领域:能源资源(原材料、地热);金属矿产资源(勘探、供需分析)、工业矿物和岩石、地下水、土壤、环境保护;与地球科学相关的技术安全问题(岩石、水和土壤的结构及放射性废物质处理);地球科学研究(海洋研究、南极研究、地震学、遥感、辐射测年、各类地球科学图件等)。

    BGR国际合作特点

    从1958年起,BGR的国际技术合作项目均是通过联邦经济合作与发展部(BMZ)以项目委托的方式开展。除双边和地区性的技术合作项目外,BGR还为全球各国和地区提供与地球科学领域相关的政策性建议。BGR为德国的经济发展、为德国与世界各国的合作提供地球科学专业知识。BGR先后在130多个国家开展了500多个技术合作项目,为全球的可持续发展做出了贡献。目前每年在研项目有50多个。

    1958年~2016年BGR行业技术合作项目分布图

    1. 国际技术合作项目紧密围绕地球科学开展,涉及地球科学的各个领域。

    BGR国际技术合作项目侧重关注地下水、土壤、矿产和能源资源、采矿咨询、地质风险和环境地质等领域,分为7大类:矿产资源、能源资源、矿业咨询、地下水、环境地质和空间地质规划、地质灾害与灾害风险评估,其他项目。

    2. 国际合作项目围绕能源资源开展,更加侧重亚洲与非洲。

    在合作地域上,近65%的项目分布在亚洲和非洲的发展中国家,在亚洲与非洲项目更侧重于矿产资源和能源资源,这两类项目占到了60%左右,在欧洲与中东地区更侧重地下水领域的合作。总的来看,矿产资源与油气资源领域的国际合作项目数量占据了半壁江山。

    3. 合作项目在不同的历史阶段,随着德国经济的发展、联合国发展目标的不同而不同。

    BGR技术合作重点随时间与世界局势的变化而变化。1958年以来,BGR一直积极参与地球科学领域的技术合作,项目重点无论是合作主题还是合作地域上,在不同时期都发生了很多次变化。这些变化符合当时的全球挑战和联合国倡议,特别是与德国的发展目标相一致。主要可以分为7个阶段:

    (1)1958年~1973年,对合作伙伴国家矿产资源进行评价以维护德国的资源安全,为德国高速的经济发展服务。

    (2)1973年~1983,为应对石油危机,BRG的能源部门开展了更多的国际技术合作项目。

    (3)1983年~1990年,开展环境地质和空间地质规划方面的国际合作项目。

    (4)1990年~2004年,根据“联合国减灾十年”倡议,增加地质灾害类项目的合作。

    (5)2004年~现在,根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告,增加了气候变化的合作项目。

    (6)2005年~2015年,根据联合国倡议“国际行动十年,生命之水”开展了更多的水资源领域的合作。

    (7)2007年~现在,合作主题为:新兴市场对自然资源更高的要求——自然资源作为发展的一个因素。

    4. 方法技术与政策咨询等软硬技术相结合,并且具有持久性,潜移默化中用软科学保障硬技术发挥作用,达到其最终目标。

    在国际合作的持久性与软硬科学技术相结合方面,德国与蒙古的合作堪称典范。

    BGR与蒙古国地质部门的合作始于20世纪60年代。蒙古国地广人稀,基础设施不发达,矿产资源丰富。矿产品和畜牧业出口是蒙古国经济基础,尤其是矿产品出口额占到了总出口的80%以上。随着国际矿产品市场的剧烈波动给该国经济带来了巨大的挑战,经济增长率大大减缓;蒙古国伴随着经济的发展,矿业活动加剧了重要自然资源如水、森林和土地利用等方面潜在的矛盾。针对以上特点,BGR与蒙古国开展了系列合作。

    自1992年以来,BGR一直在由德国BMZ资助的技术合作框架内开展项目合作。其合作的目的是,提高蒙古地质部门的政府机构决策与管理能力;采用的方法主要是技术培训、技术项目合作和实践以及基础设施的现代化。

    德蒙两国的合作主要在以下三个方面:“提高资源能源效率”、“可持续的矿产资源管理”以及“保护生物多样性”,借此支持蒙古国经济部门做出的努力,帮助蒙古国矿业部门树立良好形象,并增强蒙古国竞争能力。除了以上提到的三个主要方面,德国还支持蒙古国政府:使由开采造成的环境损失降到最低,使蒙古发展成为一个负责的、社会和环境一体化的开采业国家。

    与BGR合作的蒙古国政府机构为矿产部及其下属机构:矿产资源管理局;中心地质实验室;国家矿产技术监督总局,该局可以直接上报国家副总理。

    主要合作项目如下:

    (1)与蒙古国中心实验室开展的合作,蒙古实验室能力建设(1997~2015年)

