基于鞍山地熱水資源管理模式探析

趙明明

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

1 管理目標、原則、方法

1.1 管理目標

地熱水資源管理目標具有多重性的特點，應從經濟目標、社會目標、資源目標、環境目標等角度來考慮[1](如圖1)，可概括為以可持續發展指導地熱資源勘查、開發利用及管理，以整合地熱水資源，從長遠角度搞好地熱開發利用規劃，建立權威、高效和協調的地熱水資源管理體制，引導地熱資源開發向科學化和有序化發展，使地熱資源“在保護中開發，在開發中保護”。以地熱水資源的承載力為約束條件[1]，合理開發利用地熱水資源，提高地熱水資源的綜合利用；強化計劃節約用水管理，減少地熱水開發利用所引起的環境問題；通過地熱水資源的合理開發利用，滿足經濟社會發展的需求[1]，以地熱水資源的可持續利用來支持鞍山經濟社會發可持續發展。

1.2 管理原則

1.2.1 實施可持續發展機制

鞍山地熱水資源結構類型應從自然資源消耗類型向智力資源消耗類型轉變，根據其資源環境問題的特性及開發利用可持續發展的機制，采取政府干預和市場調節相結合的調節機制[1]。通過逐步加強管理規范地熱水資源中的行為，徹底扭轉地熱水資源的不合理開發利用方式，逐步減少和消除影響地熱水資源可持續利用的生活、生產和消費方式，使地熱水資源經濟系統和生態系統達到良性循環，實現資源的可持續發展。

1.2.2 地熱水與常規地下水的聯合開發利用

鞍山地熱水資源的管理不僅要重視保護區內地熱水資源的開發及利用，同時也要對其常規地下水的開發及利用進行嚴格的規劃和管理，因為地下水具有連通性[2]，常規地下水的不合理開采會對周邊地熱水資源的水質、水溫及水量產生影響，所以為了可持續地開發利用地熱水資源，要實現地熱水資源保護區內常規地下水與地熱水資源的聯合利用與保護。

圖1 地熱水資源管理目標框架

1.2.3 開采與保護并重

地熱水資源是經過漫長的地質歷史過程所形成的，其熱源來自大地熱流值的補給，水源主要依靠淺層地下水的補給[2]，且補給量有限，因此在地熱水開發利用的同時也要考慮到資源的有限性。隨著近年來地熱水資源的開采量迅速增加，由抽取地熱水引起水位下降、地溫變化、地面沉降、熱污染、誘發地震等現象頻頻發生，所以地熱水資源和其他礦產資源一樣，在開采利用的同時，也要重視對資源的保護，這樣才能其達到可持續利用，發揮經濟的效益的同時達到生態環境良好等目標。

1.2.4 供、用、排一體化的統一管理

地熱水資源管理必須要實行統一管理，管理部門不僅要對地熱水的供給進行管理，也要對用水戶的使用過程及地熱尾水的排放進行管理[2]，從而形成嚴格、高效的管理方式。地熱水的管理可以借鑒水資源管理模式，采用地熱水務一體化，從供水、用水、排水，到節約用水、污水處理及再利用和保護全程序的管理體制，實現地熱水資源管理在空間與時間的統一、質與量的統一、開發與治理的統一、節約與保護的統一[2]，達到開發利用和管理保護地熱水資源的最佳經濟、社會、資源及環境效益的結合。

1.3 管理方法

1.3.1 法律手段

法律手段是地熱水資源管理的一種強制性手段，依法管理是全面實現地熱水資源的綜合利用，維持地熱水資源開發利用秩序[2]，消除和防治地熱水引起的污染及保障地熱水資源可持續發展的重要措施。《鞍山市地熱水資源管理條例》中明確了部分管理細則及相關的管理程序，使地熱水的管理有法可依。

1.3.2 行政手段

地熱水資源行政管理主要包括：管理政策、工作計劃和規劃的制定；運用行政權力對某些區域采取特定管理措施；地熱項目審批；監督地熱水利用程序；地熱水資源保護和節約用水的宣傳；調解地熱水資源糾紛等。行政管理帶有一定的準法制性和強制性[3]，只有通過有效力的行政管理才能實現地熱水資源管理的目標。

