鹽城世界之村國際鄉村文化園地熱井項目水資源論證分析

吳 為，曹善宇，李冰妍

(1.江蘇匯智工程技術有限公司，江蘇 南京 210036；2.江蘇省水利工程科技咨詢股份有限公司，江蘇 南京 210029)

《江蘇生態省建設規劃綱要》[1]提出，江蘇地稀人廣、資源供需矛盾突出，要將發展生態服務業、合理開發利用能源作為生態省建設的主要任務之一。綱要明確提出，江蘇新世紀頭20年要不斷提高天然氣等清潔能源在能源消費總量中的比重，積極研究開發地熱能、風能、太陽能等可再生能源，以保護生態和合理使用資源，減少對環境的污染。

地熱水資源是一種可再生能源，其開發利用過程具有成本低、可持續利用以及環保等優點，對節約能源、提高能源利用率以及發展低碳經濟具有極其重要的作用[2-10]，是《中華人民共和國可再生能源法》積極倡導的。鹽城市城南新區世界之村國際鄉村文化園是主題鮮明、功能完善的鄉村旅游園區，該項目規劃鑿建深井開發利用地下熱水，用于園區鄉村休閑旅游溫泉沐浴。

開展該項目水資源論證，分析項目取用地熱水的必要性、合理性、可行性及其對其他用水戶和生態環境的影響，旨在促進水資源的優化配置和可持續利用，保障項目的合理用水要求，為項目建設提供技術支持[11-13]。

1 項目概況

鹽城市城南新區地處江蘇省東部、黃海之濱。世界之村國際鄉村文化園是鹽城市城南新區現代農業示范園區內主題鮮明、特色互補、功能完善的鄉村旅游園區，項目總用地面積約80 hm2，配套商業建設用地約9.845 hm2，新建公共配套設施及建筑物面積約13萬m2，計劃投資7億元。

園區于2012年開始規劃建設，1 000多戶原住戶搬遷安置已完成，土地流轉到位，園區內設施農業栽培區、經濟林果栽植區、優質苗木栽植區等產業項目已全部落戶，園區各類基礎性配套建設已初步完成。該項目重點以國際農耕文化特色為主題，結合海洋和海鹽文化，規劃建設農業科普文化區、產權式酒店度假區、溫泉養生體驗區、近郊家庭親子游樂區、海洋游樂體驗區等5個鄉村旅游景點區域，形成多層次旅游產品和諧發展的綜合性生態農業旅游景區。

溫泉養生體驗區需要全天候熱水供應。為了節約能源，開采利用地熱水，根據鹽城市城南新區世界之村國際鄉村文化園實際開發情況，為解決園區洗浴、理療對能源和用水的需要，在文化園內開鑿地熱井1眼。

國際鄉村文化園地熱井于2017年9月12日開鉆，經過地質鉆探、物探測井、擴孔、下管、填料、洗井、抽水試驗等工作，于11月20日竣工[14]。該地熱井鉆鑿深度1 205 m，井管下入深度1 200 m。11月17—20日由鑿井單位對該井進行了3次不同降深的抽水試驗，測得靜水位5.97 m、動水位116.17 m、水位降深110.20 m時涌水量77.8 m3/h，單位涌水量0.706 m3/(h·m)，井口水溫47.0 ℃。水質檢測結果表明，地熱水中偏硅酸含量達到礦泉水濃度標準，定名為含偏硅酸的溫泉水，可用于洗浴和浴療，具有較好的理療保健價值。該水源作為園區溫泉沐浴，既可以充分利用清潔可再生能源，也節能環保和節約運營成本。

2 水資源及開發利用狀況

2.1 水資源狀況

2.1.1水資源論證范圍

本項目為單井取水，根據《地下水利用與保護規程》[15]，論證范圍以建設項目地熱井為中心，外擴5 km，面積約78.5 km2。結合建設項目取水層特性，確定鹽城市鹽都區為本建設項目的分析范圍。

2.1.2地表水資源分布特征

項目區多年平均降水量為1 006.9 mm，降水年內分配不均。汛期(5—9月)多年平均降水量為708.7 mm，占全年降水量的70.4%。最大多年平均月降水量為227.5 mm，發生在7月份，占全年降水量的22.6%。多年平均蒸發量為831.5 mm，多年平均汛期蒸發量為495.5 mm，占全年蒸發量的59.6%。根據《鹽城市鹽都區水資源綜合規劃》，鹽都區多年平均年地表徑流深為357.0 mm，年地表水資源量為3.734億m3，徑流系數為0.35。其中，東區地表徑流深為389.4 mm，地表水資源量為1.459億m3，徑流系數為0.38；西區地表徑流深為338.9 mm，地表水資源量為2.275億m3，徑流系數為0.34。

