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    虽然窗外寒风呼啸,但参加2018年全国地质调查工作会议小组讨论的代表们热情高涨,讨论得热火朝天。他们谈认识、说感受、建诤言、献良策,共话地质调查事业的新作为。

    本报记录整理了部分代表的发言,以飨读者。

     

    新时代开辟新路

    上海规划和国土资源管理局副局长岑福康:这次会议是对未来一段时间地质调查工作的整体部署。上海着重在成果转化应用上探索更多模式,以项目、需求、问题为导向,城市地质工作取得了很好的成果。建议地质调查工作将从内生找动力与制定法规制度相结合,完善地质调查工作组织实施方式,实现专业化与社会化“双高”。

    广西国土资源厅副厅长陆景宇:这次会议对落实党的十九大新要求以及2018年具体工作都做出了部署,对各省厅推进地方地质调查工作有很强的指向性。在保护生态背景下,矿业发开受到极大制约,今后地质调查与找矿应如何适应这种变化?要更多地强调地质调查的基础性、科研性,推进法律地位的确立。

    山东省国土资源厅副厅长刘鲁:新时代地质调查工作环境发生重大变化。目前,山东面临3个任务:一是处理转型发展与队伍稳定的关系;二是处理好生态文明建设要求和有序开展矿业开采的关系;三是转型发展中实际问题,如整合不够、无法发挥经济效益最大化等。

    建议将山东列入新旧动能转化的国家试点地区,发挥地质工作的基础先行作用。

    辽宁省国土资源厅副巡视员孙永山:中国地质调查局在“三深”科技创新、可燃冰试采等领域取得的成果振奋人心,辽西页岩气取得突破对地方地质工作有很强的指导意义。辽宁的深部找矿前景很大,保护区的范围由11个部门联合研究决定,希望部里能多协调规划。

    西藏国土资源厅总工程师刘鸿飞:对地质调查支撑脱贫攻坚工作有3点想法:一是利用矿产资源开发反哺地方经济;二是地球化学技术更好地结合高原特色,服务地方经济发展;三是借助地质遗迹调查,提高旅游科技程度。下一步,西藏国土资源厅将倡导绿色地质勘查,发挥其在地质找矿中的引领作用;与地方需求相对接,除地质找矿外,还要与脱贫攻坚、城市建设相结合;做好矿权退出。

    甘肃国土资源厅副巡视员赵玲房:希望地质调查能够更多地支持西部地区小康社会建设。在放管服改革方面,能否减少行政机关对地质报告的技术审查。

    青海国土资源厅副厅长刘寅秀:希望与中国地调局构建干热岩联合推进机制,加强地灾防治的技术指导。

    中国核工业地质局副局长李友良:一是加强地质科技、理论、装备协同创新,严格质量管理,践行绿色勘查理念。二是大宗矿产地开发上,要加强公益性地质调查和商业性地质调查的对接。

    中化地质矿山总局总工程师姚超美:要重点提高业务管理水平,希望能得到中国地调局的指导。建议对小型的战略性矿产加大工作力度。

    水环中心主任文冬光:地质灾害监测各个省的情况不一样。建议统一全国地质灾害监测、矿山环境地质监测乃至城市地质安全监测等技术标准规范,在全国实现数据共享。

    地质力学所所长邢树文:我们在新时代要处理好以下几个关系。第一,单一要素和综合要素,单一要素要摸清,也要在综合的基础上运用一些现代化的方法。第二,浅部与深部,之前对浅表层次探讨得多,但深部影响因素是动因,其相关研究越来越重要。第三,内生与外生,过去偏重研究外动力,现在应加强对内生和内外动力耦合的地质作用及其引起的灾害的研究。第四,传统技术和现代技术,如今,现代技术越来越重要。

    中国地调局人教部主任赵奇:在人才方面,局里提出的3项人才计划确实含金量很高,但是拓展到整个行业系统需要一定的程序报批,同时也要解决如何落地的问题。在机构方面,各省区差异很大,中央不可能“一刀切”,还需各地根据实际情况设立。在项目方面,只要是公益性的,国家应该设置一个大项目,来安排地方从事。

    中国地质环境监测院(应急技术指导中心)党委书记李文鹏:第一,随着党的十九大的召开和生态文明建设的推进,水工环工作迎来难得的发展机遇。第二,数据共享问题。地质环境监测数据在不涉密的前提下全面支撑经济社会发展和生态文明建设。第三,地下水监测问题。目前地下水管理条例还在征求意见。水文地质调查、地下水监测、国土规划、矿产开采、城市建设等一系列与国土资源有关的事项都要在条例中有所体现。第四,水工环利用新技术的时代已经到来。

    河南省地质环境监测院院长甄习春:一是地质调查工作站位很高,主要体现在服务国家重大战略方面。二是地质调查工作科技创新能力有所增强。三是国家公益性地质调查工作效果很好,得到了领导人和社会的认可,最明显的就是,之前央视很少报道我们的工作,现在却时常在央视新闻上看到,而且都是大突破。

    河南省地质调查院院长张古彬:新形势对地质调查工作提出了新要求,我们应该思考以什么为抓手开展新项目。希望中国地调局能在河南建设一个科技平台,研发相关技术方法,形成配套成果,推动对今后的转型发展。

    江西地质调查研究院院长楼法生:党的十八大以来,地调系统在科技创新,特别是“三深一土”方面取得了很大成果。但是,很多相关的研究成果在国内的期刊上看不到。建议丰富创新科研成果发布形式,加强科研成果在系统内的传播,为今后相关领域研究提供支持。

    广西地质调查院院长徐海:留住人才和人才培养都必须有项目的支持。希望中国地调局能从人才培养的角度适当地给地调院一定的项目。地质工作是一项特殊的工程,要对人才有系统的考虑。

     

    时不我待话改革

    安徽省国土资源厅副厅长潘海滨:近年来,中国地调局在国内、国际的影响力和声誉得到显著提升。综合地质调查成果引领地方需求,使得基层国土、地质工作得到了地方政府前所未有的重视和响应。当前正处在地勘单位改革转型期,希望部地勘司从顶层出台指导意见。

    广东省国土资源厅副巡视员马兰峰:2017年,广东省在找矿突破、天然气水合物勘查先行区、城市地质、落实生态保护优先等方面取得了一些成绩,但也存在很多问题。广东省今后将大力倡导绿色勘查,促进转型升级;统筹推进五位一体整体布局,在深圳、东莞、惠州三地开展城市地质工作试点;加快清洁能源勘查,调整能源部署;做好取消地勘资质后的地勘管理工作;处理好历史遗留问题;进一步促进地勘管理职能转变。

    福建省国土资源厅副厅长何南飞:会议主题明确,任务明确,责任明确。一是高度关注地方队伍的改革;二是生态保护,要适应新的要求,在用地用矿方案制定中主动作为。建议在法规制定方面要超前。

    中国煤炭地质总局局长潘树仁:一是出台意见,指导行业队伍发展,协调相关部门。二是煤炭地质除了保障国家能源资源安全之外,对煤炭清洁高效利用开采也有很大的作用,近年来,中煤地质总局的工作范围从煤矿服务延伸到煤炭(煤系)服务,高度关注煤矿中伴生资源的勘探开发利用。三是根据会议精神,贯彻国家对地质调查工作的要求,考虑煤炭人如何有所作为。

    陕西省地质环境监测总站站长范立民:希望能通过大项目锻炼和培养一批人才。同时,关心各省总站的年轻同志,尤其是40岁以下的年轻骨干,他们的发展前景很大,很有潜力。

    齐用力共谋发展

    江苏省国土资源厅副厅长刘聪:这次会议振奋了信心,明确了方向。建议全国地质工作更加接地气,跟地方工作结合更紧密,用中央地勘工作带动地方工作。同时,地质工作不要仅限于当技术能手,希望能在环保工作中听见地质人的声音,使国家、社会认识到地质工作在资源合理利用、国家资源保障中的必要性。

    贵州省国土资源厅副厅长王赤兵:一是拓展地质调查空间在当前十分重要,要因地制宜地开展地质调查工作特别是基础地质调查,让公益性地质调查的效益真正转化为地方效益;二是协调处理生态红线和国土空间优化的关系;三是紧紧抓住地质科技创新的机遇,提高地方政府特别是省的参与度。

    大数据时代,“地质云”建设要解决好条数据和块数据的关系,建议做成“混合云”,完善数据共享。

    新疆国土资源厅副厅长覃家海:最近,新疆5个油气区块开标,其中3个区块分别以14.9亿元、3.8亿元、8.6亿元拍出,对地方经济有很大促进作用。

    中国冶金地质总局副局长琚宜太:地质调查的专业化队伍和研究队伍应加强相互合作补充。

    水文地质环境地质研究所所长石建省:新形势下地质环境监测工作面临很大的发展空间,监测的范围更广、内容更多、要求更高,需要研究探讨的东西也更多。比如,未来自然资源统一调查评价管控需要依托一个平台,地质环境监测系统有数据优势,可以发展成为自然资源综合调查评价监测平台。另外,中央队伍的优势在于有高层次的人才队伍,能接触国内外先进的理论技术;地方的优势在于长期的资料积累,有扎实的基本功。二者结合才能更好地促进地质工作。现行的财政体制、招投标机制等对这一结合有一定的阻碍作用,希望在改革过程中能解决这些问题,真正找到联合谋划设立承担重大项目的途径。

    北京市地质环境监测总站党委书记刘霞:第一时间向主管领导汇报会议精神,进一步加强建设。

    建议出台一个环境检测总局(总站)的规范文件,建立合适的人才培养激励机制。希望今后的会议也安排政策解读环节,并将资料发给我们。

    西藏地质环境监测总站高级工程师李昆仲:一方面,我们人员比较少,专业基础力量也比较薄弱,整体地质调查程度比较低;另一方面,这也说明我们面临着机遇,许多工作都需要积极去做。一是希望通过院站给予我们指导和引领,同时加强与各省份单位的合作交流,共同推动西藏的地质调查事业不断向前发展;二是此次会议给我们施加了压力,西藏这种人员比较少、落后的地区,我们该如何定位;三是还需加强培训。

    江西省环境地质监测总站站长颜春:第一,出台一个总站建设规范文件,包括人才培养、软硬件等内容。第二,组织一些覆盖全国的大型地质环境类项目,通过参与国家级大项目培养单位人才,引领地方项目的发展。

    广东地质调查院院长许汉森:我们建议局里有针对性地增加地调项目的部署,以起到对地方地调院公益性工作的引领作用,实现四两拨千斤。采取措施,推进央地之间的项目合作,使地方政府能够重视相关的工作。

    新时代地质调查工作大家谈

    安全训练

    新时期地质调查工作对象、领域、内容、工作手段发生重大变化,以往单一的地质调查逐步向山水林田湖草等多门类自然资源综合调查转型。外部形势的变化对于人员素质、装备性能以及安全知识储备方面都带来极大挑战。安全生产领域一旦出现“认不清”“想不到”问题,那么“黑天鹅”“灰犀牛”事件就会发生,给职工群众带来极大伤痛,严重制约单位良性发展。中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心(以下简称乌鲁木齐中心)牢固树立安全发展理念,始终坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,深入研究新时期地质调查安全生产特点规律,把握稳中求进总基调,将学习贯彻党的二十大精神转化为履职尽责实际行动,为地质调查事业发展提供坚实的安全保障。

    一、实现“本质安全”目标,擦亮“定盘星”

    本质安全是指装备、设施或技术工艺在设计阶段就将一些极易造成人员伤害的因素规避掉,确保安全生产。

    培养本质安全型职工。乌鲁木齐中心充分认识到“人”在安全生产中的核心作用,择优配强项目组技术人员。以《地质勘探安全规程》学习为抓手,区分水、工、环等工种开展岗前培训,突出季节性事故预防、自救互救、应急处置程序的掌握。不断增强人员安全意识,逐步变要我安全为我要安全,夯实本质安全中人员的理论基础;组织安全技能培训,重点开展新技术、新装备以及特种作业人员的培训,不断提高职工安全技能,有效减少“三违”行为,夯实本质安全职工的技能基础。

    选配本质安全型设备。乌鲁木齐中心根据作业环境和机械工况条件,将是否设置防护装置、是否配备电器联锁作为选配装备重要指标,有效避免事故发生,根据季节变化和设备状况,适时开展设备检修保养,消除设备隐患。地勘作业使用车辆较为频繁,扎实做好车辆每日出车、回场检查,落实好车场日统计制度,根据夏季高温车辆爆胎易发状况,给轮胎充填氮气确保胎压稳定,保证行车安全。针对有限空间等易燃易爆气体浓度高的作业场所,在充分做好通风工作前提下,使用防爆型电器设备,有效预防事故。

    科技创安实现本质安全。编制项目实施方案中,对于地势险要、生存难保障的地域,考虑应用遥感、无人机航拍等技术手段开展工作,减少人员伤亡。乌鲁木齐中心充分利用中国地质调查局安全生产管理保障系统实施安全监控,对危化品库房、钻机平台、野外矿区实施24小时视频监控,为野外人员、车辆配备北斗终端,准确掌握人员车辆所在位置。通过保障系统,及时发布恶劣天气预警信息,及时调整作业进度,遇到险情,实现“一键报警”。切实发挥管理保障系统通讯、监控、预警、响应“四位一体”监控作用。

    二、紧盯“重点问题”整改,筑牢“压舱石”

    结合近些年地勘单位发生的事故案例,不难发现车辆事故、特殊作业亡人、机械伤害等处于高发态势。

    突出车辆管理这个重点。要关注两个倾向性问题。一是租赁地方车辆,车辆所属单位为节约成本,减少车辆维保频次,对一些小问题存在侥幸心理。二是聘用地方驾驶员驾驶本单位车辆,驾驶员对车辆性能不熟悉,人车结合不到位。乌鲁木齐中心严格落实车辆会审制度,对车辆性能和驾驶员素质进行严格审查,开展经常性安全行车教育,提高驾驶员防御性驾驶能力,有效遏制车辆事故发生。

    紧盯特殊作业这个难点。乌鲁木齐中心特殊作业主要包含高处作业、有限空间作业、动火作业、临时用电作业等,特殊作业专业性强,安全要求高,管理不善极易发生事故。乌鲁木齐中心坚持作业许可管理制度,杜绝盲目蛮干。作业前制订风险防范措施,组织技术交底,配发安全防护设施,实施专人监护,保证特殊作业全过程安全可控。

    狠抓工程作业这个险点。槽探、钻探等工程手段使用机械设备频繁,工程作业管理不善极易造成重大人员伤亡。乌鲁木齐中心严格按照槽探、钻探相关技术规范布设施工现场,每班前做好安全技术交底,强调安全注意事项。夜班期间人员易疲惫,容易出现习惯性违章行为,要充分发挥班组长监督职责,确保不出现因行为错误而发生的工程事故,消除夜班管理“真空地带”。

    三、创建“双重预防”机制,打造“新引擎”

    新修改的《安全生产法》明确规定:生产经营单位必须构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制,健全风险防范化解机制,提高安全生产水平。贯彻双重预防机制要在全面推行安全风险分级管控的基础上,进一步强化隐患排查治理,突出风险管控、关口前移,努力实现安全风险自辨自控、事故隐患自查自纠。

    完善制度机制。乌鲁木齐中心成立相应机构,全面负责双重预防机制建设。科学建立安全风险管控和隐患排查治理制度,从制度层面对双重预防机制进行规范,明确各级职责、组织程序、监督检查以及考核奖惩措施,不断提升安全管理效果。开展专题培训,包括风险管理理论、风险评估方法和双重预防机制建设的要求等内容,让全体职工掌握双重预防相关知识,为双重预防机制建设奠定坚实的理论基础。

    组织风险等级评定。乌鲁木齐中心全面辨识施工中存在的危险源,主要从设备设施、场所环境、作业活动等维度,参照《企业职工伤亡事故类型》(GB-6441)的规定,将事故划分为物体打击、车辆伤害、机械伤害等20类事故类型。建立包括危险源位置、名称,可能导致事故途径,安全风险等级,管控措施,责任主体等内容的安全风险分级管控清单。在安全风险较高区域的醒目位置设置重大风险公告栏,标明应急处置措施及信息报告方式等内容,进而便于确定风险控制的优先顺序和应采取的风险控制措施。

    开展隐患排查与治理。乌鲁木齐中心完善事故隐患自查、自改、自报的管理机制,认真组织隐患排查,对排查出的事故隐患情况如实记录,建立事故隐患排查治理台账,对一般事故隐患坚持立查立改,对重大事故隐患一时整改不了的,做到整改措施、责任、资金、时限和预案“五到位”。乌鲁木齐中心将日常隐患排查情况通过职工大会、信息公示栏等方式及时向干部职工通报,重大事故隐患向上级安全管理部门报告,切实形成隐患整改闭环管理。双重预防机制犹如车之两轮、鸟之两翼,是避免生产安全事故发生的两道屏障,相互关联,不可分割。

    新时期地质工作要将实现“本质安全”作为出发点,开展任何工作都将安全风险考虑充分,有的放矢。在重点、险点问题上精准发力,充分运用双重预防机制,真正把风险控制在可接受范围内,把隐患消灭在萌芽状态,实现全面遏制事故发生的目标。

    联合救援演练

    乌鲁木齐自然资源综合调查中心:安全生产护航新时代...

