陳迎輝

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊，河北張家口075000）

地?zé)崴谋Ｗo和合理開發(fā)利用是當(dāng)前熱點問題，青海省西寧市城北區(qū)莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏靥幬鲗幊菂^(qū)，開發(fā)利用地?zé)峤?jīng)濟、環(huán)境和社會效益巨大，本文以地?zé)崽锓秶纳鐣?jīng)濟現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，提出了地?zé)豳Y源開發(fā)利用方向、方式，論述了開發(fā)利用中對環(huán)境的影響和地?zé)崴_發(fā)利用過程中的注意事項，提出了開發(fā)和保護地?zé)豳Y源建議。

1 地?zé)崽锔艣r

青海省西寧市城北區(qū)莫家莊—孫家寨地?zé)崽镂挥诙镤佉粠П贝ê庸龋俏鲗幣璧氐責(zé)嵯到y(tǒng)的一部分，根據(jù)勘查區(qū)塊劃分，莫家莊—孫家寨地?zé)崽镎w呈近似方形，南起二十里鋪鄉(xiāng)，北至花園臺附近，東西兩側(cè)均以河谷與丘陵區(qū)界線為界，面積10.31km2。熱源以來源于地殼地?zé)崽荻鹊募訜釣橹鳎瑪嗔涯Σ翢?、放射性物質(zhì)蛻變熱和化學(xué)反應(yīng)熱為次。熱儲為中生界白堊—侏羅系裂隙孔隙熱儲，熱儲埋深約750m，溫度48.1℃～61.9℃。蓋層為新近系棕紅色泥巖和白堊系河口群棕紅、灰綠色泥巖夾薄層石膏。熱儲基底為長城系板巖、千枚巖以及加里東期花崗巖。地?zé)崃黧w礦化度高，具有腐蝕性、結(jié)垢性和起泡性。

2 地?zé)豳Y源開發(fā)利用模式

莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏牡責(zé)峋删疃葹?500～1650m，井口水溫典型值54℃，深度較適宜，成井工藝簡單，場地的道路、供電等配套設(shè)施齊全，地?zé)豳Y源開發(fā)較經(jīng)濟。

莫家莊—孫家寨地?zé)崽餆崴畬俚蜏氐責(zé)豳Y源溫?zé)崴墑e，可主要用于理療、溫泉洗浴、采暖、農(nóng)業(yè)溫室等。根據(jù)水溫、水質(zhì)和當(dāng)?shù)貙嶋H情況，采取改變水質(zhì)、降低水溫等適當(dāng)?shù)拇胧?，將地?zé)崃黧w開發(fā)，并進行梯級利用。

（1）溫泉養(yǎng)生理療。莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏責(zé)崃黧w不能直接飲用，但其54℃的熱水富含對人體有益的偏硅酸、偏硼酸和其他堿性離子，根據(jù)當(dāng)前其他溫泉理療的研究成果，經(jīng)常在中高礦化度的溫水中泡水，可以有助于治療皮膚病、緩解神經(jīng)疼痛病、改善心血管循環(huán)系統(tǒng)等。地?zé)崽镂挥谖鲗幨谐潜眳^(qū)，緊鄰寧大公路，交通條件非常便利。同時，西寧市紫外線光照強烈，周邊地區(qū)的健康狀況與環(huán)境因素密不可分，需要進行溫水理療保健的人群更多，對此進行深入研究和深度開發(fā)具有非常廣闊前景。

（2）溫泉洗浴。莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏乩砦恢脙?yōu)越，交通便利，靠近西寧市中心，客源充足。人體洗浴的水溫最佳溫度在38℃～41℃之間，地?zé)崴?4℃溫度非常接近這一溫度，水溫相對較為適宜，非常容易直接利用。限于當(dāng)?shù)刈匀坏乩項l件，應(yīng)發(fā)展室內(nèi)溫泉項目，使這一項目可常年提供溫泉洗浴。洗浴項目可分室內(nèi)溫泉部分含藥浴區(qū)、洗浴區(qū)及游泳區(qū)。經(jīng)初步測算，賓館建設(shè)規(guī)模20000m2，總投資規(guī)模1.2 億元，可實現(xiàn)企業(yè)新的經(jīng)濟增長點，而且也是建設(shè)生態(tài)新區(qū)、環(huán)保型都市的重要舉措。