1.3.3 經濟手段

地熱水資源具有雙重屬性，既是珍貴的自然資源，也是效益較高的經濟資源，在管理中應利用價值規律[3]，運用價格、稅收等經濟方式，來控制生產者在地熱水資源開發中的行為，調節地熱水資源的合理分配，促進地熱水資源的高效利用。

1.3.4 技術手段

技術手段是充分利用現有的科學技術，運用既能改善地熱水資源開發利用方式，又能提高生產效率，又可減少地熱水資源浪費，對地熱水資源引起的環境危害控制在最低限度的技術以及先進的地熱水污染防治技術等，以此來達到高效管理地熱水資源的目的。

1.3.5 宣傳手段

宣傳教育既是地熱水資源管理的重要手段，也是地熱水資源管理的基礎。地熱水資源相關法規法規、地熱水資源保護措施及取水許可等都需要進行有效的宣傳教育。同時宣傳教育還是節約用水、保護地熱水資源的思想發動工作，充分利用道德約束力量來規范人們對地熱水資源的利用行為。

1.3.6 加強地區間的合作與交流

通過學術報告、會議交流等方式，到其他國家或地區參觀學習，引進先技的地熱水資源管理理論、技術和方法，以保障鞍山地區地熱水資源的可持續利用。

1.4 管理工作的主要內容

管理工作的流程如圖2所示。

圖2 鞍山市地熱水資源管內容

2 鞍山市地熱水資源用水模式

鞍山地熱水資源分布較廣，各個地區的地熱水資源的成因不同、溫度、水質、水壓不同，各地區的開發利用程度也不同，所以根據各自的特點，建立不同的管理模式，做到管理工作有重點[4]，實現高效利用與科學管理。

另外依據對鞍山市地熱水資源評價結果，以倪家臺地熱水保護區、湯崗子地熱水保護區和西荒地地熱水保護區的地熱水可開采量為約束條件，根據對各保護地熱產業的分析，同時希望在現有合理開采水量的前提下，針對各地的產業發展特點，相應地建立各自的地熱水管理模式，解決地熱產業發展過程中的問題，從而達到地熱水資源開發利用整體產業的協調發展，分別建有以下幾種管理模式。

2.1 醫療和療養用水模式

醫療和療養用水的發展模式主要是根據湯崗子地熱水保護區的特點建立的，目前該區已經建立起規模化的療養院，產業結構較為完整，而湯崗子熱田的地熱水也主要供給該療養院使用。療養院以擁有熱礦泥資源而聞名國內外，但由于該區地熱水的大量開采，致使礦泥資源無法正常使用，為了保護此珍貴資源，地熱水開采量限制在700m3/d以下，因此也是該地區地熱產業發展的最大限制因素，所以湯崗子保護區應該克服地熱水資源量不足的劣勢[4]，安裝回灌系統，人為性增加地熱水可利用量，同時加強對現有資源利用的管理，管理模式如圖3所示。

圖3 醫療和療養用水管理模式結構

2.2 休閑娛樂用水模式

娛樂用水模式主要針對倪家臺地熱區目前地熱產業的主要利用方式而確定的，該區是以地熱水的開發利用為依托，具有鄰近著名旅游風景區的發展優勢，形成了自己特色的休閑娛樂產業。但在發展過程中，對地熱水破壞性開采也制約了其產業的發展潛力，通過評價結果顯示倪家臺保護區的地熱水開采量為1500m3/d左右，而目前的批準水量要超出此結果，造成了地熱水水位大幅下降的現象，從而也造成了該區地熱產業擁有較好的外部發展條件，但內部卻存在著較大弱點的現狀，因此要調整地熱水的用水模式，使其持續、健康發展，用水管理結構如圖4所示。

圖4 休閑娛樂用水管理模式結構

2.3 種植與養殖用水模式

地熱水溫室是利用低溫地熱水資源的良好途徑。我國北方地區冬季氣候寒冷，冬季溫室蔬菜種植得到發展，但是成本較高，且溫度控制較難。地熱水溫室便于溫度調節控制，且成本低廉，因此得到較大發展。地熱水溫室除種植反季節的新鮮蔬菜外，還種植鮮花，特別供應春節所需[4]。目前只有西荒地地熱水保護區有地熱水溫室，但發展規模海較小，但也說明該區發展潛力比較大，因此應該抓住國家鼓勵大力發展可再生能源的機遇，在內、外部都有較大發展優勢的情況下，進一步優化產業結構，規范管理、擴大規模，用水管理結構如圖5所示。

