資源與環(huán)境是人類賴以生存、繁衍和發(fā)展的基本條件, 資源環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展已成為人類共同面臨的重大問題。近一個世紀(jì)以來, 全世界的人口增長了2 倍, 能源和天然資源的消費(fèi)增長了10 倍,對人類的生存和可持續(xù)發(fā)展都提出了嚴(yán)峻的考驗。

 

  地?zé)豳Y源作為一種清潔可再生能源, 在人們環(huán)保意識越來越強(qiáng)烈的今天, 也受到越來越多的關(guān)注。2004 年8 月, 在意大利佛羅倫薩舉行的第32屆地質(zhì)大會上, 就專門設(shè)置“ T09.06 地?zé)崽?/a>” 第278 專題討論地?zé)豳Y源。地?zé)崮?/a>在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用, 是因為它不僅是一種不會對環(huán)境造成污染的能源, 而且在于它的使用不受時間和氣候的限制。

 

  1  地?zé)?/a>資源的基本特性與特點

 

  1.1  地?zé)?/a>資源的基本特性

  地?zé)豳Y源是指在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)環(huán)境條件下, 能夠從地殼內(nèi)科學(xué)、合理地開發(fā)出來的巖石中的熱能量、地?zé)崃黧w中的熱能量及其伴生的有用組分。地球是一個巨大的熱庫, 從地面越往下溫度越高, 正常增溫梯度為每1000m 增加25 ℃～ 30 ℃。

 

  由于構(gòu)造原因, 地球表面的熱流量分布不均, 部分地區(qū)大于正常梯度時就形成地?zé)?/a>異常。從全球地質(zhì)構(gòu)造觀點看, 大于150 ℃的高溫地?zé)豳Y源帶, 主要出現(xiàn)在地殼表層各大板塊的邊緣、碰撞帶、開裂部位和坳陷區(qū)。

 

  地?zé)崽?/a>儲存資源量大, 水源雖來自大氣降水,但水的徑流緩慢, 形成熱水的周期可達(dá)數(shù)千年, 甚至上萬年, 與地下冷水一般一年左右的循環(huán)周期有明顯不同。地?zé)豳Y源賦存在一定地質(zhì)構(gòu)造部位, 有明顯的礦產(chǎn)資源屬性, 具有礦產(chǎn)資源和水資源的雙重性, 是集熱、礦、水三位一體的清潔、寶貴、可利用的礦產(chǎn)資源。

 

  2.2  地?zé)?/a>資源的特點

  (1) 地?zé)崮?/a>是一種清潔能源。我們所說的“清潔” 是指地?zé)崮?/a>是相對其它能源對環(huán)境污染最小的一種能源, 特別是由于地?zé)衢_發(fā)利用技術(shù)的提高,用高溫地?zé)?/a>田發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化碳的排放量, 較常規(guī)化石能源發(fā)電要小得多。

 

  (2) 地?zé)豳Y源是一種可再生、可持續(xù)使用的能源。在地熱源體系里, 地?zé)崴?/a>通過對流的方式實現(xiàn)能量的傳遞, 屬于可再生范疇。我們所說的地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用, 是以一個國家或地區(qū)的概念, 在一個相當(dāng)長的時間內(nèi)來統(tǒng)一規(guī)劃利用地?zé)豳Y源, 不論是用于發(fā)電或是直接熱利用, 使得新開發(fā)的地?zé)嵯到y(tǒng)可以取代逐步被淘汰的舊系統(tǒng)。

 

  (3) 地?zé)豳Y源的利用不受其它因素的影響。地?zé)豳Y源的利用可以不受天氣、季節(jié)的影響, 每一天每一刻均可連續(xù)使用。即使在常規(guī)維修檢查時, 地熱源電站仍可持續(xù)發(fā)電。相反, 其它形式的能源或多或少要受一定的外部變化的影響。因此, 對于裝機(jī)容量相同的新能源發(fā)電站來說, 地?zé)犭娬?/a>的年發(fā)電量, 要高于風(fēng)能發(fā)電場、光伏電站等。

 

  2  我國地?zé)豳Y源概況與開發(fā)利用現(xiàn)狀

 

