武漢城市圈巖溶熱儲地熱資源開發(fā)利用現(xiàn)狀、問題與對策

陳 振 范 威

1．湖北省地質(zhì)災害防治中心 湖北 武漢 430034;2．湖北省地質(zhì)環(huán)境總站 湖北 武漢 430034

0 引言

地熱資源是一種綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源,具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保、穩(wěn)定可靠等特點,是一種現(xiàn)實可行且具有競爭力的清潔能源。武漢城市圈碳酸鹽巖地層廣泛分布,且普遍發(fā)育有不同程度的巖溶,地層透水性較強。在巖體中雖然地熱的運移、聚集也主要沿斷裂帶進行,但一些巖溶系統(tǒng)也為地熱生成提供了運移、賦存的良好途徑和場所,地熱蘊藏量較豐富。

1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

武漢城市圈地熱資源開發(fā)利用熱量為270．317×1010KJ/a,其中巖溶熱儲地熱田開發(fā)利用熱量224．717×1010KJ/a,占總開發(fā)利用熱量的83．13%,開發(fā)利用方向主要是旅游療養(yǎng)、養(yǎng)殖種植,其次為地熱供暖、工業(yè)利用、科學實驗等。

(1)種植、養(yǎng)殖業(yè)方面。利用地熱進行養(yǎng)殖,用于農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)比較廣泛。利用地熱溫室“花開花落不間斷,冬來冬去不相關”的這個有利小氣候條件,繁育和培育農(nóng)作物良種及進行栽培技術實驗,培育出不少的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和抗逆性強的優(yōu)良品種或品系,對加速農(nóng)作物良種推廣普及和更新?lián)Q代,促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)做出了很大的貢獻。

(2)科學實驗方面。區(qū)內(nèi)有不少的科研教學單位,利用地熱資源從事各類的科學實驗活動。如利用地熱對不同魚種進行雜交實驗和早孵化等項實驗活動,為提高產(chǎn)量,改善商品魚質(zhì)量做出了貢獻。農(nóng)業(yè)科學研究單位,利用地熱溫室的人造小氣候,進行農(nóng)作物良種的培育和選育,加快育種進程和其世代繁殖。

(3)地熱供暖方面。地熱供暖利用極少,且利用方式也不同于北方。多年來應城市采用局部供熱的方式,為當?shù)鼐用窆┡?既經(jīng)濟又方便,為居民生活提供便利。

(4)旅游療養(yǎng)方面。多地通過招商引資,建設集溫泉養(yǎng)生、休閑保健、時尚休閑、度假旅游等多種配套于一體的多元化度假旅游勝地。

2 存在的問題

目前武漢城市圈巖溶熱儲地熱資源勘查開發(fā)已初具規(guī)模,但是在開采利用地熱資源的同時還存在一些問題。

(1)地熱流體溫度降低。地熱田經(jīng)過數(shù)十年的開采,開采井數(shù)增加,開采量不斷擴大,導致地熱流體水位下降,超過設計允許降深,地表水和地熱之間的水力聯(lián)系將更為密切,嚴重時會引起地表水倒灌問題,地表水倒灌必然會引起開采的地熱流體水溫下降。

(2)地熱流體水質(zhì)變異。經(jīng)過幾十年的開采,人工開采地熱流體改變了地熱流體原有的交替循環(huán)條件,破壞了原有的水巖平衡。隨著開采強度的加大,地表水和淺層冷水混合補給的趨勢亦增大,冷熱水混合效應增強,地熱流體的水質(zhì)發(fā)生一定程度的變化。

(3)區(qū)域地下水位與流量遞減。幾十年的無序開采亦使得生產(chǎn)井中的水位降低,甚至出現(xiàn)掉泵現(xiàn)象,最明顯的現(xiàn)象就是溫泉出露點明顯減少和地熱井自流量減小。

(4)引發(fā)地質(zhì)災害。由于開采井密度大,開采強度相對較高,水位降深過大,形成了區(qū)域降落漏斗,嚴重者甚至引起地面塌陷與沉降。

(5)水土污染。地熱尾水排入地表水體后,可能引起地表水體中含鹽量的增高,引用該地表水作為農(nóng)業(yè)灌溉用水,會造成土壤板結(jié)及鹽堿化,造成土壤污染。

(6)地熱利用率低。大部分地區(qū)熱水利用方式仍很單一,熱水排放溫度偏高,未實現(xiàn)地熱流體的綜合梯級開發(fā)利用,部分地區(qū)利用技術、工藝及配套、設備不完善。

3 開發(fā)利用與保護對策

保護的目的是為了更好地開發(fā),做到“在保護中開發(fā),在開發(fā)中保護,資源開發(fā)和節(jié)約并舉”,以實現(xiàn)資源的開發(fā)與保護并重,促進地熱產(chǎn)業(yè)、地熱資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,是實現(xiàn)區(qū)內(nèi)地熱資源可持續(xù)發(fā)展的根本要求。

(1)加大巖溶地熱資源勘查力度。武漢市城市圈巖溶熱儲地熱資源主要隱伏于震旦系—奧陶系和二疊系—三疊系碳酸鹽巖地層中,其熱儲埋藏分布、巖溶發(fā)育程度及熱水化學特征、溫度、富水性等差異較大,應加大對巖溶熱儲地熱資源的勘查力度,以指導區(qū)內(nèi)巖溶熱儲地熱資源的合理開發(fā)。

(2)合理有效利用地熱資源。在地熱資源開發(fā)利用中應充分利用其熱資源與水資源,最大限度的開發(fā)地熱資源的潛能,做到高效節(jié)約的利用地熱資源。

(3)加強地熱動態(tài)監(jiān)測。地熱動態(tài)監(jiān)測是地熱資源保護的重要手段之一,只有建立起地熱流體動態(tài)監(jiān)測網(wǎng),了解地下熱水的運動規(guī)律,了解水位、水量、水溫、水質(zhì)隨時間的變化規(guī)律,才能科學的指導區(qū)內(nèi)巖溶熱儲地熱流體資源的合理可待續(xù)開發(fā)利用

(4)健全地熱開發(fā)利用管理體系。通過立法的形式,建立一整套全新的地熱資源管理體制,明確管理部門職責,結(jié)合發(fā)展規(guī)劃需要,合理利用和開采地下熱水,使地下熱水這一寶貴資源更科學、更合理地為經(jīng)濟發(fā)展服務。

(5)地熱廢棄水處理與環(huán)境污染防治的綜合利用。嚴格控制地熱田及其周邊工業(yè)及生活“三廢”的任意排放,對廢棄老井應嚴格進行封填,防止污水通過老井下滲至熱水含水層。建設地熱尾水集中處理點,集中對尾水進行相關處理。