圖5 種植與養殖用水管理模式結構

2.4 供暖用水模式

目前整個鞍山地區還都沒有用地熱水進行供暖，但在開發利用規劃中應該把地熱供暖考慮進去，而且地熱供暖的技術條件也比較成熟，我國的天津市是北方利用地熱集中供熱總量最大的城市，地熱水設計開采流量約2m3/d，平均井口出水溫度約83℃，經過采暖后排水溫度約38℃[4]，因此可以借鑒該市的供熱模式。在地熱供暖的開發利用過程中要認真分析地熱水供暖的熱力系統，還要考慮由于地熱水質的不同隊換熱器或供熱管網終端散熱器造成的腐蝕，以及調峰方案的配套選擇等，用水管理模式如圖6所示。

圖6 供暖用水管理模式結構

地熱供暖是利用地熱水的熱能屬性，用水特性是應用于供暖的地熱水溫度一般在60℃以上，也有采用50～60℃的，50℃以下的則很少采用。分直接供暖和間接供暖兩種方式，直接供暖是將地熱水直接送入供熱系統，其對地熱水的水質要求高，不得對供暖管道系統產生腐蝕和結垢，一般為礦化度比較低的地熱水；間接供暖是使地熱水通過熱交換器將熱轉換給供熱系統進行供暖。開采具有腐蝕性和易產生結垢的地熱水供暖[4]，一般采用間接供暖方式。地熱水供暖的利用率取決于地熱水的溫度及其供暖后排放水溫度，地熱水溫度愈高，供暖后的排水溫度愈低，則其供暖的利用率越高，如圖7所示。

圖7 地熱間接式供熱系統

這種地熱水資源的利用管理應從以下幾方面加強管理：

(1)加強地熱水開采井的總量控制與開采強度控制，由于地熱水資源是一種清潔能源，在倡導環保、生態理念的前提下，利用地熱水采暖會大量地開展，所以為了過度開采造成的地面沉降、地熱水溫下降等影響地熱水資源的可持續利用，應加強開采總量及每眼開采井的強度控制。

(2)加強尾水熱污染的處理，地熱水供暖的一個重要問題在于尾水排放溫度過高，多在40℃以上，造成資源的浪費，同時形成熱污染，不環保。因此可以采用高溫水源熱泵技術，對地熱水尾水進行能量回收，充分利用地熱水資源，同時還可以降低尾水溫度，使尾水排放符合環保要求。

(3)實行采、灌結合，提高回灌率由于人們認識不夠，開采手段不完善，一般未能制定科學合理的開發方案[5]，致使地熱水區過量開采，熱儲水位下降迅速，地熱水資源嚴重浪費。為有效控制水位下降，保護地熱水資源，應實行采、灌結合盡可能做到少消耗儲層中的地熱水量，通過回灌技術多采取儲層中的熱量，保持儲層均衡穩定的熱水頭壓力[5]，實現資源的可持續利用。對于新建項目，開鑿開采井的同時，必然設有回灌井。對于老項目，要對回灌井進行增設或改造，提高回灌率。

3 結語

以上4種模式是針對鞍山市地熱水資源主要用途進行的分類指導，地熱水資源具有多重屬性，但是每種屬性的特點有所不同，所以針對地熱水資源的每種不同屬性有側重地進行管理，可以實現地熱水資源的高效利用，同時也達到資源、社會、環境的協調發展。

[1] 高光松. 鞍山市地熱水資源管理模式研究[J]. 黑龍江水利科技, 2016(05).

[2] 李勇, 王海峰. 鞍山市: 研究適合我國地熱水資源的管理模式[J]. 中國水利, 2010(17).

[3] 秦振江, 秦學飛, 譚萍. 鞍山市地熱水資源現狀及開發利用對策研究[J]. 水利發展研究, 2004(05).

[4] 張偉, 董忠龍. 鞍山市地下熱水成因探討[J]. 東北水利水電, 2001(11).

[5] 楊維, 郭亞偉, 康志勇, 等. 鞍山市倪家臺地熱田水化學特征及其演化機制[J]. 環境化學, 2010(02).