作者:李德威 来源:中国科学报 发布时间:2012-3-10 7:25:56
选择字号:
关于取热减灾减排的思考和建议
 
■李德威
 
可持续发展有赖于科技创新能力与经济增长速度的协调共进,有赖于对地球系统动力链、物质链、结构链、事件链、灾害链、资源链、环境链的整体认识。取热减灾减排是地球系统链式结构的主线,牵动主线,带动全局。
 
当前处于超越板块学说的新地学革命时代,经典的固体地球、板块运动、应力作用等理念具有局限性。地球内部含有层状、板状、柱状分布的热流体,仅层状热流体就占地球厚度的1/3,外核流层厚约2000公里,大陆地幔流层(软流圈)厚约200公里,大陆地壳流层(下地壳)厚约20公里,从下向上等比递减,深部流体运动控制浅部流体运动,并带动固体圈层运动。地球最外层的岩石圈板块并不都是刚性的,大陆下地壳具有流动性。地球也不只是发生水平运动,在下地壳流动驱动下,盆地沉降与造山带同步隆升,地壳差异升降可达20多公里,喜马拉雅与恒河盆地是典型实例。更大的垂直运动发生在地幔,从外核流层流体汇集区上涌的板状、柱状核幔混合流体上升距离可达2800公里,直至形成洋中脊和洋岛。这些流体是在高温条件下固体物质液化和气化的结果,应力作用仅局限在地球浅表层次,还受到深部热动力的制约,温度达6000℃的地核是地球运动的发动机。总之,复杂的、开放的地球系统存在流固耦合,垂平转换,能量、物质和信息的交换。
 
流体让地球充满活力,也是福祸之源。地球内部热流体导致金属成矿、油气成藏,这个“越级地暖”有助于人类宜居,万物生长。另一方面,地下热流体的超常积累和异常运动不同程度地与火山、跨季(年)度干旱、地震、森林草原大火、天然矿难、异常降水、大洋暖池和台风的成因相关。灾害多发区与热流体集中区吻合,自然灾害显示出区域性、群发性、关联性、迁移性等特点,构成热灾害链。以龙门山热灾害链为例,2004~2006年,藏东—四川—重庆一带出现跨年度大旱,伴随森林草原大火;2007年12月至2008年2月,甘青川、西南、华南发生大面积冰冻;2008年5月12日发生汶川里氏8级地震,同时出现二十余天的连续降雨,滑坡、崩塌、泥石流发育,形成许多堰塞湖;直到震后两年多(2010年8月8日)还突降暴雨,发生舟曲特大型泥石流。研究表明,这是从恒河盆地流向青藏高原的多条下地壳“热河”中的一条主流引起的,这条“热河”从亚东向北流经羊八井、当雄、不冻泉,热流体撞击到柴达木盆地固结下地壳,形成2001年11月14日东昆仑里氏8.1级地震,受阻的下地壳“热河”转向东流,这条“热河”通过玉树后一支流向龙门山,热流体撞击到四川盆地固结下地壳,在中地壳产生震源,引起上地壳破裂,发生汶川大地震。 “热河”另一支流沿着鲜水河—安宁河—小江活动构造带流向云南,还有一条“热河”流经腾冲,导致云南三年持续干旱。
 
地幔和中、下地壳热流体中二氧化碳和甲烷含量极高,上地壳岩石发育孔隙、裂隙和断层,大量的温室气体通过火山、跨季(年)度干旱、地震释放到大气圈,这才是全球变暖的主因,相对而言,人类活动产生的温室气体极为有限。
 
地热是取之不尽的可再生清洁能源,还具有安全、稳定(不受季节和昼夜变化的影响)、高利用率(利用系数高达73%)、低运行成本、可综合利用(发电、取暖、洗浴、养殖、融雪、城市热水供应)等优越性。查明地热灾害多发区的地壳热结构和“热河”分布,在“热河”的合适部位系统梯级开发地下热能,可优化能源结构,改善生态环境,加强地壳稳定性,多向造福于人类。
 
我国地热资源丰富,浅层地热开发领先,但是深层地热的增强型地热系统开发空白,地热发电站只有羊八井具一定规模。我国地热发电装机容量仅25兆瓦,位于世界第18位,只有美国的1%,应当大力加强地热开发。如果沿着亚东—羊八井—不冻泉—玉树—云南“热河”建立10个相当于目前羊八井规模(年发电量1亿kWh)的梯级地热电站,每年开发的能量约为3.6×1015焦耳,相当于一个里氏七级地震释放出的能量(约2×1015焦耳)。这条“热河”上里氏八级地震发生周期为数十年,里氏七级地震发生周期为数年,持续的地热开发可将这个多震区的七、八级地震降低2~3级。此外,上述地热年发电量相当于节约1.22亿吨标准煤,可以减排81.7万吨二氧化碳。而且,取出热能还能降低固体岩石的液化率和气化率,从根源上抑制部分温室气体的排放。
 
取热减灾减排具有重大的科学意义、经济价值和社会效应,我国面临地学理论创新、灾害多发、能源危机、环境恶化和减排压力,迫切需要改变局面,参与新科技革命,因此提出如下建议:
 
1.发挥我国地质、地热、灾害的区位优势,集中力量进行地学基础理论及其应用基础理论的超前研究和原始创新,引领新地球科学革命的方向。
 
2.切实加强理论与应用的结合,通过地球系统动力学的原始创新推动地学、资源、能源、环境和灾害的跨越式发展,带动经济持续健康发展。
 
3.搞清灾源、灾因和灾害前兆及其关联性,建立新的灾害监测预测体系和重大工程(如核电站、高速铁路、大型水电站、国防基地等)安全评价体系。
 
4. 加强我国地热资源及其与灾害的关联性的调查与研究,选择西南、华北、西藏、东南沿海等热灾害多发区作为取热减灾减排的试点,跨部门、跨体制、跨专业、跨地区协同创新,政产学研用相结合,发挥社会主义制度能集中力量办大事的优越性,动员社会力量参与群测群防,提高新能源和减灾减排企业的自主创新能力。
 
5.研发取热减灾减排的关键技术,加强增强型地热系统和地热回灌的联合攻关。西方学者担心地热回灌会引起地震,实际上,地热回灌是为了更好地取出深部热能,是减少地震能量的最佳方式。
 
6.建立地质—地热—水文—气象—灾害—环境—遥感资源共享机制,整合分散、重复、封闭、浪费的科技资源,高效、快速、优质发展取热减灾减排事业。
 
(作者系中国地质大学〈武汉〉地球科学学院和重大地质灾害研究中心教授)
 
《中国科学报》 (2012-03-10 B4 专题)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 
SSI ļʱ
相关新闻 相关论文

图片新闻
“薯业硅谷”结出“科技硕果” 梦天实验舱运抵文昌航天发射场
新成果有望为量子应用开辟新前景 韦布望远镜捕捉到迄今最远恒星细节
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