    自然资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础和空间载体。为了解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题,2018年3月,国家整合相关部门的资源管理职责组建自然资源部,“统一行使全民所有自然资源资产所有者职责,统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责”。自然资源统一管理职责的实现与履行,需要地质调查等相关业务提供智力支持、技术支撑与信息服务。自然资源统一管理制度的建立与实施,对地质调查工作提出了更高的要求和更多的需求。

    自然资源统一管理对地质调查的新要求

    实行自然资源统一管理是我国生态文明制度建设的重大举措。与过去多部门管理体制相比,自然资源管理的理念与目标发生了重大变化,地质工作需要与之相适应。

    《生态文明体制改革总体方案》提出,生态文明体制改革须树立新的理念:尊重自然、顺应自然、保护自然;发展和保护相统一;绿水青山就是金山银山;自然价值和自然资本;空间均衡;山水林田湖草是一个生命共同体等。这些理念是实行自然资源统一管理的理论基础,需要在自然资源管理的各个环节和全过程贯彻落实。新组建自然资源部的主要职责是:“对自然资源开发利用和保护进行监管,建立空间规划体系并监督实施,履行全民所有各类自然资源资产所有者职责,统一调查和确权登记,建立自然资源有偿使用制度,负责测绘和地质勘查行业管理等”。

    山水林田湖草系统与自然资源分布示意图

    基于新理念与新职责,自然资源统一管理对地质调查工作提出了新要求。地质调查应从以下几个方面提供服务支撑:一是为社会经济发展提供所需的土、水、矿、森林、草地、海洋等自然资源,促进产业发展,保障国家资源安全;二是确保自然资源开发利用过程中不损害生态系统,从源头保护、利用节约到破坏修复,保持山水林田湖草系统功能稳定,促进自然资本保值增值;三是摸清自然资源家底,掌握自然资源动态变化,为自然资源开发利用提供基础依据;四是保障自然资源资产所有者权益,健全自然资源资产产权制度,规范自然资源开发利用与保护行为;五是保持空间均衡,统筹各类资源、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游,促使资源开发不超过其承载能力和环境容量,促进区域协调;六是提高资源利用效率,促进自然资源集约节约利用。

    地质是山水林田湖草系统的基础,为自然资源提供了物质来源和赋存空间,对自然资源分布与开发格局具有框架性的制约作用。从空间分布上看,耕地、矿产、水等自然资源在空间上呈不连续片状、块状、条带状等形式分布在地质实体中,森林、草原等自然资源在空间上呈不连续片状分布在地质实体的上界面——地表。因此,自然资源开发利用和保护需要顺应地质规律,人地和谐共生是人与自然和谐共生的基础与重要内容。

    地质调查工作以地壳表层为调查对象,是实现自然资源统一管理的重要基础和技术支撑。在以往各部门不同门类自然资源管理过程中,地质调查工作根据土地、矿产、水等自然资源与生态环境管理的需要,分别开展了相应的地质调查,为资源管理提供了大量的基础地质信息与服务。这些地质调查工作成果为服务和支撑自然资源统一管理提供了有利条件和良好基础。

    国内外地质调查服务自然资源管理的经验

    面对经济社会发展对自然资源日益增长的需求和生态环境保护的需要,各个国家或地区探索实施了各种管理政策。不管是实行不同门类自然资源分部门管理,还是实行不同门类自然资源统一管理,抑或是实行资源与环境综合管理,地质调查工作都发挥了越来越大的作用。

    1. 国外地质调查工作服务自然资源管理的做法与经验

    (1)美国地质调查局通过打破学科界限提升复杂资源问题解决能力。

    美国的自然资源由联邦政府内政部负责管理。美国地质调查局(USGS)作为内政部下设部门,负责提供水、能源、矿产以及其他自然资源科学信息,同时提供生态环境健康、土地利用与气候变化影响等科学信息。为了提高跨学科跨领域资源问题解决能力,2010年USGS对内设机构进行了调整,撤销按照传统学科设置的业务管理机构,面向重大战略问题设立新的业务管理机构:撤销原来的地质学部、生物学部、地理学部、地理空间信息部,保留水资源部,新设立生态系统部,气候与土地利用变化部,能源、矿产与环境健康部,自然灾害部,核心科学体系部等5个业务管理机构。由此看出,服务与支撑自然资源管理是USGS科学研究的基本出发点和落脚点。

    美国地质调查局内设机构与整合科学示意图

    2017年,面对复合性资源、环境与社会问题,USGS提出了发展“整合科学”的设想,将数据、方法、模型组织到相应的时空框架之中,形成一个模块式整体,为自然资源管理、环境保护和防灾减灾提供全方位支撑。基于此,在2019财年预算方案中,USGS提出了调整组织架构的方案,拟设立负责各领域整合与协调的副局长职位,促进不同领域的交叉融合。

    (2)俄罗斯地质调查服务自然资源开发与生态环境保护规划编制。

    俄罗斯联邦政府自然资源与生态部负责地下资源、水资源、林业资源与生态环境的统一管理。俄罗斯《底土法》规定,地下矿产、水、岩石土壤、地质结构、地下能源、地下空间实行综合管理。全俄矿物原料经济研究所、全俄地质研究所是自然资源与生态部下属的两大支撑机构,前者主要负责地下资源的规划和经济研究,负责对矿产地进行经济开发可行性评价;后者主要负责地质调查的科学研究。这两个单位提供地下资源开发方向等方面的决策咨询服务,自然资源与生态部在此基础上,开展自然资源开发和环境保护的战略分析,组织实施地下资源勘查,评价地下资源的经济开发潜力,编制资源开发规划。

    (3)英国地质调查局利用新技术获取并分析自然资源与环境信息。

    英国的自然资源由环境、食品和农村事务部负责管理。英国地质调查局(BGS)作为国家环境研究委员会的研究机构和地质科学信息主要提供者,为政府相关部门和公众提供自然资源、环境与灾害科学信息服务。2014年BGS发布其战略规划《通往地球之门》,提出利用新技术探测地球,从3个方面为社会服务:负责任地利用自然资源;管控环境变化;提高对环境灾害的适应性。BGS通过观测和监测、环境模拟、知识库及交流等手段来获取自然资源、环境与地质过程相互作用的科学信息,着力加强人类活动与环境相互影响的研究,通过整合与合作,将地学与其他科学联合在一起,建立可靠的预测模型,支持自然资源与环境管理决策。

    (4)欧盟致力于资源环境一体化监测站网建设为成员国资源环境管理提供统一的监测信息。

    欧盟于2013年发布第七环境行动计划,提出保持自然资本存量的稳定和生态服务的持续供给;保持自然资本存量的稳定,既要加强环境保护与管治,涵养和增强自然资本,又要提高资源利用效率,减少自然资本消耗。近年来,欧盟致力于资源环境一体化监测站网建设,统一监测技术标准,统筹部署监测资源,统一为欧盟、各成员国、科研机构和公众提供监测信息。经过多年努力,目前欧盟形成了基于卫星遥感的全球环境与安全监测系统和基于地面监测的水、自然灾害、海洋、土壤等监测站点组成的监测体系。

    2. 国内地质调查工作服务自然资源管理的探索

    随着资源开发、城市发展、生态环境保护等对地质工作需求的增长,中国地质调查局不断探索新领域,传统的地质工作不断拓展和延伸,城市地质、农业地质、生态地质等“地质+”先后出现并逐渐发展,为地质工作服务自然资源管理积累了宝贵的经验。

    根据国土开发与保护需要,探索推进了自然资源遥感调查与综合编图工作。近年来,利用先进的遥感技术,开展了国土遥感综合调查,对土地、矿产、地表水、河流湖泊、冰川雪线、湿地、荒漠化、海岸带等进行了遥感调查。根据区域发展需要,编制了《京津冀地区国土资源与环境地质图集》、《粤港澳大湾区海岸带自然资源与环境图集》等。

    根据城镇化与城市群发展需要,探索推进了多要素城市地质调查。在先期完成北京、天津等6个特大型城市地质调查试点基础上,陆续推动完成了福州、石家庄等28个城市三维地质调查。根据雄安新区规划需要,完善了多要素、多专业、多技术综合地质调查评价方法体系,首次提出多要素城市地质调查工作理念,针对城市规划建设布局、地下空间开发利用、地热资源开发、土地规划和污染土地修复等方面提出了建议。

    根据农业种植结构调整需要,探索推进了农业地质调查。2012年以来,新完成耕地地球化学调查面积60多万平方千米,发布了《中国耕地地球化学调查报告(2015)》,调查成果广泛应用于全国及地方土地规划。在江西、海南、四川等地发现了一批富硒土地资源,有力推进了特色生态农业发展。初步建立土地地球化学质量档案,为土地资源的分级管理提供重要依据。

    在中国地质调查局的引导下,近年来一些地区加大了地质工作服务资源管理的探索力度,形成了一些成功的做法。上海市构建了地质工作服务城市规划管理的常态机制,实现了地质调查成果服务融入政府管理主流程。江苏、浙江将地质工作嵌入土地资源管理全过程,实现了地质工作与土地管理的融合。浙江省于2016年启动了全省土地质量地质调查行动计划,计划投入4个多亿财政资金对土地进行“体检”、建立土地“资料库”和“监测网”。承德市根据经济发展、资源开发、生态保护、旅游产业发展等需要,构建了地质建造+小流域综合调查+生态关键带监测的技术框架,提出了绿色崛起的地质解决方案,推动了生态旅游产业的发展。

    启示与建议

    地质调查如何满足自然资源统一管理提出的新要求,世界其他国家并没有现成的模式或做法可以照抄照搬。通过国内外地质工作服务自然资源管理的经验分析,可以得出如下启示与建议。

    1. 对地质调查服务自然资源统一管理的启示

    与过去不同门类自然资源分部门管理制度比较,自然资源统一管理制度对地质工作的要求发生了重大变化,主要体现在以下几个方面:

    一是地质调查要体现系统性。山水林田湖草同属一个生命共同体,不同门类自然资源开发利用要相互协调,山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游要互存共生。地质调查要按照各类自然资源赋存的自然单元,摸清三维地质框架、资源形成与分布、资源的数量质量与生态作用等,采用统一的分类分级标准、统一的术语和概念内涵、统一的技术要求,形成调查的基础数据与成果资料。

    二是地质调查要体现综合性。自然资源既是社会经济发展的物质基础,又是生态环境的重要组成部分,在农业、工业、城镇化等方面具有不同的功能和作用。自然资源的开发利用既有利于经济社会物质财富的积累,又可能对经济社会依托的生态环境造成损害。因此,地质调查在摸清资源数量的同时,还要摸清资源的质量与生态,了解不同资源之间的相互作用与影响,形成资源、环境、生态、空间、灾害等综合评估成果,综合评价自然资源的经济、环境、生态和社会等多重价值。

    三是地质调查要体现连续性。自然资源本身随着自然条件的变化与人类活动的进行而不断发生着动态变化,有的资源变化的速率快一些,有的资源变化的速率慢一些。地质工作应根据资源动态变化的速率,建立自然资源监测体系,周期性开展相应的调查与监测工作,形成自然资源的动态监测数据与成果资料。

    四是地质调查要体现全程性。从自然资源开发全过程来看,自然资源统一管理包括源头保护、利用节约、破坏修复三大环节。源头保护是保障资源安全和生态安全的首要之策,利用节约是提高资源利用效率、保护生态环境的基本手段,破坏修复是保护资源和促进生态恢复的重要途径。地质调查需要针对自然资源管理的三大环节,开展相应的调查评价和监测预警工作。

    五是地质调查要体现效益性。自然资源管理的主要目的之一是服务于社会经济发展和民众福祉,在不损害自然资本的前提下最大程度地发挥其经济效用。因此,地质调查在调查自然资源地质潜力的基础上,要评估其技术经济可行性和环境影响状况。为开展自然资源确权登记和保障自然资源资产所有者权益提供技术支撑,同时也为自然资源的开发利用提供基础信息。

    六是地质调查要体现社会性。地质工作的成果主要表现为地质图件、调查报告、监测数据等,要转化为管理者能够理解的语言,需要加强科学与政策之间的沟通研究。将山水林田湖草系统的地质、地理、资源、生态等自然变化规律与经济社会的经济、管理、人文规律结合在一起,为自然资源管理政策的制定与实施提供必要的知识、手段和方法。另外,部分自然资源还具有文化、休闲、美学等功能,在管理过程中也应统筹考虑。

    2. 地质调查服务支撑自然资源统一管理工作建议

    根据自然资源统一管理对地质调查的新要求,结合国际地质工作发展趋势,对我国地质调查工作提出如下工作建议:

    (1)综合调查:以地球系统科学理论为指导,按照自然单元开展多要素综合调查,建立地球表层三维地质框架模型。

    解决土、水、矿等自然资源调查中的重大科学问题,首先需要了解水文过程、生态过程、生物地球化学过程等所依存的地球表层地质体。地球表面的地质、地理、生态信息必须与深部的地质、地球物理、地球化学等信息整合在一起,才能准确地描述完整的山水林田湖草系统。例如,对于水资源调查,应建立不同尺度的三维/四维水文地质框架模型,为水流动态变化预测与水资源管理奠定基础。以往开展的地质调查工作,往往以某一种资源为重点,难以全面反映地质框架的多种属性。围绕自然资源统一管理,地质调查应按照统一的技术规范和标准,开展不同尺度的调查评价,充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性。

    (2)综合监测:以自然环境承载能力评价为核心,开展自然资源数量、质量与生态综合监测,及时提出预警与对策措施。

    自然资源的开发利用不应以损害山水林田湖草系统的生态功能为代价,一种资源的开发不应影响其他种类资源的效用,一个地区的资源开发不应影响其他地区资源的效用和生态环境的稳定。实现自然资源的可持续开发利用,需要对各种资源与环境要素进行系统监测,建立资源环境承载能力评价模型,实现资源环境承载能力监测预警,从而提出自然资源开发利用和保护的对策。受地质调查程度低、监测站点缺乏等因素影响,地质工作在资源环境承载力评价方面至今还不够成熟,难以做到准确的定量评估和预报预警。为了支撑承载力监测预警,需要整合目前的各门类资源环境监测网,利用现代探测监测技术,建立统一的自然资源监测网络。

    (3)综合评价:服务自然资源所有者权益保护,开展自然资源综合评价,量化自然资源的经济、环境、生态和社会价值。

    对于经济社会,自然资源具有两种效用:一是为社会经济发展提供所需的土、矿、水等有形的物质材料;二是为生态系统提供涵养水源、保持水土、调控水分等无形的生态资本。长期以来,我国是以牺牲生态资本和大规模的资源开发来支撑经济的高速增长。受此影响,社会高度重视自然资源的资源效用,而忽视了其所具有的生态效用,造成了生产、生活空间的不断扩展和生态空间的日益萎缩。根据生态文明建设的新要求,应“加快自然资源及其产品价格改革,全面反映市场供求、资源稀缺程度、生态环境损害成本和修复效益”。为此,在评估自然资源的效用过程中,不仅要评估其资源价值,还要评估其生态价值,全面反映自然资源的实际价值。

    (4)综合利用:服务自然资源集约节约利用,开展自然资源综合利用调查与技术研发,推动自然资源效率的提高。

    从社会经济与自然资源的相关关系来看,社会经济对生态环境的影响程度取决于输入的自然资源数量和输出到生态环境中的废弃物数量。二者的数量越少,资源利用效率越高,经济发展的环境成本越低,社会经济可持续发展能力越强。国际上采用物质流分析方法,定量核算自然资源开发的数量,评价自然资源利用效率。地质工作应根据资源节约集约利用的需要,建立我国水、化石能源、金属矿产、建筑石材等自然资源的物质流核算与分析体系。一方面促进自然资源利用效率的提高,为我国实现经济发展与资源消耗“脱钩”提供依据;另一方面支撑我国自然资源资产负债表编制,为实现自然资本的保值增值提供依据。

    (5)综合治理:保持生态环境稳定与防治生态损害,开展生态综合治理技术研发,提出生态修复地质解决方案。

    伴随着自然资源开发利用,地质环境不断发生变化,有可能会引发一系列地质环境问题和地质灾害,包括地面沉降、崩滑流、海水入侵、地下水污染、土壤污染等。跟踪国际上在生态修复领域的研究和技术前沿,引进、消化和发展相关科学理论和高新技术,实现理论和技术的原始性创新。有预见性地积累和研发地质环境问题防治与生态修复技术,及时为自然资源开发过程中出现的各种环境问题提供地质解决方案。

    (6)综合服务:以需求为导向,面向政府、企业与社会公众提供多层次、多渠道决策支撑与信息服务。

    自然资源统一管理以政府为主导,需要企业、社会公众的共同参与才能实现自然资源的可持续利用,为社会经济的永续发展提供支撑。充分利用现代信息、网络、大数据等技术,根据政府、企业、社会公众的需求,及时形成基础扎实、数据可靠、清晰易懂、形式多样的服务信息,为政府管理提供决策支撑,为企业和社会公众提供信息资料。同时,充分利用各种现代媒介,使全社会各部门、各行业人员能方便地获取地质调查成果和数据,为最大程度地挖掘地质调查成果应用潜力提供基础。

    精准服务新理念新职责新目标

    七月的内蒙古自治区四子王旗,天蓝云淡。一望无际的大草原上出现了十几张年轻的面孔,他们手持仪器来到一块植被较为茂盛的区域,娴熟地操控装备进行草原类判别、草原型辨识、高度测量等草原调查工作。他们正是中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心草原资源调查项目组的小伙子们。

    我国高度重视草原生态保护工作,于20世纪80年代开展了第一次全国草地资源调查,形成了一批较完整的草原资源成果。由于自然环境变化和人为因素影响,目前,我国草地资源与生态状况发生了重大变化,此前的调查数据已不能准确反映现状,无法满足宏观决策和草地资源管理工作的需要,亟须通过调查获取和更新数据资料。“我们就是为草原做体检的人。”小伙子们自豪地说。

    查明内蒙古草原资源现状

    我国是草原资源大国,天然草原面积达3.9亿公顷,约占国土总面积的41%。其中,内蒙古自治区是我国草原面积最大的省份,占全国草原总面积的27%。自2020年始,按照中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心的统一部署安排,中国地调局呼和浩特中心主要承担起内蒙古自治区草原资源调查工作。

    据该中心主任李海广介绍,随着全国自然资源管理新体制的建立,为山水林田湖草等自然资源的科学管理提供技术支撑服务,成为新时代地质调查工作的新使命。该中心自承担内蒙古自治区草原资源调查及试点任务以来,科学统筹,积极谋划,引进研究机构的专业团队,为草原资源调查取得优质成果奠定了坚实基础。

    2021年7月,该中心与中国农业科学院草原研究所开展业务合作,组建了10个调查工作组,共计36人,计划在40天时间内完成922个外业调查项目,涉及区域覆盖了内蒙古的大部分草原。

    “这次调查样地共涉及6个草原类,分别为温性草甸草原类、温性草原类、温性草原化荒漠类、温性荒漠草原类、温性荒漠类、地草甸类,需要查明草原类型、植被生物量、覆盖度、高度、优势种等属性,最终将提交内蒙古草原资源外业调查报告。”项目负责人索晓晶介绍道。

    除了进行常规的草原资源调查以外,该中心还引入新设备,启动了锡林浩特市草原资源试点工作,开展草原植物群落多样性和草畜平衡研究,进一步查明锡林浩特市草原资源主要优势种和产草量。研究成果可助力当地政府科学确定载畜量及合理利用草原资源,指导草场资源的开发与保护。

    调查作业现场

    工欲善其事必先利其器

    2021年3月,我国印发了《关于加强草原保护修复的若干意见》,明确表示要整合优化草原调查队伍,健全草原调查技术标准体系。未来,我国将构建以国家队伍为主导、地方队伍为骨干、市场队伍为补充、高校院所为技术支撑的全新草原调查监测组织体系。

    针对草原资源调查任务新、技术弱、基础差等问题,中国地调局呼和浩特中心草调项目组组织了室内基础理论学习,为项目组成员讲解草原资源调查的概念、分类及调查基本流程;在此基础上,又聘请高校及科研院所的专家,介绍草原资源调查的基本情况,开展现场样地调查培训,围绕草灌样方调查和高大草灌样方调查等展开实训,耐心细致地解答项目组成员在实操中遇到的问题。

    养兵千日,用兵一时。7月15日,该中心吹响了向草原进军的冲锋号,草调项目组闻令而动,按照“主攻东部,兼顾西部,分工作业,协作推进”的原则,分批开赴呼伦贝尔、锡林郭勒、阿拉善等作业区域。

    记者跟随第三工组来到乌兰察布市四子王旗,通过连续多日的朝夕相处,对草原资源调查工作有了新的认识:这项工作原来大有学问——

    在一片植被长势较有代表性的区域,索晓晶向记者介绍:“我们选择在这一片开展调查,是因为这里的草地具有普遍性,调查结果能反映出该区域植物的生长情况。”

    行进至一片带有洼地的草原区域时,植被虽然长势良好,但工组却没有停留。技术负责人高贺解释道:“虽然洼地周边植被长势良好,但在草原上不具有代表性。”

    在具体的调查环节中,成员们先圈起一米见方的范围,在上面覆盖一个网绳间距10厘米的网兜,然后调查这一区域内有多少种草类、草的高度等各种数据,再拿出相机拍照留底,并在平板电脑上录入原始数据,最后用剪刀小心翼翼地从草根处把植被全部齐根剪下,装进事先准备好的样品袋。科室负责人项磊表示,这样做主要是为了带回基地进行烘干处理,然后通过对样品再次称重,分析该区域植被的产草量。

    野外调查期间,各工组对所承担的调查区域绘制了样地工作部署图,对调查样地进行了整体规划部署。所有工作人员各司其职,严格按照调查规范选取样地、样方,填写调查App和纸质表格,拍摄调查照片。就这样,一个一个数据汇聚在一起,描绘出了内蒙古草原资源的现状。

    宝剑锋从磨砺出

    中国地调局呼和浩特中心草调项目组是一支年轻的队伍,平均年龄不足30岁。项目组成员大多是九零后,在大学期间的学习专业基本与现在的工作没有关联。面对新的领域,他们努力学习专业知识,跟随专家现场实习,为高质量完成调查任务打下了基础。

    七八月份的内蒙古大草原,晴天时,强烈的阳光炙烤着大地;雨天时,大雨往往毫无预警且来势凶猛。极端的天气给草调工作带来了巨大的挑战。

    下午时分,经过暴晒后的马路至少有四五十度,车胎温度升高极易出现爆胎。有一次,项目组在达茂旗满都拉地区调查时,就遇上了爆胎。因为草原幅员辽阔,从驻地到工作地路途遥远,他们在路上足足等了四五个小时才等来救援车辆,回到驻地时已接近凌晨。

    草原是各种鼠类活动频繁的场所,鼠疫防控不容小觑。野外调查期间,项目组偶尔会接触到带有病菌的鼠类粪便,因此消毒水、酒精纸巾是必不可少的随身物品。在被蚊虫叮咬时,他们也只能强忍着各种瘙痒与不适,不敢随意用手擦拭或拍打。

    如果说森林是“肺”,湿地是“肾”,那么草原就是“皮肤”,是陆地生态之基。据统计,我国草原总碳储量近400亿吨,是仅次于森林的第二大陆地生态系统碳汇,在碳达峰、碳中和方面发挥着重要作用。

    草调工作对内蒙古大草原畜牧业和旅游业的发展至关重要——除了通过调查提供精准数据外,还将为保护天然草场有序化生长、鼓励牧民有序化放牧、发展草原旅游文化提供支撑。

    经过两年的磨炼,中国地调局呼和浩特中心草调项目组已成长为我国专业的草原调查力量,未来必将为草原经济发展不断注入新活力。

    锻造一流草原资源调查劲旅

    (一)自主成功研发深海浅软地层大口径水平井技术

    深海浅软地层完成水平井建井

    该成果由中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头,中国地质调查局勘探技术研究所、中国石油集团海洋工程有限公司等单位共同参与完成。牵头完成人为叶建良、秦绪文、谢文卫、刘春生。其主要进展及创新:

    1.创造了深海浅软未固结地层17-1/2″井眼造斜率>15°/30米的世界造斜新纪录。研发了专用大直径高造斜钻具,创新软弱未固结地层的水平井定向钻进工艺,经过4个试验场累积12824米试验,在水深大于1200米的试采井现场施工中实现连续8个靶点高精度中靶,确保了井身轨迹精准穿越储层地质甜点。

    2.首次采用开路钻完井技术钻开储层,大幅度拓宽了钻井液安全密度窗口,有效解决了未固结浅部地层易破裂等问题。综合优化利用施工平台双井架同时作业,实现浅软地层水平井安全高效建井。

    3.创新研发了动力导向下套管技术,攻克浅软地层中高造斜率大直径套管下入难题。利用动力导向工具引导套管下入,大幅度降低管柱下入摩阻,减少粘附卡钻风险,避免新井眼的产生,创造深水浅软地层套管下入纪录。

    4.研发全球领先的第四代“慧磁”高精度中靶系统,拓展了姿态测量模式,并提高了仪器的探测距离和测量精度,精准控制监测井与试采井间距,为实现储层精确监测提供了技术保障。

     

    (二)干热岩高效控缝控震压裂和高温硬岩多靶点精准定向钻井技术取得突破

    青海共和 GH-01 井压裂现场

    该成果由青海共和盆地干热岩勘查与试采科技攻坚战指挥部牵头,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为叶成明。其主要进展及创新:

    1.自主攻关形成干热岩裂缝定向控制压裂技术,以裂缝系统净压力控制为关键手段,调整工艺和参数,研发应用超高温、长效封堵暂堵转向剂促使裂缝向高应力方位延伸,达到有效控制裂缝走向和延展距离的目的。

    2.基本掌握干热岩压裂高效控震技术,建立多场耦合三维地质模型,评价诱发地震风险。采取填砂封堵敏感结构面、无级变速压裂缓停泵、中小排量连续泵注等工艺,减缓压裂诱发地震。实时获取诱发地震信息,动态评价诱发地震风险,指导压裂参数调整。

    3.创新建立微地震-时频电磁高精度裂缝联合观测系统,实时获取微震响应和裂缝延展特征,形成了适合干热岩压裂微震监测的高精度微地震监测技术,支撑压裂工艺参数调整和诱发地震风险管控。

     

    (三)新发现和厘定鲜水河木格措南全新世活动断层与色拉哈挤压阶区并有效服务重大工程规划论证(略)

     

     (四)智能滑坡监测预警系统研发与地质灾害隐患遥感识别技术取得突破并成功应用

    滑坡仪-GNSS位移监测设备

    该成果由中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质力学研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为邢丽霞、殷跃平。其主要进展及创新:

    1.第Ⅰ代滑坡仪定型试制。融合应用新型微机电传感、北斗高精定位、天-地窄带物联、人工智能等多学科技术,突破低耗采集、变频监测、组网定位与多模通信等关键技术瓶颈,可靠性不断提升,达到95%优秀级;集成度大幅提高,实现多测项按需集成。

    2.智能预警系统多级应用成效显著。系统实现“建设-运行-维护”全流程在线管理,并构建了“人机结合”决策模式与技术流程,初步实现人机综合研判。

    3.“1+4”监测预警技术标准体系初步形成。构建1总4分技术标准体系,其中《地质灾害专群结合监测预警技术指南》《地质灾害监测数据通讯技术要求》已印发执行。

    4.隐患识别方法体系初步建成。提出融合多源、遥感观测,涵盖形态、形变、形势的隐患识别技术方法,形成专题信息提取、隐患特征识别、野外核查验证的业务流程。

     

    (五)深部地热系统成因理论及模式支撑找热取得新成效

    “同源共生-壳幔生热-构造控热”成因模式示意图

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局地质科学院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、中国地质调查局北京探矿工程研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为王贵玲。其主要进展及创新:

