趙莉莉，彭 慧

（天津市水文水資源勘測(cè)管理中心，天津 300061）

作為地下水資源的一部分，地?zé)崴Y源既具有熱能源特性，又具有水資源特性。多年來(lái)，天津市對(duì)地?zé)崴Y源的開(kāi)采利用忽略了其水資源特性，不合理的開(kāi)采利用導(dǎo)致各熱儲(chǔ)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(chǔ)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(wèn)題。

為了確保天津市地?zé)崴Y源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，應(yīng)盡快加強(qiáng)天津市地?zé)崴Y源合理開(kāi)發(fā)利用及保護(hù)管理。

1 區(qū)域熱儲(chǔ)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(gòu)造格局的控制，呈現(xiàn)出高低相間的帶狀展布，相對(duì)高溫區(qū)與基巖隆起區(qū)對(duì)應(yīng)，相對(duì)低溫區(qū)與基巖凹陷區(qū)相對(duì)應(yīng)。

天津地?zé)豳Y源屬于斷陷盆地型中低溫地?zé)豳Y源，分布面積廣，整個(gè)南區(qū)8 700 km2范圍內(nèi)都賦存有地?zé)豳Y源，以平均地溫梯度3.5℃/100 m為準(zhǔn)，天津市域共圈出10個(gè)地?zé)岙惓^(qū)；垂向上有多個(gè)熱儲(chǔ)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(chǔ)層和基巖裂隙巖溶型熱儲(chǔ)層。其中，新近系碎屑巖孔隙型熱儲(chǔ)層主要包括明化鎮(zhèn)組熱儲(chǔ)層、館陶組熱儲(chǔ)層；基巖裂隙巖溶型熱儲(chǔ)層主要包括奧陶系熱儲(chǔ)層、寒武系昌平組熱儲(chǔ)層、薊縣系霧迷山組熱儲(chǔ)層、長(zhǎng)城系高于莊組熱儲(chǔ)層。

2 開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1.1 開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域

天津市地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用始于20世紀(jì)30年代，70年代后期進(jìn)入規(guī)模開(kāi)發(fā)階段。天津市地?zé)崴Y源主要應(yīng)用于地?zé)岵膳?、生活熱水、溫泉娛?lè)、洗浴、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、礦泉水開(kāi)發(fā)、洗滌印染、空調(diào)以及康樂(lè)旅游等領(lǐng)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(jìn)天津經(jīng)濟(jì)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?zé)崴饕獊?lái)自于霧迷山組與館陶組。明化鎮(zhèn)組的大部分地?zé)崴糜谏钕丛?，其他熱?chǔ)層地?zé)崴膽?yīng)用既有單一利用，也有綜合利用。

2.1.2 開(kāi)采利用布局

目前，天津地?zé)崴Y源探采深度已達(dá)4 000 m，溫度最高達(dá)102℃，地?zé)崴V化度1～5 g/L。全市地?zé)衢_(kāi)采井?dāng)?shù)300多眼，回灌井30多眼，年開(kāi)采量達(dá)到3 000萬(wàn)m3，年回灌量約349.7萬(wàn)m3。其中，孔隙型熱儲(chǔ)層地?zé)峋?00眼左右，年開(kāi)采量約1 500萬(wàn)m3；巖溶裂隙型熱儲(chǔ)層地?zé)峋?00眼左右，年開(kāi)采量約1 500 萬(wàn) m3。

2.1.3 熱利用率

由于各熱儲(chǔ)層水溫、流量、水質(zhì)的不同，各熱儲(chǔ)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(chǔ)層地?zé)衢_(kāi)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?zé)峋寐拭黠@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(duì)利用溫差大，經(jīng)濟(jì)效益較明顯。