  我國是一個地?zé)豳Y源豐富的國家, 據(jù)黃尚瑤等人資料統(tǒng)計〔2〕, 全國水溫在25 ℃以上的溫泉總數(shù)為2796 處, 其中有2004 處分布在我國中西部地區(qū), 包括晉、蒙、豫、鄂、湘、桂、陜、寧、甘、青、新、川、渝、黔、滇、藏16 個省、市、自治區(qū), 占全國71.7 %。我國中西部地區(qū)擁有溫泉資源的市縣數(shù)為455 個, 是全國市縣總數(shù)(681 個)的2/3 。此外, 在我國迄今發(fā)現(xiàn)的水溫≥100 ℃(或當(dāng)?shù)胤悬c)的93 處沸泉中, 有81 處集中分布在西藏、滇西及川西地區(qū), 分別為45 、27 及9 處,其中包括世界罕見的間歇噴泉。據(jù)賓德智資料〔3〕,我國西南部地區(qū)地?zé)豳Y源最為豐富, 已探明可利用的地?zé)峥偭空?a href="http://lichunhm.cn/t/全國.html" >全國51.05 %, 中南地區(qū)占15.89 %。

 

  在西藏的羊八井已探獲329 ℃的高溫地?zé)豳Y源, 在臺灣的北投已打出294 ℃的高溫地?zé)?/a>井。在云南的騰沖-梁河一帶, 其地?zé)犸@示可與西藏羊八井相媲美, 根據(jù)熱海熱田淺孔測溫資料, 地表20多米深處水溫高達(dá)145 ℃。我國地?zé)豳Y源的地理分布恰好與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)布局, 大、中城市的規(guī)劃區(qū)相匹配, 有利于地?zé)豳Y源的因地制宜地大規(guī)模開發(fā)和利用。如在環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū), 經(jīng)過勘查已發(fā)現(xiàn)近百處地?zé)崽?/a>, 其中京津保三角地區(qū)就有30 多處地?zé)崽?/a>可供近期開發(fā)利用(馬殿輝等, 2000), 地?zé)豳Y源埋藏淺(600 ～ 2000m), 多數(shù)在1000m 左右, 井口溫度多在70 ℃～ 90 ℃之間, 儲量大, 儲層多,單塊地?zé)崽镒畲竺娣e可達(dá)600km2 , 熱能利用潛力在500MW 以上。我國地?zé)豳Y源潛能巨大, 地下3000m 以內(nèi)可以直接利用的經(jīng)濟(jì)型地?zé)豳Y源約為1353 億t 標(biāo)煤當(dāng)量, 僅天然溫泉釋放的熱量每年大約為360 萬t 標(biāo)煤當(dāng)量。

 

  近年來, 隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和人們對地?zé)豳Y源認(rèn)識的提高, 出現(xiàn)了地?zé)豳Y源開發(fā)利用的熱潮。天津市地?zé)衢_發(fā)利用勢頭迅猛, 僅塘沽池地區(qū)就開鑿了26 眼地?zé)峋?/a>。北京市珠市口大街的328 號位置, 成功地開發(fā)出一口深1400m 的地?zé)峋?/a>, 井口水溫52 ℃;在北京良鄉(xiāng)地區(qū)鑿成3口日出水量2000L 、水溫55 ℃的地?zé)峋?/a>。京津地區(qū)冬季地?zé)岵膳?/a>面積超過了400 萬m2 。陜西省咸陽市近兩年來積極開發(fā)熱資源, 已打成9 口地?zé)峋?/a>, 井深1600 ～ 1800m , 井口水溫65 ～ 104 ℃。河北省深州市已完成4 口地?zé)峋? 出水溫度達(dá)到83 ℃。山東省一些大中城市, 如濟(jì)南市、青島市、威海市、泰安市、聊城市等相繼開發(fā)利用地?zé)崴?/a>。

  西藏羊八井電廠是我國裝機(jī)容量最大的地?zé)犭姀S,運(yùn)營20 年來, 累計向拉薩市供電11 億kWh , 占拉薩電網(wǎng)電量的45 %以上;阿里地?zé)豳Y源的開發(fā)也實現(xiàn)了服務(wù)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的目的。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國地?zé)峁?/a>利用總量已超過了2282MW , 僅次于美國。

 