    1.建立了深部水热型和干热岩型地热资源系统的成因理论,从地热系统的角度阐释了两种类型地热资源的关联和差异,统一了地热找矿新思路。提出不同构造区水热与岩热相伴生的“同源共生-壳幔生热-构造聚热”的成因理论,进一步完善了地热资源研究的基础理论。

    2.将深部地热系统划分为沉积盆地古潜山复合型、沉积盆地深坳陷层控型、断陷盆地地压型、陆陆碰撞板缘型、板缘俯冲带热控构造型、隆起山地深循环型以及近代火山型七种类型,为区域地热资源勘查开发提供了理论依据。

    3.基于此理论,相继在雄安新区、东南沿海、江西宁都等地区实现找热突破。在雄安新区钻获华北迄今温度最高的地热井,在广东惠州钻获东南沿海迄今温度最高、流量最大的地热井,在江西宁都小布镇钻获了当地第一口可供商业开发的地热井。

     

    (六)航磁超导全张量梯度测量系统研发成功

    低温超导(左)和高温超导(右)航磁全张量梯度测量系统试飞团队

    该成果由中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国科学院空天信息创新研究院、吉林大学等单位共同参与完成。牵头完成人为刘浩军、郭华、郭子祺。其主要进展及创新:

    1.对无磁杜瓦进行小型化、轻量化设计,并通过电磁屏蔽技术保证杜瓦低涡流噪声性能,提高系统稳定性。设计高、低温超导系统通用的读出电路和惯导系统匹配的主测控装置,实现了多通道SQUID测控系统工作点自动调节技术,以及八通道磁测数据和姿态数据的同步采集、存储和上传;设计并研制水滴形吊舱及配套吊缆,通过空气动力学、电磁兼容性等分析测试,解决水滴形吊舱研制和飞行姿态控制等关键技术问题。

    2.高温超导测量系统采用全新探头结构设计,通过增加芯片基线距离,提高磁梯度灵敏度。

    3.低温超导测量系统采用六棱台绝对对称结构设计,通过多芯片设计增加磁测数据冗余度,结合磁通变换器,提高磁测数据质量和稳定性。

     

    七)中国东部克拉通古陆核形成与大陆演化研究取得重大进展

    该成果由中国地质调查局武汉地质调查中心、中国地质调查局成都地质调查中心、中国地质调查局南京地质调查中心、中国地质调查局天津地质调查中心、中国地质调查局地质研究所共同参与完成。牵头完成人为邓新。其主要进展及创新:

    1.在黄陵古陆核发现扬子克拉通已知最古老的(29.5亿年)表壳岩系、华南最古老的(33亿年)TTG岩系,发现迄今扬子克拉通最古老的冥古宙(40亿年)继承锆石,在云南元江地区查明存在扬子克拉通南部最古老的(31~28亿年)结晶基底。

    2.在胶北发现27亿年富钾花岗岩,指示该区太古宙地壳在27亿年时已完成由不成熟的TTG片麻岩向成熟的壳熔花岗岩转变,限定华北克拉通吕梁群的时代为新太古代(25亿年),改写了华北古元古代BIF成矿历史。

    3.重塑了华南元古宙弧盆系演化格局,为深化认识显生宙战略性矿产区域成矿规律提供了基底构造信息。

    4.深化了中国东部克拉通古陆核地壳演化的认识,为探索全球早期陆壳形成及其与板块构造体制的关系提供了新资料,相关成果发布后引起了地学界广泛关注,实现了基础地质理论创新。

     

     

    (八)大陆碰撞成矿理论指导成功实施青藏高原首个3000米固体矿产科学深钻并揭露巨厚铜金矿体

    甲玛矿区推-滑覆构造控矿体系

    该成果由以中国地质调查局矿产资源研究所唐菊兴为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新:

    1.在青藏高原甲玛矿区成功实施了固体矿产首个3000米科学深钻,精细揭示斑岩成矿系统结构,实现地质信息“透明化”,累计揭示584.36米铜钼(金、银)矿体,建立了完备的高原科学深钻施工工艺,也为构建3000米以浅的资源勘查和预测技术方法奠定了坚实基础。

    2.创建了斑岩成矿系统“多中心复合”成矿作用模型,丰富和完善了碰撞造山成矿理论,并依此新发现则古朗北矿段的巨厚斑岩和矽卡岩矿体。在矿区深部及外围取得重大找矿突破,据最新估算成果,甲玛矿区累计探获资源量铜882.5万吨(Cu 0.7%以上 392.8万吨),钼85.6万吨,铅111万吨,锌63.8万吨,伴生金244吨,伴生银13000吨,当量铜1814.8万吨。

    3.通过“产、学、研、用”技术理念以及科技成果转化,项目成果直接应用于矿山深部和外围找矿,并取得重大找矿突破。

     

    (九)望谟生物群首次发现并揭示三叠纪早期海洋生命复苏与演化

     

    望谟生物群化石类型

    该成果由以中国地质调查局成都地质调查中心的周长勇、张启跃为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新:

    1.在南盘江盆地首次发现早三叠世海洋生物化石群落,初步鉴定包括6门14纲,命名为“望谟生物群”。其丰富的化石门类展示出从初级消费者到顶级捕食者的复杂食物链,表明在早三叠世一个复杂的海洋生态系统已经形成,海洋生态系统恢复时间小于5百万年,是研究早三叠世海洋生态快速复苏机制的窗口。

    2.填补了南盘江盆地早三叠世海生爬行动物演化空白,与之后的罗平生物群、兴义动物群、关岭生物群形成了华南三叠纪海洋生态演化的完整系列,对深入研究二叠纪末生物大灭绝后海洋生态系统复苏、辐射具有重大意义。

    3.地方政府和相关部门高度重视望谟生物群化石保护和研究,已协调黄百铁路等基础建设改线避让以促进妥善保护化石产地。

     

    (十)水平衡理论与北方生态水文演变研究取得新认识

    坝上高原及察汗淖尔流域盐尘空间分布

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为石建省、吴爱民、聂振龙、张光辉。其主要进展及创新:

    1.构建水平衡理论体系,提出水平衡区域控制、水平衡问题响应、水平衡危机预警等水平衡“红线”指标。从技术逻辑出发,对多尺度自然单元进行水平衡分析研究,提出水平衡关键要素发生重大变化的指标界限,再以行政逻辑为着眼点,按多级行政单元对技术型结论进行管控分配,形成在生态系统合理维持前提下,水平衡状态满足经济社会发展需求的可调节指标、范围和途径。

    2. 提出了内蒙古高原萎缩型湖泊与青藏高原扩张型湖泊的水平衡模式,揭示内蒙古高原察汗淖尔、达里诺尔、岱海等湖泊萎缩的主要原因是干旱气候背景下地表水过度开发和地下水超采;查明了盐湖流域四湖水源构成,定量识别了冰川冻土融水及地下水补给量,精准预测了盐湖水位的溢出时间,实现了高寒湖泊水平衡分析理论方法创新。

    3. 创建了西北干旱区地下水生态功能渐变-质变-灾变识别理论方法,揭示了西北干旱区地下水生态危机形成机制。

     
    2020年度地质科技十大进展公布

    清洁能源助力粤港澳大湾区建设

    粤港澳大湾区城市建设一角

    港珠澳大桥

    首张标准地图亮相、开展陆海统筹地质调查试点、出台19条重磅助力措施,近段时间以来,围绕粤港澳大湾区建设,广东省自然资源厅“重拳”连出,吸引了社会各界关注的目光。

    据了解,粤港澳大湾区建设在全国及全球发展中处于重要地位,至少包括广东省内的珠三角地区9个地级以上城市以及香港、澳门2个特别行政区,陆域面积约5.6万平方公里。

    作为中国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,粤港澳大湾区占全国国土面积不到1%,人口数量约占全国总人口的5%,但其经济总量却达到了约10万亿元。一些专家学者和商界人士形象地将粤港澳大湾区定义为全球第四大湾区,列居美国纽约湾区、旧金山湾区以及日本东京湾区之后。

    粤港澳,从自然地理、人文历史角度看,是先天存在、不可分割的,但受全球政治、经济格局的变化,其中的人文社会关系、空间关系、价值观都曾经发生重大变化。2月18日,《粤港澳大湾区发展规划纲要》正式发布,湾区建设翻开了崭新的篇章,世界为之瞩目。

    如何以自然资源工作支撑粤港澳大湾区建设,成为业界、学界、政界共同关注的议题,更成为广东自然资源系统上下为之助力奋战的“头号工程”。

    自然资源领域借势而动

    近年来,习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动粤港澳大湾区建设,使之成为新时代推动形成全面开放新格局的新举措,也是推动“一国两制”事业发展的新实践。

    业内普遍认为,建设粤港澳大湾区的意义至少体现在4个方面:一是有利于建立与国际接轨的开放型经济体制,构筑更高发展水平的区域参与国际经济合作与竞争;二是有利于推进“一带一路”建设,通过内外并举双向开放,构筑丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路对接融汇的重要支撑区;三是有利于丰富“一国两制”实践内涵,促进港澳融入国家发展大局,保持港澳长期繁荣稳定;四是有利于提升珠三角的核心带动力,带动粤东西北、泛珠三角地区的发展,优化全国区域发展格局。

    业内专家表示,自然资源系统要乘势而上、借势而动,讲好建设大湾区的故事,为建设国际一流湾区作出自然资源系统应有的贡献。

    事实上,早在2017年3月国务院政府工作报告提出研究制定粤港澳大湾区城市群发展规划重大战略决策之后,地质调查工作就已开始着手为湾区建设铺路搭桥。

    当年7月,粤、港、澳三地政府签署《深化粤港澳合作推进大湾区建设框架协议》。在这期间,为支撑服务大湾区规划建设,中国地质调查局迅速行动,会同原广东省国土资源厅、广东省地质局等单位,利用最新调查资料和以往成果,对大湾区自然资源与环境条件进行了系统梳理总结,编制了《粤港澳大湾区自然资源与环境图集》和《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集》,提出了规划建设的地球科学建议。

    同年,中国地质调查局会同广东省地质局、广东省海洋与渔业厅、原广东省国土资源厅等单位,开展跨专业、跨学科、跨部门合作,组织编制完成《粤港澳大湾区自然资源与环境图集》,并送往国家有关部委及相关地方政府。图集涵盖土地规划利用管理需要重视的资源环境条件、城镇和重大工程规划建设适宜性、产业规划布局需要考虑的能源与资源条件、生态环境保护需要重视的资源环境状况和防灾减灾需要重视的重大问题,包括6部分内容、图件55幅。

    2018年,中国地质调查局牵头,依托泛珠三角地区地质环境综合调查工程,会同广州市规划和自然资源局、广东省地质局等单位,在对最新的水工环地质调查资料和成果进行梳理和总结的基础上,以粤港澳大湾区三极之一的广州市为重点,编制《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集》,提出了助力大湾区绿色生态农业发展、清洁能源产业发展、用水安全、旅游产业发展和提升防灾减灾能力等5方面的地质工作建议。

    直到日前,经广东省政府同意,广东省自然资源厅印发《广东省城市地质工作实施方案》,对全省城市地质工作作出全面部署。该方案明确了2020年完成广东国家级、省级城市地质调查示范,2025年实现广东地级以上城市地质工作全覆盖的总体目标。

    记者获悉,粤港澳大湾区91%以上区域适宜城市群与基础设施建设。大湾区内地热资源丰富,区域地下水资源潜力巨大,区域地质遗迹资源众多,为加快大湾区建设提供了坚定的自然资源保障。

    调查发现,粤港澳大湾区在地质演化历史过程中,因内、外动力地质作用,形成了丰富多样、类型齐全的地质遗迹,拥有省级以上地质遗迹65处,其中世界级4处、国家级22处、省级39处;涵盖基础地质、地貌景观和地质灾害三大类,包括地层剖面、地质构造、古生物化石、典型矿山、典型地貌、水体景观、火山遗迹、海岸带、地震遗迹和地质灾害遗迹等14种类型。

    据悉,目前,广东省自然资源厅已向自然资源部报告,积极争取开展粤港澳大湾区陆海统筹地质调查试点工作。在前期工作的基础上,综合考虑各市地质特点和发展阶段等因素,选择广州、佛山、河源、惠州、中山、江门新会、清远清城等7个地区作为试点区域。

    此外,4月16日,广东省标准地图正式发布使用。此次发布的176幅标准地图不仅实现了全省21个地市、121个县级行政区域均有一幅标准地图,其中,粤港澳大湾区的标准地图,也首次公开亮相。

    记者也从《粤港澳大湾区水鸟生态廊道建设规划(2018~2025年)(讨论稿)》了解,至2025年,广东拟建成粤港澳大湾区水鸟生态廊道,实现大湾区珍稀野生水鸟的种群数量增长,分布范围扩大,水鸟生境显著改善的总体目标。

    该规划将利用湾区沿海滩涂,打通整个湾区沿海的水鸟走廊,使“水域、海岸、丘陵、入海口”有机结合,建立集合“点(湿地公园)、线(自然水道)、面(湾区沿海)”为一体的空间布局。

    十九条措施全力助推湾区建设

    今年以来,广东省自然资源厅把助力粤港澳大湾区建设作为全系统的“头号工程”加以推动。6月初,广东厅印发《广东省自然资源厅关于印发贯彻落实〈广东省推进粤港澳大湾区建设三年行动计划(2018~2020年)〉具体措施的通知》,出台了涵盖国土空间规划、用地用海用矿用林等重点领域的19条“含金量”颇足的重磅措施。

    一是今年基本完成省级国土空间规划编制。该通知要求,今年要基本完成省级国土空间规划编制,设置珠三角专章,推动城市合理分工、功能互补,构建优质生活圈。2020年要基本完成市县镇级的国土空间规划编制,鼓励各市打破行政区划限制,因地制宜编制功能片区国土空间规划,强化区域、城乡、陆海自然资源的统筹规划和整合利用。

    “为保障规划严格实施,我们将探索开展国土空间规划地方立法研究,同时通过空间留白、负面清单等形式增加规划弹性。”广东厅有关负责人表示,将探索“减量规划”实施政策,争取自然资源部每年下达一定数量的周转建设用地规模,实施建设用地复垦区“拆二留一”。

    二是明年底全面完成宅基地使用权确权登记颁证。在自然资源资产产权制度建设方面,广东将探索城市地下空间竖向开发、分层赋权,建立地下空间使用权取得、流转和登记制度。探索海域使用权立体分层设权,加快完善海域使用权出让、转让、抵押、出租、作价出资(入股)等权能。2020年底全面完成房地一体的农村集体建设用地和宅基地使用权确权登记颁证。

    三是鼓励试行“先招后拍”“带项目出让”。“鼓励产业用地试行‘先招后拍’‘带项目出让’方式供地。率先实施产业用地标准化出让和‘带设计方案’出让,加快项目落地建设。”

    广东厅有关负责人表示:“我们将大力推进自然资源供给侧结构性改革,探索自然资源供应新模式,通过建立工业用地全生命周期管理机制,对项目在用地期限内的利用状况实施全过程动态评估和监管。”

