西安地熱資源SWOT分析與開發利用

張興安，李 鵬

(陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安712000)

20世紀以來，隨著能源環境問題的日益突出，清潔能源與可持續能源的開發利用應運而生。中國地熱資源是自20世紀70年代開始開發，目前已經可以對熱儲工程、尾水回灌與綜合利用進行應用與開發，并已經掌握了一套熱田評價和合理開發、資源保護、環境保護的方法。西安地區地熱勘察始于20世紀70年代，開采則起步于80年代，90年代地熱開發利用發展迅速，現已初具規模，并取得了一定的經濟效益和社會效益［1］。然而，西安市地熱資源開發利用仍處于早期階段，由于對一些問題認識不足，開采不合理，導致水位大幅度下降，水量衰減，同時對環境具有一定威脅［2－5］。因此，如何可持續的開發西安市地地熱資源，無論是對西安市自身清潔能源的利用，還是對當地以及周邊的社會、經濟、環境可持續發展都具有至關重要的意義。本文擬采用SWOT分析法，全面分析西安市地熱資源的開發現狀，以期為其可持續發展提供參考。

1 區域概況

西安地處汾渭地墊西端的渭河地墊，西安斷陷位于咸陽塬之南，啞柏斷層以東，灞橋、長安之西，秦嶺之北，面積2 700 km2［6－7］。西安及其附近地區普遍分布有地下熱水，其賦存形式主要為層狀及帶狀。補給則主要來源于大氣降水以及秦嶺山區的冰川雪水。

西安市具有良好的地溫場背景，在1 000 m深處地溫一般為52℃左右，2 000 m深處一般在83℃左右，地溫梯度一般為0.103～0.035℃/m，埋深超過2 000 m時，地溫梯度明顯增高，達 0.035～0.05℃/m，最高可達 0.086℃ /m［5］。

2 西安地熱資源利用SWOT分析

SWOT分析法(Strengths/Weaknesses/Opportunities/Threats Analysis)即優勢－劣勢－機遇－威脅態勢分析法，即把研究對象的優勢和劣勢(內部主動因素)與機會和威脅(外部客觀因素)相互匹配，構造分析矩陣，進行客觀診斷和評價，據此綜合分析得出一系列響應的決策性結論。

2.1 優勢分析

2.1.1 資源優勢

西安地區具有較高的地溫場背景，莫霍面較淺(29 km左右)，熱源距地表較近，并可能有燕山期花崗巖余熱和放射性衰變熱在地殼淺部聚集，形成了有利的熱源條件;本區斷裂構造錯綜復雜，有切深大于20 km的斷裂，接近乃至溝通熱源，在斷裂破碎開啟部位和交匯處能形成控熱、導熱、儲熱構造，深部的開啟性、循環性良好，大都影響到第三系至第四系，成為熱流上升的有利通道，沿斷裂地熱異常明顯;巨厚的新生界沉積提供了較好的控熱儲層(砂巖，含礫砂巖、中粗砂巖)，也提供了很好的多個保溫層(泥質巖蓋層)［5］。總體而言，西安市地熱資源具有分布廣，儲量大，溫度高(118℃)，水量豐(地下熱水單位面積可采量是天津的2.3倍，是北京的1 437倍)，水壓大(成井時大部分為自噴井)，水質優(熱水中富含多種對人體有益的微量元素和化學成份。)等顯著特點［8，9］。

2.1.2 開發利用前景優勢

綜合各項成分與有關水質標準對照，西安地區熱礦水特別適合于洗浴醫療、取暖供熱。其中南郊地熱井水中氟、碘、偏硅酸、偏硼酸等四項指標達到醫療礦水濃度。盡管由于多項成分超標，在未經水質處理之前，不宜直接用于飲用、工業生產、農業灌溉及養殖，而對于地熱溫及大棚、地熱孵化、地熱干燥、脫水及制冷等的間接利用，主要取其熱量而受水質影響不大。同時，該區人口稠密、經濟發達，為地熱資源的利用提供了廣闊市場。

2.1.3 政府高度重視與支持

近年來西安市地熱開發帶來商機和經濟增長，已經引起了政府的高度重視，在《西安市礦產資源總體規劃2001－2010》中，被列為了首要的重點開發實施方案。目前西安市區及郊區共有熱水井近70余口，集中分布于南郊、北郊和東郊地區，五縣有近30口。據不完全統計，截至目前地熱水利用主要集中于洗浴(＞80%)及采暖(＞50%)，其次用于療養(13%)、游泳(10%)、養殖、種植以及精密儀器加工( ＜ 5%)等［5］。

