趙莉莉，彭 慧

（天津市水文水資源勘測管理中心，天津 300061）

作為地下水資源的一部分，地熱水資源既具有熱能源特性，又具有水資源特性。多年來，天津市對地熱水資源的開采利用忽略了其水資源特性，不合理的開采利用導致各熱儲層水位不同程度的下降。其直接后果是作為熱源載體的深層地下水資源被疏干，地殼深部圍巖熱能難以利用；間接后果是部分熱儲層含水空間被騰空以后，將引起地面沉降等環(huán)境地質(zhì)問題。

為了確保天津市地熱水資源的可持續(xù)開發(fā)利用，應盡快加強天津市地熱水資源合理開發(fā)利用及保護管理。

1 區(qū)域熱儲分布

根據(jù)蓋層平均地溫梯度圖，天津地區(qū)除了寶坻斷裂以北的山麓地帶外，其他地區(qū)地殼淺部地溫分布主要受凹凸相間的地質(zhì)構造格局的控制，呈現(xiàn)出高低相間的帶狀展布，相對高溫區(qū)與基巖隆起區(qū)對應，相對低溫區(qū)與基巖凹陷區(qū)相對應。

天津地熱資源屬于斷陷盆地型中低溫地熱資源，分布面積廣，整個南區(qū)8 700 km2范圍內(nèi)都賦存有地熱資源，以平均地溫梯度3.5℃/100 m為準，天津市域共圈出10個地熱異常區(qū)；垂向上有多個熱儲層疊置分布，按其賦存層位和特征劃分為新近系碎屑巖孔隙型熱儲層和基巖裂隙巖溶型熱儲層。其中，新近系碎屑巖孔隙型熱儲層主要包括明化鎮(zhèn)組熱儲層、館陶組熱儲層；基巖裂隙巖溶型熱儲層主要包括奧陶系熱儲層、寒武系昌平組熱儲層、薊縣系霧迷山組熱儲層、長城系高于莊組熱儲層。

2 開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題

2.1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1.1 開發(fā)利用領域

天津市地熱開發(fā)利用始于20世紀30年代，70年代后期進入規(guī)模開發(fā)階段。天津市地熱水資源主要應用于地熱采暖、生活熱水、溫泉娛樂、洗浴、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、礦泉水開發(fā)、洗滌印染、空調(diào)以及康樂旅游等領域，為天津市創(chuàng)建環(huán)保節(jié)約型城市發(fā)揮了積極作用，在促進天津經(jīng)濟發(fā)展、招商引資、城市環(huán)境改善和人民生活質(zhì)量提高等方面都起到了重要作用。其中，供暖占36%，居民生活用水占27%，職工洗浴占22%，其余占15%。用于居民采暖的地熱水主要來自于霧迷山組與館陶組。明化鎮(zhèn)組的大部分地熱水用于生活洗浴，其他熱儲層地熱水的應用既有單一利用，也有綜合利用。

2.1.2 開采利用布局

目前，天津地熱水資源探采深度已達4 000 m，溫度最高達102℃，地熱水礦化度1～5 g/L。全市地熱開采井數(shù)300多眼，回灌井30多眼，年開采量達到3 000萬m3，年回灌量約349.7萬m3。其中，孔隙型熱儲層地熱井200眼左右，年開采量約1 500萬m3；巖溶裂隙型熱儲層地熱井100眼左右，年開采量約1 500 萬 m3。

2.1.3 熱利用率

由于各熱儲層水溫、流量、水質(zhì)的不同，各熱儲層熱利用率存在差異。明化鎮(zhèn)、館陶、奧陶、寒武、霧迷山各熱儲層地熱開發(fā)平均熱利用率分別為18.04%、44.44%、27.93%、48.52%、63.66%。霧迷山組、館陶與寒武系的地熱井利用率明顯高于明化鎮(zhèn)組與奧陶系，主要原因是霧迷山組和館陶組水溫較高，相對利用溫差大，經(jīng)濟效益較明顯。