2.1.4 資源價(jià)格

為了保護(hù)地?zé)崴Y源，天津市開(kāi)始對(duì)開(kāi)采40℃及以上地下水的單位和個(gè)人收取地?zé)岬V產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)。其征收標(biāo)準(zhǔn)按照地?zé)崴Y源的溫度、用途和開(kāi)采量按月收取，生活熱水和工業(yè)生產(chǎn)價(jià)格按3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)40～60、60～80、80℃以上分別為 1.0、1.5、2.0 元/t。 對(duì)農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖及回灌開(kāi)采方式只收取普通標(biāo)準(zhǔn)的30%；對(duì)洗浴、溫泉娛樂(lè)保健、礦泉水開(kāi)發(fā)等特殊行業(yè)用戶實(shí)行的是普通收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的3倍。

2.2 存在問(wèn)題

2.2.1 開(kāi)發(fā)利用粗放、低效

主要以地?zé)岵膳c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(kāi)采導(dǎo)致資源的浪費(fèi)以及地?zé)嵛菜畬?duì)環(huán)境的污染影響。

2.2.2 開(kāi)采布局集中

地?zé)崴Y源利用主要集中在明化鎮(zhèn)、館陶及霧迷山組3個(gè)熱儲(chǔ)層，其中部分熱水儲(chǔ)層開(kāi)采強(qiáng)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(chǔ)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(chǔ)層在河西區(qū)、河?xùn)|區(qū)和東麗區(qū)附近形成了降落漏斗。根據(jù)新近系熱儲(chǔ)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(zāi)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(kāi)采還會(huì)形成襲奪第四系深層地下水的局面。

2.2.3 回灌率低

與開(kāi)采量比較，回灌量約占開(kāi)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(kāi)采量大、回灌量低的局面，更加劇了熱儲(chǔ)層水位的大幅度下降及地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害影響。

2.2.4 熱利用率低

由于地?zé)嵛菜欧艤囟绕毡樵?0℃以上，因此地?zé)崴目傮w熱利用率較低，最高僅為63.66%，仍有36.34%的熱能未被開(kāi)發(fā)利用。

高礦化度和較高溫度的地?zé)嵛菜欧旁斐蓪?duì)淺層土壤和城市污水處理系統(tǒng)的化學(xué)污染和熱污染。同時(shí)，由于尾水排放溫度高，為了從地?zé)崴刑崛「酂崃浚瑒?shì)必將增加地?zé)崴拈_(kāi)采量、浪費(fèi)地下熱水、縮短地?zé)峋氖褂脡勖?、引起地面沉降影響?/p>

2.2.5 資源價(jià)格低

由于僅反映能源價(jià)值部分、忽略水資源價(jià)值部分，現(xiàn)今的地?zé)崴Y源價(jià)格明顯偏低，嚴(yán)重背離區(qū)域水資源價(jià)值。工業(yè)用地下熱水水費(fèi)遠(yuǎn)低于自來(lái)水價(jià)格，這種地下水資源的低價(jià)使用不僅導(dǎo)致了公共資源的巨額損失，而且用水浪費(fèi)直接造成了難以恢復(fù)的環(huán)境污染、地面沉降、水質(zhì)惡化。

3 可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用對(duì)策

3.1 加強(qiáng)地?zé)崴Y源屬性認(rèn)同，合理調(diào)整水資源價(jià)格

大力宣傳、貫徹、落實(shí)《中華人民共和國(guó)水法》《取水許可和水資源費(fèi)征收管理?xiàng)l例》《天津市實(shí)施〈中華人民共和國(guó)水法〉辦法》《天津市地源熱泵管理辦法》，強(qiáng)化地?zé)崴Y源的水資源特性，逐步調(diào)整資源價(jià)格至合理的水平，以避免地?zé)崴Y源的浪費(fèi)。

3.2 盡快系統(tǒng)開(kāi)展地?zé)崴Y源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及地面沉降影響監(jiān)測(cè)

目前，地?zé)崴Y源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(cè)方面，目前全市還沒(méi)有布設(shè)能監(jiān)測(cè)因開(kāi)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(biāo)。