由于降水的年內分配及年際變化均很大，導致徑流的年內分配及年際變化亦較大。與降水相比，徑流年內變化更加集中，年際變化極差較大。鹽都區徑流年內分配主要集中在汛期，多年平均汛期徑流量為3.271億m3，占全年徑流量的87.6%。多年平均最大月徑流量為1.315億m3，發生在7月，占全年的35.2%；多年平均最小月徑流量為0.009 8億m3，發生在12月，僅占全年徑流量的0.3%。

項目區多年平均月降水量、月蒸發量、月徑流量分配見圖1～3。

圖1 項目區多年平均月降水量

圖2 項目區多年平均月蒸發量

圖3 項目區多年平均徑流量

2.1.3地下水資源分布特征

區域孔隙地下水主要賦存于古近系和新近系松散地層中，根據地下水賦存的介質條件、水力性質等，自上而下可劃分為孔隙潛水、第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ承壓含水層組,其中潛水和第Ⅰ承壓水由于受第四紀晚更新世、全新世海相沉積環境的影響，多為微咸水、半咸水及咸水。

2.2 開發利用狀況

2.2.1地表水利用

項目地鹽都區地處平原水網區，地勢低洼，境內無攔蓄調節措施。農業灌溉、水產養殖、生活飲用水和工業生產等水源主要通過各類引水工程、提水工程從河道中提水。區域現狀供水工程系統包括農業供水工程、飲用水工程、工業生產供水工程。

根據《鹽城市水資源公報》[16]，現狀水平年鹽都區全年用水量(包括地下水)為5.420億m3，其中：工業用水量為0.333億m3，占用水總量的6.1%；農林業用水量為4.355億m3，占用水總量的80.4%；居民生活用水量為0.390億m3，占用水總量的7.2%；其他用水量為0.342億m3，占用水總量的6.3%。

2.2.2地下水利用

根據鹽城市地下水年報資料，現狀水平年2017年鹽都區地下水實際開采量為381.9萬m3，地下水主要用于生活、工業、食品等行業。

近年來，隨著對地下水開發利用管理的加強及區域供水規劃的實施，地下水開采量2015年約為575萬m3，2016年約為520萬m3，2017年約為382萬m3，呈逐漸減少趨勢。

鹽都區地下水主要開采利用第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ承壓水，淺層水及第Ⅰ承壓水大部分地區為微咸水，很少開采。隨著水行政主管部門不斷加強地下水資源的開采管理，制定有計劃、有步驟地減采、壓采措施，并采取用水總量指標控制，有效地控制了深層地下水開采。

2.2.3地熱水資源開發利用

區域內第Ⅴ承壓地熱水資源開發利用較早，其中中段、下段地熱水水質不符合生活飲用水Ⅲ級標準。根據鹽城印染廠、江蘇江淮動力股份有限公司和市水利服務公司等井測資料，出水水溫在38 ℃～41 ℃之間。該區域承壓層不屬于地下水超采和壓采層位，由于溫度較高和含有多種礦物質，可作為較好的溫泉沐浴水源。

城南新區周邊第Ⅴ承壓地熱水因水質不符合居民生活飲用水Ⅲ級標準和開采成本較高等原因，開發利用較晚。鹽城交通技師學院、城南健身中心地熱井于2010年9月開啟使用，其中城南健身中心地熱井因故障停用。大豐恒北村明升地熱井于2013年12月成井使用，成井時靜水位埋深3.30 m，年取水量為4.5萬m3，出水水溫60 ℃；亭湖區千鶴灣養老中心地熱井成井于2015年7月，井深1 608 m，靜水位埋深3.70 m，年取水量約為4.38萬m3，出水水溫52 ℃。本項目地熱井成井于2017年11月，井深1 205 m，靜水位埋深5.97 m，出水水溫47 ℃。

