西安地热资源SWOT分析与开发利用

2011-02-23张兴安

地下水 2011年6期

张兴安，李鹏

(陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安712000)

20世纪以来，随着能源环境问题的日益突出，清洁能源与可持续能源的开发利用应运而生。中国地热资源是自20世纪70年代开始开发，目前已经可以对热储工程、尾水回灌与综合利用进行应用与开发，并已经掌握了一套热田评价和合理开发、资源保护、环境保护的方法。西安地区地热勘察始于20世纪70年代，开采则起步于80年代，90年代地热开发利用发展迅速，现已初具规模，并取得了一定的经济效益和社会效益［1］。然而，西安市地热资源开发利用仍处于早期阶段，由于对一些问题认识不足，开采不合理，导致水位大幅度下降，水量衰减，同时对环境具有一定威胁［2－5］。因此，如何可持续的开发西安市地地热资源，无论是对西安市自身清洁能源的利用，还是对当地以及周边的社会、经济、环境可持续发展都具有至关重要的意义。本文拟采用SWOT分析法，全面分析西安市地热资源的开发现状，以期为其可持续发展提供参考。

1 区域概况

西安地处汾渭地垫西端的渭河地垫，西安断陷位于咸阳塬之南，哑柏断层以东，灞桥、长安之西，秦岭之北，面积2 700 km2［6－7］。西安及其附近地区普遍分布有地下热水，其赋存形式主要为层状及带状。补给则主要来源于大气降水以及秦岭山区的冰川雪水。

西安市具有良好的地温场背景，在1 000 m深处地温一般为52℃左右，2 000 m深处一般在83℃左右，地温梯度一般为0.103～0.035℃/m，埋深超过2 000 m时，地温梯度明显增高，达 0.035～0.05℃/m，最高可达 0.086℃ /m［5］。

2 西安地热资源利用SWOT分析

SWOT分析法(Strengths/Weaknesses/Opportunities/Threats Analysis)即优势－劣势－机遇－威胁态势分析法，即把研究对象的优势和劣势(内部主动因素)与机会和威胁(外部客观因素)相互匹配，构造分析矩阵，进行客观诊断和评价，据此综合分析得出一系列响应的决策性结论。

2.1 优势分析

2.1.1 资源优势

西安地区具有较高的地温场背景，莫霍面较浅(29 km左右)，热源距地表较近，并可能有燕山期花岗岩余热和放射性衰变热在地壳浅部聚集，形成了有利的热源条件;本区断裂构造错综复杂，有切深大于20 km的断裂，接近乃至沟通热源，在断裂破碎开启部位和交汇处能形成控热、导热、储热构造，深部的开启性、循环性良好，大都影响到第三系至第四系，成为热流上升的有利通道，沿断裂地热异常明显;巨厚的新生界沉积提供了较好的控热储层(砂岩，含砾砂岩、中粗砂岩)，也提供了很好的多个保温层(泥质岩盖层)［5］。总体而言，西安市地热资源具有分布广，储量大，温度高(118℃)，水量丰(地下热水单位面积可采量是天津的2.3倍，是北京的1 437倍)，水压大(成井时大部分为自喷井)，水质优(热水中富含多种对人体有益的微量元素和化学成份。)等显著特点［8，9］。

2.1.2 开发利用前景优势

综合各项成分与有关水质标准对照，西安地区热矿水特别适合于洗浴医疗、取暖供热。其中南郊地热井水中氟、碘、偏硅酸、偏硼酸等四项指标达到医疗矿水浓度。尽管由于多项成分超标，在未经水质处理之前，不宜直接用于饮用、工业生产、农业灌溉及养殖，而对于地热温及大棚、地热孵化、地热干燥、脱水及制冷等的间接利用，主要取其热量而受水质影响不大。同时，该区人口稠密、经济发达，为地热资源的利用提供了广阔市场。

2.1.3 政府高度重视与支持

近年来西安市地热开发带来商机和经济增长，已经引起了政府的高度重视，在《西安市矿产资源总体规划2001－2010》中，被列为了首要的重点开发实施方案。目前西安市区及郊区共有热水井近70余口，集中分布于南郊、北郊和东郊地区，五县有近30口。据不完全统计，截至目前地热水利用主要集中于洗浴(＞80%)及采暖(＞50%)，其次用于疗养(13%)、游泳(10%)、养殖、种植以及精密仪器加工( ＜ 5%)等［5］。