3.3 盡快摸清全市地?zé)崴Y源開(kāi)采利用現(xiàn)狀

主要包括井位、開(kāi)采熱儲(chǔ)層、開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域由低附加值領(lǐng)域向高附加值領(lǐng)域轉(zhuǎn)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(chǎng)需求和很高的經(jīng)濟(jì)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(lái)，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(guó)內(nèi)外游人，對(duì)旅游服務(wù)也具有很大的拉動(dòng)作用；地?zé)崴尼t(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(guān)，其功能的開(kāi)發(fā)與利用將對(duì)地?zé)豳Y源的合理高效利用創(chuàng)造市場(chǎng)條件和需求條件；含有特殊的化學(xué)元素和組份的地?zé)崴?，是一種寶貴的礦泉水資源，當(dāng)達(dá)到一定的飲用礦泉標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就可成為具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的飲用礦泉水。

根據(jù)熱儲(chǔ)層可采資源量，結(jié)合熱儲(chǔ)層水位下降幅度，合理調(diào)整開(kāi)采布局。在縱向布局上，適當(dāng)減少新近系熱儲(chǔ)層的地?zé)豳Y源開(kāi)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(kāi)采量。與此同時(shí)，根據(jù)已有勘探資料，結(jié)合開(kāi)采現(xiàn)狀及水位動(dòng)態(tài)，抓緊編制 地?zé)崴Y源開(kāi)采區(qū)域規(guī)劃，為地?zé)崴Y源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

3.4 加大地?zé)崴Y源回灌力度

必須建成100%的采灌系統(tǒng)，基巖巖溶裂隙熱儲(chǔ)層回灌率必須達(dá)到95%以上，孔隙型熱儲(chǔ)層回灌率根據(jù)科研技術(shù)水平的進(jìn)展逐步達(dá)到95%。對(duì)于已有開(kāi)采工程，抓緊部署回灌井的補(bǔ)建工作，使開(kāi)采強(qiáng)度較大地區(qū)的采灌率達(dá)到合理水平。回灌是保證地?zé)崴Y源可持續(xù)利用的關(guān)鍵，不僅能避免地?zé)崴Y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(guān)于針對(duì)新近系回灌技術(shù)的研究非常緊迫，需要盡快找到適合其地質(zhì)條件的機(jī)井成井工藝及回灌方式方法。

3.5 嚴(yán)格控制地?zé)嵛菜欧艤囟仍?5～25℃范圍內(nèi)

通過(guò)新技術(shù)、新工藝的研發(fā)推廣梯級(jí)開(kāi)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(gè)地?zé)岙惓^(qū)中僅對(duì)4個(gè)地?zé)崽镞M(jìn)行了勘查，其余地?zé)岙惓^(qū)資源評(píng)價(jià)工作尚不夠深入，資源保證程度低，致使地?zé)衢_(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)較大。應(yīng)拓展多元化的地?zé)豳Y源勘查和保護(hù)資金的籌措渠道，可采取地資費(fèi)補(bǔ)助等方式開(kāi)展地?zé)豳Y源勘查、開(kāi)發(fā)及綜合研究。

4 結(jié)語(yǔ)

地?zé)豳Y源集水、熱于一身，是獨(dú)特的、不可替代的復(fù)合型資源。為合理開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源、實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用，首先需要深刻認(rèn)識(shí)地?zé)崴Y源的水資源特性，建立包括正確反映水資源價(jià)值的價(jià)格體系；第二，實(shí)行總量控制，合理調(diào)整開(kāi)采布局，強(qiáng)化回灌開(kāi)發(fā)的管理措施；第三，采用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)綜合利用，提高資源利用率；第四，注重地?zé)崴Y源開(kāi)發(fā)利用的環(huán)境影響，開(kāi)展地?zé)崴Y源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及地面沉降影響監(jiān)測(cè)；第五，加大資源勘查力度，摸清地?zé)崴Y源實(shí)際靜態(tài)儲(chǔ)量。

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