    从1997年起BGR开始了与蒙古国中心实验室(CGL)的长期合作,2015年结束。BGR和CGL通过四个持续的项目开展合作,主要成果体现在三个方面:一是协助成立了一个黄金有效分析实验室,二是提高CGL仪器分析能力并引入市场经济管理方法,三是协助CGL取得了三个国际认证机构认可的质量标准资质,取得了国际上交易认可的验证组织者资格。

    (2)与蒙古国矿产资源管理局(MRAM)开展的合作

    部分重点经济矿产资源的潜力评价(2008~2011年),BGR与MRAM成立之前的机构合作,其成果为《投资手册——投资蒙古工业矿业与稀有矿业的投资者手册》。

    综合矿产资源计划(2011-2013),组织对黄金、稀土元素等专项矿产资源进行专业培训和开展研究。

    矿产资源经济管理方面的能力开发与建设(2015年至今)。本项目为软科学研究性项目,BGR与MRAM开展本项目的合作,其目的是提高MRAM作为蒙古国政府专业服务提供者的社会服务能力。

    (3)与蒙古国矿产技术监督局的合作(GASI)

    2005~2017年,BGR与蒙古矿业技术监督局(GASI)开展了“矿业环境保护”技术合作项目,并建立了一个矿产开采监察资料系统,目前有一个小型后续项目,仍在坚持着双方的合作。

    5. BGR对企业服务方式间接而含蓄,企业在能源资源领域并不直接控制资源,而是垄断输电网络、矿山开采大型机械设备等。

    以孟加拉为例,自1972年7月开始合作,德国通过技术援助在与孟加拉开展了能源领域合作,为孟加拉的社会经济发展提供战略援助。2016年,德国为孟加拉提供1.395亿欧元(约合人民币10.3亿元)贷款及拨款,以升级孟加拉的输电系统。签署协议后,双方表示两国已存在的友好关系未来将达到新高度。但该国的输电网络、输电线路和变电站设备等被德国公司所垄断。

    蒙古的矿山开采、运输设备近80%为德国制造,德国的能源资源领域的垄断是通过间接的设施与设备。

    BGR境外国际合作对我国境外工作的启示

    1. 以国家经济社会需求为导向,持续开展地质调查国际合作。

    BGR开展国际合作是随社会发展不同阶段的不同需求和世界局势的不断变化而变化,BGR与孟加拉国从1972年开展合作,1978年到1985年间的合作工作集中在油气勘探以及人才培训方面,1985年到2005年重点在基础地质、地球化学、地球物理勘查以及人才培训方面,2005年至今在三维地质填图、城市地质模型等领域,与孟加拉国的合作持续40多年,与蒙古的合作更是如此。我国的境外地质调查国际合作开展10几年来,虽然合作国家达到50多个,但大部分国家合作时间很短,有的刚刚开始。当前,我国仍处于能源资源需求的高峰阶段,需要通过持续的合作,体现合作的效果。国际合作是建立在了解与信任基础之上,信任关系的建立需要时间,信任是合作的基石,一旦破碎,重新建立更加困难。

    2. 加强与国际组织合作,实现合作共赢。

    BGR在非洲布隆迪、喀麦隆、乍得、刚果(金)、毛里塔尼亚、纳米比亚、尼日尔、莫桑比克、卢旺达、坦桑尼亚、赞比亚等国家开展的地质矿产类合作,包括编制基础地质图件等均与欧盟合作,采用欧盟标准,降低其被世界舆论攻击的可能。建议我国境外地质工作应与国际地科联、非洲联盟地球科学委员会、上合组织等国际机构合作,以资助上述机构开展项目合作的方式达到“采用中国技术,输出中国标准”的目的。

    3. 练好内功,才更能有合作的实力与底气。

    在与国外的地矿官员谈起与中国地质调查局的合作领域时,对方基本上都是选择地球化学、岩溶与地下水资源与海洋地质调查,因为联合国国际岩溶中心、联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心在中国,我国的天然气水合物勘探开采领域位于国际领先地位。因此,练好内功,使更多的地质调查技术与标准位于国际领先水平,这样我国在国际合作中才更有实力与底气。

