8.1 地热水可持续开采量的概念
基于地热水大规模开采后的长期动态响应,包括热储层压力(水位)、温度、水质动态变化和生态环境影响等,本书提出理论意义上的地热水可持续开采量定义。地热水可持续开采量(sustainable yield,SY)是指长期开采条件下不会引发以下问题的开采量:(1)热储层压力(水位)持续下降、低于最大允许水位埋深;(2)地热水水温持续下降、低于最低允许水温;(3)地热水水质持续淡化、失去医疗价值;(4)干扰已有地热井的正常开采;(5)单井抽水量明显减少、耗能急剧增加;等。
为了提高可持续开采量的实用性,增强其计算评价的具体可操作性,本书提出可实际应用的地热水可持续开采量的定义:地热水可持续开采量为地热水动水位埋深不超过最大允许水位埋深,即地热水位降深不超过最大允许水位降深条件下的最大允许开采量。其内涵包括以下几个方面。
(1)确定最大允许水位埋深和最大允许水位降深是计算评价可持续开采量的先决条件——几乎所有地热水开采诱发的水温降低、水质淡化、产能减少、耗能增加、影响已有地热井正常开采等问题皆由地热水水位降深过大而导致。因此,地热水位埋深是否超过最大允许水位埋深、水位降深是否超过最大允许水位降深是判别地热水开采是否具有可持续性的最直接、最根本的指标。这也如Hirsch在Ground-Water-Level Monitoring and the Importance of Long-Term Water-Level Data(Taylor and Alley,2001)的序言中指出的:地下水位提供了地下水资源状态的最根本的指标(fundamental indicator),同时它也是地下水水量、水质评价以及地下水与地表水相互作用的一个临界值。(https://www.daowen.com)
(2)地热水动态长期监测是准确确定最大允许水位埋深和最大允许水位降深的最有效手段,因此,必须高度重视地热水动态的长期监测,并确保监测资料的连续性和系统性,即:除了监测地热水位外,还要监测与之密切相关的各个因素,包括水质、水温、开采量等。
换言之,地热水可持续开采量可理解为地热水位这个变量的函数,只有确定了最大允许水位埋深和最大允许水位降深,才可能求取可持续开采量。