    在海洋资源方面,要加快开展无居民海岛使用权市场化出让试点工作,加快推进海砂新砂源选址和市场化,探索实行海砂采矿权和海域使用权打包统一出让。

    四是保障现代产业、重大平台及基建等用地需求。推动珠三角各市国家高新区扩容和各类专业性园区、产业转移工业园转型升级。支持广深港澳科技创新走廊“十核多节点”等科创载体、平台、合作区和电子信息、汽车、智能家电、机器人、绿色石化5个世界级产业集群建设。统筹用地用海用林规模和指标,对纳入粤港澳大湾区建设的重大平台、国家重要科技基础设施、重点基础设施互联互通项目和民生工程的用地需求予以优先保障。对经营性基础设施建设项目,探索以土地作价出资入股方式供地。

    五是推动立法完善“三旧”改造政策体系。广东厅有关负责人介绍:“我们将加快推进“三旧”改造地方立法工作,争取今年9月底前将《广东省旧城镇旧厂房旧村庄改造管理办法》送省司法厅审查并按程序提请省政府以政府规章形式出台。”

    此外,还将探索“三旧”改造专项规划和控制性详细规划管理体系,推行改造用途管制和容积率转移制度,试行以“区片地价”替代单个地块评估价,支持以农村集体经济组织申请将集体土地转为国有,并将土地使用权返还给原土地权利人。借鉴香港城市更新的“强制售卖”制度,探索建立维护社会公共利益和大多数产权人利益的“三旧”改造拆迁补偿矛盾纠纷司法裁决制度。

    六是乡村振兴相关项目允许“点状供地”。为进一步深化自然资源重点领域改革,推进用地用海用林并联审批,探索容缺受理、容错审批机制。持续实施不动产登记“双提升”行动,今年底前实现“一窗受理”,所有地级以上市城区范围全面实现“互联网+不动产登记”。推动佛山南海区“三块地”改革在土地增值收益分配、集体土地整备、集体和国有用地“混合开发”等方面深化改革探索,今年全面完成南海“三块地”改革试点工作。对列入乡村振兴相关规划和行动计划的建设项目,允许根据实际需要保留集体用地性质,通过“点状供地”方式落实项目用地。

    海洋产业结构不断优化

    粤港澳大湾区建设与海洋产业密切相关,如何推动海洋经济发展核心区建设成为重要内容之一。

    近期,广东厅发布了《2018年广东省海洋经济发展报告》《2018年广东省海洋灾害公报》,经初步核算,2018年全省海洋生产总值1.93万亿元,比2017年增长9%,高于同期全省地区生产总值2.2个百分点。海洋生产总值占全国海洋生产总值的23.2%,占全省地区生产总值的比重为19.9%,海洋经济已成为广东经济发展新增长极,广东也成为我国海洋经济发展的核心区之一。

    该报告显示,广东海洋产业结构不断优化。2018年,广东海洋三次产业结构比为1.7∶37.1∶61.2,一、二、三产业增加值分别为328.5亿元、7169.9亿元和11827.5亿元,同比增速分别为3.0%、5.9%和11.2%。主要海洋产业保持稳定增长,滨海旅游业、海洋交通运输业、海洋化工业、海洋油气业、海洋工程建筑业、海洋渔业成为广东海洋经济发展的支柱产业。

    同时,广东重点支持的海洋六大产业领域加速发展。2018年,省财政设立专项,支持海洋电子信息、海上风电、海洋生物、海工装备、天然气水合物、海洋公共服务等海洋六大产业领域创新发展,新技术、新成果不断涌现。

    此外,广东厅还将制定实施海洋六大产业三年行动方案,加快惠州埃克森美孚、湛江巴斯夫等涉海重大建设项目用地用海审批。推动粤港澳合作建设现代海洋产业基地,支持深圳建设全球海洋中心城市,广州建设国家海洋高新技术产业基地、南沙新区科技兴海产业示范基地,江门建设大广海湾粤港澳合作用海示范区。加强海洋经济对外合作和金融创新,支持引导金融资源和社会资金投向海洋经济发展领域。

    与此同时,广东海洋创新能力不断增强。省财政支持海洋创新专项48个,全省共建成涉海涉渔科研机构24个,形成以企业为主体,产学研紧密结合的海洋科技创新体系,带动超过40亿元社会资本投入海洋科技创新领域,有52项创新成果得到转化应用。海洋绿色发展持续深化,出台了广东省严格保护岸段名录,制定加强滨海湿地保护严格管控围填海实施方案,启动大亚湾等重点海域总量控制工作,编制《广东省美丽海湾建设总体规划(2019~2035年)》,大力实施海岸带综合示范区试点建设。

    在政策支持集群作用下,广东的海洋产业集聚效应明显,有力地支持了粤港澳大湾区建设。据了解,广东全省14个沿海地级以上市,从区域上分成珠三角海洋经济优化发展区、粤东海洋经济重点发展区和粤西海洋经济重点发展区,出台了广东省严格保护岸段名录,制定加强滨海湿地保护严格管控围填海实施方案,启动大亚湾等重点海域总量控制工作,编制《广东省美丽海湾建设总体规划(2019~2035年)》,大力实施海岸带综合示范区试点建设。

    下一步,广东将继续把海洋作为高质量发展的战略要地,大力发展海洋经济,扎实推进海洋强省建设和海洋生态文明建设,深化海洋自然资源供给侧结构性改革,助力全省经济高质量发展,持续推进粤港澳大湾区海洋经济高质量发展。

    决战“头号工程”

    党的十九大以来,经济社会发展需求、生态文明体制改革和自然资源管理等地质调查工作内外部形势发生了重大变化,为适应新形势、新需求,自然资源部中国地质调查局地学文献中心“地学文献数据采集整合与服务”项目组,根据国家重大需求和地质调查中心工作,适时调整地学文献资源采集策略;全面采集有关深地探测、深海探测、深空对地观测、土地工程、生态环境、海洋地质等当前重点学科的文献资源,采集“一带一路”国家有关能源、重点矿种和发达国家地质调查文献资源,特别是环太平洋成矿域的铀、铜、铝、铅、锌、镍、铁等大宗能源与重要矿产资源的文献资源,为此,项目组组织编辑《地学文献资源推介》,每期推送不同主题专题新书目录和内容简介,并发送至局属地勘单位及承担相关工作的重点项目组,为一线地质工作者和科研人员提供最新文献资源资讯。

    本期新书资源推介为矿山、土壤、湿地、流域等环境修复及生态修复专辑,共精选86册中文文献,27册英文文献,出版时间为2014-2017年,并按类别及发表时间排序。内容包括国内外地下水、土壤及矿区污染的环境修复和生态修复的图书、会议文集等。本专辑从图书内容摘要、出版年、馆藏等信息提供检索点,并介绍了获取文献的渠道和方式。同时地学文献中心已向自然资源部中国地质调查局地质环境监测院各项目组及相关科研单位发送推介了本期刊物。

     

     
     
     
    地学文献中心编辑出版《地学新书资源推介——环境修...

    资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来,随着人口急剧增长与经济快速发展,世界工业化、城市化进程不断加快,人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下,各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大,人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题,世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发,做出“大力推进生态文明建设”的战略决策;习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念,为推进全球经济社会发展指明了方向,地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决,亟待深入思考。

     

    11990~2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

    地球系统问题的全球性与区域性

    20世纪50年代以来,人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化,人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期,地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化,并正在继续加剧,有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上,来自世界各国的科学家发出警告:地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

    1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长,发展中国家增长尤为突出

    过去的100多年,矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

    (1)矿产资源:全球开采总量快速增长,发达国家主导矿产消费,发展中国家开采快速增加

    1901年以来,全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较,2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍,其中化石能源增长14.6倍,金属矿石增长41倍,非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况,矿产资源开发可划分为4个阶段:1945年以前,矿产开采量缓慢增长,年均增长0.59亿吨,人均开采量1.73吨;1946~1973年,矿产开采量快速增长,年均增长6.40亿吨,人均开采量增长到5.78吨,年均增长4.0%;1974~1997年,矿产开采增速减缓,年均增长6.15亿吨,人均开采量增至6.34吨,年均增长0.4%;1998~2015年,矿产开采量急剧增长,年均增长16.05亿吨,人均开采量增至9.01吨,年均增长2%。

    近几十年来,全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看,20世纪90年代中期之前,OECD国家主导全球,开采量占全球的41.8%,之后开采量占全球比例不断降低,到2015年降至23.0%,并且自2007年开始由增长转变为下降趋势;金砖国家开采量快速增长,在1995年超过OECD,占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看,直到2007年,OECD国家消费量呈不断增长趋势,1990~2007年平均占全球总量的52.1%,2007年之后消费量降中趋稳,近年来稳定在295.42亿吨左右,占全球比例降至2015年的36.4%;金砖国家消费量在2000年之后快速增长,年均增长6.3%,在2010年超过OECD国家,到2015年增至360.57亿吨,占全球总量的44.0%;其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势,年均增长3.1%。

    全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990~2015年,OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量,平均高出42.2%,且这一比例有增大的趋势。这表明,发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求,通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量,说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外,有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例,2015年矿产开采量14.6吨/人,消费量11.7吨/人,在满足本国需求的同时,每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应,亟需变革,以促进全球资源优化配置。

    (2)水资源:开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

    全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年~1950年,全球水资源开采量缓慢增长,由6713亿立方米增至12265亿立方米,年均增长1.3%;1951年~1980年,水资源开采量快速增长,年均增长3.2%;1981年以来,水资源开采量增速趋缓,年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势,近年来稳定在9200亿立方米,占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势,1960年~2000年年均增长2.4%以上,2000年以后增速有所减缓,到2015年增至17500亿立方米,占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展,加上持续的工业化和城市化,用水量有较大幅度的增长;欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食,同时技术进步促使工业与城市用水下降,用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

    地下水开采量快速增加,部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米,增长了3倍多。与水资源类似,地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如,美国地下水开采1950年~1980年保持了30年的增长,之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如,埃及1972年~2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家,印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降,引发了严重的生态环境问题,如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

    (3)土地资源:城市与农业用地持续扩展,生态空间不断萎缩

    1901年~2015年,全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地,开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地,森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年~1955年,全球农业用地面积快速增长,年均增长0.88%,占全球土地面积的比例由20.6%增至33%;1955年~2015年,农业用地面积增速趋缓,年均增长0.23%,约占全球土地面积的38.0%。从区域上看,欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降,而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年~1960年,森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小,1960年以后森林面积缩小速度减缓,年均减少0.1%。

    城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明,全球城市面积6587.6万公顷,占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧(2.11%),其次是东亚(0.97%)、北美(0.72%)、东南亚(0.63%)。据统计,1950年~2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个,人口500万~1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织(FAO)估计,目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展,80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小,但是由于城市集聚了全球一半以上的人口,城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

    2. 全球生态环境恶化趋势加剧,区域分化明显

    在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下,气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

    (1)二氧化碳等温室气体浓度不断攀升,全球气候变化加剧

    根据观测数据,大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年~1960年,大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm,年均增长0.11%;1960年之后,增长速度逐渐加快,1961年~1997年均增长0.36%,1997年~2015年均增长0.55%,2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳,是1990年的1.6倍。

    发展中国家开采了越来越多的化石能源,来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下,很多发展中国家为了获得竞争优势,降低或放松了环境标准要求,推动高耗能、高污染、高碳产业发展;而发达国家对环境标准要求不断提高,以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响,高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移,从而导致碳排放转移。全球碳计划(GCP)对1990年~2015年二氧化碳排放量估算表明:OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放,且差值越来越大;相反,金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放,差值亦越来越大。这说明,发展中国家开发了本国越来越多的化石能源,加工、制造成各种产品出口到发达国家,承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

    (2)重大突发性地质灾害呈上升趋势,经济损失快速增加

    全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一:造成10人以上死亡;100人以上受到灾害影响;政府宣布应对灾害紧急状态;政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年~2015年,全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次,造成6.5万人死亡,有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢,80年代以后发生频率快速增加,从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加,但是因灾死亡人数没有明显增长,单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的,从1970年~1979年的136人/次下降到近5年的38人/次,说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而,地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加,从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

    不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年~2009年地质灾害共造成336人死亡,直接经济损失12.4亿美元(按1960年折算)。1970年以后,美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平,平均年死亡人数在4人以下;1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势,之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动,平均每年发生10次左右,平均每年导致近14人死亡;1998年以来,地质灾害显著增加,平均每年发生的地质灾害增加至86次,平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年~1992年发生地质灾害频次保持稳定,多在19次上下波动;1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动,平均每年发生120次以上,在高发年可达380次以上。

    (3)全球水土污染处于上升态势

    已有数据研究表明,全球水土污染呈上升趋势,随着部分工业企业(特别是高污染企业)由发达国家向新兴市场国家转移,新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

    地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计,全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中,全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家,80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示,全球有8.84亿人缺乏安全饮用水,全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关,大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区,地下水中的氮浓度不断上升,地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下,孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染,影响了3500万~7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展,欧洲土壤污染严重。据欧盟调查,38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险,其中有34.2万个已被确认为污染场地,需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性,土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

    地球系统问题解决的理论框架 

    不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响,促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理;同时,不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化,与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征,促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下,随着全球观测、信息等技术进步,地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学;在地球系统科学理论指导下,聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

    近年来,我国从生态文明建设实践出发,提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系,推动形成新型国际关系和国际新秩序;在生态方面强调生态环境问题无边界,保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律,统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游,进行整体保护、系统修复和综合治理。由此,学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合,共同构成了完整的理论框架。

    1. 地球系统科学:服务构建人类命运共同体

    地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统,重点研究各组成部分之间的相互作用,了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为,为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来,地球系统科学以全球气候变化研究为重点,技术方法不断发展,研究内容不断丰富,研究体系日趋完善与成熟。

     

    地球系统问题解决的理论框架

    (1)以观测、机理、建模与解决方案为重点,地球系统科学研究取得重大进展

    地球系统观测网不断扩展与升级,地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统(EOS),利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测;EOS之后,启动了地球系统任务(ESM),加深对气候系统与气候变化的认识;2017年,启动了下一代联合极轨卫星系统,用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星,用于探测地球资源与环境,包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源,监视农、林、畜牧业和水利资源利用,监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星,进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统(GMES),由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成,2013年更名为“哥白尼计划”,以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

    地球系统变化与过程机理研究不断深化,揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等,这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心,全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因,很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响,学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

    先后建立了多个地球系统模拟模型,地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来,很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF,包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等,为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今,已经拥有40多个模型,包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络(ENES)计划,包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划,目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划,于2002年研制成功,并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM,集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

    应对全球变化提出了系列减缓、适应方案,服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测,开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年,《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》,将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中,目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内,并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变,主动适应地球系统变化;通过土地系统和景观的重新设计,协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系;通过社会-经济-环境可持续性的综合协同,降低地球系统变化的风险。

    (2)促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成,成为地球系统科学发展的未来趋势

    国际科学理事会(ICSU)于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战:一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性;二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化;三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化;四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径;五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

    面临这些重大挑战,地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究,从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面:动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用;全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识;可持续性转型——了解转型过程与选择,评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

    中国所提出的构建人类命运共同体理念,得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议,与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

