基于鞍山地热水资源管理模式探析

赵明明

(辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭 112000)

1 管理目标、原则、方法

1.1 管理目标

地热水资源管理目标具有多重性的特点，应从经济目标、社会目标、资源目标、环境目标等角度来考虑[1](如图1)，可概括为以可持续发展指导地热资源勘查、开发利用及管理，以整合地热水资源，从长远角度搞好地热开发利用规划，建立权威、高效和协调的地热水资源管理体制，引导地热资源开发向科学化和有序化发展，使地热资源“在保护中开发，在开发中保护”。以地热水资源的承载力为约束条件[1]，合理开发利用地热水资源，提高地热水资源的综合利用；强化计划节约用水管理，减少地热水开发利用所引起的环境问题；通过地热水资源的合理开发利用，满足经济社会发展的需求[1]，以地热水资源的可持续利用来支持鞍山经济社会发可持续发展。

1.2 管理原则

1.2.1 实施可持续发展机制

鞍山地热水资源结构类型应从自然资源消耗类型向智力资源消耗类型转变，根据其资源环境问题的特性及开发利用可持续发展的机制，采取政府干预和市场调节相结合的调节机制[1]。通过逐步加强管理规范地热水资源中的行为，彻底扭转地热水资源的不合理开发利用方式，逐步减少和消除影响地热水资源可持续利用的生活、生产和消费方式，使地热水资源经济系统和生态系统达到良性循环，实现资源的可持续发展。

1.2.2 地热水与常规地下水的联合开发利用

鞍山地热水资源的管理不仅要重视保护区内地热水资源的开发及利用，同时也要对其常规地下水的开发及利用进行严格的规划和管理，因为地下水具有连通性[2]，常规地下水的不合理开采会对周边地热水资源的水质、水温及水量产生影响，所以为了可持续地开发利用地热水资源，要实现地热水资源保护区内常规地下水与地热水资源的联合利用与保护。

图1 地热水资源管理目标框架

1.2.3 开采与保护并重

地热水资源是经过漫长的地质历史过程所形成的，其热源来自大地热流值的补给，水源主要依靠浅层地下水的补给[2]，且补给量有限，因此在地热水开发利用的同时也要考虑到资源的有限性。随着近年来地热水资源的开采量迅速增加，由抽取地热水引起水位下降、地温变化、地面沉降、热污染、诱发地震等现象频频发生，所以地热水资源和其他矿产资源一样，在开采利用的同时，也要重视对资源的保护，这样才能其达到可持续利用，发挥经济的效益的同时达到生态环境良好等目标。

1.2.4 供、用、排一体化的统一管理

地热水资源管理必须要实行统一管理，管理部门不仅要对地热水的供给进行管理，也要对用水户的使用过程及地热尾水的排放进行管理[2]，从而形成严格、高效的管理方式。地热水的管理可以借鉴水资源管理模式，采用地热水务一体化，从供水、用水、排水，到节约用水、污水处理及再利用和保护全程序的管理体制，实现地热水资源管理在空间与时间的统一、质与量的统一、开发与治理的统一、节约与保护的统一[2]，达到开发利用和管理保护地热水资源的最佳经济、社会、资源及环境效益的结合。

1.3 管理方法

1.3.1 法律手段

法律手段是地热水资源管理的一种强制性手段，依法管理是全面实现地热水资源的综合利用，维持地热水资源开发利用秩序[2]，消除和防治地热水引起的污染及保障地热水资源可持续发展的重要措施。《鞍山市地热水资源管理条例》中明确了部分管理细则及相关的管理程序，使地热水的管理有法可依。

1.3.2 行政手段

地热水资源行政管理主要包括：管理政策、工作计划和规划的制定；运用行政权力对某些区域采取特定管理措施；地热项目审批；监督地热水利用程序；地热水资源保护和节约用水的宣传；调解地热水资源纠纷等。行政管理带有一定的准法制性和强制性[3]，只有通过有效力的行政管理才能实现地热水资源管理的目标。