2.1.4 資源價格

為了保護地熱水資源，天津市開始對開采40℃及以上地下水的單位和個人收取地熱礦產(chǎn)資源補償費。其征收標準按照地熱水資源的溫度、用途和開采量按月收取，生活熱水和工業(yè)生產(chǎn)價格按3級標準40～60、60～80、80℃以上分別為 1.0、1.5、2.0 元/t。 對農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖及回灌開采方式只收取普通標準的30%；對洗浴、溫泉娛樂保健、礦泉水開發(fā)等特殊行業(yè)用戶實行的是普通收費標準的3倍。

2.2 存在問題

2.2.1 開發(fā)利用粗放、低效

主要以地熱采暖與洗浴為主，而采暖與生活洗浴用水附加值低，資源與能源不能得到充分利用，大量開采導致資源的浪費以及地熱尾水對環(huán)境的污染影響。

2.2.2 開采布局集中

地熱水資源利用主要集中在明化鎮(zhèn)、館陶及霧迷山組3個熱儲層，其中部分熱水儲層開采強度較大、較集中，已形成了不同程度的降落漏斗，如新近系館陶組熱水儲層在大港、塘沽和武清區(qū)已經(jīng)形成降落漏斗，薊縣系霧迷山組熱水儲層在河西區(qū)、河東區(qū)和東麗區(qū)附近形成了降落漏斗。根據(jù)新近系熱儲層巖土性質(zhì)，其形成的降落漏斗將直接產(chǎn)生地面沉降地質(zhì)災害，而且由于新近系明化鎮(zhèn)組下伏于第四系地下含水層組，大量開采還會形成襲奪第四系深層地下水的局面。

2.2.3 回灌率低

與開采量比較，回灌量約占開采總量的12.4%，且回灌井主要分布于奧陶系、霧迷山組，明化鎮(zhèn)組的回灌井極少，形成了新近系開采量大、回灌量低的局面，更加劇了熱儲層水位的大幅度下降及地面沉降等地質(zhì)災害影響。

2.2.4 熱利用率低

由于地熱尾水排放溫度普遍在40℃以上，因此地熱水的總體熱利用率較低，最高僅為63.66%，仍有36.34%的熱能未被開發(fā)利用。

高礦化度和較高溫度的地熱尾水排放造成對淺層土壤和城市污水處理系統(tǒng)的化學污染和熱污染。同時，由于尾水排放溫度高，為了從地熱水中提取更多熱量，勢必將增加地熱水的開采量、浪費地下熱水、縮短地熱井的使用壽命、引起地面沉降影響。

2.2.5 資源價格低

由于僅反映能源價值部分、忽略水資源價值部分，現(xiàn)今的地熱水資源價格明顯偏低，嚴重背離區(qū)域水資源價值。工業(yè)用地下熱水水費遠低于自來水價格，這種地下水資源的低價使用不僅導致了公共資源的巨額損失，而且用水浪費直接造成了難以恢復的環(huán)境污染、地面沉降、水質(zhì)惡化。

3 可持續(xù)開發(fā)利用對策

3.1 加強地熱水資源屬性認同，合理調(diào)整水資源價格

大力宣傳、貫徹、落實《中華人民共和國水法》《取水許可和水資源費征收管理條例》《天津市實施〈中華人民共和國水法〉辦法》《天津市地源熱泵管理辦法》，強化地熱水資源的水資源特性，逐步調(diào)整資源價格至合理的水平，以避免地熱水資源的浪費。

3.2 盡快系統(tǒng)開展地熱水資源動態(tài)監(jiān)測及地面沉降影響監(jiān)測

目前，地熱水資源動態(tài)監(jiān)測手段落后，數(shù)據(jù)采集手段原始，精度不高。在地面沉降影響監(jiān)測方面，目前全市還沒有布設能監(jiān)測因開采新近系明化鎮(zhèn)組地下熱水資源引起的地面沉降的分層標。

