温泉热！北京狂打地热井

  在地热水资源集中开采的北京东南城区、小汤山及良乡附近，随温泉打井时间延续和开采量的增加，地热水位呈逐年下降之势。
 
  近年来，北京的房地产开发商对温泉十分青睐，只要能实现温泉入户，房地产的价格就会上升，而且来买的人还趋之若鹜。
 
  早在 2000 年，北三环的一个商品房项目，开始时销售平平，后来在深达 3780 米处打出了 73℃的温泉井。这个楼盘的价格随即上升为每平方米 8138 元，不久即飙升到 9000 元／平方米，销售形势极为红火，房子在 3 个月内被抢购一空。其实这个开发商打井的成本不到 700 万元，但按每平方米多卖的价格计算，他至少多赚了 9000 万元。
 
  去年 12 月 6 日，中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心授牌仪式举行。截至目前，北京地区已有 1050 万平方米建筑用上浅层地温能，如全部开发利用，一个供暖季的供暖面积相当于北京市 2010 年民用供暖面积的两倍以上。
 
  据中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心完成的《北京示范区浅层地温能初步评价》项目评价结果表明，北京平原区 1800 平方公里范围内浅层土壤和地下含水层中的热量，一个供暖季可至少分别供 10 亿和 2.1 亿平方米建筑面积。而北京市有关规划表明，到 2010 年，北京全市民用供暖面积才 5.9 亿平方米，相当于其规划总能耗 5850—6500 万吨标准煤的 1/3。
 
  地温能（地热能），真的会成为能源紧缺的救命稻草吗？
 
  北京利用温泉的历史十分悠久，有许多著名的温泉。昌平小汤山温泉、海淀温泉村温泉、密云司马台温泉、延庆佛峪口温泉。其中最早见于历史记载的是延庆佛峪口温泉，北魏郦道元的《山经注》记载“上有庙，右出温泉，疗治百病”。温泉水从花岗岩裂隙中流出，水温 42℃，自流量每日 20-30 吨。
 
  而北京昌平的小汤山地区在地质历史上曾是一个湖。在白垩纪时期，由于地壳的大规模运动，湖水被覆盖并封闭于地下，由于受板块挤撞形成高温高压，历久而成今天著名的小汤山温泉。由于成因上有别于一般地热和岩浆形成的温泉，小汤山温泉水质甘甜秀美，淡黄清澈，与一般颜色混浊，带有硫磺味的温泉水截然不同，故享有“一盆金汤”的美誉。
 
  传说中辽代萧太后曾在此洗浴，元代小汤山成为皇家御用园林，清康熙皇帝更在此修建了行宫，用汉白玉大理石修建了浴池。
 
  尽管如此，历史上北京地热资源的开发还只限于天然露头的温泉，而大规模的北京地热资源勘查始于上世纪 50 年代中期，最先于小汤山温泉周边地区的勘查，目的是为小汤山疗养院的建设提供资源依据。
 
  上世纪 70 年代初期，世界石油危机引发了世界各国对新能源的高度重视。时任地质部部长的李四光向全国发出号召：“一定要打开这个庞大无比的热库，让它为人民所利用。”于是开始了平原区深部地热资源的勘查，陆续开展了北京东南城区、小汤山外围、良乡、李遂、首都机场、延庆等地的勘查。
 
  上世纪 90 年代，转入市场经济后，开发商突然发现投资地热是项很赚钱的事业。而随着经济社会的繁荣，人民生活水平的提高，地热打井和保健休闲出现了新的热潮。这种热，一直延续到今天。
 
  截止 2005 年底，北京市共投入地热勘查、钻井 362 个，累计钻井总进尺 661390 米，地热钻井平均深度 1827 米，最大深度已超过 4000 米，取得了许多重要的地质资料和地热勘查成果。经勘查，北京平原地区，深度 3500 米内、井出水温度大于 50℃的地区面积约 2760 平方公里，构成相对独立又有一定联系的 10 个地热田。
 
  北京市地热协会副秘书长姜再新介绍，温泉是受地表水渗透循环作用所形成的。当雨水降到地表向下渗透，深入到地壳深处的含水层形成地下水，地下水受下方的地热加热成为热水，深部热水多数含有气体，这些气体以二氧化碳为主，当热水温度升高，上面若有致密、不透水的岩层阻挡去路，会使压力愈来愈高，以至热水、蒸气处于高压状态，一有裂缝即窜涌而上。
 
  热水上升后愈接近地表压力则逐渐减少，由于压力渐减而使所含气体逐渐膨胀，减轻热水的密度，这些膨胀的蒸气更有利于热水上升。上升的热水再与下沉较迟受热的冷水因密度不同所产生的压力反复循环产生对流，在开放性裂隙阻力较小的情况下，循裂隙上升涌出地表，形成温泉。
 
