陜西省國土資源廳
陜北能源化工基地蘊藏著豐富的煤炭、石油、天然氣和巖鹽等48種礦產資源。1998年,被國家計委批準建設國家級能源化工基地,壹要建成國家西電東送基地,二要建成國家大型煤化工基地,三要建成國家大型商品煤基地。能源化工業將成為帶動陜西經濟大發展的最大產業。但是由於地處內陸幹旱—半幹旱氣候帶,生態環境脆弱,水資源短缺已成為嚴重制約基地建設和發展的瓶頸,“以水定項目,以水定規模”被確定為規劃建設的基本原則。陜西省省委、省政府明確要求“壹定要查清陜北能源化工基地水資源家底”。國土資源部從國家的能源需求出發,聯合陜西省政府***同實施了陜北能源化工基地地下水勘查,圍繞陜北能源化工基地建設和發展中存在的地下水資源及其開發中遇到的生態環境問題開展勘查和研究工作。經過5年的努力,獲得壹批創新研究成果,並得到了及時應用,贏得了良好的社會經濟效益。2011年,以陜北能源化工基地地下水勘查項目成果為主體的“陜北能源化工基地地下水勘查研究成果”榮獲陜西省科學技術進步壹等獎。
壹、項目成果
1.首次提出並開展了1:5萬區域水文地質勘查和水源地整裝勘查,系統查明了區內地下水的賦存條件、地下水資源總量及其開發利用潛力,為陜北能源化工基地規劃、建設和環境保護提供了科學依據和水資源支撐
(1)首次在陜北能源化工基地實現了1:5萬區域水文地質勘查,將基地地下水系統劃分為5個含水系統、20個水流系統以及46個水流子系統,豐富了地下水系統理論。
(2)系統查明地下水可采資源總量為10.35億米3/年,可利用潛力為8.19億米3/年。
(3)勘查新發現水源地11處,新增加資源量2.84億米3/年;新探明水源地20處,新探明資源量5.44億米3/年;核查已有水源地13處,核查資源量3.59億米3/年。
(4)實施探采結合井111眼,已提供能源化工基地使用。
2.提出了壹套生態-水文地質研究與評價方法,定量揭示了該區地下水位埋深與植被生態的依存關系,開創性地建立了地下水與植被生態的耦合模型,評價了地下水開采引起的植被生態風險,為合理開發利用地下水提供了科學依據,為生態—水文地質研究提供了新的技術方法
(1)融合生態學、環境科學和水文地質學原理,采用生態-水文地質聯合調查與遙感定量分析相結合的方法,揭示旱生的地帶性植被控制著幹旱—半幹旱區植被生態的格局植被狀況演化趨勢。研究發現2000年以來,植被狀況總體上好轉,變好的區域占85.12%,基本維持不變的區域占7.94%,有退化趨勢的區域約為6.94%。
(2)發現並確定了基於植被生態的地下水位埋深閾值:水生植物臨界水位埋深0.2米;土壤鹽漬化極限水位埋深1.2米;當地優勢植物適生水位埋深區間1.2~3.8米;中生植物能夠生存但長勢較差的水位埋深區間3.8~8.0米;地下水位埋深大於8.0米僅旱生植物和靠灌溉才能生存。
(3)將地下水開發的植被生態效應區劃分為非敏感區和三種程度的敏感區,並提出了不同敏感區地下水開采對策。
(4)開創性地建立了地下水與植被生態耦合模型,預測和評價了地下水開采的植被生態風險。
3.提出了保障生態、水資源和采煤安全的“三帶”高度,開展了采煤對水資源影響區劃,提出了近期和中遠期煤采區水資源開發利用對策,為統籌考慮水資源利用、生態環境保護與煤礦井下安全提供了科學依據
(1)運用地質、水文地質、工程地質、采礦學等學科的理論和方法,在系統分析煤田水文地質結構的基礎上,結合礦區地下水系統特征,通過實地調查與工程地質類比、經驗公式計算和數值法預測,提出了本區能夠保障生態、水資源和采煤安全的冒裂帶高度為240米,“三帶”安全高度為300米,並據此實現了采煤對水資源影響程度區劃。