    2. 地球关键带理论:服务构建山水林田湖草生命共同体

    地球关键带是指异质的近地表环境,岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用,在调控着自然生境的同时,决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架,在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说,地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现,为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

    (1)融合地质、水文、土壤、生态等学科,地球关键带科学快速发展

    通过探索,地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架:循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行,不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识;在此基础上,通过对图件、数据和成果集成分析,针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品,将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

    调查是了解地球关键带组成与结构的基础,也是部署监测和开展建模的基础。2012年,美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略(2013~2023),明确将地球关键带作为其研究的核心靶区,提出针对关键带的结构和过程进行调查,建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题,欧盟委员会发布了土壤保护主题战略,将传统的1~2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究,分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

    监测是了解地球关键带随时间变化的基础,为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划,先后建立了10个关键带观测站,以流域为单元,对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目,先后建成了4个陆地环境观测站,为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站,建设关键带观测设施,以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目,选择4个典型地点建立了地球关键带观测站,将土壤监测作为长期观测的重点。

    建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用,始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如,美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型,定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类:一类是描述单个过程的数学模型,一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者,目前已建立了较为成熟的模拟模型;而对于后者,是关键带建模的重点和难点,尽管近年来做了很多探索工作,耦合模型还远不成熟,仍在不断发展中。

    (2)随着地球关键带科学的形成与发展,或将促使地球表层研究发生科学变革

    地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统,为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段,近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革,为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面:开发一个统一的地球关键带演化理论框架;开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务;开发一个集成的数据和测量框架并进行验证;建立多学科集成的地球关键带观测站。

    从国内生态文明建设的实践中,我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上,地球关键带与山水林田湖草异曲同工,前者侧重理论,后者侧重实践,目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础,后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架,共同推进区域可持续发展。

    对地质调查工作的思考

    地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面,围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面,随着全球观测、信息等技术的进步,以问题为导向,地球科学形成了新的分支——地球系统科学,聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此,政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合,共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体理念,以地球系统科学理论为指导,以地球关键带为重点,加强调查、监测与机理研究,加强综合评价,服务和支撑生态文明建设。

    一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准,开展不同尺度的专业性基础性地质调查,充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性,建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术,加强区域问题综合评价,形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品,服务区域生态治理与自然资源综合管理。

    二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要,选择典型地区探索开展生态地质调查,形成生态地质调查技术规范。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要,推进不同尺度生态地质调查,提出生态保护修复地质解决方案。

    三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手,加快推进矿产资源勘查开发国际合作,加强产能合作,促进全球资源优化配置。立足我国优势,在前沿与关键领域,策划实施地学大科学计划,以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点,推进国际地学大计划合作。

    四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术,定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点,形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测,及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要,加强地壳深部探测。

    五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据,构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制,实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接,为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

     

    地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

    六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型,加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究,建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型,考虑不同社会经济发展情景,对所面临的问题进行综合评价,有针对性地提出地质解决方案。

    (作者单位:自然资源部中国地质调查局发展研究中心)

    解决地球系统问题需要新站位

    随着我国新时代经济社会发展、生态文明建设和自然资源管理等地质调查工作内外部形势发生的重大变化,中国地质调查局在全局各单位正在开展地质工作支撑服务自然资源管理的大讨论、大调研和大实践活动。为了更好地支撑服务中国地质调查局开展多门类自然资源综合调查与评价的文献信息新需求,2018年6月21日,地调局地学文献中心组织人员前往林业科学院信息所进行调研座谈,共同探讨资源共建共享。

    座谈会上,林业科学院信息所副所长王忠明首先介绍了林业科学院信息所信息资源建设及服务情况。林业科学院信息所经过55年的建设,现有馆藏林业文献40余万册,建成了70多个拥有自主知识产权的林业科技信息数据库群,已成为国内重点专业信息机构,亚洲最大的林业专业信息机构之一。地学文献中心方面介绍了资源建设及服务情况。双方就下一步开展资源共建共享进行了热烈讨论和交流,在书目信息共享、文献传递、远程访问等方面达成合作共识。

    这次交流有效推动了地学文献资源与林业文献资源的共建共享,对于拓展资源建设,合作助力支撑服务国家自然资源管理工作具有重要意义。

    地学文献中心与林业科学院图书馆共同探讨资源共建共享工作

    地学文献中心与林业科学院信息所共同探讨资源共建共...

    党的十九大以来,经济社会发展需求、生态文明体制改革和自然资源管理等地质调查工作内外部形势发生了重大变化,中国地质调查局在全局开展了地质工作支撑服务自然资源管理的大讨论、大调研和大实践活动。为适应新形势新要求,中国地质调查局地学文献中心主动对接需求,按需求专门收集了国外有关自然资源管理方面的文献,并编辑了《地学新书资源推介(自然资源管理专辑一)》印刷版和电子版,推送给中国地质调查局相关单位和科研人员参考使用。

    本期共精选38册馆藏纸本外文图书、15册国外有关自然资源管理的专著,以及16篇美国有关自然资源管理的科技报告,内容既涵盖自然资源管理及政策、国土空间管制和生态保护修复等综合性内容,又包含具体的水资源、林业资源、湿地、能源等相关自然资源的管理及政策。地学文献中心将继续推出自然资源管理方面的科技论文、标准、成果报告等内容,为中国地质调查局了解国外自然资源管理现状,明确下一步工作方向提供文献支撑服务。

    读者如需本推介之文献,可到地学文献中心借阅、复制、扫描等,电子图书可通过远程用户登录直接下载或阅读。

    附件:国外自然资源文献.pdf

    yw79自然资源管理专辑一封面

    地学文献中心完成《自然资源管理专辑一》

    为提升西南地区地质调查项目预算财务及统计工作水平,西南地区地质调查项目管理办公室近日举办了西南地区地质调查项目预算财务和统计管理培训班,对54家西南地区地质调查项目承担单位61名财务人员、51名统计人员进行了业务培训。

    西南地区地质调查项目管理办公室梳理了地调局现行地质调查项目经济管理相关政策、文件及预算编制方面的重大变化,在培训班上进行了详细解读。西南地区地质调查项目管理办公室结合业务实际,讲解了项目经费核算、经费总结报告编制要求,并建立了近年来在经费检查与总结报告验收,统计报送、审查过程中发现的主要问题清单,在培训班上进行了逐条分析解答。

    培训班还邀请了西南地区五省(市、区)地质调查院的财务、统计负责人就多年来积累的相关工作经验及心得作了交流报告,其他参会人员也踊跃发言,积极参与研讨,会场气氛热烈。

    西南地区地质调查项目管理办公室常务副主任王全海出席会议,其认为经济管理是项目管理的重中之重,加强项目预算财务管理不仅体现了国家财政制度改革的要求,也是保障地质调查事业健康发展的必然要求。

    此次培训,既增强了参会单位的预算财务及统计管理能力,又促进了交流,同时也提升了西南地区地质调查项目管理办公室的服务能力。

    西南项目办王全海常务副主任发言 

     

    培训会现场

     

    培训会现场

     

    培训会现场

     

    会议研讨现场

    西南地区地质调查项目预算财务和统计管理培训开班召...

    1 前言

    近年由于常规天然气资源量和产量的下降,特别是在北美洲,非常规天然气得到了高度的重视。一些估计表明,全球非常规天然气资源量(不含水合物)超过30000万亿立方英尺,大约有50%的资源来自页岩气。Julander能源公司的首席执行官Fred Julander认为页岩气(SG)是“自发现石油以来最重要的能源进展”。

    水平钻井技术的进步、水力压裂、相对高的天然气价格(相比2009年之前)和近来在巴内特页岩(Barnett Shale)和美国其他几个页岩气藏的商业成功都使页岩气在美国成为了热门能源,而且页岩气的勘探开发已开始蔓延到加拿大和世界其他几个地区。

    由于页岩气远景的复杂性和广泛性,针对页岩气的应用不能采用普遍用于常规气和煤层气的应用技术,而需专门设计开发工具和方法。多名学者包括Gray等人(2007)和Harding(2008)认为基于确定性解决方案的决议不适用于页岩气开发,因其没有考虑与复杂成藏有关的风险和不确定性,且经常导致过于乐观的结果。

    到目前为止,尽管在北美和欧洲的勘查活动活跃以及近期商品价格下降,页岩气远景分析工作也只完成了极少的部分。商品价格的下降使最高质量远景区的开发至关重要,这些区域的开发不仅最符合公司的利益,并且赋予公司与国外的低成本常规气田(即卡塔尔和沙特阿拉伯相关的天然气)竞争的最佳潜力。Williams-Kovacs和Clarkson(2011)提供了与非常规的远景分析有关的现有工作的回顾,并提供了一种专为页岩气应用而设计的综合的六阶段远景分析及开发评价方法(PADEM)。本文中,作者还展示了一个专门开发用以筛查页岩气远景区并且选择最适合详细分析远景的工具。本文以Williams-Kovacs和Clarkson的工作为基础,致力于远景评价并选择进行更深入分析的远景区的试点位置。

    当前工作的目标是:①开发一种协助页岩气勘探开发阶段的方法和配套的分析工具;②演示已开发技术在加拿大西部致密砂岩/页岩远景区的应用。这项工作的主要贡献是开发与示范一种针对页岩气远景区的严格分析方法。当考虑共存关系时,基于先导试验井输入变量的不确定性,该方法能生成其预测的分布。以前所有的工作一直专注于全域开发方案,然而无法利用勘探开发早期阶段可获取的少量数据快速形成这种全域开发方案。

    2 工具开发

    在这项工作中,开发了一种用于分析页岩气远景的工具。该工具选择使用(以Williams-Kovacs和Clarkson提出的方法(2011)为例的)预筛选的方法。本文将重点放在该工具的开发和应用,分析某一远景区的不同区域,以确定它们是否是适合的试点项目,并描述了图1所示的PADEM工作流程的勘探阶段。勘探阶段的目的是对从更多的详细资料中筛选的远景进行调查,以增加对油藏流动性和碳氢化合物生成能力的了解。在这项工作中,我们对个别类型油井采用概率范围经济学(probabilistic scoping economics)作为勘探标准,以确定该远景区是否适合实行试点项目。表1中完整提供了Williams-Kovacs和Clarkson(2011)详细讨论整体勘探开发方法的总结。

    表1  勘探开发方法概况

    发展阶段

    概述

    靶区筛选

    评估所有潜在的远景区,并选择能提供最好的商业成功机会的远景区

    勘探

    对远景区进行更详细地调查,提高对油藏流体特性和相应碳氢化合物生产能力认识。确定有代表性的试点项目适合的地区

    试采

    继续提高对远景区的认识,集中验证试采区单井的供给能力,评估完井方法

    商业示范

    在项目提交全部资金预算之前,完成开发部分(30%)针对错误的试验结果的测试

    全域开发

    完成全域开发计划,开始制定退出战略

    新的远景/退出

    完成项目详细回顾,评估区域及具体化开发过程中新的远景相关区域。调整和实施退出战略以及任何所需的补充措施

    在这项应用中解析模型比数值模拟更适用,其原因在于应用程序自设置和初始化的时间很短,整合的蒙特卡罗模拟法简单易行,并且在勘探早期阶段不容易获得形成精准的数值模拟所需的详细数据。尽管数值模拟技术已得到改进,但解析方法在工业和文献中依然被大量使用。下文给出了开发工具的关键部分的概要。

    2.1 属性图

    勘查方法最关键的组成部分可能是关键储层、地质力学、岩石物理和地球化学特性的精确属性图的开发。从地质模型、产量不稳定分析(RTA)、压力不稳定分析(PTA)、岩石物理调查等组合中可以推导出这些属性图。这些属性图用于远景的可视化、区块选区以及单一区块的分析。天然气原始地质储量图(OGIP)、Km-h图、压裂脆性图等有助于选择代表性区块以及具备更大开发潜力的区块,甚至高度非均质性区块。区块作为一种评价不同区块远景生产特性的方法,基于地质和岩石物理的观察,比较简单易于操作。采用区块方法不需要针对每个勘探网区块开发一种标准井进行分析,然而通过应用蒙特卡罗法依然解释了其变化性和不确定性。Clarkson和McGovern(2005)采用区块方法评价了煤层气(CBM)远景。通过输入X-Y坐标值以及PetrelTM软件的储层属性Z值可以在Excel中创建储层属性图。随后,数据透视表程序被用于对数据排序,并利用二维绘图应用软件创建属性图。由于早期的岩石物理模型通常利用有限的数据集开发,单一区块在蒙特卡罗模拟中选择不确定的输入数据和参数范围可以解释模型参数的不确定性。这种解释不确定性的方法将在本文所示实例中进行演示。

    2.2 水力压裂模型

    该项工作中,水力压裂裂缝的半长采用Valko(2001)提出的在常规和致密气中应用的简单双翼压裂模型来预测。该模型采用基质渗透率、剪切模量(杨氏模量与泊松比的函数)以及其他储层参数作为输入数据,且如果建模的输入参数不确定,则都必须重新计算每次蒙特卡罗迭代。采用简单的关联(Acm=4xfh)可将裂缝半长转换为与压裂有关的面积。这个压裂模型可能无法代表部分更复杂的页岩气裂缝。为了更好的表示引入到大部分页岩气储层的复杂压裂网,Xu(2009,2010)等人建立了一个更具有代表性的水力压裂模型,该模型将被结合到本次工作中所演示的更新版本的方法中。该区的微地震观测表明,在本文预测的远景区横向双翼压裂的假设是合理的。

    作为所应用的速率预测模型中的关键组成部分必须估算裂缝半长,这一问题将在下面部分开展讨论。水力压裂裂缝半长在随机分析中作为不确定的输入量,其分布主要根据该地区的微地震事件或者其他方法来确定。

     

     

    图1  非常规天然气勘探阶段的勘探/开发方法工作流程

    2.3 速率预测

    Clarkson(2013)提供了关于页岩气井生产分析和速率预测综合全面的概述。在该工作中,我们将页岩气井理想化为一个矩形双孔介质系统,气体从基质岩块流入到裂缝且储层不随着裂缝延展(如图2的概念模型)。该模型忽略了包括体积压裂(SRV)在内的影响,其他作者认为大部分低渗页岩气井在合理的时间内不会发生体积压裂。此外,图2所示的概念模型假设了一个均质的完井——Amborse等(2011)和Nobakht等(2011a)讨论了非均质储层完井的预测。

    在本次工作中,该模型的解决方案首先由EI-Banbi(1998)提出来。人们普遍认为在页岩气藏中占主导地位的瞬时流动状态是从基质到裂缝的线性流。同时,也可能出现一个与水力压裂线性流动相关的线性流动周期,但是通常认为这个阶段持续时间很短,或者被水力压裂清理以及表皮效应所掩盖,而很少可用于分析。本项工作中,我们假设瞬时线性流(从基质到裂缝)之后是边界控制流,该流态与受表皮效应(见等式7)影响的线性流体模型存在早期偏差。压裂段之间的不渗透边界结构导致了边界控制流产生。由Wattenbarger等(1998)首先将早期线性到边界控制流体的假设引入到致密气的应用中,并且该假设被广泛应用于文献和页岩气行业的解析模型。

     