1.3.3 经济手段

地热水资源具有双重属性，既是珍贵的自然资源，也是效益较高的经济资源，在管理中应利用价值规律[3]，运用价格、税收等经济方式，来控制生产者在地热水资源开发中的行为，调节地热水资源的合理分配，促进地热水资源的高效利用。

1.3.4 技术手段

技术手段是充分利用现有的科学技术，运用既能改善地热水资源开发利用方式，又能提高生产效率，又可减少地热水资源浪费，对地热水资源引起的环境危害控制在最低限度的技术以及先进的地热水污染防治技术等，以此来达到高效管理地热水资源的目的。

1.3.5 宣传手段

宣传教育既是地热水资源管理的重要手段，也是地热水资源管理的基础。地热水资源相关法规法规、地热水资源保护措施及取水许可等都需要进行有效的宣传教育。同时宣传教育还是节约用水、保护地热水资源的思想发动工作，充分利用道德约束力量来规范人们对地热水资源的利用行为。

1.3.6 加强地区间的合作与交流

通过学术报告、会议交流等方式，到其他国家或地区参观学习，引进先技的地热水资源管理理论、技术和方法，以保障鞍山地区地热水资源的可持续利用。

1.4 管理工作的主要内容

管理工作的流程如图2所示。

图2 鞍山市地热水资源管内容

2 鞍山市地热水资源用水模式

鞍山地热水资源分布较广，各个地区的地热水资源的成因不同、温度、水质、水压不同，各地区的开发利用程度也不同，所以根据各自的特点，建立不同的管理模式，做到管理工作有重点[4]，实现高效利用与科学管理。

另外依据对鞍山市地热水资源评价结果，以倪家台地热水保护区、汤岗子地热水保护区和西荒地地热水保护区的地热水可开采量为约束条件，根据对各保护地热产业的分析，同时希望在现有合理开采水量的前提下，针对各地的产业发展特点，相应地建立各自的地热水管理模式，解决地热产业发展过程中的问题，从而达到地热水资源开发利用整体产业的协调发展，分别建有以下几种管理模式。

2.1 医疗和疗养用水模式

医疗和疗养用水的发展模式主要是根据汤岗子地热水保护区的特点建立的，目前该区已经建立起规模化的疗养院，产业结构较为完整，而汤岗子热田的地热水也主要供给该疗养院使用。疗养院以拥有热矿泥资源而闻名国内外，但由于该区地热水的大量开采，致使矿泥资源无法正常使用，为了保护此珍贵资源，地热水开采量限制在700m3/d以下，因此也是该地区地热产业发展的最大限制因素，所以汤岗子保护区应该克服地热水资源量不足的劣势[4]，安装回灌系统，人为性增加地热水可利用量，同时加强对现有资源利用的管理，管理模式如图3所示。

图3 医疗和疗养用水管理模式结构

2.2 休闲娱乐用水模式

娱乐用水模式主要针对倪家台地热区目前地热产业的主要利用方式而确定的，该区是以地热水的开发利用为依托，具有邻近著名旅游风景区的发展优势，形成了自己特色的休闲娱乐产业。但在发展过程中，对地热水破坏性开采也制约了其产业的发展潜力，通过评价结果显示倪家台保护区的地热水开采量为1500m3/d左右，而目前的批准水量要超出此结果，造成了地热水水位大幅下降的现象，从而也造成了该区地热产业拥有较好的外部发展条件，但内部却存在着较大弱点的现状，因此要调整地热水的用水模式，使其持续、健康发展，用水管理结构如图4所示。

图4 休闲娱乐用水管理模式结构

2.3 种植与养殖用水模式

地热水温室是利用低温地热水资源的良好途径。我国北方地区冬季气候寒冷，冬季温室蔬菜种植得到发展，但是成本较高，且温度控制较难。地热水温室便于温度调节控制，且成本低廉，因此得到较大发展。地热水温室除种植反季节的新鲜蔬菜外，还种植鲜花，特别供应春节所需[4]。目前只有西荒地地热水保护区有地热水温室，但发展规模海较小，但也说明该区发展潜力比较大，因此应该抓住国家鼓励大力发展可再生能源的机遇，在内、外部都有较大发展优势的情况下，进一步优化产业结构，规范管理、扩大规模，用水管理结构如图5所示。