    做国家能源资源保障的设计师、决策者与指挥官

        为了鼓励全国各地矿业权实地核查人员的斗志,保证年底前完成外业任务,实现部提出的年度工作目标,11月13日,受全国矿业权实地核查项目办主任、部开发司刘连和司长和王昆副司长的委托,全国矿业权实地核查项目办副主任、中国地质调查局发展研究中心总工程师谭永杰和部开发司胡斌华副处长带领发展研究中心、中煤航测遥感局有关人员,代表全国项目办到条件比较艰苦的青海海南州看望慰问一线核查人员。在座谈会上,围绕不拖全国后腿、在年底前合成完成外业作业任务的目标,省国土资源厅表示,将进一步加大组织协调、特别是州县督促工作力度,为外业作业创造更好的工作环境和条件;省项目办表示,将进一步加大技术指导工作的力度,及时解决外业作业中出现的技术问题;各任务承担单位则表示,将进一步加强野外作业的技术力量,克服各种不利因素的影响,在年底前完成外业作业任务。
        14日,全国矿业权实地核查项目办副主任、中国地质调查局发展研究中心总工程师谭永杰又率慰问组,带着慰问品和慰问金,到大雪已经封山、海拔高度达3700多米的海南州共和县裕龙沟裕龙铜镍矿实地核查现场,看望慰问仍坚持在野外进行实地核查工作的青海省地矿测绘院野外工作人员。
        慰问组还于11月13日在西宁召开了座谈会,省国土资源厅管理人员和9个实地核查承担单位的技术负责人参加了会议,了解青海实地核查工作进展,鼓励大家奋斗50天,全面完成外业实测任务; “奋战五十天、年底前完成全部外业任务,绝不拖全国的后腿。”11月13日,青海省国土资源厅、青海省矿业权实地核查项目办及任务承担单位,向前来进行慰问的全国矿业权实地核查项目办领导作出了这一郑重承诺。
        据介绍,由于地方财政困难,青海省级配套资金直到今年8月才落实到位,导致全省矿业权实地核查的外业作业启动较晚。同时,地广人稀、海拔高、国家高等级控制测量点少且毁坏严重等客观因素的存在,大大增加了全省矿业权野外实地核查的工作量。在这种情况下,青海省国土资源厅一边加强与省财政的沟通、争取地方配套经费,在得到地方财政承诺后,及时采用招标的形式确定了9个承担单位,并动员任务承担单位垫付资金开展野外实地核查。经过3个多月的努力,目前,青海全省的控制测量工作已完成全部任务的83%。
        为了保证不拖全国的后腿,在年底前全面完成矿业权实地核查外业任务全国总体目标的实现,青海省矿业权实地核查任务承担单位在启动外业作业工作后,均采取了抽调本单位最强的技术力量、最好的技术装备等措施,克服地理条件、天气条件、后勤保障条件恶劣等困难,全力投入到外业作业中。有时,野外作业人员为了抢时间赶进度,冒着危险在野外宿营,第二天继续工作。特别是进入11月后,在青藏高原普降大雪、气温下降到零下10度时,部分工作量大的任务承担单位仍坚持在高寒地区进行野外作业。

    慰问组在青海省国土资源厅召开有9个承担单位技术负责人参加的座谈会,了解工作进展,

    鼓励大家奋斗50天,全面完成外业实测任务

    慰问组在海拔3700多米的青海省海南州裕龙铜镍矿,对该区实地核查承担单位青海省地矿测绘院职工

    进行慰问和鼓励

     慰问组在青海省海南州共和县裕龙沟裕龙铜镍矿现场查看井口控制点

    慰问组在青海省海南州共和县裕龙沟裕龙铜镍矿现场附近山区查看近井控制点


     

    全国矿业权实地核查项目办赴青海看望慰问一线人员

    近日,自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心物探团队自主研制出一种实用新型取水装置-洛阳铲裸孔随铲取水装置,可有效解决无井与少井地区地下水取样与物探水质标定的问题。在水文地质调查与水文地球物理勘探中,往往需要取水样,以获取其水质、电导率、酸碱度、矿化度等信息。传统的方法是寻找调查点附近的水井后取井水以代表该区地下水的水样,但在西北地区地广人稀,大多地区水井较少或无井,水样采集需采用浅钻取水。以往采用小型钻机或汽车钻、背包钻、冲击钻等设备进行钻探取水工作,耗时费力,往往受限于道路运输、人力等因素影响无法普及该项工作,故而需要重新设计能适应道路交通条件较差地区的轻便、快捷、有效的浅钻取水设备。 

    西安地调中心物探团队根据新疆塔里木盆地野外水文地质调查工作实际需求,经过多次设计修改与反复改进,先后研制了多种型号的洛阳铲随铲取水装置,并在孔雀河流域进行了大量的应用试验,取得了良好的效果,现有已被广泛推广应用于沙漠区水位与水质调查、孔雀河淡化带调查等专项工作中。

    本次研发的洛阳铲随铲取水装置是物探水位与水质快速探查不可或缺的设备,相较于传统取水设备具有方便携带,操作简单、适应环境能力较强、快速、高效成本低的特点,可有效胜任戈壁、荒漠、浅覆盖等无井少井地区浅层地下水快速取样,同时为类似地区开展水文地质调查与水位普查提供重要技术支撑与设备保障。

                                                                                                               

    西安地调中心成功研制一种实用新型取水装置