十三五资源领域科技创新专项规划

—1—“十三五”资源领域科技创新专项规划“十三五”时期，我国经济发展进入新常态，正在向新型工业化、信息化、城镇化方向迈进，创新驱动发展成为支撑经济社会可持续发展的国家战略。长期以来，矿产、能源、水和土地等资源的开发利用为我国经济与社会发展起到了巨大的支撑作用，也面临着环境污染严重、生态系统退化、减排压力巨大、资源环境承载力逼近上限等严峻形势。新一轮科技革命和产业变革的兴起，是我国资源行业发展转型的重要战略机遇期，资源领域科技发展要准确把握战略机遇期内涵的深刻变化，面对新的形势与需求，以问题为导向全面推进资源领域产业创新发展，抓住科技革命契机推动行业实现结构调整和转型升级，实现资源行业向节约集约、循环利用等绿色发展，保障资源供给安全，更加高效、安全、清洁地为经济社会发展提供支撑。科技创新成为国家发展和国际竞争的核心。为更好地引领资源领域“十三五”科技发展方向，培育和增强原始创新能力，强化科技进步对行业发展的支撑引领作用，根据《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》及相关国家、行业层—2—面的规划内容，全面贯彻党的十八大及历次全会精神，以“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念为统领，结合资源领域“十三五”技术预测和科技发展战略研究的成果，按照“全产业链、全创新链”的设计思路，全面统筹和优化创新资源配置，加强基础理论研究，突破核心关键技术，建设科技创新示范工程，培育科技领军人才，解决制约保障资源开发与利用、保护生态环境的关键科学问题和技术难题，加强科技任务超前部署，制订本规划。本规划涵盖的资源类型包括水资源、能源资源（煤炭、油气）、矿产资源（金属、非金属、盐湖等）和土地资源等。一、形势与需求（一）国际资源领域科技发展形势世界资源领域科技发展正在从单纯地注重资源的勘查开发逐步转向以可持续发展为目标的资源综合利用与环境保护并重；正在不断开拓新的资源领域,逐步从地球表层走向深部,从陆地走向海洋，从开发成熟区域走向难进入区域；同时信息、材料、生物等新技术正在不断与资源领域融合，推动行业转型升级和科技创新。1.水资源综合利用国际上在需水管理与分行业深度节水技术、循环用水与近零排放技术、非常规水源安全经济开发与利用技术、生态用水配置—3—与环境友好水工程技术、水资源智能化调度与管理技术得到长足发展。在综合节水方面，发达国家实现了单项节水技术向行业多环节和区域多行业综合节水发展、供水管理向需水管理转变。先进国家工业水资源重复利用率达到90%以上。在生态用水配置与环境友好水工程方面，发达国家尤其重视水资源生态功能保护与修复的研究，强调水环境治理的源头调控措施。在保障重大水利工程的运行安全方面，国外创新了重大水工程调度理论与模式，建立了较系统的工程安全评估、风险分析、除险加固、应急管理技术体系。2.资源勘查国际上航重物探已广泛用于深部资源勘查，大陆成矿的深部过程和规律逐渐深化，深部地球勘探已达5000—6000米。在矿产资源勘查方面，成矿环境、地球过程对成矿系统形成与演化的制约成为研究热点；发达国家在航空地球物理传感器技术、航空重力梯度测量技术、大深度时间域航空电测测量技术、快速移动和超低干扰平台技术、综合数据处理与三维解释技术等方面得到了快速发展。在油气资源勘查方面，以直接烃类指示与低频伴影研究为主的低频勘探技术研究取得长足进步，集建模、数值显示与虚拟现实于一体的油藏软件广泛应用。—4—3.能源资源开发世界主要国家均把能源技术视为新一轮科技革命和产业革命的突破口。在油气资源方面，先进国家推动采油工程向智能化、低能耗、实时监测、安全环保方向发展，重点发展以无水压裂、井下油水分离及同井回注、智能井、带压作业和高压气藏安全生产控制等为代表的采油工程新技术与新装备，深探测随钻成像测井技术实现了水平井钻进精确定轨和精细油藏描述。