图5 种植与养殖用水管理模式结构

2.4 供暖用水模式

目前整个鞍山地区还都没有用地热水进行供暖，但在开发利用规划中应该把地热供暖考虑进去，而且地热供暖的技术条件也比较成熟，我国的天津市是北方利用地热集中供热总量最大的城市，地热水设计开采流量约2m3/d，平均井口出水温度约83℃，经过采暖后排水温度约38℃[4]，因此可以借鉴该市的供热模式。在地热供暖的开发利用过程中要认真分析地热水供暖的热力系统，还要考虑由于地热水质的不同队换热器或供热管网终端散热器造成的腐蚀，以及调峰方案的配套选择等，用水管理模式如图6所示。

图6 供暖用水管理模式结构

地热供暖是利用地热水的热能属性，用水特性是应用于供暖的地热水温度一般在60℃以上，也有采用50～60℃的，50℃以下的则很少采用。分直接供暖和间接供暖两种方式，直接供暖是将地热水直接送入供热系统，其对地热水的水质要求高，不得对供暖管道系统产生腐蚀和结垢，一般为矿化度比较低的地热水；间接供暖是使地热水通过热交换器将热转换给供热系统进行供暖。开采具有腐蚀性和易产生结垢的地热水供暖[4]，一般采用间接供暖方式。地热水供暖的利用率取决于地热水的温度及其供暖后排放水温度，地热水温度愈高，供暖后的排水温度愈低，则其供暖的利用率越高，如图7所示。

图7 地热间接式供热系统

这种地热水资源的利用管理应从以下几方面加强管理：

(1)加强地热水开采井的总量控制与开采强度控制，由于地热水资源是一种清洁能源，在倡导环保、生态理念的前提下，利用地热水采暖会大量地开展，所以为了过度开采造成的地面沉降、地热水温下降等影响地热水资源的可持续利用，应加强开采总量及每眼开采井的强度控制。

(2)加强尾水热污染的处理，地热水供暖的一个重要问题在于尾水排放温度过高，多在40℃以上，造成资源的浪费，同时形成热污染，不环保。因此可以采用高温水源热泵技术，对地热水尾水进行能量回收，充分利用地热水资源，同时还可以降低尾水温度，使尾水排放符合环保要求。

(3)实行采、灌结合，提高回灌率由于人们认识不够，开采手段不完善，一般未能制定科学合理的开发方案[5]，致使地热水区过量开采，热储水位下降迅速，地热水资源严重浪费。为有效控制水位下降，保护地热水资源，应实行采、灌结合尽可能做到少消耗储层中的地热水量，通过回灌技术多采取储层中的热量，保持储层均衡稳定的热水头压力[5]，实现资源的可持续利用。对于新建项目，开凿开采井的同时，必然设有回灌井。对于老项目，要对回灌井进行增设或改造，提高回灌率。

3 结语

以上4种模式是针对鞍山市地热水资源主要用途进行的分类指导，地热水资源具有多重属性，但是每种属性的特点有所不同，所以针对地热水资源的每种不同属性有侧重地进行管理，可以实现地热水资源的高效利用，同时也达到资源、社会、环境的协调发展。

[1] 高光松. 鞍山市地热水资源管理模式研究[J]. 黑龙江水利科技, 2016(05).

[2] 李勇, 王海峰. 鞍山市: 研究适合我国地热水资源的管理模式[J]. 中国水利, 2010(17).

[3] 秦振江, 秦学飞, 谭萍. 鞍山市地热水资源现状及开发利用对策研究[J]. 水利发展研究, 2004(05).

[4] 张伟, 董忠龙. 鞍山市地下热水成因探讨[J]. 东北水利水电, 2001(11).

[5] 杨维, 郭亚伟, 康志勇, 等. 鞍山市倪家台地热田水化学特征及其演化机制[J]. 环境化学, 2010(02).