林濤

福建省廈門(mén)地質(zhì)工程勘察院，福建廈門(mén)，361008

0 引言

湯埔地?zé)岬V區(qū)位于福建省泉州市安溪城關(guān)北西328°，直距約13km，行政區(qū)隸屬安溪縣金谷鎮(zhèn)湯埔村管轄。其地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°06′45″~118°07′00″，北緯25°09′15″~25°09′45″，面積為0.39km2。受該礦區(qū)探礦權(quán)擁有者安溪清水巖溫泉度假山莊有限公司的委托，福建省廈門(mén)地質(zhì)工程勘察院對(duì)該礦區(qū)地?zé)豳Y源進(jìn)行可行性勘查，并在此基礎(chǔ)上對(duì)該礦區(qū)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用及可持續(xù)發(fā)展的有效策略進(jìn)行探究總結(jié)。

1 地?zé)豳Y源概述

1.1 特征

地?zé)豳Y源是一種潔凈的清潔能源，亦是能夠利用科學(xué)技術(shù)手段進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用的，是貯存在地球內(nèi)部的可再生熱能。地?zé)豳Y源主要來(lái)自地球內(nèi)部熔融巖漿和放射性物質(zhì)衰變，通常集中分布在構(gòu)造板塊的邊緣地帶。受地球構(gòu)造不均勻性的影響，地?zé)豳Y源的分布存在明顯的不均勻性，這使得其具有與礦產(chǎn)資源相似的屬性特征，即總體分布廣泛而又相對(duì)集中，資源分布具有不均衡性、隱蔽性、可變化性的特征。此外，在地殼中，地?zé)豳Y源通常會(huì)對(duì)流經(jīng)或附近的地下流體產(chǎn)生加熱作用，而這些帶有一定熱量的地下流體也屬于具有一定開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的地?zé)豳Y源，這使得地?zé)豳Y源又具有與水資源相似的屬性特征，即具有可恢復(fù)性、有限性、利用多樣性、周期性的特征。由此可見(jiàn)，地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用，兼具熱資源、熱水資源、礦產(chǎn)資源三類(lèi)資源的開(kāi)發(fā)利用特征。

1.2 特點(diǎn)

鑒于地?zé)豳Y源的形成因素及其主要屬性特征，地質(zhì)研究人員總結(jié)出地?zé)豳Y源的以下三個(gè)突出特點(diǎn)：①地?zé)豳Y源屬于清潔型、環(huán)保型能源。由于該類(lèi)型資源是對(duì)熱能的直接利用，因此在資源開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等污染性氣體，從而能夠有效保護(hù)大氣環(huán)境；同時(shí)，地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用，能夠一定程度上減少礦石燃料的消耗量，從而顯著緩解礦石燃料使用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和破壞；另外，高溫地?zé)豳Y源與太陽(yáng)能、風(fēng)能類(lèi)似，也可直接用來(lái)發(fā)電且發(fā)電過(guò)程同樣具有高效性和環(huán)保性；②地?zé)豳Y源具有可再生、可循環(huán)利用的特點(diǎn)。例如：地下熱水資源開(kāi)發(fā)利用是地?zé)豳Y源最主要的應(yīng)用形式，雖然地?zé)岬V區(qū)內(nèi)的原始地?zé)崴Y源儲(chǔ)量是有限的，但只要開(kāi)發(fā)者進(jìn)行合理的規(guī)劃與開(kāi)發(fā)，避免資源的過(guò)度使用，并制定科學(xué)的資源保護(hù)措施，對(duì)其進(jìn)行持續(xù)性恢復(fù)，同樣可以確保資源使用和恢復(fù)的平衡性，從而實(shí)現(xiàn)地?zé)崴Y源的可再生、持續(xù)性循環(huán)利用；③地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用不易受外界因素影響。對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能等傳統(tǒng)的清潔型能源，天氣因素對(duì)其開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程具有極其巨大的影響，而地?zé)豳Y源在開(kāi)發(fā)和利用時(shí)，并不會(huì)受到天氣因素的影響，只需考慮礦區(qū)資源情況是否滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)利用需求并做好自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估即可。同時(shí)，相較于太陽(yáng)能和風(fēng)能，地?zé)崮艿陌l(fā)電量和利用效率要高很多[1]。