在煤炭资源方面，美国、澳大利亚、加拿大等先进采矿国家强调资源可持续开发及生态保护，一是注重采前的环境评估与监测，绿色开采技术体系完善，矿山“三废”排放少，环境和生态损伤小，生态修复和资源综合利用水平成熟；二是大型矿山装备自动化、智能化程度高，设备使用寿命长、性能可靠；三是煤炭产品质量高，主要产煤国入选率达到90%以上，洗选装备领先，褐煤开发和发电一体化等低热值、低阶煤利用规范成熟。4.矿产资源开发与循环利用美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家影响着世界矿产资源科技的走向。在金属、非金属、盐湖资源方面，矿业发达国家开展2000m深竖井开采已为常态，南非金矿已建成4000m深竖井。芬兰、加—5—拿大、瑞典等先后实施了“智能化矿山”和“无人化矿山”的建设。先进国家注重绿色选冶一体化发展，实现了矿冶装备的大型化与智能化，开发的绿色浮选药剂种类和牌号远多于我国。盐湖资源综合利用等技术成熟度高，非金属资源加工装备已实现专属化。在资源循环利用方面，加拿大、澳大利亚和美国等发达国家资源综合利用率达到60%，部分金属循环利用比例超过90%；通过综合治理与循环利用技术实现了矿冶废弃物源头控制，废水回用率在90%以上，冶炼渣综合利用率达70%以上。美国、德国和日本是城镇矿山开发技术、装备及标准研发的引领者。5.综合资源区划发达国家自然资源评价与动态监管、国土空间规划与综合整治的理论与实践均处于领先地位，在资源评价方法、回归自然整治模式、全球视野的国土开发格局一体化构建等方面均有系统的理论和成功的实践。欧盟的国土空间优化开发技术趋向多元化、综合化和生态化，日本通过六次国土综合规划不断创新规划理念、方法，美国、德国等在矿区复垦水系整体治理、水土协调利用方面处于国际领先水平，北美和欧盟先后建成支撑资源分析与监管的基础数据框架。（二）我国资源领域科技发展现状目前，我国资源领域技术水平已经形成了“领跑”、“并跑”、—6—“跟跑”并存，比例相当的基本格局，具体来说一是资源禀赋特性决定了我国整体开发利用工艺技术处于国际领先地位，但仍面临低品质资源开发的挑战；二是大型工程的实施推动了关键和成套技术日趋成熟，但资源开发的关键核心部件的国外依赖度较高；三是与环境协调的资源绿色开发与综合利用技术、水土资源规划与管理技术水平等亟待提升。1.水资源综合利用我国水循环认知模式与水资源配置方法、泥沙基础理论、筑坝技术等处于国际先进水平，但诸多关键技术与设备依赖于进口、水资源智能测报与控制技术滞后于管理需求、生态友好型水工程技术与材料落后。综合节水方面，建立了节水型社会建设理论体系，开发了成套节水技术及产品设备，初步实现了由单项节水向综合节水的转化。然而，我国高用水行业节水工艺、城市输水管网漏损控制尚不成熟，重点节水产品和设备多以模仿或引进生产为主，高效节水等关键设备和材料、多项节水技术等与国际先进水平有较大差距。水资源综合调控方面，我国形成了以水量水质联合调控、水资源配置与实时调度相耦合的技术系统，建立了流域水资源、水环境、水生态合理高效利用技术体系，探索并建立了“长短嵌套、滚动修正”的水资源多目标调度理论与技术体系。然而，我国在—7—水循环多过程耦合、尺度匹配等基础研究方面比较薄弱，跨流域调水工程优化配置、水库群联合调度等方面明显不足，水资源监控技术、智能水网等与国际水平相比尚有差距。河湖治理与水生态保护修复方面，形成了基于水体生态修复、河网面源污染控制、底泥治理的湖泊污染控制与生态修复技术体系，基于人工湿地、面源污染控制、城市污水处理与资源化利用的水环境质量改善技术体系，以非平衡输沙、高含沙水流运动和水库泥沙控制理论等为代表的泥沙学科理论体系，基于生物处理技术、物化处理技术以及生物—物化联用技术的城市污水处理技术体系。重大水利工程建设及安全运行方面，坝工结构设计、基础和高边坡处理、大江大河导截流、高水头大泄量泄洪消能等关键技术取得重大突破，建立了较系统的200m级以上高坝建设技术标准体系；世界最高拱坝、最高混凝土面板堆石坝、最高碾压混凝土坝的建设，特别是三峡、小浪底、二滩等一批世界级水利水电工程先后建成并正常运行，标志着我国筑坝技术已经跻身国际先进行列。