淺析地熱資源在溫泉中的應用

地大熱能：地熱水作為一種可持續利用的清潔再生能源, 在溫泉中的應用越來越廣泛, 地熱水水文地質調查的詳細程度直接影響著地熱井選區的合理性以及地熱資源的開發與利用的合理性。

1 地熱溫泉前期勘查的重要性

通過收集區域水文地質資料以及區域內以往地熱井勘查和運行資料, 對已有地熱井進行抽水試驗及采樣化驗, 綜合分析后確定地熱井的選區范圍, 針對選區進行水文物探工作, 更好的選擇合適的地熱井井位, 進行合理開采, 達到開采預期效果。根據水溫指標可以確定地熱水是屬冷泉、微溫泉、溫泉、熱泉還是高溫泉。根據酸堿度指標可以確定地熱水偏堿性還是偏酸性, 偏堿性水質沐浴治療, 有助于陽離子的活性參入, 通過皮膚和皮下組織的刺激作用, 甚而進入肌體內調節功能, 發揮充分療效。根據地熱水礦化度指標可以確定地熱水是屬淡泉水、地礦泉、中礦泉還是高礦泉。根據放射性指標可以確定地熱水中放射性元素的含量, 從而確定其醫療價值。地下熱水中含有的某些氣體、化學組分、微量元素和放射性同位素當達到一定含量并具有醫療效果時, 稱為醫療礦泉水。為高效合理利用地熱水資源, 做好水化學特征及評價至關重要。

2 地熱溫泉的醫療價值

在對以往地熱井水質進行分析時, 重點通過地下水水化學特征分析, 進行醫療礦泉水評價, 通過水化學成分分析確定水中所含微量元素, 不同的微量元素對養生醫療功能不一, 例如氟泉水除能殺菌消毒外, 對關節炎、高血壓、風濕病、偏癱都有特殊治療效果, 而且還有滋陰養顏、安神解乏的作用;偏硅酸水中存在的硅元素能對皮膚起到“清潔器”的作用, 具有軟化皮膚角質、防衰老、使皮膚光滑等功效;鐳水中的鐳氣能溶脂解毒, 并有促進利尿的作用, 可治痛風病, 提高新陳代謝, 促進細胞的再生, 吸收病產物, 而有消炎作用。

3 地熱溫泉的實例分析

我們曾經在山西省某區域收集了該區以往水文資料, 對周邊溫泉井進行了抽水試驗以及水樣分析, 通過對調查區地熱水進行醫療礦泉水水質現狀評價、農業用水水質現狀評價、地下水環境質量現狀評價、地下水水質回顧性評價、地熱礦水的醫療效果評價、與省內外毗鄰熱礦水水質對比評價、地熱水基本化學特征對比、地熱水微量元素及化學特征對比、地熱水微量元素及放射性同位素特征對比, 通過這幾個方面的地下水環境質量評價, 我們得出該區地熱異常區地處某盆地的東部邊緣, 中條山支脈, 熱田地層有新生界沉積層、古生界寒武系和太古界涑水雜巖基底構成, 地熱水水化學類型較為簡單, 水化學類型有兩種Cl-SO4-Na、Cl-HCO3-SO4-Na, 陽離子均以Na+為主, 陰離子在平面上在“入”字構造 (斷層) 格局的控制下從北到南表現出HCO3-～Cl-演變規律, 逐漸由HCO3-—Cl-演變, 水質類型由Cl-HCO3-SO4-Na變化為Cl-SO4-Na。

調查區熱礦泉水中氟4.37-6.39mg/L, 偏硅酸50.2-60.4 mg/L, 偏硼酸2.57-9.82 mg/L, 鐳0.02-0.03 g/L, 其中氟含量與鐳達到水質標準中命名礦水濃度界限以上, 除某水質點外, 偏硅酸濃度達到水質標準中命名礦水濃度, 另外, 偏硼酸達到礦水濃度以上, 且地熱水中含有溴、碘、鍶、鐵、鋰、錳、鋇等對醫療有益的多種微量成分, 故該醫療熱水命名為硅-氟-鐳水;調查區地熱水溫40-51℃, 為熱泉-高溫泉;地熱水PH值為7.4-7.81, 屬弱堿性泉性質;地熱水礦化度含量為0.81-2.6g/L, 屬于低礦泉, 礦泉刺激性表現為柔和特點, 所以洗浴舒適, 不燥不急, 浴后皮膚潤滑, 無緊繃感;地熱水中含鈾、鐳、氡3種放射性元素, 含鐳鹽大于10-11g/L。具有較高的醫療價值;地熱水水溫42-48℃, 水溫較高, 礦化度為807-2650mg/l, 氯化物含量195-1059mg/l, 屬微咸水, 不適宜農業灌溉, 需處理后排放;在選取得4個水樣分析點中, 4個取樣點水質結果均較差, 且表現出由北到南地下水綜合評分越來越高, 地下水質量表現越來越差, 不能作為生活飲用水。地熱水氟化物超過地下水Ⅴ標準, 氟化物含量在多次水質檢測中均較高, 分析與運城盆地高氟原生地球環境本底值高有關, 資料表明運城盆地堿性環境和高礦化有利于高氟水的富集。