(2)提出了煤采區地下水資源開發、利用與保護對策。近期劃分水資源與生態環境保護區、限制開采區、鼓勵開采區,在保護水資源的前提下實施“保水采煤”。中遠期結合基地供水,將疏排水充分用於植被生態建設及供水前提下,劃分為8個大的疏排水區實施“煤水***采”。
4.建立了陜北能源化工基地水資源信息系統,構建了壹系列地下水模擬和水資源優化管理模型,為陜北能源化工基地水資源的科學管理提供了有效工具
(1)建立了陜北能源化工基地水資源空間數據庫和信息系統,實現了水文學與地學空間信息的三維可視化互訪平臺。
(2)構建了壹系列地下水模擬和水資源優化管理模型,主要包括:天橋巖溶水系統區域和黃河西岸水源地水流數值模擬嵌套模型,風沙灘地區薩拉烏蘇組與白堊系含水系統水流耦合模型,14個水源地地下水水流數值模擬模型;基於生態良性循環的薩拉烏蘇組地下水優化開采模型;地下水—地表水—礦區疏排水資源優化配置管理模型。
5.針對本區水資源特點,開展了多項原位科學試驗和對比研究,提出了適宜本區的地下水資源開發利用模式
(1)針對陜北地區河水泥沙和水資源化利用問題,開展高泥沙河水人工滲濾系統設計及原位試驗原位科學試驗,獲取了不同滲濾材料和滲濾系統的下滲量及其變化規律,為黃土高原地區高泥沙河水資源化提供了示範和設計參數。
(2)針對傍河水源地水資源開發利用的效率問題,開展了集水構築物優化設計原位試驗,探索了不同集水構築物的激發補給能力、施工工藝、工程費用,顯著提高了傍河型水源地出水效率。
(3)在原位試驗和對比研究的基礎上,提出了適宜本區的地下水資源開發利用模式。巖溶水采用管井模式集中開采;第四系薩拉烏蘇組地下水及燒變巖地下水采用堤壩引泉截流模式開采;第四系河谷區地下水可選用大口井、集水廊道、人工滲濾系統和管井等方式開采;黃土梁峁區地下水適宜於管井零星開采;在嚴重缺水的高泥沙河流及溝谷采用人工滲濾系統汲取地下水。
6.提出了水資源可持續開發利用對策與優化配置建議,以及陜北能源化工基地東線應急調水以地下水為水源的方案,並被采納實施
(1)建議率先建設黃河谷地天橋巖溶水和沖積層水源地,可采資源量為100萬米3/日,以解決榆神工業園區用水之急。
(2)建議開展榆林市南部地下水勘查。
(3)建議實施充分利用礦區疏排水,實現疏排水、地表水、地下水資源聯合調度方案。
(4)提出了煤采區地下水資源開發、利用與保護對策。建議均被榆林市采納並付諸實施。
二、實施效果
(1)技術方法和手段創新。由薛禹群、劉昌明、李佩成等院士組成的評審專家組評審認為:“項目采用的理論和技術方法先進,勘查與試驗數據豐富、翔實、可靠,取得了壹系列創新性成果,整體達到國際先進水平,在地下水與植被生態關系研究等方面具有原創性,達到國際領先,為陜北能源化工基地建設提供了水資源依據,具有重大的經濟、社會及生態效益”。國務院參事、國土資源部總工程師張洪濤總結評價:“該省部合作項目的合作模式創造了國家地質大調查項目的亮點,為中央與地方政府合作提供了非常好的合作經驗。研發的“傍河取水人工滲濾系統”獲得實用新型專利。
(2)勘查研究思路和技術方法對大型盆地地下水勘查提供了典範;運作模式和整裝勘查思路為全國“地質找礦突破戰略行動”提供了省部合作和整裝勘查示範,並在本行業推廣應用。首先,成果在規範編寫、同類項目和高校教學中得到推廣和應用,所提出的生態水文地質研究與評價方法推動了我國生態水文地質學的進步,其研究思路和技術方法已經在寧東能源基地、隴東能源基地,柴達木經濟循環試驗區等大型地下水勘查項目中得到應用,成為同類領域研究的典範;第二,省部合作模式和整裝勘查思路得到了國土資源部的高度評價,並在2007年全國地調工作會議上作了經驗交流,為全國“地質找礦突破戰略行動”提供了省部合作和整裝勘查示範;第三,本次勘查與研究成果,在陜西省“十二五”規劃、榆林市水資源規劃和礦產資源規劃的編制提供了最新、最權威的科學依據,為投資項目落戶陜北能源化工基地,以及水資源論證和環境影響評價等提供了科學依據。