     

    图2  从线性流到边界流的解的概念模型

    2.3.1 瞬时线性流的速率预测

    EI-Banbi(1998)提出通过恒定速率和恒定流体压力来描述瞬时线性流的公式。本项工作中采用恒定流体压力的条件,这也是本文其他部分的重点——该边界条件最接近大部分产生达到最大水位降低值的页岩气井的流动条件。Samandarli等人(2011)采用不同的流体压力迭代方法,对页岩气生产进行分析建模,但是他们表明在大部分情况下采用恒定流体压力的假设就可以了。

    与常用于表征简单横向双翼压裂的裂缝半长(Xf)相比,相关储层面积(Acm)能更好的表示完井措施和增产措施效果以及生成复杂裂缝的能力。因此,在这一分析中,采用相关的储层(气藏)面积(Acm)取代裂缝半长(Xf)。许多业内专家相信由于页岩气藏超低的基质渗透率,复杂压裂对于页岩气的商业生产至关重要。

    无因次时间,tD,Acm,相关储层面积(Acm)依据公式1在恒定压力条件下定义。

                               (1)

    无因次速率,qD,Acm,由无因次时间定义:

                                           (2)

    基于储层特性的无因次速率表达式,如果可获得关于KmAcm估算值,通过公式(3)可确定气体流速。采用不稳定产量分析或者其他的模拟技术可估算KmAcmKm也可以通过实验室技术单独确定。

                                 (3)

    Ibrahim和Wattenbarger(2006)认为线性流的性能受水位下降程度的影响,同时提出水位下降量修正因子(fcp)。此次工作中采用的修正因子(fcp)由公式4给出。

                                (4)

    此处,

     

    Nobakht等人2011a和Nobakht等人(2011b)通过分析中采用校正时间(本次工作未采用)提出一种更严格的校正水位下降量的方法。

    将水位下降量修正因子应用到公式3得出公式5:

                           (5)

    除了水位下降量的修正,这些公式经过进一步修改可直接应用于页岩气井。与致密气井相比,大部分页岩气井在时间曲线的平方根中表现出的较大截距(在致密气井中曲线通常穿过原点),而在流量和时间双对数曲线上页岩气井则呈现出的一半斜率的偏差。多名作者最初认为是裂缝的有限导流能力造成了这种偏差,但是Bello(2009)和Bello和Wattenbarger(2009,2010)认为这种偏差可以通过采用表面效应来更好的解释。Bello(2009)、Bello和Wattenbarger(2009)在恒定流量和恒定流体压力条件下完成了大量的受表皮效应(skin effect)影响的线性流分析,且推导出了恒定流体压力条件下的解析解。在他们的分析中,将表皮效应作为一个常量。Bello(2009)和Bello和Wattenbarger(2009)证明恒定流量情况下表皮是附加量,而恒定流体压力情况下表皮的作用是非线性的。由Bello和Wattenbarger(2009)提出的解析式可以使用下面的近似代数方程:

                    (6)

    从方程(6)可以看出,当tD(t)值大时,包含表皮的项就会变小。

    Nobakht等人(2012)研究了巴内特、马塞勒斯和蒙特利的大量页岩气井(这些气井在相对恒定的流压下产量不断降低),同时得出结论:通常这些页岩气井更多表现出恒定流量的情况而不是恒定流压的情况。作者假设这种意想不到的表现可能是由于Bello(2009)以及Bello和Wattenbarger(2009)提出的表皮模型太过理想化,因此无法代表野外条件。通过假设恒定的表皮效应,模型不能说明由压裂清理、压力敏感地层、变化的压裂导流能力、变化的井底流压、压力相关的流体性质、变化的井筒流体梯度、液体加载等导致的表皮改变。作为这项工作的结果,作者提出了一个可应用于公式(2)的替代表皮修正项:

                       (7)

    包括水位最低量和表皮的影响,公式(1)、(5)、(7)能够利用预测的气体流量,作为时间的函数,在线性流区域可对KmAcm给出独立的估测。

    2.3.2 边界控制流的流量预测

    上面描述的方法适用于有效的储层边界相互接触,边界控制流形成之前。基于图2所示的几何图形,边界控制流紧随着瞬时线性流的末期出现。当外部SRV的影响较为显著时,这一观点较为保守。Clarkson和Beierle(2011)认为如果遇到了其他的瞬时流区,则应采用多重分区的方法,此外,如果多级压裂井需要进行非均质性储层的完井(heterogeneous completion),早期线性流之后不会立刻发生真实边界控制流,且需要更复杂“混合”预测技术。如同下面叙述的,我们选择采用更为保守预测程序,假设线性流之后紧随边界控制流。

    利用公式8计算达到线性流的拟稳态时间(或者是瞬时线性流的结束时间):

                           (8)

    正如图2中看到Ye是压裂到储层边界的距离,计算公式如下:

                           (9)

    多名作者已经提出了页岩气井拟稳态线性流的预测方法。包括Fraim和Wattenbarger(1987),Palacio和Blasingame(1993),Doublet等(1994),Agarwal等(1999)和Mattar和Anderson(2005)认为可采用物质平衡类模拟程序预测边界控制流。Clarkson和Pedersen(2010)将这种方法应用于致密油研究,同时本文也将采用这种方法。公式(10)给出采用物质平衡方法预测边界控制流的生产速度:

                  (10)

    此处qpssi-Linear是边界控制流初始的页岩气流体速度,Pri)pss是边界控制流初始的平均储层压力,且Pwfi)pss边界控制流体初始时井筒流体压力。通过物质平衡计算平均储层实际气体拟压力。对于含有大量吸附气的页岩气开采(application),一般使用Clarkson和McGovern(2005)提出的MBE方法。而在以游离气为主的情况下,则使用定容气藏的常规MBE方法。物质平衡计算需要地质储量和气体特性(比如天然气压缩因子),这两者都是由关键PVT输入量和状态公式(EOS)确定的。

    (a)

    收入总额

    (b)

    收入总额

    扣减

    使用费

    扣减

    使用费

    扣减

    运营成本

    扣减

    运营成本

    得出

    税前运营现金收入(OCIBT)

    扣减

    资金成本补助(CCA)

    扣减

    收入税

    扣减

    加拿大开发费用(CDE)

    得出

    税后运营现金收入(OCIAT)

    扣减

    加拿大勘查费用(CEE)

    扣减

    资本支出

    扣减

    加拿大油气物业费(COGPE)

    得出

    税后现金流(CFAT)

    得出

    生产应税所得

    贴现

    税后贴现现金流(DCFAT)

    生产税率

       

    得出

    应付税款

       

    扣减

    免税额度

       

    得出

    应付净所得税

    图3  现金流分析:(a)现金流;(b)收入税(加拿大税制)

    结合El-Banbi(1998)改进的瞬时线性流的无因次公式和边界控制流的物质平衡模拟方法,可以开发一种综合的预测方法:

    1)        获取Acm(或者Xf)和Km(来源于微地震和/或RTA模拟/已有生产数据或者其他估计)的独立估算值。

    2)        使用公式(1)和(7)作为时间函数计算tD,AcmqD,Acm

    3)        线性流部分的数据利用公式(5)作为时间函数计算qg

    4)        指定排放区(来源FMB模拟/已有的生产数据或者其他估算)。

    5)        使用公式(8)和(9)计算tPSS-LinearYe

    6)        确定

    7)        采用公式(10)通过废弃量(边界控制流)从tPSS-Linear预测产量。

    上面描述的解析模型是假设模型(最小变化)区块内的体积平均值参数是恒量,并从认为是不确定的参数的概率分布中选择一个值。每一次蒙特卡罗迭代将选择不同的值,导致不同的流量预测和不同的主要经济指标值。在许多参数高异质性水平的情况下,存在明显的不确定性,这种不确定性反映在关键输出参数的显著变化。

    2.4 经济模块

    将经济模块与速率预测集成来计算与生产相关的现金流。因为通常行业采用名义美元计算实际(通常的)现金流和名义(现行的)现金流,虽然采用实际的盈利指数计算项目的最低预期资本回收率,且通过不同的通货膨胀率来比较项目。采用图3中的业务流程计算现金流和收入税(加拿大税收制度)。

    该模块中的天然气价格的确定实行了价格操纵,而非价格预测。采用价格操纵表明了项目十分稳定(不论是单独而言还是相较于其他项目),并且不再需要预测极不稳定的天然气价格,该模块中也设置了以价格预测为基础引导经济的选项。

    方法中建立了多个实际盈利能力的指标,包括净现值(NPV)、内部收益率(IRR)和投资收益率(ROI),用来比较项目和公司设定的最低预期资本回收率,同时可给项目进行排序。

    2.5 蒙特卡罗模拟的一体化

    本次工作将蒙特卡罗模拟整合到方法开发中。采用@RISKTM(Palisade Corporation,2010)对关键PVT和储层属性(原始参数)进行概率分布和模拟操作。概率分布的输入变量根据不同项目的数据数量和质量而变化。Clarkson和McGovern(2005),Haskett和Brown(2005)和Harding(2008)认为对数正态分布最能代表PVT、储层和经济特性,因此本文使用了这种分布类型。这些概率分布拟合按P10(低)、P50(中)和P90(高)不同的值输入各个不确定变量。这些输入值可能来自勘探/远景数据、个人经验、模拟数据等。缩减所有输入变量的分布保证每个实现只选择合理的数值(缩减分布将选择少量接近无穷大的数值,从而影响输出变量)。

    上面讨论了@RISKTM输出变量定义的关键经济参数,以及气体速率和累积天然气产量。由于每个输出变量允许量化与项目相关的不确定性,可对其生成一个概率分布,以便做出与远景选取和开发有关的明智决策。

    通过在x轴上找到相应的最低预期资本回收率时的位置,向上垂直移动至曲线处,然后再水平投影到y轴,这样可以从累积概率分布计算出超过设定最低预期资本回收率的概率。用1减去y轴上求出的值,得出超过最低预期资本回收率的概率。这个方法在本文中将作为范例进行演示。

    在这一应用中(如在孔隙度和渗透率之间),采用了拉丁超立方体抽样,如果有必要的话,还可合并相关性(如孔隙度与渗透率)。典型的多相(气+水)页岩气/致密气应用的主要参数如表2.3所示。在某些情况下,参数的依赖关系可使用行业普遍接受的经验模型进行解释,而在其他情况下会使用来自现场数据或者估算得到的基于方向的相关性(如较高的正相关关系)。例如,与压力有关的渗透率(绝对的渗透率比值)使用Yilmaz等人(1991)的方法可与储层压力和岩石力学特性关联。相反,束缚水饱和度与孔隙度密切正相关。可能的参数关系如表2所示。

    蒙特卡罗模拟运用了一个类似于Clarkson和McGovern(2005)使用的煤层气气藏远景分析的方法。

    表2  基本参数、可能的相关性和参数关系

    基本参数

    可能的相关性

    关系

    有效厚度/英尺

    孔隙度/%

    粒径,有机质

    适用于某些情况下和正相关情况的实证模型

    初始含水饱和度/%

    孔隙度

    高度正相关

    束缚水饱和度/%

    孔隙度

    高度正相关

    基质渗透率/毫达西,初始状态

    孔隙度,有机物

    适用于某些情况下和正相关情况的实证模型

    基质渗透率/毫达西,初始比

    储层压力,力学性能

    野外/岩心数据经验曲线

    相对渗透率

    含水饱和度,束缚水饱和度

    野外/岩心数据经验曲线

    初始储层压力/磅/平方英寸

    深度,渗透率(超压)

    气压梯度

    储层温度/℉

    深度

    温度梯度

    天然气比重

    朗缪尔体积/标准立方英尺/吨

    容积密度

    来自岩心/岩屑的线性关系

    朗缪尔压力/磅/平方英寸

    体积密度/克/立方厘米

    流泄区/英亩

    含气量/标准立方英尺/吨

    TOC

    正相关

    井眼半径/英尺

    表面

    增产效果

    高度正相关

    压裂总半径/英尺

    剪切模量(+),渗透率(-),有效厚度(-),井眼半径/英尺

    变化—见括号中相关方向

    井底流压

    井眼长度

    高度正相关

    3 该方法应用于远景勘探

    本文中开发的方法广泛应用于SG远景将其分成区块进行分析的目的,以确定是否适合作为一个试点项目。由于SG试点和开发项目成本高,且其详细分析需要大量数据,页岩气远景勘探至关重要。

    对于远景勘探应用而言,其方法的选择以当前远景数据和模拟数据相结合为基础。理想情况下,对于关键PVT和储层参数情况良好的估计,作为空间坐标的函数可用于远景勘探。如果事实并非如此,可以对模拟气藏或者其他数据源进行估算以获取数据,同时分析该方法带来的不确定性。

    假定整个远景区PVT和其他储层特性不变,输入数据可用于生成主要储层特性图。关键生产指标图如OGIP和基质渗透率乘以可以开发的净投入(千米/小时),可用于区块的选择。区块的选择基于区域类似的关键生产指标的值。对页岩气储层而言,压裂的指标,如压裂指数或脆性也可能用于区块选择,同时许多作者表明建立复杂裂缝网的能力对于页岩气商业开采至关重要。

    选择区块后,开始进行蒙特卡罗模拟,按照P10、P50、P90的概率预测和可以开发累积产气的区块,且结合使用关键经济指标的分析来确定区块能否适合一个试点项目。其他因素比如公司的经验,企业和商业策略,可用的资源和基础设施等都将纳入评估,以便为公司以及股东们确定哪些区域可以作为最佳试点选项作出明智的决策。

    远景勘探方法工作流程见图4所示。

    4 采用两段页岩开发模型的样本示例

    为了进一步说明该方法的应用,对加拿大西部的某处致密砂岩/页岩(假定没有吸附气体)远景区的两段进行了分析。在之前的研究中,PetrelTM开发的远景地质模型采用可用的岩石物性、储层和生产数据。图5所示研究区域内4口井的三维孔隙度模型和孔隙度相关的钻/录/测井记录。在该区域,存在两处可获益的产气水平井段(井段3和井段4)。

     

    输入数据

    关键储层属性的填图属性

    PVT,其他储层和水力压裂属性

    生产数据

    经济投入

    区块选择

    根据OGIP或者其他关键属性确定区块

    蒙特卡罗模拟

    模拟输出

    P10、P50、P90的概率预测和累积产气量

    水力压裂运行情况

    经济参数

    可行的商业区块标志

    其他

     

     

    图4  远景勘探方法的工作流程

     

     

    图5  三维孔隙度模型和孔隙度相关的测井

    模型开发期间这个开发区拥有11口垂直井,2口倾斜井和4口水平井。最初钻完成垂直井,紧随其后的是开始于2008年的水平井。Clarkson和Beierle(2011)在该区选择一系列井进行不稳定产量试井(RTA)。模型开发中使用的水平井的总结显示在下面表3中,同时在图6中(在下面描述)该区域的天然气原始地质储量(OGIP)图上显示了井的近似轨迹。