2.2 劣勢分析

2.2.1 資源利用方式落后

西安熱井的分布密度很大。西安市區內分布約107眼，主要分布三環以內。市區平均10 km2就有一口熱水井。隨著開采井數不斷增加，熱水井取水深度加大，開采量逐年攀升，導致水位水壓水溫持續下降嚴重。西安市地下熱水水頭值較其初始水位埋深都有不同程度的下降。西安城區及長安區已有多眼熱水井在使用5～7年后枯竭。據相關部門測算，西安地下熱水，若合理開發利用可用20年，若掠奪式無度開采，僅可使用 5 ～ 10年［10，11］。

2.2.2 開發利用水平低

由于技術上的原因，西安市地熱資源利用率偏低，嚴重浪費地熱資源，地熱水回收率低，大量高溫，高礦化度廢水被直接排放，極大浪費資源的同時對環境產生很大的污染。同時由于由于西安市熱儲埋藏深度大，壓實性強，回灌有一定難度，加之政府職能部門及熱水用戶對回灌認識不足，資金不到位，研究實驗工作滯后，熱水回灌成本大，收益小，熱水用戶進行回灌積極性不高等問題，西安市地熱流體回灌量與開采量之間存在巨大差距，水位不斷下降［4］。

2.2.3 管理和保護工作落后

由于管理部門業務不對口，將地熱資源混同與普通水資源進行管理，而對地熱資源的科學開采和合理利用方面的監管不力，導致西安市地熱資源利用上極大的浪費。缺少開發利用規劃，尚未建立系統的開采動態監測工作，為今后的地熱資源管理和研究造成困難。由于相關部門疏于管理，西安市部分地熱回灌試驗井已被改為開采井使用，致使相鄰開采同一熱儲的地熱井水位急劇下降，導致地熱井報廢［4］。

2.3 機遇分析

2.3.1 經濟政策機遇

西部大開發戰略實施以來，國務院每年都投入大量資金用于西部城市建設，正在建設的“西咸經濟開發區”以及2009年6月國家批準的“關中－天水”經濟區，西安均是其中直接的輻射地區，大量的招商引資將成為西安市地熱資源開發的經濟保障之一。

2.3.2 資源轉型期的發展方向

近年來，能源問題日益突出，新能源的開發顯得愈來愈為重要和迫切，而目前，作為新能源代表之一的地熱資源已經在一些開發利用較好的國家，如美國、日本、意大利、冰島、新西蘭及印尼、菲律賓等，國民經濟中起到一定作用。國家十二五規劃明確把開發新能源進行了進一步強調，陜西省則更是將推進關中地熱資源開發利用明確列入《陜西省國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》當中。

2.3.3 城市品牌效應

西安處于承東啟西的地理區位，是亞歐大陸橋上重要的節點城市，是國際著名的觀光城市，國家級教育科研和高新技術產業基地，也是西北地區交通信息樞紐和金融商貿中心。為西安地熱旅游發展提供了很好的背景條件，為西安是地熱資源開發提供了強大的技術支撐和經濟支撐。

2.4 威脅分析

2.4.1 其他省市同質資源的激烈競爭

北京、天津等省市，以及西安臨市咸陽的地熱開采均較早，積累了大量的經驗［12，13］，因而西安市地熱開采品牌及融資渠道可能會受到上述城市的屏蔽作用。

2.4.2 地質環境問題嚴重

地熱能開采可能會導致地面干擾及地面沉降，長期超量開采地熱能水位下降還會引起鹽水入侵，造成熱泉和噴氣孔等自然地面現象消失，地面活動改變［14］。同時地熱資源的不科學利用必然導致熱污染、化學污染、大氣污染及噪聲污染等環境問題。

3 西安地熱資源利用的SWOT分析

將以上各種因素根據輕重緩急和影響程度大小的排序方式，可構成SWOT矩陣。可以看出，西安地熱資源利用過程中，受到多種因素影響。兩兩組合后可以采取S－O戰略，S－T戰略，W－O戰略，W－T戰略等多種發展戰略。S－O戰略即依靠內部優勢去抓住外部機會的戰略，兩有利因素相互促進，即杠桿效應。S－T戰略就是利用自己優勢避免或減輕外部威脅打擊的戰略。W－O戰略就是利用外部機會來改進內部弱點的戰略。W－T戰略是克服內部弱點和避免外部威脅的戰略［15］。已有學者對地熱資源開采提出了許多建議［16］，筆者結合西安市地熱資源利用的SWOT分析結果，對西安市地熱資源開采提出以下建議:

