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李文昌:关于温泉开发相关事宜的探析

   日期:2018-10-10     作者:李文昌    浏览:3836    
核心提示:关于温泉开发相关事宜的探析文:李文昌温泉是一种资源,无论是水量、温度或是质量都会随着持续的产出而发生变化。没有规划的汲取
 关于温泉开发相关事宜的探析

文:李文昌

温泉是一种资源,无论是水量、温度或是质量都会随着持续的产出而发生变化。没有规划的汲取会造成温泉资源的枯竭,产生水温降低、水量减少及质量下降等现象,透过温泉调查,不但可以拥有最佳质量的温泉,还可以创造最多量或是最大利益的温泉,达到温泉资源的永续利用。

温泉开发的顺序,是在确定开发预定地有温泉涌出的可能性后,再进行温泉调查,掌握温泉资源质量、储量及最合适汲取条件的一个必经程序。

一、温泉挖掘与汲取方式变迁

近年来,都市化快速发展,温泉的利用已经由农业时代平民百姓沐浴、休息进化到休养、美容等多样化的商业包装,形成以温泉产业为主的商圈,因此温泉用水量需求增加,大型集合住宅及温泉旅馆相继出现,纷纷以 “温泉”为号召。由于需求大而抽取大量热水之影响,致使原取用十分方便的温泉,发生温度降低、水位的下降和范围缩小,自然涌的温泉源头更是都相继消失或是出水量大减。在天然温泉开发有其限制下,为寻求新的温泉资源,起而代之的是人工挖掘或机械凿井的人工温泉井,部分的温泉井被迫必需向下加深,钻取更深层的温泉。此举也进而开发出大深度的温泉探勘、挖掘和汲取技术,以至于目前在地势平缓的地区,到处都可以看到开发出深度超过1000公尺的深井温泉,虽然如此可以免除自然温泉露头距离遥远、常遇地质灾害之缺点,也可以适度减缓热门温泉区旅游压力等面向考虑,但是也引起另一个,温泉水位再往下降而导致温泉井深再增加的恶性循环之中。

自然涌泉的发现时代

自然涌泉在100-200年前,于山涧之间大量被发掘利用,近几年因为经济发展和交通网络的发达,前往温泉露头如下图一的行程简便许多,也正因为如此,造就温泉需求急剧增加,使得自然涌出的泉量不足以应付市场的需求,因而纷纷转往地下寻找新的温泉源,此时温泉孔的挖掘技术顺势兴起,温泉开发与大深度挖掘技术也一路发达起来。

手动挖掘时代

又称为“挖井”,先由工人自地面往下挖掘,并把沙土置于井口四周,若地质为土层,且坚硬稳固者则由上而下,一直挖到含水层即可;若土质松软则须于井的周围砌筑砖石,防止井壁的明陷。如果地层为沙质,那么必须先挖出更大口径的,井壁周围须以更多的砖石强固,井口附近的沙土亦须回填至井壁周围的隙缝,颇为费力、费时。挖到一定深度后通常就会有水涌出。

涡轮泵时代

人工挖掘则井深约为数十公尺,此时已开始需要汲取设备帮忙配送。涡轮泵如下图四,在此时介入温泉的输送市场,但是当水位下降至低于泵浦10公尺高度距离时涡轮泵的功能开始受到限制;同时温泉的腐蚀性、结晶井。

机械式挖掘时代

冲击式钻井机即是新谓的“打井”,以人工操作机器来钻打井。利用钢柱凿形锥撞击井底的岩石﹐然后取出击落的碎石。台湾地区大约于1969年就开始有人引进此种先进的技术;之后由于效率、成本皆远胜于环井;于是逐渐取代了环井而成为当时主要的凿井方式。孔井深度大部分在500公尺以内。

气升泵时代

向井内灌进压缩空气,利用空气释压后增大且向上的物理原理将温泉挤出地表。此法有构造简单出水量大的特征,因此利用率大增,尤其是高温高腐蚀性的泉非常适用。

旋转式钻头时代

旋转式钻头是对付坚硬岩盘最有效的利器;旋转方法即是转动钻管尖端的钢锥而钻孔,锥头转动时,将岩石研成碎屑。藉由泥浆将切下的碎石带上地表。钻井泥浆的作用是清除碎石,并冷却和润滑钻头。凿井的技术与能力大幅提升,凿井时间急遽缩短,凿井的深度可以轻易达到1000公尺以上,是目前市场的主流。

深井泵时代

安装容易、移动性高、维修容易和,适合需要高杨程的大深度温泉使用,也是目前市场的主流产品。

二、温泉露头和温泉孔

温泉取用的源头有温泉露头和温泉孔两种方式;温泉露头是指温泉自然涌出之处,而温泉孔则是指以人工开发方式取得温泉之出处。温泉露头之涌出温泉水经引水取水设施,由温泉露头以下包括拦水堰、上游端引水管线、集水槽、送水泵、以及下游端引水管线与位于较高处之温泉储存槽,最后由储存槽再利用重力作用供应温泉水至各温泉设施、温泉浴池提供使用。

