山西省地熱資源開(kāi)發(fā)利用

1 山西地熱資源現狀

1.1 分布規律及特征

山西地熱資源分布廣，主要分布于中部汾渭裂谷大同、忻定、太原（晉中）、臨汾—運城斷陷盆地，中條山南麓芮城平陸盆地，呂梁山西麓鄂爾多斯盆地東緣以及太岳山與太行山之間的沁水復向斜盆地區。此外，在太行山及呂梁山隆起山地區也有零星分布，分布面積占山西省國土總面積的31.6%。然而，山西地熱資源分布并不均勻，總體具有南部地熱水點(diǎn)多、北部地熱水點(diǎn)少，平原盆地地區地熱水多、山區地熱水少，溫水和溫熱水露頭多、熱水露頭少，人工揭露點(diǎn)多、天然露頭少等特征。

從地熱資源類(lèi)型來(lái)看，山西省淺層地熱能資源豐富，主要分布在太原、忻州、晉中、大同、運城、朔州、長(cháng)治和臨汾等斷陷沉積盆地區，開(kāi)采成本低，開(kāi)發(fā)潛力大，也是目前開(kāi)發(fā)利用程度較高區域。

中深層地熱資源分為沉積盆地型、隆起山地型兩大類(lèi)。沉積盆地型地熱資源主要分布于汾渭地塹中的五大新生代斷陷盆地內，其面積約占全省的96.4%。熱儲類(lèi)型可分為孔隙型層狀熱儲層（松散巖類(lèi)）、裂隙型層狀熱儲層（碎屑巖類(lèi)）、巖溶型層狀熱儲層（碳酸鹽巖類(lèi)）以及裂隙型層狀熱儲層（變質(zhì)巖類(lèi)）4種。隆起山地型地熱資源主要分布于恒山燕山斷塊和太行山穹狀隆起、鄂爾多斯盆地東坡和沁水煤盆地區，主要熱儲類(lèi)型分為巖溶型層狀熱儲層（碳酸鹽巖類(lèi)）、裂隙型帶狀層狀復合熱儲層（變質(zhì)巖類(lèi)）2種?？紫缎蛯訝顭醿樱ㄋ缮r類(lèi)）主要分布于大同盆地、太原盆地、臨汾和運城盆地，分布面積較大，地熱資源可開(kāi)采量約占全省總開(kāi)采量的28%；裂隙型層狀熱儲（碎屑巖類(lèi)）僅分布于太原、臨汾盆地，分布范圍小，資源可開(kāi)采量占比不足6%；巖溶型層狀熱儲主要分布于太原、臨汾、運城三個(gè)盆地和鄂爾多斯盆地東緣及沁水煤盆地，分布面積大，地熱可開(kāi)采量占比大，約56%。裂隙型層狀熱儲層（變質(zhì)巖類(lèi)）主要分布于大同、忻州盆地，裂隙型帶狀層狀復合熱儲（變質(zhì)巖類(lèi)）分布于大同渾源湯頭和陽(yáng)泉盂縣寺坪安地熱異常區，兩類(lèi)變質(zhì)巖類(lèi)裂隙熱儲地熱資源總可開(kāi)采量約占全省總開(kāi)采量的10%。

1.2 社會(huì )經(jīng)濟效益評估

從經(jīng)濟價(jià)值來(lái)說(shuō)，山西省地熱資源屬于開(kāi)采經(jīng)濟適宜型地熱田。據最新資料統計：根據地熱能量的換算，山西省地熱資源總量2.10×1018 KJ，全省地熱資源可開(kāi)采量總計3.27×1017KJ，淺層地熱能估算年均可開(kāi)采資源總量約1.28億t標準煤，占全國可采總量的18.28%。山西省中深層地熱能資源回灌條件下可開(kāi)采資源總熱量相當于每年1.35億t標準煤，占全國可采總量的7.25%。如此巨大的熱量，對于山西是一項十分可觀(guān)的能源補充，將對山西省經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展發(fā)揮重要作用。

從環(huán)境效益上來(lái)說(shuō)，省內所賦存的地熱資源量可使山西省節煤2858.82萬(wàn)t/a，減少二氧化碳排放6821.15萬(wàn)t/a，減少二氧化硫排放48.60萬(wàn)t/a，并極大地減少氮氧化物、懸浮質(zhì)粉塵、煤灰渣等其他有害物質(zhì)的排放，對建設“資源節約型，環(huán)境友好型”山西具有重要的現實(shí)意義。