表1 西安地熱資源開發SWOT分析矩陣

3.1 加強科學研究

3.1.1 加強動態監測研究

通過對地熱開采井的水壓、水位、水文、水量等指標進行長期監測，掌握其變化規律，以制定合理的開采方法及開采量，對地熱資源進行合理、可持續開采。

3.1.2 加強對開發利用方式的研究

對地熱資源綜合利用及梯級利用技術進行研究。配合政府統籌規劃進行可持續利用的研究，加快開發郊區地熱資源，開展采熱供暖、熱水理療、地熱水灌溉、養殖等利用項目綜合利用。

3.1.3 加強回灌技術研究

設立專項資金，加強對地熱回灌地質條件及新型技術方法的研究力度。組織技術力量向目前技術已經較成熟的北京、天津等城市學習，同時積極開展與美國、冰島、新西蘭等國家的技術交流。

3.2 提高利用水平

3.2.1 設計勘察階段要有針對性

針對不同成因的地熱資源采取不同的設計思路和勘察手段，因地制宜，選擇好合適的開采點位及開采地層。

3.2.2 開采利用階段

加強綜合利用，制定合理的開采方案，可持續的利用地熱資源。同時，做好回灌工作，減少資源浪費。

3.3 注重環境保護

3.3.1 建立地熱資源開采的環境影響評價制度

對地熱水開采可能導致的環境影響及治理方案提供資料和指導。

3.3.2 做好地熱廢水的處理工作

提高地熱資源熱能利用水平，開發尾水熱能梯級利用技術，有毒有害物質進行進一步污水處理，提取浴鹽并進行加工出售。

3.4 明確管理職責

3.4.1 加強政府統一管理

從設計勘察、開發利用、動態監測等全階段均應設置完整的制度，由政府設立專門部門進行統一管理。

3.4.2 建立完善獎懲制度

對梯級利用、綜合利用水平較高的項目進行獎勵和扶植，對粗放型開發項目進行處罰、叫停。

4 結論

以上SWOT分析表明，西安市地熱資源開采具有多方面的優勢和條件，包括得天獨厚的資源優勢，陜西省政府政策的支持以及廣闊的發展前景，加上當前國內外清潔能源實用的有利形勢，以及西安市自身的城市品牌效應，西安市地熱資源開采面臨良好的機遇和形勢;然而由于西安市地熱資源開采起步不久，其開采技術還比較落后，管理模式也不太健全，這些因素嚴重制約西安市地熱資源的進一步開采和利用，加上國內許多率先發展的同類資源城市的競爭，使得西安市地熱資源的開采面臨嚴峻的挑戰。因此正確看待以上因素，并以此加強科學研究、提高利用水平、明確管理職責、注重環境保護等發展戰略，方能進行西安市地熱資源的可持續利用。

［1］金海峰，張益謙.西安市地下熱水開采現狀與合理開發利用探討.地球科學與環境學報，2004，26(3):40－43.

［2］姜規模，吳群昌.西安市地下熱水資源可持續利用探討，地質與資源，2009，18(3):210 －236.

［3］王衛東，彭建兵，張永志，等.西安市地熱水開采現狀及其環境問題，水土保持研究，2005，12(5):270 －271.

［4］馬致遠，豆慧萍.西安市地下熱水資源可持續開發利用的瓶頸問題研究，地下水，2011，33(1):41 －43.

［5］李喜安，張玉潔，蔚遠江，等.西安地區地下熱水資源開發利用現狀及展望，水資源保護，2003，3:50 －52.

［6］李云峰，郭建青，吳耀國.西安地熱田醫療熱礦水的產出狀況分析.西安工程學院院報，1999(增刊).

［7］惠泱河.西安市的水資源問題.西北大學學報(自然科學版)，1998 ，28(4):335～338.

［8］中國地質調查局，我國地熱資源及其開發利用報告，2006.01.

［9］陜西省地礦廳《西安地熱普查報告》1996.08.

［10］馬致遠，王心剛等.陜西關中盆地中部地下熱水H、O同位素交換及其影響因素.地質通報.2008，127(6):888–890.

［11］蘇艷，馬致遠.西安、咸陽地下熱水氘過量參數研究，煤田地質與勘探，2007(3)39－42.

［12］劉久榮，地熱回灌的發展現狀，水文地質工程地質，2003(3):100－104.

［13］王貴玲，張發旺，劉志明.國內外地熱能開發利用現狀及前景分析，地球學報，2000，21(2):134 －139.

［14］申建梅，陳宗宇.地熱開發利用過程中的環境效應及環境保護，地球學報，1998，19(4):402 －408.

［15］寧建新.企業市場適應性分析模式:介紹一種新的市場環境分析矩陣，商業研究，(10):85－88.

［16］申建梅，張宏達，陳宗宇，等.地熱資源管理與可持續發展，地球學報，2000，21(2):140－141.