（3）采暖。莫家莊—孫家寨地?zé)崽锞谒疁貫?4℃，通過適當(dāng)加熱和對水質(zhì)進行必要的處理，可直接用于當(dāng)?shù)鼐用竦亩静膳?/p>

西寧市冬季采暖期長達5.5月。近年來，大氣污染已經(jīng)成為國內(nèi)各地難題。如果采用地?zé)崴┡梢越鉀Q燃煤鍋爐供暖方式所產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化合物、粉細煙塵顆粒等，從而改善大氣環(huán)境質(zhì)量。按50W/m2能耗計算，合理開發(fā)莫家莊—孫家莊地?zé)崽?，可以滿足供暖130000m2的建筑物的生活及生產(chǎn)供暖。

（4）農(nóng)業(yè)溫室。莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏牡責(zé)崴谶M行采暖、理療等初次利用后，一般水溫降低至30℃左右，剩余熱量能可采用地?zé)崽菁壘C合利用，本區(qū)的北川河河谷兩側(cè)有很多優(yōu)質(zhì)農(nóng)田，田地平整，適宜棚室蔬菜種植和花卉栽培，利用低溫供暖工藝，可以進行溫室利用。

3 地?zé)豳Y源與環(huán)境的保護

在地?zé)豳Y源的開發(fā)利用同時，應(yīng)采取一系列措施，保證地下熱水的合理開采和綠色排放，減少或避免破壞淺層含水層和對水環(huán)境影響。

3.1 地?zé)嵛菜欧艑Ρ贝ê铀碍h(huán)境的影響

根據(jù)莫家莊1號井地?zé)峋|(zhì)分析資料可知，地?zé)崴懈黜椫笜?biāo)均滿足有害成分最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)。各項有害成分排入北川河后，對河水產(chǎn)生污染很小。

根據(jù)北川河大通橋頭水文站多年觀測資料，北川河枯水期最小瞬時流量1.95m3/s，月平均最小流量3.24m3/s?？菟诨蚩菟畷r段狀態(tài)下，如果按目前莫家莊3 眼地?zé)峋叵聼崴块_放式排放，流量為0.0197m3/s，此量小于北川河最枯時段瞬時流量1.95m3/s，地?zé)嵛菜畠H占河水流量的1%左右。如果按莫家莊3眼地?zé)峋菜颗欧帕魅氡贝ê雍螅铀蠳a+含量將增加約58mg/L，Mg2+含量將增加1.2mg/L，Ca2+含量將增加4mg/L ，Cl-含量將增加約20mg/L，SO42-含量將增加約106mg/L，HCO3-含量將增加約2.8mg/L，總硬度將增加約15mg/L，溶解性總固體增加約190mg/L。上述離子含量的增加，增加了河水的含鹽量，對水質(zhì)造成較大影響。同時，地?zé)嵛菜欧艤囟雀哌_18℃，與北川河地表水環(huán)境之間的溫差超過5℃，對水體環(huán)境造成一定影響。

3.2 地下熱水處理的目的

分析莫家莊—孫家寨地?zé)崃黧w水化學(xué)組份，地?zé)崃黧w在長期利用時，介質(zhì)會發(fā)生沉淀和堵塞。地?zé)崃黧w中含有鐵和錳，會發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生鐵銹；地?zé)崃黧w含有多種腐蝕性組份，易對管道設(shè)備產(chǎn)生腐蝕破壞；同時地?zé)崃黧w礦化度較高，溫度降低時會結(jié)晶析出產(chǎn)生結(jié)垢，造成輸水管道、設(shè)備的堵塞。為此，地?zé)崃黧w在利用中應(yīng)著重解決除垢和防腐蝕。

3.3 結(jié)垢問題

結(jié)垢問題是影響地?zé)崂孟到y(tǒng)正常運行的重要問題之一，當(dāng)?shù)責(zé)崃黧w從熱儲層向地面運移或在管道輸送過程中，由于溫度和壓力降低，使其中一些成份產(chǎn)生結(jié)晶析出，形成垢層。管道內(nèi)的垢層將增大流體阻力，增加能量消耗。