  但是, 我國地?zé)豳Y源開發(fā)利用在取得了很大成績的同時, 還存在一些問題:我國地?zé)衢_發(fā)利用總量很少, 還不到可利用量的千分之一;絕大多數(shù)地?zé)衢_發(fā)利用水平很低, 仍然處在自發(fā)、分散和粗放經(jīng)營的階段, 甚至個別地方還存在著盲目開采的現(xiàn)象;資源利用單一, 浪費(fèi)嚴(yán)重;重開發(fā)輕保護(hù), 導(dǎo)致地面下沉和環(huán)境嚴(yán)重污染。

 

  3  地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)利用

 

  為了加快地?zé)豳Y源的開發(fā), 必須認(rèn)真貫徹“正

 

  確處理經(jīng)濟(jì)發(fā)展同人口、資源、環(huán)境的關(guān)系, 資源開發(fā)和節(jié)約并舉, 把節(jié)約放在首位, 提高資源利用效率” 的指導(dǎo)思想, 合理利用地?zé)豳Y源, 取得更好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。為此, 在地?zé)豳Y源開發(fā)中應(yīng)重視以下幾個問題。

 

  3.1  搞好科學(xué)規(guī)劃、加強(qiáng)前期地質(zhì)論證工作, 避免盲目開發(fā)搞地?zé)豳Y源開發(fā), 首先要在地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)

 

  上, 根據(jù)資源的儲量、質(zhì)量、性質(zhì)、區(qū)位特點, 以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求, 優(yōu)化資源配置并做出科學(xué)合理的利用規(guī)劃;然后按照規(guī)劃因地制宜地制定出分步實施的方案;再根據(jù)實施方案進(jìn)行正規(guī)的設(shè)計, 施工和設(shè)備選購。這樣, 就改變了過去一些地方出現(xiàn)的, 未搞清資源情況就開工上項目的盲目開采現(xiàn)象, 從而避免了資源、資金的浪費(fèi)和環(huán)境污染。

 

  近年來, 各地地質(zhì)隊伍采用先進(jìn)技術(shù)方法進(jìn)行綜合勘查, 綜合解釋, 切實開展前期地質(zhì)論證工作, 在進(jìn)行充分論證的基礎(chǔ)上, 確定探采結(jié)合的地?zé)峋弧嵺`表明, 在多數(shù)情況下是成功的, 尤其是在石油部門打過油氣探井的地方打地?zé)峋?/a>, 因有油氣探井試油、試水成果, 成功率較高。因此,有的地方根據(jù)石油探井提供的有關(guān)信息, 包括含水層巖性、厚度、滲透性、水溫、水化學(xué)等資料, 選定井位, 對地?zé)豳Y源的勘探開發(fā)起到了重要指導(dǎo)作用。有些地區(qū)的油氣探井雖曾打出地?zé)崴?/a>, 但多已封井, 如四川大邑縣花水灣的一眼廢棄探井, 經(jīng)專家進(jìn)行可行性論證后被打開, 獲得水溫近70 ℃、自流量達(dá)7000m3 /d 的自流熱水。而在一些地方,如成都鳳凰山, 由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜, 勘查技術(shù)手段有限, 致使鉆探工作失利, 大量資金流失。目前,就地?zé)峥碧?/a>工作的發(fā)展勢頭看, 各地地?zé)峋酱蛟缴? 不僅在地?zé)岙惓^(qū)打井, 在非異常區(qū)也打, 風(fēng)險很大。因此, 為提高鉆井成功率, 最大限度地減少鉆探風(fēng)險, 做好前期地質(zhì)論證工作取得必要的地質(zhì)依據(jù), 是十分重要的。

 

  3.2  合理開發(fā), 綜合利用, 有效保護(hù), 實現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)地?zé)豳Y源開發(fā)利用的范圍很廣, 是由其多功能特點決定的, 所以在地?zé)衢_發(fā)利用中, 要合理開發(fā), 按不同的用途, 綜合利用資源, 進(jìn)行梯級利用, 最大限度地提高資源利用效率, 從而獲得高的經(jīng)濟(jì)效益。

 

