西安市地下热水资源可持续开发利用的瓶颈问题研究.docx

? ? 西安市地下热水资源可持续开发利用的瓶颈问题研究 ? ? 马致远,豆惠萍 (长安大学环境科学与工程学院,陕西 西安 710054) 西安市地下热水资源可持续开发利用的瓶颈问题研究 马致远,豆惠萍 (长安大学环境科学与工程学院,陕西 西安 710054) 地热水既是一种宝贵的自然资源,又具有典型的稀有性和难以再生性。在大力提倡低碳经济,节能减排,积极应对全球气候变暖的今天,既要利用地热水资源,又要重视地热水资源的可持续性。西安市的地热资源得天独厚,具有分布广,储量大,温度高,水量丰,水压大,水质优等显著特点。是大自然馈赠西安人民的十分珍贵的清洁能源。用得好,可为西安人们造福,可让子孙后代受益,为西安经济率先发展服务。用不好,可使水源枯竭,水质污染,地面沉降,后患无穷。本调研在扎实研究的基础上,针对我市地下热水开发中的一些制约可持续开发的关键问题开展深入调研,并提出了我市地下热水可持续性开采的对策和建议。 地下热水;可持续利用;低碳经济;热水回灌 1 现状及问题 西安市地热资源具有分布广(图 1),储量大(西安市区及临潼区、长安区部分地区约 1 286 km,区域内埋深 1 000～3 000m的第三系热储层地热水可开采量达 9.23亿 m3,其中西安城区 466 km范围内第三系第二至第四热储层地热水可开采量为 2.45亿 m3),温度高(118℃),水量丰(地下热水单位面积可采量是天津的 2.3倍,是北京的 1437倍),水压大(井成井时大部分为自喷井,西北郊进丰村小区地热井最高关井压力为 1.72兆帕,自喷达 172 m),水质优,(热水中富含多种对人体有益的微量元素和化学成份。在已建成的热水井中,氟、锶、碘、氡、偏硅酸、偏硼酸、偏砷酸、硫酸等有益组分和微量元素 5～7项达到有医疗价值浓度,2-3项达到矿水命名,属优质医疗热矿水)等显著特点[1-2]。 上个世纪 90年代以来,西安地热资源的开发利用逐渐兴起,至 90年代末形成高潮。转入市场经济后,企事业单位及开发商们忽然发现投资地热是项很赚钱的事业。于是,地热旅游、保健休闲和以地热供暖的房地产开发热潮迭起,方兴未艾。至今西安地区(包括西安各郊县)热水开采井数达二百余眼[2-3]。 西安热井的分布密度很大。截止 2008年西安市包括长安、周至、蓝田、临潼、户县共成井 205眼。西安 市区内分布约 107眼,主要分布三环以内。市区平均 10 km2就有一口热水井,其中东大,蓝田地区井位最为密集,东大在 18 km2范围内分布着 25眼地热井;蓝田汤浴镇 500 m范围内开采热水井 7眼。严重超出合理布井 km数(1～1.5 km2一眼井)。 随着开采井数不断增加,热水井取水深度加大,开采量逐年攀升,地下热水降位漏斗迅速扩展,平均下降 20m/年,平均累计下降幅度已 500 m,最大累计下降幅度已达 700 m(东汤裕),热水开采量已衰减过半,水温下降 30%以上。西安城区及长安区已有多眼热水井在使用 5～7年后枯竭。据相关部门测算,西安地下热水,若合理开发利用可用 20年,若掠夺式无度开采,仅可使用 5～10年[4-5]. 西安市地热资源开发中的主要问题有: (1)热水的盲目开发,导致水位水压水温持续下降严重 西安市地下热水水头值较其初始水位埋深都有不同程度的下降。一般下降幅度在 65～200 m之间,最大下降224.60m。由于城区内开采层段过于集中,形成以第四医大、测绘学院和西光厂为中心的水位降落漏斗,最大水位下降幅度达 246.5 m。这些漏斗区局部改变了地热水的流向(地热水由四周流向降落漏斗),降落漏斗形成区也是西安市地面沉降幅度和地裂缝活动显著的地区。 图1 西安市地热井分布略图 图2 西安凹陷地下热水水头降深等值线图 图3 西安电子正街唐园小区XR 046地热井水头历时曲线图 西安市的水温也呈逐年下降的趋势,年平均变幅主要集中在 -0.45到 -1.06℃/a,开采年限超过 10年的地热井,水温下降幅度均超过 5℃,个别地热井(西安省委 8号院XR 051)下降幅度甚至达到 16℃。 (2)地热资源开发利用水平低,回灌滞后 西安市 95%以上的地热井是用于洗浴。相当一部分天然温泉水没有被充分利用,井采地热水回收率低。有些尾水的排放温度甚至达到 60℃～70℃,水质达到热矿水标准。大多热水单一利用后就排放掉,大量高温、高矿化度地热水资源被浪费,还由此产生了周围环境和地下水的热污染和化学污染。在一些采取直供、直排供暖方式的单位,其热能利用率仅为 20%～30%,严重浪费了地热资源。 西安地区地下热水的开采基本上是在消耗地下热水系统的储存资源。虽然每年在非采暖期由于停采或减少开采量使水位有所恢复,但一般已恢复不到上一年的水平。地下热水水位的大幅度持续下降,可