2 地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用及可持續(xù)發(fā)展策略

2.1 進(jìn)行合理規(guī)劃，做好基礎(chǔ)勘查工作

在“湯埔地?zé)岬V區(qū)地?zé)豳Y源勘查項(xiàng)目”中，勘查單位尤為重視基礎(chǔ)勘查和規(guī)劃指導(dǎo)工作，并通過(guò)以下工作來(lái)保障地?zé)豳Y源基礎(chǔ)勘查工作的科學(xué)性和全面性，避免礦區(qū)地?zé)豳Y源的盲目開(kāi)發(fā)：①做好礦區(qū)地質(zhì)資料搜集和分析工作。地?zé)豳Y源分布普遍與基底埋藏分布、礦區(qū)構(gòu)造斷裂、深部地層巖性等因素有關(guān)，因此在開(kāi)展勘查工作前，廣泛搜集礦區(qū)附近地質(zhì)構(gòu)造資料以及區(qū)域地質(zhì)資料，是勘查單位開(kāi)展地?zé)豳Y源基礎(chǔ)勘查工作的必要性工作。通過(guò)對(duì)上述資料的搜集和分析，勘查單位能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域的地質(zhì)情況形成初步的判斷，從而為后續(xù)工作的開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)；②做好地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查工作。在現(xiàn)有地質(zhì)資料和航衛(wèi)片解釋資料的基礎(chǔ)上，對(duì)航衛(wèi)片解釋中提及的重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和驗(yàn)證，以此尋找地質(zhì)露頭、分析礦區(qū)地?zé)嵝纬傻牡刭|(zhì)構(gòu)造背景、總結(jié)地?zé)崽飵r性及地層特征、判斷巖漿活動(dòng)及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)情況。本次地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查主要以《廈泉莆地?zé)嵴{(diào)查項(xiàng)目》野外地質(zhì)填圖為基礎(chǔ)資料，結(jié)合本區(qū)特點(diǎn)開(kāi)展工作。工作手圖采用1∶10000地形圖為底圖，觀(guān)察路線(xiàn)以穿越、追索法相結(jié)合，觀(guān)測(cè)點(diǎn)重點(diǎn)放在天然或人工露頭處，調(diào)查面積為7km2，觀(guān)測(cè)點(diǎn)為30個(gè)；③做好地球物理勘查工作。結(jié)合“湯埔地?zé)岬V區(qū)”實(shí)際情況，勘查單位主要采用以下兩種方法進(jìn)行地球物理勘查：首先是視電阻率剖面測(cè)量。以《福建省安溪縣清水巖一帶地?zé)豳Y源物探勘查工作報(bào)告》為基礎(chǔ)資料，采用“S—2雙頻道數(shù)字激光儀”進(jìn)行測(cè)量。供電極距選擇AO=BO=30m、50m、70m三種，MN=10m，點(diǎn)距5m。工作區(qū)設(shè)6條剖面，總長(zhǎng)1240m，聯(lián)合剖面和對(duì)稱(chēng)四極剖面觀(guān)測(cè)有效物理點(diǎn)各為762點(diǎn)，電測(cè)深點(diǎn)2點(diǎn)，目的為探測(cè)近東西和近南北斷裂位置，為布置勘探井提供依據(jù)；其次是高精度磁法測(cè)量。使用GSM-19T v6.0質(zhì)子磁力儀，探頭高度選用1.8m。觀(guān)測(cè)磁場(chǎng)總量，經(jīng)基點(diǎn)、日變改正后計(jì)算各觀(guān)測(cè)點(diǎn)總量磁異常（△T）。觀(guān)測(cè)點(diǎn)距為10m；④做好淺層地?zé)釡y(cè)溫工作。由于本區(qū)地形地貌條件復(fù)雜，民宅密布，不利淺層測(cè)溫孔施工，因此僅完成淺層測(cè)溫孔14個(gè)，民井調(diào)查測(cè)溫9個(gè)，利用已施工勘探孔測(cè)溫3個(gè)，溫泉出露點(diǎn)測(cè)溫1處。為保證測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，淺層測(cè)溫孔均下入φ50mm塑料管保護(hù)孔壁，測(cè)溫點(diǎn)間距2m；⑤做好地?zé)峥足@探工作。地?zé)徙@探是最準(zhǔn)確、最直觀(guān)的地?zé)豳Y源勘探方法，但其實(shí)施成本較高、工作量較大，因此實(shí)施前必須要綜合分析所有相關(guān)資料并精心編制施工方案，以確保工作的可行性和有效性。在“湯埔地?zé)岬V區(qū)地?zé)豳Y源勘查項(xiàng)目”中，總共施工了3口孔深分別為170m、172m和203m的探采結(jié)合井，各孔上部風(fēng)化層均采用φ168mm無(wú)縫鋼管護(hù)壁，終孔孔徑均為φ110mm；⑥做好群井降壓抽水試驗(yàn)工作。利用深井潛水電泵對(duì)3口探采結(jié)合井同時(shí)進(jìn)行抽水降壓試驗(yàn)并選擇2個(gè)測(cè)溫孔作為觀(guān)測(cè)井，利用電測(cè)水位計(jì)和水表對(duì)水位、水量進(jìn)行測(cè)量，以此了解區(qū)域地?zé)崴畠?chǔ)量情況；⑦做好水質(zhì)分析工作。抽水試驗(yàn)結(jié)束前對(duì)地?zé)崴M(jìn)行取樣，并將樣品送至相應(yīng)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行水質(zhì)分析。當(dāng)完成上述地?zé)豳Y源基礎(chǔ)性勘查工作后，勘查單位需要根據(jù)勘查數(shù)據(jù)資料編寫(xiě)礦區(qū)地?zé)豳Y源可行性勘查報(bào)告，根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、地?zé)豳Y源情況及資源開(kāi)發(fā)需求，針對(duì)資源配置、開(kāi)發(fā)方案、施工方案、設(shè)備選購(gòu)等內(nèi)容提出指導(dǎo)性建議，以此確保資源開(kāi)發(fā)的科學(xué)性、環(huán)保性及經(jīng)濟(jì)性[2]。