  地?zé)豳Y源是可再生的能源資源, 同時又是有限的資源, 其補(bǔ)給的過程是極其緩慢的。在合理開發(fā)地?zé)豳Y源的同時, 還要注意保護(hù)好地?zé)豳Y源。在我國中西部的一些地?zé)崽? 如羊八井、西安、昆明、鄭州等地, 由于過量開采而引起水位持續(xù)下降, 有的地方已導(dǎo)致資源枯竭, 嚴(yán)重影響到地?zé)崽锏膲勖?a href="http://lichunhm.cn/t/羊八井地?zé)崽?html" >羊八井地?zé)崽?/a>于1991 年所測地面最大沉降值達(dá)176.6mm , 生產(chǎn)井的汽化面已下降20 ～ 45m ,92 ℃泉、河心沸泉等地表地?zé)犸@示消失了, 熱水湖不熱了。西安東南郊地區(qū)水位已降至井口以下120m 左右, 昆明地?zé)崽锼灰阅昃?m 的速度持續(xù)下降。為保持地?zé)峋亢退畨旱姆€(wěn)定及防止地?zé)嵛菜?/a>對環(huán)境的影響, 一方面要加強(qiáng)管理, 采取限量打井、限制開采量等措施, 合理開采, 有效保護(hù);另一方面, 需結(jié)合地?zé)崽锞唧w條件, 反復(fù)進(jìn)行回灌試驗取得可靠參數(shù), 開采與回灌要同時考慮,以確保地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)。

 

  3.3  發(fā)展地?zé)豳Y源的直接利用、梯級利用和景觀保護(hù)我國大部分地區(qū)地?zé)豳Y源豐富, 類型齊全, 分布廣泛, 且多為中低溫;高溫地?zé)豳Y源僅分布在西藏、滇西和川西地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計, 我國已經(jīng)調(diào)查的2004 處溫泉中, 有1580 處水溫介于25 ℃～ 60 ℃之間, 占溫泉總數(shù)的78.8 %。因此認(rèn)為, 在我國地?zé)豳Y源的開發(fā)利用方面, 以發(fā)展中低溫地?zé)豳Y源的非發(fā)電利用, 即直接利用為宜, 如在紡織、印染、造紙、空調(diào)、制冷、魚類加工、奶制品、麥種、蔬菜、水果等烘干, 孵化、繁育良種, 溫室種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、繁育水浮蓮, 灌溉農(nóng)田、發(fā)展農(nóng)村沼氣,化學(xué)提取以及采暖、沐浴、療養(yǎng)、旅游、熱供水、飲用等方面開展綜合利用, 以滿足廣大用戶的需求。目前, 在我國的一些地?zé)釁^(qū), 地?zé)岵膳?/a>后尾水的溫度多在30 ℃ ～ 40 ℃之間, 尚未充分利用就被大量排出, 說明目前資源浪費(fèi)的現(xiàn)象是較為普遍的。建議按不同溫度開展地?zé)豳Y源的梯級利用, 即根據(jù)“因地制宜, 物盡其用” 的原則, 發(fā)揮資源優(yōu)勢, 減少浪費(fèi), 提高地?zé)崂?/a>率。

  對一些高溫溫泉、沸泉以及間歇噴泉來說, 發(fā)電利用并不是地?zé)衢_發(fā)利用的唯一方向。比如間歇噴泉, 它是在特定的地質(zhì)構(gòu)造背景下形成的, 在世界范圍內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)數(shù)處, 如美國黃石公園的老實泉、冰島大噴泉以及我國西藏的搭格架、谷露、查布和川西的熱坑(茶洛)等, 均屬十分罕見的奇特景觀。滇西騰沖是我國大陸唯一保存完好的火山溫泉區(qū), 擁有罕見的火山、地?zé)峋坝^及珍貴的醫(yī)療礦泉水資源。發(fā)展上述地?zé)峋坝^的非電利用, 對于保護(hù)這類自然“瑰寶” 更具有深遠(yuǎn)意義。如在這類地區(qū)開展以發(fā)電為目的的地?zé)峥辈?/a>工作, 建立電站, 勢必會破壞在漫長的地質(zhì)發(fā)展過程中形成的地?zé)峋坝^, 這在我國西部的地?zé)衢_發(fā)中是有過教訓(xùn)的, 其后果將不堪設(shè)想。因此, 建議有關(guān)部門盡快立法,使大自然賦予人類的來之不易的地?zé)峋坝^得以保護(hù)下來, 留傳后代。

 