2 地熱資源的開(kāi)發(fā)利用

山西開(kāi)發(fā)利用地熱資源具有悠久的歷史，早在戰國時(shí)期，便有山西境內溫泉分布的記載。山西古代對于溫泉的利用多集中在地表出露溫泉，主要用于沐浴療疾、灌溉田地、景觀(guān)賞析、造紙、養魚(yú)等，湯頭溫泉就是山西現存地熱利用最典型、歷史最悠久的地方。

20世紀80年代，山西對地熱資源的開(kāi)發(fā)利用以礦泉水開(kāi)發(fā)、大棚灌溉、熱帶魚(yú)養殖等為主。到20世紀90年代，旅游業(yè)逐漸成為全國重要的新型支柱產(chǎn)業(yè)，溫泉旅游也成為地熱水開(kāi)發(fā)的主要趨勢，山西借助豐富的地熱資源大力發(fā)展溫泉休閑度假旅游，地熱資源開(kāi)發(fā)也得到了較快發(fā)展。進(jìn)入21世紀以來(lái)，隨著(zhù)山西省地熱資源利用范圍和領(lǐng)域的不斷擴大，已經(jīng)由簡(jiǎn)單的生活服務(wù)逐步擴大到旅游療養、工農業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)實(shí)驗等方面，利用方式主要為溫泉洗浴、供暖、農田灌溉、旅游度假、醫療保健、水產(chǎn)養殖，少數用于礦泉水開(kāi)發(fā)和地震監測等。

山西省地熱資源儲量豐富，可采資源量大，據山西省第三地質(zhì)工程勘察院有限公司2021年地熱資源調查數據，全省開(kāi)發(fā)利用地熱井實(shí)際開(kāi)采量6.63×107m 3/a，折合標準煤3.41×105 t/a，全省505眼地熱井中已開(kāi)發(fā)利用地熱井占300眼，利用率達59.4%，開(kāi)發(fā)利用最多的地熱井主要集中分布在臨汾斷陷盆地、太原（晉中）斷陷盆地、運城斷陷盆地區等斷陷盆地內，且開(kāi)發(fā)利用早，研究程度高，五大斷陷沉積盆地區開(kāi)發(fā)利用率遠高于隆起山地型區域。但山西省地熱資源開(kāi)發(fā)利用方式目前主要停留在科學(xué)開(kāi)發(fā)利用的初級階段，開(kāi)發(fā)利用水平偏低，整體利用形式相對單一。

3 存在的主要問(wèn)題

山西地熱資源豐富，開(kāi)發(fā)利用潛力巨大，但地熱資源勘查開(kāi)發(fā)起步晚、任務(wù)重，在地熱資源開(kāi)發(fā)利用方式、地熱資源量的開(kāi)發(fā)和地熱資源保護上仍有極大的提升和改進(jìn)空間，存在的問(wèn)題也亟待解決。

1）勘查程度低，開(kāi)發(fā)利用率低

勘查評價(jià)是地熱資源開(kāi)發(fā)利用的前提，山西省地熱地質(zhì)勘查研究起步較晚，前期地熱資源勘查項目少，基礎地質(zhì)勘查資料少，綜合全面的地質(zhì)調查少，勘查程度普遍較低，且受限于市場(chǎng)主體不同的勘查目的，勘查工作存在重復、交叉、共享性差等問(wèn)題，無(wú)序勘查、盲目開(kāi)發(fā)現象長(cháng)期存在，導致省內地熱資源家底不清，資源儲量計算精度偏低，地熱地質(zhì)勘查工作整體落后于地熱資源的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)程，地熱資源綜合開(kāi)發(fā)利用水平低、效益低，價(jià)值成本轉化差，造成地熱資源的嚴重浪費。

2）科技創(chuàng )新薄弱，缺乏長(cháng)效監測

一方面，山西對地熱資源創(chuàng )新研究投入較少，基礎研究薄弱，人才隊伍缺乏，在勘查開(kāi)發(fā)上沒(méi)有統一的技術(shù)規范和標準，在引進(jìn)、使用國內核心技術(shù)和關(guān)鍵機械制造上相對滯后。另一方面，目前山西省尚無(wú)統一的地熱數據庫平臺，宏觀(guān)上不能全面把握地熱資源的動(dòng)態(tài)特征，造成地熱資源勘查、開(kāi)發(fā)的盲目性。同時(shí)，部分開(kāi)采地熱田的個(gè)體也未建立有效的監測系統，開(kāi)發(fā)利用工程缺乏必要的后期地質(zhì)環(huán)境變化監測數據，因此對地熱能開(kāi)發(fā)利用狀況難以掌握。