  依温泉流出地表时与当地地表温度差，可分为低温温泉、中温温泉、高温温泉、沸腾温泉四种。
 
  北京主要是低温和中温温泉
 
  姜再新告诉记者，世界上有地热资源的首都不到 10 个，而北京就是其中之一，这主要是因为北京市在漫长的地质历史中，既经过大幅度的下降，接受巨厚的沉积；又产生过剧烈的造山运动。特别是中生代，以燕山运动为主的造山运动，构成了北京地区地质构造骨架和地貌的雏形。
 
  伴随着地壳运动的发展，褶皱变形和断裂发育广泛，岩浆活动也很频繁。北京地处京西隆起（八宝山-高丽营断裂带以西的西山、军都山地区）、北京凹陷（八宝山-高丽营断裂带以东，南苑—通县断裂以北的平原地区）、大兴隆起（南苑—通县断裂以南地区），这两隆夹一凹之中，西北为燕山山脉、东南为冲积平原，而平原下有平谷至三河断裂带；石景山区八宝山至顺义区高丽营断裂带；河北省怀来县至延庆断裂带；昌平区南口至朝阳区孙河断裂带穿过，这种地质构造条件决定了北京地区呈现出地热的区域性富集，可谓得天独厚。
 
  北京地热井并不像西藏羊八井那样可以发电，而是以液态水为主的中低温类型，温度在 25℃到89℃之间。谈到地热，很多人首先想到的就是温泉康体，其实除了康体外，目前，北京地热主要用于供热采暖。由于地热水中含有大量的热能，把它直接用于或交换出来用于采暖，可以替代燃煤、燃油和燃气，减少城市的大气污染。
 
  目前全市利用地热供暖的单位已达 20 多个，供暖面积将近 40 万平方米，相应地减少 100 多个燃煤锅炉，每年减少向大气排放污染物 753 吨。
 
  此外，北京地区属于大陆季风性气候，冬季的温度较低，空气干燥。利用地热水创造人工的生态环境，可以扩大种植和养殖的种类。目前，北京市种植温泉特菜 300 多亩。利用地热水养殖罗非鱼、元鱼、白鳗、虾、观赏鱼等，年产值 150 万元。
 
  要发挥地热的用途就要把它勘探出来，对此，从基层干起的姜再新谈起来滔滔不绝、如数家珍。但是这些年来，他也因地热水水位的下降而困惑。
 
  其实历史上，北京的天然温泉其实只有 3 处：海淀区温泉村的温泉、昌平区小汤山温泉和延庆松山温泉。而前两处温泉分别于 20 世纪 50 年代和 80 年代干涸，后来主要靠在温泉附近打钻井取得热水。
 
  姜再新告诉记者，自 1971 年以来，全市地热水开采总量已超过 2.2 亿立方米，在各地热田中，又以小汤山地热田开采量最大，6 年来年平均开采量为 316 万立方米，占全市总量的 35.9%，其次是东南城区地热田，年平均开采量为 306 万立方米，占全市总量的 34.7%。
 
  这种大规模的开发也造成了地热水位的下降。
 
  在地热水资源集中开采的北京东南城区、小汤山及良乡附近，随开采时间延续和开采量的增加，地热水位呈逐年下降之势。据多年动态观测，1999 至 2005 年间，地热水水位累计下降 4.95至 13.06 米, 年平均下降 0.83 至 2.36 米，以良乡地区下降最大，年平均下降 2.36 米。这也就不难理解为什么海淀温泉和昌平小汤山相继枯竭了。
 
  姜再新介绍，在地热打井越来越深的情况下，打一口地热井风险是很大的，一旦判断失误，第 3 页 共 4 页就会面临名利双失的窘境。
 
  1998 年，还在北京市地质堪探局下属公司做工程师的姜再新被派到了菜户营。当时，国美投资的鹏润家园房地产项目已经接近尾声，但是开发商事先向业主承诺的 24 小时温泉入户却迟迟未实现，上世纪 80 年代只需打 1000 多米就有地热的探井却打到 3108 米仍然没有找到温泉。开发商急、地堪公司更急，因为如果最终确定打不出地热井，地堪公司将按合同赔偿开发商全部损失。
 
  临危受命的姜再新仔细分析了菜户营地区的地质构造，认为这一地区地处北京凹陷与大兴隆起之间，从构造条件上存在导水导热通道；另外，这一地区地表下主要以可熔性碳酸岩浆岩为主，具备良好的地热储层条件；同时，在储层之上还有较厚的保温盖层。由于在构造、储层、保存三方面都具备条件，所以姜再新坚定的认为下面一定有温泉，只是钻探的方法可能不对。
 
  在众多专家都认为肯定打不出热水的情况下，姜再新在工地吃住了一个月。这一个月中，他每天都要详细观测和记录井内液位、压缩机压力、泥浆罐液位随时间和压力变化的曲线。根据这些变化，他找到了其中的规律，终于在一个月后成功打出了一口地热井。
 
  姜再新告诉记者，目前市场上卖的可赛矿泉水，号称水龄 1 万年，其实那是取自上世纪 80年代，在马家堡粮库 2070 米打出的地热井，而现在在北京要想找到小于 4000 米的地热井已经很难了。
 