  3.4  采用先進(jìn)科學(xué)技術(shù), 建好示范點, 形成規(guī)模,推進(jìn)地?zé)崂?/a>產(chǎn)業(yè)化發(fā)展合理地開發(fā)利用地?zé)豳Y源, 必須有相當(dāng)先進(jìn)的開發(fā)利用技術(shù)手段, 以期達(dá)到在節(jié)能、保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上, 充分發(fā)揮地?zé)峁こ绦б娴哪康摹Ｄ壳? 我國無論是在地下勘探、儲量評價, 還是在開發(fā)利用、設(shè)備與儀表制造等方面, 在技術(shù)上與國外都有很大差距, 這就要求我國的有關(guān)部門和企業(yè), 狠下功夫, 提高技術(shù)水平, 推廣新技術(shù)、新材料、新工藝, 逐步淘汰落后的設(shè)備和工藝, 使我國地?zé)衢_發(fā)的總體水平逐漸接近世界先進(jìn)水平。

 

  提高技術(shù)水平的重要途徑, 是加快地?zé)崂?/a>產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。采用先進(jìn)技術(shù), 必須做好示范試點工作, 通過示范培育典型, 然后以點帶面, 不斷總結(jié)經(jīng)驗, 逐步擴(kuò)大規(guī)模。示范點的建立應(yīng)與當(dāng)?shù)氐馁Y源條件和開發(fā)條件結(jié)合起來, 形成不同的類型, 如高溫地?zé)岚l(fā)電、中低溫地?zé)?/a>采暖、養(yǎng)殖和種植、療養(yǎng)和旅游等。所有的示范點應(yīng)具有規(guī)模效益, 應(yīng)當(dāng)是科學(xué)規(guī)劃、合理開發(fā)、綜合利用的典型, 是地?zé)豳Y源節(jié)約、高效運(yùn)用的典型, 是實行系列化、規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化的典型。

 

  3.5  按法律、法規(guī)嚴(yán)格管理

 

  首先, 從資源管理人手, 嚴(yán)格按照《礦產(chǎn)資源法》及其配套法規(guī)的要求, 調(diào)整好地?zé)豳Y源勘查、地熱儲備與開發(fā)強(qiáng)度的關(guān)系, 優(yōu)化資源配置。要認(rèn)真貫徹落實《中華人民共和國節(jié)約能源法》, 規(guī)范地?zé)崮茉?/a>的開發(fā)利用。地?zé)峁?/a>工程從設(shè)計、施工到生產(chǎn)運(yùn)行, 要建立健全規(guī)范的生產(chǎn)管理體系和服務(wù)體系, 建立開采、回灌體系, 地?zé)崽锉O(jiān)測體系,并按相應(yīng)的法規(guī)嚴(yán)格管理, 確保資源能夠科學(xué)規(guī)劃、合理開發(fā), 高效持續(xù)利用。其次, 要加強(qiáng)地?zé)帷?a href="http://lichunhm.cn/t/節(jié)能.html" >節(jié)能的科學(xué)管理。地?zé)嵫b備系統(tǒng)都應(yīng)配置計量和控制儀表, 并應(yīng)逐步使用計算機(jī)自動監(jiān)控系統(tǒng)。

 

  有條件的地方, 要進(jìn)行地?zé)崂?/a>節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價, 開展地區(qū)間技術(shù)咨詢、信息服務(wù)和人才培訓(xùn)等工作。第三, 要加強(qiáng)部門間、行業(yè)間的協(xié)調(diào)。地?zé)岬拈_發(fā)利用涉及許多部門和行業(yè), 只有在各部門和各行業(yè)的支持和配合下, 才能使我國的地?zé)崾聵I(yè)高速健康發(fā)展。

 

  綜上所述, 地?zé)崮?/a>是一種應(yīng)用前景十分廣闊的新能源。通過長期的利用實踐, 人們認(rèn)識到在地?zé)豳Y源的開發(fā)利用中, 應(yīng)根據(jù)資源條件, 貫徹因地制宜, 合理開采, 避免浪費(fèi), 綜合利用, 提高熱能利用率的方針。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 地?zé)崮艿拈_發(fā)水平逐步提高, 已從單一的粗放型利用向綜合的集約化利用發(fā)展, 它必將為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。