    表3  研究区水平井概况

    井名

    井向

    进入层位

    完井方式

    1号井

    水平

    井段4

    尾管注水泥

    2号井

    水平

    井段3

    自膨胀封隔器

    3号井

    水平

    井段4

    自膨胀封隔器

    4号井

    水平

    井段4

    自膨胀封隔器

    所做的分析主要集中在大部分是水平井的井段4。为了简化分析,采用孔隙度下限为4%,通过Excel加权平均井段4层位,将PetrelTM多层模型转换成一个单层模型。这一平均化过程是为了完成对基质的孔隙度、初始含水饱和度和渗透率的处理。利用孔隙度下限值还可以计算总有效收益和毛净收益(有效收益假设包括所有孔隙度下限值以上的层)。图7a和图8a显示了OGIP和Km-h属性图。

    模型采用的网格大小如表4所示。在整个开发过程中假设为常量的PVT、储层和生产参数如表5所示。

    表4  网格属性

    网格属性

    数值

    网格尺寸

    135×129

    区块长度,X/英尺

    49.76

    区块长度,Y/英尺

    49.76

    网格区块面积/Ac

    0.057

    对于这种情况,人们认为井筒流动压力(pwf)为常量1750磅/平方英寸,接近开发区水平井最初的井筒流动压力。随着时间的推移井筒流动压力降低,后期模型中压力驱动力低于开发井,模拟气率并不乐观。这种情况下,在可获取日常生产和流动压力期间内,平均两个收益井的流动压力大约是1550磅/平方英寸,因此到开发后期之前,这种假设的影响并不很明显。在实际勘探中,该地区还没有投入生产,由于我们不需要将可用的生产数据与模型匹配,而是采用实际的流动压力估计值尝试得到一个准确的潜在生产能力估计值,所以这种假设的影响不是一个值得关注的问题。

    表5  PVT常数、储层和生产投入参数

    参数

    PVT参数

     

    气体比重

    0.648

    N2/%

    0.46

    CO2/%

    0.2

    H2S/%

    0.0

    温度/℉

    166.5

    Cw/磅/平方英寸-1

    2.9×10-6

    Cr/磅/平方英寸-1

    5.6×10-6

    VL/标准立方英尺/吨

    N/A

    PL/磅/平方英寸

    N/A

    储层参数

     

    Pi/磅/平方英寸

    3500

    排放面积/Ac

    80

    生产参数

     

    Pwf/磅/平方英寸

    1750

    rw/英尺

    0.3

    3个区块中假设关键属性的变化情况如表6所示。各属性的数值是每个区块的各个网格值的算术平均数。由于基质渗透率是蒙特卡罗输入量,且利用基质渗透率值可计算总压裂半径(虽然也可使用压裂分析模型在每次迭代时作为基质渗透率函数计算总压裂半径),故给出了一个基质渗透率值以显示区块之间总值的变化情况。

    表6  储层变量和水力压裂输入参数

    参数

    区块1

    区块2

    区块3

    储层参数

         

    有效厚度/英尺

    102

    74

    58

    孔隙度/%

    7.1

    6.5

    6.0

    Sw/%

    18

    15

    16

    Km/毫达西

    0.0084

    0.0079

    0.0077

    水力压裂参数

         

    剪切模量/磅/平方英寸

    2×106

    2×106

    2×106

    总压裂半径/英尺

    1432

    1477

    1489

     

     

    图6  研究区地质储量图呈现近似水平井轨迹

    4.1 区块选择

    利用从PetrelTM多层模型开发的单层模型,其单层等量地质储量如图7a所示。根据类似颜色为代表的区域具有类似地质特征和岩石物理性质,通过视觉观察可选择区块。虽然已知气藏具有高度的横向非均质性,可以看到关键的地质和岩石物理性质明显凸出部分。该图形显示了更复杂的异质性模式的情况,需要更多的区块并且可能有必要用区块代表具有相似属性的不连续块段。图7b显示基于天然气原始地质储量选择的区块远景区。在计算天然气原始地质储量时,虽然该远景区吸附气体量很容易被包含其中,但还是假设其可以忽略不计。

     

     

    图7  地质储量图:(a)地质储量;(b)选区

    从图7b可以看出选取的三个区块中,区块1具有最高的天然气原始地质储量(红色和橙色),区块2具有的地质储量(光和暗绿色)次之,区块3具有的地质储量(紫色和蓝色)最低。从这幅图中可以推断出区块1将有最理想的属性,因此可能具有最高的产量,而区块3产气物性最不理想,因此可能具有最不理想产气量。如同气藏地质储量图(图7)一样,如果绘制Km-h图我们也可以分辨出三个相似的区块。此次应用区块选区采用的天然气原始地质储量图和Km-h图作为代表资源的程度/密度和储层特性的两个要素,这是工业上常用的评估致密砂岩和页岩远景好坏的关键因素。区块选区的属性根据不同项目而变化,取决于驱动特定资源类型远景的关键要素。

    对于这种情况,假设简单的水平双翼压裂(如所使用的压裂模型所假定的)就足够了,因为微地震数据对同一区域的补充水平压裂井的解译说明复杂程度较低,如果不是水平情况,则进行压裂(图9)。采用水平和垂直观察井用以观察,同时采用双阵列处理会产生一个好的数据集。一般情况下,各个阶段仅出现一个水力压裂裂缝。水力压裂裂缝通常选择北东-南西方向,与加拿大西部沉积盆地(WCSB)部分最大水平应力方向一致。

     

     

    图8  Km-h图:(a)Km-h;(b)选区

    通过比较图6与图7b和8b可以看出在开发区所有水平井部分或全部在区块1范围内。因为这个原因,剩余的分析还将在区块1中开展。对区块1区域的水平井的预测情况而言稍微乐观,因为这些水平井水平延伸超出区块1区域进入地质储量和Km-h更低的区域(该区水平井采用恒定的流体压力与(Pwf)i相比将获得相反的影响)。

     

     

    图9  根据微地震数据解译的研究区内水平井水力压裂裂缝几何图形

    4.2 经济分析

    分析假设只有天然气价格是变量,而所有其他经济参数都保持常量。表7列出了其他主要经济参数的值(基于Magyar和Jordan的估算(2009))和表8介绍了主要的专利权使用费、税和贴现参数。

    在本文的分析中,净现值(NPV)作为重要的收益经济指标且最低资本回报率为0。

    分析远景的工作流程图如图4。

    表7  资本和运营成本参数

    参数

    土地成本

     

    租金/美元/亩

    2500

    代理费/美元/亩

    50

    单井成本

     

    钻井/百万美元

    1.5

    完井/模拟/百万美元

    2

    配套设施/管道/百万美元

    0.35

    储层表征

     

    地震/百万美元

    0

    测井/百万美元

    0

    提取岩心/百万美元

    0

    其他/百万美元

    0

    运营成本

     

    固定成本/美元/月

    5800

    可变成本/美元/千标准立方英尺

    1.25

    表8  使用费、税收和折现率

    经济参数

    费率

    使用费率

    20%

    税率

    30%

    实际贴现率

    15%

    名义贴现率

    18.45%

    通货膨胀率

    3%

    4.3 蒙特卡罗模拟

    在区块选择之后,本文进行了蒙特卡罗模拟研究。蒙特卡罗模拟中,基质渗透率(km)和页岩气价格不断变化,而所有其他的PVT、储层参数和经济参数保持不变。为了更好地进行说明,我们选择了将“不确定”的输入变量的数量显著限制在基本控制远景的油藏性能(储层渗透率)和经济情况(天然气价格)。基于P10、P50和P90值按照对数正态分布模拟参数。在大多数的勘探情况下,许多参数都是不确定的,可以通过这些参数的概率分布(见表2)来定义。对于需要使用概率分布进行定义的一些关键参数,可通过评估给定区块内重大变化的属性图来直接确定,或用更严格的统计技术,如采用区块内部数值计算变异系数(Cv)。由于基质渗透率是基质流动的主要控制要素,以及未来商品价格造成的天然气价格的高度不确定,针对这种情况,我们选择基于视觉观察的基质渗透率。

    基质渗透率按照P10、P50和P90的值计算如下。通常情况下,可以通过岩石物理模型中的参数值拟合分布来生成概率分布,但是因为我们处理的是远景的早期评估,因此我们采用了替代的方法,即最大限度提高模型获取的不确定性来解释其他早期参数估算无法获取的变化性。如果需要,对其他不确定参数也可以使用相似的方法。

    P10——区块1中比第十百分位值的基质渗透率低20%

    P50——区块1中的基质渗透率值居中间数

    P90——区块1中比基质渗透率的九十百分位值高20%

    表9中定义了2个输入变量的分布。将模型内部不确定参数合并关联(见表2)也很重要。虽然孔隙度和渗透率之间的相关性被加入到原始岩石物理模型(幂律相关),并且压裂半径与剪切系数(正相关)、基质渗透率(负相关),净收益(负相关)和压裂模型井眼半径(负相关)相关,但是出于演示的目的,本文对这一方法进行了简化,使蒙特卡罗模拟中的主要变量之间没有相关性。由于压裂半径取决于基质渗透率,压裂模型必须在每次迭代时重新计算。气体流量,累积产气量和净现值被定义为@RISKTM输出变量。

    本文进行了5000次蒙特卡罗迭代,以确保蒙特卡罗输入变量充分覆盖样本空间。要求覆盖足够的样品空间,是为了确保每个模拟输入相同参数运行时,能得出同样的结论。出于演示的目的,用上述方法获得的迭代数并不是最优化。但是,通过将无限大(非常大)的样本输出分布与减少样本数量的输出分布比较,同时寻找要求充分重复“已知”输出分布的最小值,可以获得优化的迭代数。当进行多个模拟时,优化处理可用于减少处理时间和容量。

    4.4 结果

    图10显示了区块1中单口气井的确定产气量和累积产气量预测。这个“确定性”的基质渗透率的值来自于表9所示输入分布的斯旺森平均值(SM),假设这个值代表区块收益的平均水平(静态平均Km=0.0095毫达西)。虽然Bickel等人(2011)指出了斯旺森平均值(SM)的缺点,但它仍然被广泛地用于工业,因此在这种情况下还将使用。此外,斯旺森平均值在输入分布的平均值的5%范围内(使用@RISKTM计算),因此认为在这个例子中的平均值是准确的。另外,可以使用另一个估计的平均值(即分布平均值、区块值的算术平均值等)。图10a显示的产气速率与时间半对数图以及累积气体的产生与时间的笛卡尔曲线,而图10b显示了产气速率和时间的对数分布图。

     

     

    图10  开发模型情况下的确定速率预测:(a)产气速率和时间、累积产气量和时间的半对数;(b)产气速率和时间的对数关系

    图11显示了产气速率与时间的半对数图,图11b显示一个产气速率与时间的对数图和图11c显示预测(约14年)最初5000天累积产气与时间的笛卡尔曲线。

    通过比较图10和图11,可以再次看到确定性预测与P50概率预测相比,具有更大的IP,持续的生产速度和累积产气量,表明确定性预测是比中位数情况稍微乐观,并且明显远超过P10的情况。这些结果再次支持使用概率分析取代非常规应用的确定性分析。

     

      

    图11  开发模型情况中概率速率预测:(a)产气速度和时间的半对数关系;(b)产气速率和时间的对数关系;(c)累积产气量和时间

    随后,P10、P50和P90产量预测与区块1内水平井可获取的生产数据进行对比,以测试开发方法的稳健性和准确性。在这个比较中,由于完井的复杂性,只有井3和井4可用,而井1表现不佳,且井2在此次分析区块外部。井3的产量被缩减了30天,以便使该井产量自然下降的初始时间与概率预测的一致(指修正井3)。生产的前430天的对比曲线如图12所示。

    如图12所示,两口井的生产数据(修正井3和井4)普遍落在P10和P90之间(使用@RISKTM生成的预测)。除了生产的前20天和第300天左右时的大约20天两个时间段(模型没有指出的操作问题导致的结果)外,约80%的数据点如预期处在P10和P90预测之间。初步预测产量可能更高,因为它不考虑压裂清理干扰、启动效应等,该模型增加了表皮效应来提高与IP的匹配程度。但是,在真正的勘探情况下表皮效应的大小无从得知,这是因为无法获取产气远景区域的数据且需要将其作为不确定的输入量以最大限度地提高模型的准确性。

     

     

    图12  3号井和4号井生产数据和概率速率预测的对比:(a)产气速率和时间的半对数关系;(b)产气速率和时间的对数关系;(c)累积产气量和时间

    虽然这不是一个令人满意的统计样本,只有一个关键属性(Km)被认为是不确定的,但结果令人鼓舞。图13显示了净现值的增加的累积概率分布,直方图和回归系数托那多图。图13a再次显示超过最低预期资本回收率概率计算的累积概率分布图。

    从图13a可以看出这个模拟平均净现值为53万美元,可能超过最低预期资本回收率的50%。然后,可将平均净现值和超过最低预期资本回收率的概率与相同远景的其他区块,以及与其他潜在远景的区块进行比较,从而确定哪些远景区域可提供最好的经济成功机会。这一分析显示了积极的NPV平均值和超过最低预期资本回收率的适度概率。基于这样的分析,可以得出结论:区块1的样品远景对于试点项目是极好的备选。这一分析支持了该地区的开发,但是这一测试中所采用的天然气价格网格假设对其结果影响极大。图13C中托那多图表明天然气价格对净现值带来的影响最大,基质渗透率给净现值带来的影响其次(区块1中最小的基质渗透率变化的结果)。这表明假设较高的气体价格(比如该区水平井钻探时期的气体价格)将提高远景的可取性。从图13b直方图可以看出模拟中大部分的净现值在300万美元和350万美元之间,众数等于-1.5万美元,相当于平均数53万美元左右。

     

     

    图13  开发模型应用NPV法得出的经济结果:(a)累积概率分布;(b)柱状图;(c)回归系数的龙卷风图

    此分析程序可在在开发区的其他2个区块内完成,以协助选择最适合公司的试点项目的位置。2号和3号区块的填图属性的直观观察(图7b和8b)表明,这些地区情况没有区块1理想,因此在本次分析所使用的气体价格假设中可能不适合作为试点项目。

    5 结论

    在本文中,开发了一种方法理论和基于excel的方法以协助页岩气和致密砂岩气藏的勘探。这个方法包含了来自不同来源的映射属性、一个用于估算水力压裂半径的简单的压裂模型、目前应用于页岩气井开采的速率预测技术、计算关键盈利能力指标的经济模块以及解释非常规资源中内在的风险和不确定性的蒙特卡罗模拟。本文所描述的方法和工具可被工业界用于评估远景区域内的各个区块和选择适合试点项目的地区。该方法较为严谨,以岩石物理、地质和现在产业应用的分析储层模型为基础,且通过重建现有实例的油藏动态来证明其准确性。由于不需要建立复杂的数值模型和详细的开发方案(所需数据是在开发早期通常无法获取),这种方法既简单又高效。

    感谢代金友副教授对本文提出的宝贵意见。本文受中国地质调查“地学情报综合研究与产品研发”(121201015000150002)项目支持。

    资料来源:Williams-Kovacs J. D., Clarkson C. R. A new tool for prospect evaluation in shale gas reservoirs. Journal of Natural Gas Science and Engineering,2014,18(5):90-103.

    一种用于页岩气藏远景评价的新方法