除垢可以采用機械或化學(xué)方法，機械方法工作和操作相對簡單，成本較低，但不徹底，要定期進行?；瘜W(xué)方法費用和成本較大，需要大量除垢或降垢劑。建議利用時采用優(yōu)化設(shè)計的方案，盡量降低除垢成本，簡化操作。

3.4 腐蝕問題

腐蝕可能導(dǎo)致輸熱管道和設(shè)備損壞，在地?zé)峁嵯到y(tǒng)中，水泵、散熱器等部位常有腐蝕痕跡，易發(fā)生滲漏。由于地?zé)崃黧w中雜質(zhì)較多，腐蝕機理比較復(fù)雜。當(dāng)水中含有大量的酸根離子時，會產(chǎn)生腐蝕，當(dāng)?shù)責(zé)崃黧w中含有游離酸時，表面腐蝕更加嚴(yán)重。

地?zé)峁嵯到y(tǒng)防腐要針對不同的情況采取不同的措施：

（1）全系統(tǒng)使用耐腐蝕材料?？刹捎缅冧\管管網(wǎng)道，抗腐蝕能力強的鑄鐵散熱器，給泵軸、水箱、管道和散熱器等設(shè)備涂防腐涂料保護。

（2）在直連地?zé)峁嵯到y(tǒng)中添加防腐劑。操作簡便，需要增加加藥設(shè)備，在運行中要持續(xù)加藥，運行成本較高，維護要求高。

（3）采用間接連接系統(tǒng)。地?zé)崃黧w通過換熱器將熱量傳給供暖循環(huán)水，地?zé)崃黧w不直接進入供暖系統(tǒng)，從而減輕管道和設(shè)備的腐蝕，防腐效果顯著。

（4）井口及附近設(shè)備是腐蝕比較嚴(yán)重的地方，在接近地表處加裝多層套管，并在套管環(huán)狀空間用水泥固住。

（5）閥門填料處的漏泄能導(dǎo)致閥桿腐蝕和卡澀，必須經(jīng)常注意填緊并填料。

（6）冷鋼件、測量設(shè)備及其它控制設(shè)備都必須選用不銹鋼等耐腐蝕的材料制作，或用鍍層、涂漆等辦法保護，并將供暖后尾水排至離設(shè)備較遠的地方。

4 環(huán)境保護措施建議

地?zé)崾且环N新型清潔能源，同時熱水中的某些有害元素也會造成不同程度的環(huán)境污染。因此，在開發(fā)過程中應(yīng)執(zhí)行“在開發(fā)中保護，保護中開發(fā)”的原則，做好開發(fā)過程中的環(huán)境保護。

4.1 加快地下水污染防治措施制定

地下水是由地表水入滲補給，經(jīng)過污染的生活污水、工業(yè)廢水等一旦滲入到地下，對地下水造成污染則很嚴(yán)重，因此對地下水的保護必須重視。我國頒布法律對水污染防治做出了明確的規(guī)定，節(jié)水措施也十分明確。根據(jù)依法辦事、以防為主、防治結(jié)合的防治原則，提出以下具體保護措施。

（1）加強綜合利用，減少地?zé)嵛菜馀?。防止地?zé)嵛菜馀艑Ξ?dāng)?shù)厮h(huán)境產(chǎn)生影響，地?zé)衢_采過程中應(yīng)加強地?zé)嵛菜木C合利用，以免對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響。

（2）嚴(yán)格管理，對設(shè)備及管道加強維護。加強生產(chǎn)管理，防止生產(chǎn)過程中熱水外溢。對地?zé)嵛菜幚響?yīng)加強監(jiān)管及相應(yīng)的維護措施，嚴(yán)防事故性地?zé)嵛菜馀拧?/p>

（3）開發(fā)單位應(yīng)對管網(wǎng)、蓄水池及污水處理設(shè)施進行必要的防滲處理，定期對地?zé)峋車叵滤M行監(jiān)控。

（4）加強水資源的管理，限制地下熱水的不合理開發(fā)利用，減少用水量，節(jié)約水資源。

4.2 加強地?zé)豳Y源保護，逐步實施地?zé)峄毓?/h3>

地?zé)峄毓嗍鞘挚茖W(xué)和必要的，應(yīng)在回灌前提下進行地?zé)豳Y源開發(fā)，確保莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏責(zé)豳Y源得到有效保護和實現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)利用。