2.2 做好勘查評(píng)價(jià)，保證開(kāi)發(fā)的科學(xué)性

結(jié)合地?zé)豳Y源基礎(chǔ)勘查數(shù)據(jù)資料，對(duì)礦區(qū)地?zé)豳Y源基本情況進(jìn)行客觀(guān)評(píng)價(jià)，可為地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃方案的制定提供更充足、更客觀(guān)的參考依據(jù)，從而進(jìn)一步保證資源開(kāi)發(fā)利用的科學(xué)性，避免資金浪費(fèi)、資源配置不合理、環(huán)境污染等問(wèn)題的發(fā)生。在“湯埔地?zé)岬V區(qū)地?zé)豳Y源勘查項(xiàng)目”中，勘查單位主要從以下幾個(gè)方面對(duì)礦區(qū)地?zé)豳Y源情況進(jìn)行評(píng)價(jià)：①通過(guò)動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)對(duì)地?zé)崴畡?dòng)態(tài)變化情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)S001溫泉點(diǎn)及ZK1探采孔水溫、自流量等數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)，勘查單位得到以下動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)表（見(jiàn)表1），根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，S001溫泉點(diǎn)水溫、自流量與ZK1探采孔水溫、水位動(dòng)態(tài)變化小且穩(wěn)定。同時(shí)，在進(jìn)行群井降壓抽水試驗(yàn)時(shí)，S001溫泉點(diǎn)干枯，說(shuō)明它們之間有較好的水力聯(lián)系；②對(duì)地?zé)豳Y源可開(kāi)采量進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，技術(shù)人員依據(jù)群井抽水試驗(yàn)資料計(jì)算出湯埔礦區(qū)地下熱水資源的可采量為3286.8m3/d，水溫為58.8℃；然后利用Wt=4.1868Q（t-to）這一公式對(duì)熱能進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，其中Wt為熱功率（kW）、Q為地?zé)崃黧w可開(kāi)采量（L/s）、t為地?zé)崃黧w溫度（℃）、to為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁兀ā妫?.1868為換算系數(shù)，經(jīng)計(jì)算湯埔礦區(qū)地?zé)崴Y源的熱能為6020.25kW；③對(duì)地?zé)崴|(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于湯埔礦區(qū)而言，地?zé)崴|(zhì)評(píng)價(jià)主要是指理療熱礦水評(píng)價(jià)。經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)湯埔礦區(qū)理療熱礦水樣品的科學(xué)分析，其各項(xiàng)數(shù)值如表2所示。依據(jù)《地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法及估算規(guī)程》（DZ/T0331-2020）理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，湯埔礦區(qū)地下熱水中，偏硅酸、水溫達(dá)到理療熱礦水命名標(biāo)準(zhǔn)，可命名為“硅酸水、溫礦（泉）水”，具較好的醫(yī)療保健價(jià)值；其次是對(duì)地下熱水腐蝕性、結(jié)垢等進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。

表1 湯埔礦區(qū)地?zé)崴粤髁?、水位、水溫?dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)表