3）環(huán)境問(wèn)題凸顯，資源浪費嚴重

隨著(zhù)省內近幾年地熱資源利用范圍和領(lǐng)域的不斷擴大，諸多環(huán)境問(wèn)題逐漸凸顯。有些地區長(cháng)期枯水期的無(wú)節制高強度開(kāi)采，地下水得不到充分補充，出現地熱流體溫度降低，水質(zhì)變差、區域地下水位下降等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，加上全省地熱資源開(kāi)采大多未進(jìn)行回灌，勘查井大多未進(jìn)行多孔或群孔抽水試驗，導致開(kāi)采強度相對較高的地方出現地面沉降等地質(zhì)災害。有些地區利用后排放不規范，未經(jīng)無(wú)害處理，也未進(jìn)行梯級利用，直接排放，導致部分區域地表土壤、地表水體和淺層地下水含水層不同程度受污染，不僅造成生態(tài)環(huán)境污染，而且浪費了資源。另外，由于省內地熱流體中硫酸根含量較高，所以大多地熱田熱流體為腐蝕性水，對供熱管線(xiàn)腐蝕性較強，在開(kāi)發(fā)利用上存在一定的安全隱患。

4 地熱資源開(kāi)發(fā)與保護的相關(guān)建議

1）政策先行，加強勘查

建議制定出臺山西省地熱資源管理條例，健全管理體制，加大勘查、評價(jià)和研究投入，提高勘查精度。各地勘單位有必要增強勘查綜合實(shí)力，拓展勘查門(mén)類(lèi)和范圍，深挖資源潛在遠景開(kāi)發(fā)潛力，積極培養地熱勘查人員，組建專(zhuān)業(yè)化隊伍，加強地熱資源整裝勘查和調查研究工作，科學(xué)評價(jià)地熱資源，摸清資源家底。

2）科學(xué)管理，統一規劃

建議統一制定開(kāi)發(fā)方案，對近五年、近十年、近二十年等不同時(shí)間階段制定不同層次的開(kāi)發(fā)規劃方案，有規劃、有步驟地組織開(kāi)展各大地熱異常區和地熱田正規化整裝勘查，結合當地社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展規劃，圈定地熱資源保護區，對地熱田制定開(kāi)發(fā)利用規劃、環(huán)境保護區劃等不同規劃。優(yōu)化地熱資源的梯級開(kāi)發(fā)利用和管理，鼓勵開(kāi)展高起點(diǎn)、高水平、高效益、高附加值的開(kāi)發(fā)項目。

3）科技創(chuàng )新，長(cháng)效監測

加強科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新和地熱開(kāi)發(fā)利用技術(shù)研發(fā)，積極推廣梯級利用、地源熱泵、地熱尾水回灌、干熱巖開(kāi)發(fā)等新技術(shù)應用，鼓勵開(kāi)發(fā)利用淺層地熱能，為地熱資源科學(xué)開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)保障；建設全省地熱流體動(dòng)態(tài)監測系統、資源數據庫、自動(dòng)化信息管理系統等地熱資源管理信息系統，實(shí)現地熱資源數據統一輸入、梳理、匯總、管理等功能，對已有熱礦水井的水溫、水質(zhì)、水位、流量形成長(cháng)期性自動(dòng)化監測，對監測數據實(shí)時(shí)分析，了解其動(dòng)態(tài)變化及對環(huán)境的影響，為下一步合理開(kāi)發(fā)利用和管理提供科學(xué)依據；建立地熱開(kāi)發(fā)利用項目基礎資料，開(kāi)發(fā)利用數據管理信息臺賬，為開(kāi)發(fā)利用科學(xué)決策、依法監管提供基礎支撐。

4）科學(xué)利用，加強環(huán)保

環(huán)境保護不是一方的責任，而是需要整個(gè)社會(huì )團體的共同努力。首先政府應立法先行，完善審批監督機制，加大處罰力度，嚴懲無(wú)證開(kāi)發(fā)，私采亂排，過(guò)度開(kāi)發(fā)，過(guò)度浪費等違法違規行為；其次開(kāi)發(fā)商應科學(xué)部署地熱開(kāi)采孔，合理布局、限量開(kāi)采，在開(kāi)發(fā)中保護，在保護中開(kāi)發(fā)，對于地熱采暖項目必須采用回灌開(kāi)發(fā)模式，鋪設供熱管線(xiàn)要考慮使用耐腐蝕性管材。

5 結語(yǔ)

地熱資源絕非取之不盡、用之不竭，需要科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)利用，在保護中開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)中保護。一方面，需要立法先行，科學(xué)規劃，重點(diǎn)勘查、監測；另一方面，需要加大科技創(chuàng )新投入，加強合作，建立試點(diǎn)，清潔用能，節約利用，推動(dòng)地熱資源開(kāi)發(fā)由粗放型向集約型轉變，由低效向高效轉變，從而產(chǎn)生更好的環(huán)境效益、社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。