(3)對促進社會科技進步的作用。這些成果為陜北能源化工基地的規劃、建設和發展提供了科學依據,將有力地促進社會科技進步和發展。水源地整裝勘查、生態-水文地質研究成果已作為北京大學、中國地質大學(北京)、長安大學的教學實例。
三、推廣應用及社會與經濟效益
本項目提出的創新性技術方法、省部合作運作模式和整裝勘查思路已在本行業得到較廣泛的推廣與應用,同時項目成果豐碩,並得到陜西省各級政府的認可與采納,已經在陜北能源化工基地規劃、建設中得到應用。
(1)豐碩的應用成果服務於陜北能源化工基地建設。自“陜北能源化工基地地下水勘查”實施以來,項目研究團隊為省、市兩級地方政府、大中型企業提供了48份研究、勘查和咨詢報告,公開發表學術論文32篇,獲得實用型新專利1項。這些成果為陜北能源化工基地的規劃、建設和發展提供了科學依據,有力地促進能源化工基地的建設和發展。
(2)項目成果得到陜西省各級政府的認可與采納。2007年5月,原陜西省委常委、副省長洪峰聽取了項目成果匯報,並就項目開展的水資源與環境方面關鍵問題的研究進行了深入交流,認為項目取得的成果改變了過去對水資源、生態環境、礦產資源開發的壹些傳統認識,為陜北能源化工基地建設提供了科學依據,對基地規劃和建設項目立項具有重要意義。
2008年3月,榆林市政府組織專門會議,召集了榆林市發改委、水務局、環保局、煤炭局、區縣水利局等政府部門以及市人大聽取項目成果,以此借力推進榆林能源化工基地開發建設。在項目成果評審驗收會上,陜西省國土資源廳王登記廳長和榆林市趙政才副市長認為項目成果振奮人心、令人鼓舞,打消了困擾政府決策的疑慮,堅定了陜北建設能源化工基地的信心和決心,成果應用將推動能源化工基地的科學發展。
(3)為修訂和完善陜北能源化工基地發展規劃奠定了基礎。榆林市采納勘查研究成果,重新修訂了《榆林市水資源規劃》和《榆林市礦產資源規劃》,為修訂和完善陜北能源化工基地發展規劃奠定了基礎。
(4)提出的東線調水、南部勘查方案等已被地方政府采納並付諸實施。榆林市政府采納建議,並投資逾億元,實施東線調水水源工程以及榆林市南部地下水勘查。
(5)為建設項目環境影響評價提供了地下水資料依據。2007年8月10日,省政府辦公廳向陜西省環境保護局發送了1871號批文,說明陜北能源化工基地地下水勘查研究成果,陜西省環境保護局專門發函建議今後在對陜北能源化工基地及整個陜北地區的省管建設項目環評審批中依據此項成果,針對當地地下水資源分布現狀,對每壹個建設項目提出有效、合理的地下水利用方案和地下水保護要求,同時建議國家環保總局在審批該地區的國管建設項目時也以此為依據,從環境保護的角度出發保護當地地下水資源。
(6)在大中型企業落戶榆林的決策及供水水源方面得到應用。勘查研究成果為世界500強企業中國神華-美國陶氏、兗州煤業集團、榆林華奧鹽田管理開發公司等在榆林投資的項目可研和水資源論證方面提供了水文地質和水資源基礎資料。其中,為中國神華-美國陶氏榆林煤化工項目(投資約700億元)落戶榆林提供了水資源資料和水環境汙染專題研究;為兗州煤業集團榆林項目(投資約130億元)供水和環評提供水文地質資料,為榆林華奧鹽田管理開發公司開展了水文地質調查,提供水資源開發利用規劃。
(7)應用前景良好。項目新探明20處水源地,探明地下水可采資源總量10.35億米3/年,可利用潛力8.19億米3/年。據此榆林市修訂了水資源利用規劃,在以水定項目和以水定規模的原則下,必將推動能源化工基地的科學發展。