3.3 盡快摸清全市地熱水資源開采利用現(xiàn)狀

主要包括井位、開采熱儲層、開發(fā)利用領域由低附加值領域向高附加值領域轉化情況。例如：反季節(jié)、反地理位置的溫室種植、水產(chǎn)品的養(yǎng)殖，有著很大的市場需求和很高的經(jīng)濟效益，而這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要成本僅是水資源和熱能源成本；近年來，以溫泉理療為特色的旅游度假業(yè)方興未艾，溫泉旅游、溫泉療養(yǎng)、溫泉文化都吸引著眾多的國內(nèi)外游人，對旅游服務也具有很大的拉動作用；地熱水的醫(yī)療作用與它所含的氣體成分、鹽類組分、微量元素和溫度有關，其功能的開發(fā)與利用將對地熱資源的合理高效利用創(chuàng)造市場條件和需求條件；含有特殊的化學元素和組份的地熱水，是一種寶貴的礦泉水資源，當達到一定的飲用礦泉標準時，就可成為具有開發(fā)價值的飲用礦泉水。

根據(jù)熱儲層可采資源量，結合熱儲層水位下降幅度，合理調(diào)整開采布局。在縱向布局上，適當減少新近系熱儲層的地熱資源開采比重；在橫向布局上，要限制市區(qū)、塘沽中心城區(qū)、大港中心城區(qū)及武清中心城區(qū)的開采量。與此同時，根據(jù)已有勘探資料，結合開采現(xiàn)狀及水位動態(tài)，抓緊編制 地熱水資源開采區(qū)域規(guī)劃，為地熱水資源的進一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

3.4 加大地熱水資源回灌力度

必須建成100%的采灌系統(tǒng)，基巖巖溶裂隙熱儲層回灌率必須達到95%以上，孔隙型熱儲層回灌率根據(jù)科研技術水平的進展逐步達到95%。對于已有開采工程，抓緊部署回灌井的補建工作，使開采強度較大地區(qū)的采灌率達到合理水平。回灌是保證地熱水資源可持續(xù)利用的關鍵，不僅能避免地熱水資源量的逐步減少，而且能有效減少區(qū)域地面沉降影響。由于新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組巖性的特殊性，關于針對新近系回灌技術的研究非常緊迫，需要盡快找到適合其地質(zhì)條件的機井成井工藝及回灌方式方法。

3.5 嚴格控制地熱尾水排放溫度在15～25℃范圍內(nèi)

通過新技術、新工藝的研發(fā)推廣梯級開發(fā)和綜合利用方式，將用戶的熱水利用方案作為鑿井審批和取水許可考慮的因素之一。

3.6 加大資源勘查力度

已圈定的10個地熱異常區(qū)中僅對4個地熱田進行了勘查，其余地熱異常區(qū)資源評價工作尚不夠深入，資源保證程度低，致使地熱開發(fā)風險較大。應拓展多元化的地熱資源勘查和保護資金的籌措渠道，可采取地資費補助等方式開展地熱資源勘查、開發(fā)及綜合研究。

4 結語

地熱資源集水、熱于一身，是獨特的、不可替代的復合型資源。為合理開發(fā)地熱資源、實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)利用，首先需要深刻認識地熱水資源的水資源特性，建立包括正確反映水資源價值的價格體系；第二，實行總量控制，合理調(diào)整開采布局，強化回灌開發(fā)的管理措施；第三，采用先進技術，實現(xiàn)梯級綜合利用，提高資源利用率；第四，注重地熱水資源開發(fā)利用的環(huán)境影響，開展地熱水資源動態(tài)監(jiān)測及地面沉降影響監(jiān)測；第五，加大資源勘查力度，摸清地熱水資源實際靜態(tài)儲量。

[1]陳墨香.華北地熱[M].北京：科學出版社，1988.

[2]天津市地質(zhì)礦產(chǎn)局.天津市區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1992.

[3]郭維鈞.天津市地下水賦存條件及合理開發(fā)利用研究報告[R].天津：天津市地質(zhì)調(diào)查研究隊，1984.

[4]楊仲義.天津開征地熱補償費[EB/OL].[2005-08-10].http：//www.clr.cn/front/read/read.asp?ID=62864.