3 用水合理性、水質可靠性及取水可靠性分析

3.1 用水合理性及水質可靠性

該建設項目開采地熱水主要用于溫泉養生館的各類泡池、湯屋等溫泉沐浴場所。從地熱井泵抽出的地熱水，經射流器、旋流除砂器、錳砂過濾器處理，通過儲水箱、地熱水輸水管道，通到泡池、湯屋場所。泡池、湯屋等水池總面積為1 069 m2，平均水深按0.6 m計算，水池用水總量為641.4 m3。浴池采用循環用水方式，為彌補每天蒸發、人體帶出以及浴池排放的水量，同時考慮到季節性因素，冬、夏、春(秋)季每天分別按浴池容積的40%、30%、35%補充新水。溫泉沐浴場所合計日均補充新水量為 227.2 m3，年需地熱水量約為8.3萬 m3。本項目地熱井出水水溫為47 ℃，若直接用于沐浴，由于水溫過高，人體不能適應，尤其在夏季。人體適宜沐浴水溫35 ℃～37 ℃，本項目抽取的地熱水需摻和適量的自來水(摻量約為1.7萬m3/a)，以達到人體適宜的水溫。據此，項目用于溫泉沐浴的總用水量約為10萬m3/a，按高峰接待量可達3 000人、接待人次按2 000考慮，計算的項目實際用水量為137 L/(人·次)，低于《江蘇省城市生活與公共用水定額(2012年修訂)》[17]大眾浴室用水定額200 L/(人·次)。

2017年11月22日國土資源部南京礦產資源監督檢測中心對地熱水進行了檢測分析，主要測試指標包括：外觀、色度、濁度、臭和味；主要陰、陽離子和Br、I、揮發酚、氰化物等；Li、Sr、Cu、Mn、Ba、Pb、Cd、Hg、Cr等微量元素[14]。水質評價表明，該井地熱水水溫較高，不能作為生活飲用水，可作為飲用天然礦泉水開發利用，不宜作為農田灌溉用水，可用于沐浴，同時本井地熱水為非腐蝕性水，鍋垢少。

根據GB/T 11615—2010《地熱資源地質勘查規范》[18]附錄E進行水質評價，結果表明本地熱井水溫47 ℃，偏硅酸含量達到礦水濃度標準，為偏硅酸熱礦水，具有較好的理療保健價值，可用于洗浴和浴療。

3.2 取水可靠性

a. 水溫。地熱井出水溫度為47 ℃，根據GB/T 11615—2010《地熱資源地質勘查規范》，該地熱水屬低溫地熱水資源。循環使用時通過適當的物理加溫等手段，可滿足建設項目水療沐浴用水要求，其水溫具有較高的可靠性。

b. 水量。地熱井最大出水量為1 867 m3/d，并且水位恢復很快，補給條件較好。因此，現狀條件下建設項目優化調整后的平均取水量227.2 m3/d，具有較高的可靠性。項目中使用部分自來水調節水溫，園區自來水與城南新區市政自來水聯網，供水能力可得到保障。

c. 水質。項目井地熱水礦化度為1 115 mg/L，水中富含多種礦物質及微量元素，偏硅酸含量達到醫療價值濃度以及礦水濃度要求，具有較好的醫療保健作用，適宜于沐浴和醫療開發利用，水質具有較高的可靠性。

4 取水影響及退水影響分析

4.1 取水影響

a. 對區域水資源的影響。取用的地熱水利用新近系鹽城組+白堊系浦口組孔隙熱儲，利用熱儲層段893.3～1 192.5 m。其上為巨厚的第四系與新近系鹽城組上段共同構成熱儲的覆蓋層，具有良好的隔水性能。同時成井過程中對利用含水層以上地層進行護孔封井，具有止水作用，減弱熱含水層與地表水體、其他含水層之間的水力聯系，阻止了取水后對區域水資源的影響。

b. 對地質環境的影響。本項目地熱井主要開采深部孔隙地熱水，含水層埋藏較深，且該層顆粒處于膠結、半膠結狀態，建設項目取水后對區域的地面沉降影響較小，也不會產生地裂縫地質災害。

c. 對周邊其他用水戶的影響。經計算，地熱井熱儲影響半徑為1 467 m。目前，論證范圍內的鹽城交通技師學院地熱井距本井4.3 km，其井距遠大于本地熱井的水力影響半徑594 m和熱儲影響半徑 1 467 m；分析范圍內有城南健身中心地熱井、亭湖養老中心地熱井，分別與本井相距約6.4 km、28 km，在項目地熱井的水力影響半徑和熱儲影響半徑之外。因此，本項目取水基本不會對周邊其他用水戶影響小。