回灌是地?zé)衢_發(fā)的良性循環(huán)模式，主要有以下主要優(yōu)點：避免尾水排放造成的熱污染和資源浪費；補充熱儲可開采資源，變靜態(tài)儲量為動態(tài)儲量；回灌水在地下經(jīng)地層加熱后，重新開采利用，可更多地利用地?zé)崮?；緩解由于大量開采地下熱水可能誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。

從資源的可控性入手，以客觀資源為本，為解決地?zé)豳Y源的可持續(xù)發(fā)展，使寶貴的地?zé)豳Y源能長期享用，參照目前國內(nèi)外解決地?zé)峋幌陆?、延長地?zé)崽锸褂脡勖目尚修k法，實施地?zé)嵛菜毓嗍请S地下熱水開采應(yīng)同步考慮的問題。

4.3 提高地下熱水綜合利用率

目前，多數(shù)地區(qū)地?zé)衢_采大部分是一次性利用，地下熱水開采利用處于獨立分散、無統(tǒng)籌的低層次開發(fā)狀況，有25%～30%的地下熱水任意流走，就地排放，產(chǎn)生地?zé)釓U水化學(xué)污染問題。

因此，建議應(yīng)用新技術(shù)、新方法和各種新型環(huán)境治理技術(shù)及處理措施，提高地?zé)豳Y源的利用率，將地下熱水開發(fā)利用中可能產(chǎn)生的環(huán)境危害降低到最小程度。并倡導(dǎo)開源節(jié)流、綜合利用、集中供熱、資源有償共享服務(wù)以獲取最大的綜合效益為目的的管理、經(jīng)營模式。

在地?zé)豳Y源梯級開發(fā)和循環(huán)利用方面，已有諸多成功實例可供參考，北京市南宮村地?zé)衢_發(fā)實現(xiàn)了四級循環(huán)利用，眾多專家一致認為，這種循環(huán)利用模式目前在世界上處于領(lǐng)先地位。

莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏叵聼崴腥芙庑钥偣腆w含量為19.92g/L，屬咸水，含鹽量非常高，直接排入地表水系統(tǒng)，會產(chǎn)生較大影響。因此，進行過梯級利用的最終廢水應(yīng)進行處理后排放，還可以通過回灌的方式排放，回灌層位應(yīng)當(dāng)和采水層層位一致。

地下熱水取自深750m以下的熱儲層中，開采的深度大，上部巖層為砂巖和泥巖互層，熱儲層為砂礫巖，各巖性壓縮系數(shù)小，地?zé)崽锏乃闹苓吔缇鶠橥杆吔?，設(shè)計計算的開采極限深度確定為750～1650m，含水層巖性為侏羅—白堊系地層，主要為碎屑巖類裂隙孔隙水，地下熱水的開采不會對該區(qū)域產(chǎn)生較大影響，也不會引起地面沉降等地質(zhì)環(huán)境問題。

西寧市的主要城市供水水源地位于大通縣域內(nèi)的黑泉水庫，北川地區(qū)最主要的水源地是大通縣城北部的塔爾水源地，均位于莫家莊—孫家寨地?zé)崽锷嫌?。企業(yè)及居民的自備水源井為數(shù)不少，地?zé)崽锏淖罱K補給區(qū)在盆地西坡的基巖滲漏區(qū)，對城市供水水源地的補給沒有影響，地?zé)崽锏靥幐咴璧貐^(qū)域，不會因開采產(chǎn)生其他不利的水環(huán)境影響。但如前面所述，由于礦化度較高，不采取回灌措施的情況下，地?zé)豳Y源梯級利用后應(yīng)經(jīng)處理后達標(biāo)排放，避免對地表水環(huán)境以及淺層地表水環(huán)境產(chǎn)生負面影響。

5 環(huán)境效益及社會效益評價

（1）環(huán)境效益評價。地?zé)豳Y源是一種新型清潔能源，地?zé)衢_發(fā)利用前景十分廣闊。目前，西寧市市區(qū)正面臨著治理大氣污染和改善環(huán)境質(zhì)量問題的局面，地?zé)豳Y源的合理開發(fā)利用將對減少粉塵污染、凈化大氣環(huán)境起到不容忽視的作用。