  我们平时喝的自来水 70%取自处于松散的第四纪岩层中的地下水，而地热水则储藏于第四纪下面的基岩。地热水位的下降，也影响到地下水位的下降。如今水源三厂的补压井已经由 80 米深加大到 600 米深，水源八厂的水则取自距今 5 亿年的奥陶系岩层。
 
  本市地热从上世纪七十年代开始大规模的开发利用，当时一直处于自发、盲目的开发状态。
 
  1984 年以前，地热开发的“三乱”现象（乱打井、乱开采、乱排放）十分严重。据统计当时不足40 个开发单位，年开采量超过 1000 万立方米。普遍直供直排，资源浪费严重。这直接导致 21 世纪初北京地热水位的大幅下降。
 
  可以说，北京地热水位的下降使勘探越来越难、成本越来越大。
 
  北京达沃斯旅游规划设计院总策划师孙清彬认为，目前一些温泉质量存在问题，甚至出现了“假温泉”，即用普通的水加上硫磺用锅炉加热之后冒充温泉，而且即使是正规经营的温泉旅游企业，在温泉资源有限的情况下，也会用普通的地下水或者自来水兑温泉水，降低温泉水的浓度，甚至对使用过的天然温泉水进行回收加热，再次投入使用。他认为，自来水兑温泉水降低了温泉池中矿物质的含量，回收温泉水则更行不通，就算用臭氧等方式进行消毒，杀灭了有害病菌，但也失去了温泉最宝贵的疗效。而这些与北京地热水位下降有着密切的关系。
 
  对此，一些专家提出了隐忧。中国地质科学院韩同林教授认为，地热水是地球壳体的重要组成部分，具有缓冲地基岩石板块应力的作用，并承受和分散地表压力。地下热水在被人类强行钻透深部岩层采集抽吸后，因自然降水难以进入地下热水库存，不可避免地产生空隙，导致大地的稳定性受到破坏。在山脉地区和城市高层建筑密集区域，地表压力更大，因此该区域的地下热水资源受破坏程度，将直接威胁到地理稳定性。
 
  2006 年 12 月，瑞士巴塞尔的一个地热开采钻井钻至地表 5000 多米岩石深处，并通过灌水加压提取地热时，突然发生了地震。在随后的几天里持续发生里氏 3.4 级地震。 2003 年，法国一家公司在开发地热项目中也发生过里氏 2.9 级的地震。
 
  中国能源研究会地热专业委员会主任郑克棪认为，地热资源是一种可再生的绿色能源，但是其可再生性是有限度的。地下热水位于地层深处，形成过程长，开采后难以用天然降水迅速补给。
 
  开采过多会造成资源枯竭，水位下降。
 
  郑克棪认为，合理开发地热的有效手段是提倡梯级利用和回灌。将用过的热水经处理后重新注回到含水层中，可以提高再生的性能，因为这样可以使含水层不枯竭。这是国际上目前普遍采用的方法。巴黎大量开采地热供暖，但由于 100%的回灌，水位没有下降。小汤山地区由于近几年加大了回灌量，所以下降最小，年平均下降 0.83 米。一方面地下水位急剧下降，另一方面地热却存在大量的浪费现象。据研究地热的专家介绍，北京地热水集中在 80℃左右，这么高温的水应该经过多级利用。如果用于采暖，80℃的水至少可以利用 2 至 3 次，然后进行回灌；如果用来洗浴，进行中水处理后，还可以用于养殖。但是，北京目前地热回灌率不足 20%，大多数项目并没有采用多级利用、综合利用的措施，造成极大的浪费。
 
  目前中国国内利用地热的最佳范例是北京丰台区王佐镇的南宫村，对温泉的利用达到四级。
 
  2000 年 10 月 28 日南宫村打成第一眼地热井，出水为 72℃。地热水首先用于供暖；第二级是送入 1.2 万平方米的温泉垂钓中心，提供地板供暖；第三级就是水产养殖；之后再引到占地 350 亩的温泉种植采摘基地，作特菜和花卉以及各种时鲜果品种植灌溉之用；最后，热水仍可排入温泉公园的湖里，使其冬天不结冰，绿水长清。同时，南宫村打了第二眼井，将用过的热水回灌到地下，以保证地下热水资源不遭枯竭。
 
  在开发深部地热资源方面，专家也提出了建议。中国矿业联合会地热开发管理专业委员会专家宾德智认为，开发地热资源风险高、难度大是地热界的共识，尤其是在新区和开发深部的地热资源会有很高的风险，不应期望一举获取很大的成功。近几年，在新区和开发深部地热资源时有成功的，也有不少未能达到预期目的甚至失败的，因此，对新区地热资源的开发，必须对主要储层分布、埋藏条件、渗透性能、地热水的补给来源、运移途径有一定的基本认识；对 3000 米以上深部地热资源开发则应慎重。
 
  可以说，北京地热资源利用迎来了新的机遇，但如何用好大自然赐予我们的这一捧温暖的水，需要更多的思考。