綜上所述，本項目取用地熱水層位主要為893.3～1 192.5 m孔隙熱儲，水位降深110.20 m時涌水量77.8 m3/h，年取地熱水量約8.3萬m3，平均日取水量為227.2 m3。該取水方案不僅能滿足本項目用水對水量和水質的要求，而且不會對區域水資源、周邊用水戶產生明顯影響，同時也不會明顯增加地面沉降、地裂縫等地質環境問題。

4.2 退水影響

地熱井年取水量約8.3萬m3，日最大取水量約256.7 m3，用水過程中蒸發等損耗水量外，日退水約為220.8 m3，年退水量約為8.06萬m3。

該項目有配置一套完整的廢水處理系統，采用二級污水處理工藝處理洗浴后排出的廢水，廢水主要污染源是COD、SS及熱污染。經冷卻、攔截漂浮物等處理，達到CJ 343—2010《污水排入城鎮下水道水質標準》[19]B級標準和GB 8978—1996《污水綜合排放標準》[20]三級標準，或達到污水處理廠要求的接管水質標準，然后排入城南污水管網，再由城南污水處理廠統一處理，達標后排放。該項目不另設污水直接排放口，無廢水直接向項目所在地周圍水體排放。因此，本項目退水不會對周邊水環境產生影響。

5 水資源節約、保護和管理措施分析

5.1 節水措施

a. 地熱水水溫47 ℃，不宜直接沐浴，該項目在各泡池、湯屋等場所安裝自來水管道，使用部分自來水調節水溫，既達到人體沐浴適宜的水溫，又節省了地熱水資源的開采。

b. 專門人員負責泡池的運營管理，每日開放泡池的數量根據人員數量和結構情況合理安排，減少地熱水開采量，節約水資源。

c. 地熱水經泵取出并處理后，采用專用輸水管道送至儲水箱，或直接接入需用地熱水的用水區域。輸水管道和儲水箱采取保溫措施，以節約地熱水資源。

d. 安裝經國家認證許可的節水水龍頭、節水沖淋器具等。經常對用水設備檢查，防止漏水，有效節約用水。

e. 安裝經國家認證許可的變頻式供水泵，利用池中的水位、水溫控制地熱水的利用量。

5.2 保護措施

a. 工程措施。①地熱水從取水、用水到退水，采用專用輸水管道。②溫泉浴池和泡池用水按國家相關規定進行循環再利用，本項目通過設置循環再利用裝置，通過沉淀、消毒、過濾、加熱等手段，對地熱水進行循環利用。③用水和排水系統安裝必要的計量和水質監測裝置，對系統的運行情況進行全面監視，隨時掌握系統中各用水環節的水質水量，根據節水要求進行有效控制，減少管網漏失率。

b. 非工程措施。①開采過程中將開采量嚴格控制在水行政主管部門下達的計劃開采量指標之內，并按照有關要求對地下水水位、水量、水溫進行監測，為科學開發利用地下水資源積累資料。②安排專職人員負責地熱井管理，確保水井的環境衛生條件，并在地熱井附近地區建立衛生防護帶，防護半徑不小于30 m。③建立健全各項用水管理制度，進行統一管理，并對各項用水進行優化配置，以達到資源效益最大化。

5.3 地熱水監測管理

a. 水量監測。安裝智能水表計量，每月檢查2次水表運行情況，發現異常及時維護或更新水表，保證計量準確。

b. 水位監測。每月監測2次水位，及時掌握地下水動態變化情況，具備條件時安裝水位自動監測設備。監測時要求停機抽水10 h以上，以力求監測到靜水位。

c. 水溫監測。地熱井在開采期間每月監測2次，非開采期可不監測。

d. 水質監測。每半年監測1次，檢測項目包括常規陰陽離子、礦化度、溶解性總固體、pH值、色度、濁度、臭和味、氟、偏硼酸、偏硅酸等。

6 結 論

a. 鹽城市城南新區世界之村國際鄉村文化園順應著以鄉村溫泉體驗和休閑度假旅游為特色的旅游發展大趨勢，不僅滿足廣大市民不同層次的物質和精神生活需求，還將為推進地方經濟發展起到積極作用。

b. 根據建設規模、用水流程、節水措施分析，該項目開鑿深井取用地熱水、年開采量約8.3萬m3的取水規模是合理可行的。

c. 分析結果表明，該項目用水水質具有較高的可靠性，取用水對區域水資源狀況不會帶來不利影響，不會引發地面沉降等環境地質問題。