2.3 依靠技術(shù)手段，落實(shí)示范區(qū)的建立

依托現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)手段，走產(chǎn)業(yè)化道路，建立地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用示范區(qū)是我國(guó)地?zé)豳Y源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用的主導(dǎo)方向。因此，在進(jìn)行地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程中，應(yīng)積極主動(dòng)地將現(xiàn)代高新技術(shù)手段應(yīng)用于資源勘查、開(kāi)發(fā)、利用、保護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，以此增強(qiáng)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的科學(xué)性和規(guī)范性，有效落實(shí)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用[4]。例如：將先進(jìn)的深部地球物理勘查技術(shù)和鉆探技術(shù)應(yīng)用于地?zé)豳Y源勘查和地?zé)峋┕きh(huán)節(jié)，以此提高控?zé)針?gòu)造與熱儲(chǔ)的勘查精確性；將自控、熱泵、防腐等技術(shù)應(yīng)用于地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)，以此提高地?zé)豳Y源的綜合利用水平；將地?zé)嵛菜毓嗉夹g(shù)應(yīng)用于地?zé)豳Y源保護(hù)環(huán)節(jié)，以此提高地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)的生態(tài)環(huán)保性等等。在“湯埔地?zé)岬V區(qū)地?zé)豳Y源勘查項(xiàng)目”中，開(kāi)發(fā)單位主要采用以下開(kāi)采模式對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行開(kāi)采(見(jiàn)圖1)：①以批準(zhǔn)的地?zé)衢_(kāi)采量為開(kāi)發(fā)利用依據(jù)，根據(jù)已建開(kāi)采管井的水量、水溫、水質(zhì)情況以及輸送距離、地形高差等配置抽水設(shè)備。將抽水泵放置一定深度進(jìn)行地下熱水開(kāi)采，從而達(dá)到供水的目的；②選用熱損失率0.8oC/km和防腐性能良好的外包橡塑保溫管和彩鋼板作為保溫管道進(jìn)行輸送供水，將地下熱水輸送至保溫蓄水池，然后再通過(guò)保溫管道送至各用水區(qū)域，因輸送管道、保溫蓄水池保溫性和密封性良好，所以，輸送管道等設(shè)施滿(mǎn)足供水、供熱的要求；③在地?zé)釓U水排放方面，采用統(tǒng)一收集，通過(guò)自然降溫、物理、化學(xué)等方法處理，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后，接入市政管道進(jìn)行排放。污水處理工藝合理，能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放要求。

表2 湯埔礦區(qū)理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)價(jià)表

通過(guò)上述開(kāi)采技術(shù)的實(shí)施，湯埔地?zé)豳Y源開(kāi)采順暢、穩(wěn)定，輸送方法及設(shè)施可靠性較好，開(kāi)采方式、生產(chǎn)工藝較合理，滿(mǎn)足各功能用水區(qū)供水的要求。

2.4 完善法律法規(guī)，保證開(kāi)發(fā)的規(guī)范性

為保證地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的規(guī)范性，還應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)法律法規(guī)、政策制度的完善工作。例如：①基于對(duì)“節(jié)能降耗”“可持續(xù)發(fā)展”等發(fā)展理念的理解和把握，對(duì)現(xiàn)有地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用相關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，通過(guò)具體的法律條文引導(dǎo)人們對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行規(guī)范化、科學(xué)化、環(huán)?；拈_(kāi)發(fā)利用，以確保地?zé)豳Y源的可持續(xù)性利用；②遵循“綜合利用”“梯級(jí)開(kāi)發(fā)”等方針，制定“從量計(jì)征”稅收制度，對(duì)于采灌平衡型地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目，可收取較低的稅率，對(duì)于消耗型地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目則應(yīng)收取較高的稅率，以此對(duì)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行有效的宏觀(guān)調(diào)控；③在綜合考慮地區(qū)發(fā)展規(guī)范、地域特色、市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)等因素的基礎(chǔ)上，積極制定熱資源開(kāi)發(fā)利用扶持政策，基于政府推動(dòng)和市場(chǎng)引導(dǎo)相結(jié)合原則，鼓勵(lì)多元化投資、多元化開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源利用率的最大化[5-6]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地?zé)豳Y源具有與礦產(chǎn)資源和水資源相類(lèi)似的屬性特征，同時(shí)具有清潔環(huán)保、可再生、可循環(huán)利用、不易受外界因素影響等顯著特點(diǎn)。新時(shí)期背景下，各地區(qū)政府或相關(guān)企業(yè)應(yīng)通過(guò)進(jìn)行合理規(guī)劃，做好基礎(chǔ)勘查工作；做好勘查評(píng)價(jià)；依靠技術(shù)手段，落實(shí)示范區(qū)的建立；完善法律法規(guī)等策略，最大限度保障地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的科學(xué)性和規(guī)范性，以此實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的合理開(kāi)發(fā)利用和可持續(xù)發(fā)展，更好地緩解資源緊缺問(wèn)題。