地?zé)峄毓嗍谴_保地?zé)豳Y源實現(xiàn)可持續(xù)利用的行之有效措施之一，從資源再生和可控性，以資源儲量為本，為解決地?zé)豳Y源的可持續(xù)發(fā)展，使地?zé)豳Y源能長期使用，實施地?zé)嵛菜毓嗖粌H可使地?zé)豳Y源得以永續(xù)利用，還可達到地?zé)嵛菜牧闩欧拧?/p>

（2）社會效益評價。旅游業(yè)是“西部大開發(fā)”重點的支柱產(chǎn)業(yè)，地?zé)崧糜钨Y源將為西寧市北川地區(qū)旅游產(chǎn)業(yè)增添一個新的生長點和新品種。

根據(jù)“一熱多用”，實施梯級開發(fā)方針和莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏臏囟?、流量和品位，發(fā)展以集地?zé)峁帷糜委燄B(yǎng)—理療康樂—休閑度假—種植養(yǎng)殖為一體的綜合型模式完全可行，它的實施將會帶來無限商機和經(jīng)濟、環(huán)境、社會效益。

將康復(fù)療養(yǎng)型地?zé)豳Y源用于溫泉療養(yǎng)是當(dāng)今世界一大趨勢，同時地?zé)崧糜问袌鰪V闊，科學(xué)旅游和溫泉、療養(yǎng)保健這一市場在日趨擴大，必將吸引更多的國際、國內(nèi)旅游者。這將對增加財政收入，拉動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮出重要的作用。

西寧市北川地區(qū)將建成現(xiàn)代化城區(qū)，莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏靥幈贝ǖ貐^(qū)核心片區(qū)，附近人口稠密，加之往返北部的大通老爺山觀光旅游和海北門源縣旅游景點人流過客較多，利于直接就地開發(fā)利用。

莫家莊—孫家寨地?zé)崽锔浇呀ǔ缮镏扑?、商業(yè)貿(mào)易等產(chǎn)業(yè)，采用地?zé)峁┡商娲济?，減排了污染物，緩解了對大氣的污染，完全符合“生態(tài)型新城區(qū)”的定位；發(fā)展康復(fù)療養(yǎng)型地?zé)豳Y源用于溫泉療養(yǎng)可延長該區(qū)的產(chǎn)業(yè)鏈。因此，地?zé)豳Y源的開發(fā)將對旅游業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有強大的促進力。

6 結(jié)論

（1）莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏牡責(zé)峋删疃葹?500～1650m，井口水溫54℃，屬低溫地?zé)豳Y源溫?zé)崴?，主要用于理療、溫泉洗浴、采暖、農(nóng)業(yè)溫室等。可以滿足供暖130000m2的建筑物的生活及生產(chǎn)供暖。

（2）熱水中各項指標(biāo)均滿足有害成分最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)。各項有害成分排入北川河后，對河水產(chǎn)生污染很小。

（3）地下熱水含有多種腐蝕性化學(xué)組份，對管道設(shè)備易造成腐蝕破壞；礦化度較高，利用時溫度降低，會產(chǎn)生化學(xué)組份超飽和結(jié)晶析出，產(chǎn)生結(jié)垢，造成輸水管道及設(shè)備的堵塞。為此，地下熱水井在開發(fā)利用中應(yīng)重點集中于管道除垢和防腐蝕兩個方面。

（4）在開發(fā)過程中應(yīng)執(zhí)行“在開發(fā)中保護，保護中開發(fā)”的原則，做好開發(fā)過程中的環(huán)境保護。

（5）實施地?zé)嵛菜毓嗖粌H可使地?zé)豳Y源得以永續(xù)利用，還可達到地?zé)嵛菜牧闩欧拧?/p>

（6）根據(jù)“一熱多用”，實施梯級開發(fā)方針和莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏臏囟?、流量和品位，發(fā)展以集地?zé)峁帷糜委燄B(yǎng)—理療康樂—休閑度假—種植養(yǎng)殖為一體的綜合型模式完全可行。它的實施將會帶來無限商機和經(jīng)濟、環(huán)境、社會效益。