然而，我国水工程除险加固技术、环境友好建设技术、生态水工技术、生态环境影响评估技术等方面与国际先进水平还存在差距。2.资源勘查具备从“跟跑”到“并跑”的技术研发潜力，碰撞造山成矿—8—理论研究领跑国际。但资源勘查核心技术对外依赖度高，仪器装备在稳定性、可靠性、实用性方面差距较大。金属矿成矿地质理论和成矿规律方面，建立了大陆增生—碰撞造山、陆内造山等区域成矿理论框架；三江特提斯复合造山与成矿作用研究取得重要进展；完善了大陆成矿体系的理论框架；证实陆内俯冲是控制大型矿集区形成和分布的重要深部因素；胶西北金矿集区超深部综合地质研究为我国深部矿床成因学研究及勘查找矿提供了极好的基地和范例。矿产勘查技术方面，自主研发了捷联式航空重力仪、三轴航磁梯度仪和航空伽马能谱仪；直升机和固定翼飞机时间域航空电磁系统取得重要进展；研发了宽频带高精度电磁传感器、地面大功率多功能电磁系统、地面高精度重力测量系统等。然而，我国大量关键设备依赖进口；在成岩、成矿实验、成矿过程的数值模拟、成矿环境、成矿过程研究等方面与发达国家存在一定差距。油气资源勘查与勘探方面，我国在复杂地质条件下油气藏分布预测、地球物理探测方法与技术等方面取得显著成果，以百万道地震仪为代表的陆上物探装备技术迅猛发展，自主研制了G3i地震仪、GeoEast地震数据处理解释一体化系统。同时，我国基础理论研究滞后于国外，高精度油气勘查与勘探关键技术和装备与国外差距较大，非常规油气资源勘查与勘探起步晚。—9—3.能源资源开发近年来，我国能源科技创新能力和技术装备自主化水平显著提升，但仍面临核心技术及装备对外依赖度高、与环境协调的可持续开发技术有待进步等问题。油气资源开发方面，钻井、测井技术与世界水平相当，采油技术及装备可以跟跑国际，地面管道工程实现了关键装备国产化，煤层气与页岩气勘探开发取得了突破。例如，研制成功12000m顶驱式石油钻机等重大装备；形成了随钻声波测井、井下核磁共振流体分析等核心技术，二维成像测井装备已实现规模化应用；在精细分层注水、化学驱提高采收率等方面处于国际领先水平；地面管道工程实现了关键装备国产化，构建了油气管道完整性管理技术体系；成功研发采动区煤层气地面井抽采技术、井下煤层气抽采技术与装备，形成了晋城、两淮、松藻3种典型地质条件下煤层气与煤炭协调开发技术体系和模式。然而，我国钻机及采油配套装备的自动化水平和可靠性低，大型管网调控与仿真技术受制于人，复杂地质条件储气库建库技术、低产低效油田集输处理技术尚不成熟。煤炭资源开发方面，建井技术、高效开采方法达到国际领先水平，整体处于“工艺领先、装备跟进”的水平。一是煤矿安全高效智能化开采理论研究取得新进展。开展了煤矿重大地质灾害—10—与动力灾害防治、深部煤炭资源开发、煤与瓦斯共采、无人化开采、水资源保护等方面的基础理论研究。二是煤田地质勘探与矿井地质保障技术体系逐渐成熟。目前可查明1000m深度以内落差3～5m以上的断层和直径20m以上的陷落柱。三是冻结、钻井、注浆等特殊凿井技术进入国际领先水平。冻结法凿井技术最大穿过冲积层厚度达726.42m，钻井法最大钻凿成井深度达660m，最大立井深度1300m。四是高效开采技术与装备取得新突破。14～20m特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备研发取得重大突破，600万吨工作面综采成套装备实现国产化，千万吨级智能化综采成套装备示范取得成功。五是东部地区“三下”压煤充填开采、煤与瓦斯共采以及西部矿区保水开采等绿色开采技术应用取得明显成效。六是煤炭分选加工和综合利用水平不断提高，目前我国煤炭入洗率达到62%，开发了直径达6m的柱式煤泥高效分选等一批具有自主知识产权的洗选装备。但是，我国煤矿大型装备整装制造水平不高，绿色开发矿区的比重较低，煤炭洁净化度低（洁配度25%）。4.矿产资源开发与循环利用近年来，大直径深孔采矿、大型露天矿用开采装备等共性关键技术/装备显著提高了采矿的强度与安全性，复杂低品