除D水樣點氯化物滿足地下水Ⅲ類標準外, 其余A、B、C水樣點分別超地下水Ⅴ類標準1.7倍、3.12倍、2.84倍, 可能與地幔軟流層物質上涌和巖脈入侵有關, 溶濾有巖漿巖中的氯化物。此外碘化物除D水樣點外均超地下水Ⅲ類標準, 達地下水Ⅳ類標準。硫酸鹽與溶解性固體在B、C兩個水樣點水質檢測中均超地下水Ⅴ類標準, 與此處石膏及含硫酸鹽的沉積物有關。調查區地下水常規性指標、毒性指標及放射性指標除以上超標因子外, 其它因子均滿足地下水Ⅲ類標準, 多數滿足地下水Ⅰ類標準。

調查區熱礦泉水中氟4.37-6.39mg/L, 偏硅酸50.2-60.4 mg/L, 偏硼酸2.57-9.82 mg/L, 鐳0.02-0.03 g/L, 達到醫療礦泉水標準, 屬于硅-氟-鐳水。該區熱礦水的醫療方式, 主要通過在熱礦水中浸浴和飲用達到治療的目的。因為浸浴時, 水中的浮力、靜水壓力、溫熱作用及各種化學成分共同作用于人體, 飲用及浸浴時豐富的微量元素被吸收, 它作為酶、激素、維生素、核酸等生物質的構成元素, 參與調節人體生長發育、內臟活動、肌肉活動、水分及離子平衡等生理過程, 所以慢性疾病患者通過礦泉水治療, 可以使體內缺少微量元素得到補充, 使紊亂的生理過程得到調整, 多種慢性病患者恢復了健康, 特別是對皮膚病、關節炎、腰肌勞損、肩周炎、骨質增生及各種慢性病有較好的療效。該區地熱水偏硼酸、偏硅酸、氟、鐳4中元素達到了礦水命名標注。其余各熱礦水僅有1～2中達到命名標準, 并且有鈾、氡、鋰、溴、碘、鐵、等多種有益元素和氣體, 相對有益組分多, 有醫療價值的元素多, 是一處優質多元素醫療熱礦水。

通過以上工作, 合理選取了地熱井選區, 初步確定適合溫泉的地熱井范圍, 在選區范圍合理布設3條物探勘探線, 通過水文物探手段, 分析地熱區異常成因機理, 確定深層水的埋深、厚度, 以及有關的電性特征, 根據本區地熱田形成的特點和模式, 依據本次激電測深測量的結果, 綜合分析研究后本區井位建議定位在1線的A號點。選區范圍熱田地層是由新生界沉積蓋層、古生界寒武系和太古界涑水雜巖基底構成。基底頂板最大埋深2000～2500 m。熱田開發利用的淺層熱儲層位是86～230 m, 儲含水層組5～6層, 厚約30～50 m, 水位埋深33 m, 單位涌水量3～5 t/h·m, 水質類型Cl·SO4-N a·Ca型, 礦化度為119～212g/L, 總硬度9.116～12.149, 出水口水溫42～45℃, 屬中溫熱水, 水溫由上至下增高。上覆新生界第四系中更新統砂、砂礫石與亞粘土、亞砂土互層, 導熱性差, 似保溫隔熱層。

根據調查資料估算選區1000-2000m地熱儲量為1.03×1013kcal, 1000m以內地熱水資源量為4201萬m3, 開采量根據調查結果為28.56萬m3/a。該地熱田, 因處春燕山腳下, 山清水秀, 綠蔭濃郁, 空氣清新, 氣候宜人, 交通方便, 熱水的醫療保健作用較高, 為硅-氟-鐳水, 是一個天然的療養勝地。另外, 療養院的東南有原始森林及奇峰異景, 靠近旅游景區, 具有較好的旅游條件。因此, 有計劃、有步驟地擴建溫泉療養院工程設施, 將該地熱田建成比較現代化的溫泉療養旅游勝地, 將會促進夏縣醫療衛生、體育運動和保健旅游事業的發展, 同時, 也會帶來較好的經濟效益和社會效益。

地大熱能通過科學的溫泉開發理論和豐富的溫泉開發實踐經驗，為進行開發的每一個溫泉項目提供切實可行高效科學的開發建議方案，并利用國際一流的技術手段和設備，進行專業的一站式溫泉開發，幫助客戶以最少的投入，獲得最大的效益，極大地提升溫泉項目的行業競爭力，促進溫泉開發行業健康發展。