2.2 劣势分析

2.2.1 资源利用方式落后

西安热井的分布密度很大。西安市区内分布约107眼，主要分布三环以内。市区平均10 km2就有一口热水井。随着开采井数不断增加，热水井取水深度加大，开采量逐年攀升，导致水位水压水温持续下降严重。西安市地下热水水头值较其初始水位埋深都有不同程度的下降。西安城区及长安区已有多眼热水井在使用5～7年后枯竭。据相关部门测算，西安地下热水，若合理开发利用可用20年，若掠夺式无度开采，仅可使用 5 ～ 10年［10，11］。

2.2.2 开发利用水平低

由于技术上的原因，西安市地热资源利用率偏低，严重浪费地热资源，地热水回收率低，大量高温，高矿化度废水被直接排放，极大浪费资源的同时对环境产生很大的污染。同时由于由于西安市热储埋藏深度大，压实性强，回灌有一定难度，加之政府职能部门及热水用户对回灌认识不足，资金不到位，研究实验工作滞后，热水回灌成本大，收益小，热水用户进行回灌积极性不高等问题，西安市地热流体回灌量与开采量之间存在巨大差距，水位不断下降［4］。

2.2.3 管理和保护工作落后

由于管理部门业务不对口，将地热资源混同与普通水资源进行管理，而对地热资源的科学开采和合理利用方面的监管不力，导致西安市地热资源利用上极大的浪费。缺少开发利用规划，尚未建立系统的开采动态监测工作，为今后的地热资源管理和研究造成困难。由于相关部门疏于管理，西安市部分地热回灌试验井已被改为开采井使用，致使相邻开采同一热储的地热井水位急剧下降，导致地热井报废［4］。

2.3 机遇分析

2.3.1 经济政策机遇

西部大开发战略实施以来，国务院每年都投入大量资金用于西部城市建设，正在建设的“西咸经济开发区”以及2009年6月国家批准的“关中－天水”经济区，西安均是其中直接的辐射地区，大量的招商引资将成为西安市地热资源开发的经济保障之一。

2.3.2 资源转型期的发展方向

近年来，能源问题日益突出，新能源的开发显得愈来愈为重要和迫切，而目前，作为新能源代表之一的地热资源已经在一些开发利用较好的国家，如美国、日本、意大利、冰岛、新西兰及印尼、菲律宾等，国民经济中起到一定作用。国家十二五规划明确把开发新能源进行了进一步强调，陕西省则更是将推进关中地热资源开发利用明确列入《陕西省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》当中。

2.3.3 城市品牌效应

西安处于承东启西的地理区位，是亚欧大陆桥上重要的节点城市，是国际著名的观光城市，国家级教育科研和高新技术产业基地，也是西北地区交通信息枢纽和金融商贸中心。为西安地热旅游发展提供了很好的背景条件，为西安是地热资源开发提供了强大的技术支撑和经济支撑。

2.4 威胁分析

2.4.1 其他省市同质资源的激烈竞争

北京、天津等省市，以及西安临市咸阳的地热开采均较早，积累了大量的经验［12，13］，因而西安市地热开采品牌及融资渠道可能会受到上述城市的屏蔽作用。

2.4.2 地质环境问题严重

地热能开采可能会导致地面干扰及地面沉降，长期超量开采地热能水位下降还会引起盐水入侵，造成热泉和喷气孔等自然地面现象消失，地面活动改变［14］。同时地热资源的不科学利用必然导致热污染、化学污染、大气污染及噪声污染等环境问题。

3 西安地热资源利用的SWOT分析

将以上各种因素根据轻重缓急和影响程度大小的排序方式，可构成SWOT矩阵。可以看出，西安地热资源利用过程中，受到多种因素影响。两两组合后可以采取S－O战略，S－T战略，W－O战略，W－T战略等多种发展战略。S－O战略即依靠内部优势去抓住外部机会的战略，两有利因素相互促进，即杠杆效应。S－T战略就是利用自己优势避免或减轻外部威胁打击的战略。W－O战略就是利用外部机会来改进内部弱点的战略。W－T战略是克服内部弱点和避免外部威胁的战略［15］。已有学者对地热资源开采提出了许多建议［16］，笔者结合西安市地热资源利用的SWOT分析结果，对西安市地热资源开采提出以下建议:

表1 西安地热资源开发SWOT分析矩阵

3.1 加强科学研究

3.1.1 加强动态监测研究

通过对地热开采井的水压、水位、水文、水量等指标进行长期监测，掌握其变化规律，以制定合理的开采方法及开采量，对地热资源进行合理、可持续开采。

3.1.2 加强对开发利用方式的研究

对地热资源综合利用及梯级利用技术进行研究。配合政府统筹规划进行可持续利用的研究，加快开发郊区地热资源，开展采热供暖、热水理疗、地热水灌溉、养殖等利用项目综合利用。

3.1.3 加强回灌技术研究

设立专项资金，加强对地热回灌地质条件及新型技术方法的研究力度。组织技术力量向目前技术已经较成熟的北京、天津等城市学习，同时积极开展与美国、冰岛、新西兰等国家的技术交流。

3.2 提高利用水平

3.2.1 设计勘察阶段要有针对性

针对不同成因的地热资源采取不同的设计思路和勘察手段，因地制宜，选择好合适的开采点位及开采地层。

3.2.2 开采利用阶段

加强综合利用，制定合理的开采方案，可持续的利用地热资源。同时，做好回灌工作，减少资源浪费。

3.3 注重环境保护

3.3.1 建立地热资源开采的环境影响评价制度

对地热水开采可能导致的环境影响及治理方案提供资料和指导。

3.3.2 做好地热废水的处理工作

提高地热资源热能利用水平，开发尾水热能梯级利用技术，有毒有害物质进行进一步污水处理，提取浴盐并进行加工出售。

3.4 明确管理职责

3.4.1 加强政府统一管理

从设计勘察、开发利用、动态监测等全阶段均应设置完整的制度，由政府设立专门部门进行统一管理。

3.4.2 建立完善奖惩制度

对梯级利用、综合利用水平较高的项目进行奖励和扶植，对粗放型开发项目进行处罚、叫停。

4 结论

以上SWOT分析表明，西安市地热资源开采具有多方面的优势和条件，包括得天独厚的资源优势，陕西省政府政策的支持以及广阔的发展前景，加上当前国内外清洁能源实用的有利形势，以及西安市自身的城市品牌效应，西安市地热资源开采面临良好的机遇和形势;然而由于西安市地热资源开采起步不久，其开采技术还比较落后，管理模式也不太健全，这些因素严重制约西安市地热资源的进一步开采和利用，加上国内许多率先发展的同类资源城市的竞争，使得西安市地热资源的开采面临严峻的挑战。因此正确看待以上因素，并以此加强科学研究、提高利用水平、明确管理职责、注重环境保护等发展战略，方能进行西安市地热资源的可持续利用。

［1］金海峰，张益谦.西安市地下热水开采现状与合理开发利用探讨.地球科学与环境学报，2004，26(3):40－43.

［2］姜规模，吴群昌.西安市地下热水资源可持续利用探讨，地质与资源，2009，18(3):210 －236.

［3］王卫东，彭建兵，张永志，等.西安市地热水开采现状及其环境问题，水土保持研究，2005，12(5):270 －271.

［4］马致远，豆慧萍.西安市地下热水资源可持续开发利用的瓶颈问题研究，地下水，2011，33(1):41 －43.

［5］李喜安，张玉洁，蔚远江，等.西安地区地下热水资源开发利用现状及展望，水资源保护，2003，3:50 －52.

［6］李云峰，郭建青，吴耀国.西安地热田医疗热矿水的产出状况分析.西安工程学院院报，1999(增刊).

［7］惠泱河.西安市的水资源问题.西北大学学报(自然科学版)，1998 ，28(4):335～338.

［8］中国地质调查局，我国地热资源及其开发利用报告，2006.01.

［9］陕西省地矿厅《西安地热普查报告》1996.08.

［10］马致远，王心刚等.陕西关中盆地中部地下热水H、O同位素交换及其影响因素.地质通报.2008，127(6):888–890.

［11］苏艳，马致远.西安、咸阳地下热水氘过量参数研究，煤田地质与勘探，2007(3)39－42.

［12］刘久荣，地热回灌的发展现状，水文地质工程地质，2003(3):100－104.