温泉是地政极为重要的有限资源,不能因为它是从地下涌出的就可以漫无节制的无限度汲取;如超过适宜的量就会引发枯竭现象,导致温泉水位下降,自然涌出的温泉露头渐渐稀少,而引发温泉资源的有效危机;有鉴于此,各国政府为防范于未然,纷纷建立温泉露头保育法令条文,希望能避免或延缓温泉露头清失的情形。

三、温泉开发程序

温泉的泉源开发除了上述的温泉露头取用之外,尚有利用凿井技术取得温泉的方式,此种人工温泉井则有深、浅井之分;开发深层地热水,除了地热资源的探勘、挖掘技术之外,还有地层下陷预防、地下水补注、最佳汲取量和深井腐蚀结垢等等问题,是属于较精深的专业技术。相对于深井温泉而言,浅井温泉则是简单又方便,甚至几乎没有管理上的问题。

温泉开的发程序,是从找寻新温泉资源和既有的温泉资源进行必要的调查工作开始,先从室内资料收集分析之后再前往现场作实地调查。

预备调查

预备调查也可以说是书面调査,其主要目的在收集必要的既有相关资料,作为分析获得温泉资源之可能性。收集的相关数据报括已发表的文献资料与未发表的工作报告,预定开发点附近地区的地形、地质图、物理探勘和地质钻探资料、古文书历史和交通环境等。了解该地区温泉资源的相关资料,对该地区温泉资源开发的可能性,提供作为分析的基础。大体而言,这些数据原则已描绘出该区温泉资源的分布,以地质构造主导的温泉资源变化和地质地层变化,区域范围内有一定的脉络可循。因此,了解已发表的温泉相关数据,足以掌握温泉资源信息的大纲。假使在开发点有物理探勘地下地质数据的辅助,那更是温泉资源定位判断的重要依据。

温泉调查

温泉与温泉地质调查项目包括地表征兆(温泉露头)区调查、一般地质调查及水文地质调查,温泉地质调查其主要目的在建立温泉区之地层层序,了解各地层岩石分布与岩性特性,特别是岩石的孔隙率与渗透率,以便判断地下含水层或热水储集层分布,温泉资源调查如同油田探勘一样,初期仍以温泉露头调查为主即热中找热的道理与经验法则最有效。除此之外,详细水文地质调查可供研选井位之参考。一般来说,如果由具有调查经验者或调查方法采用得当,这可获得相当有用的基本资料。温泉产状各异、山区地质多变,有时虽水平间隔数十至数百公尺,若已离开主裂隙,就不一定能凿到温泉。温泉调查以泉温和涌出量为重要,当温泉的地底深处的热源被确认之后,如果能再确认断层的存在位置,那么沿着断层裂缝上升至地表地的泉温将更高,泉量也会更多。因此,掌握温泉断层的分布是温泉调查中的最重要的项目之一。

地质调查

地质调査也可以说是地表外部调查,或温泉露头调查;观察开发预定地范围约5-10平方公里的地表卫星空照图、雷达解析图,了解包括野外地层和岩石龟裂的分布,对肉眼可以观察得到的数据,掌握断层和温泉露头可能的分布。对山川水流的地理、水理分布有系统的记录和说明,对温泉水脉、地层动水勾配、间隙率、透水系数、水理定数、征兆强弱、温泉结垢物、温泉涌出方式、温泉出水口之相对高程、涌出处母岩、热水换质现象及征兆范围,确定温泉数目及分布状况等。一般地质调查:包括岩性、岩层位态、岩层厚度、地质构造、地史、邻近火成活动、风化及矿脉等。此外,水文地质调查则是注重地下水位与地下水之循环和补给分析,避免在地下水补给区凿井,而正确必须在热水上升的地带凿井,则可提高探勘井之成功率。温泉地质调查方法可利用航空照片广域览要特性,相当实际有用,尤其应用于地形变化大之深山溪谷的调查及交通不便的温泉区,因此,野外配彭物理调查之前可利用航空照片规划判释,快速了解邻近地区各温泉露头之空间分布关系,以收事半功倍之效果。过去探勘经验发现航照判释分析对温泉区内地下温泉资源分布很有帮助。航空照片判读除作为规划调查路线选择之外,透过立体镜的比对分析线型构造,对分析温泉活动与地质关系,提供非常有用的地质情报。再配合地质调查、地物探测及水文地质等综合分析,为建立温泉产状及温泉形成模式之重要依据。

物理调查

经过资料收集、整理、分析之后,温泉资源赋存的可能性有一定的结论,再根据此一结论作物理调查和现场验正。温泉资源的物理调查,也可以说是现场踏勘的微观调査。现场踏勘就是到探勘温泉资源的地区现地了解情况,核对验正实地状况与收集的既有资料,包括地形图、地质图及其他收集的物理探勘和地下地质资料。现场探勘可以对比数据上的平面数据与现地的实体状况,更清楚的知道开发预定地附近的地形和地质,也有助于体认与解说地表地质与衍生的地下地质状况,对温泉资源的形成,也可以在现地看到温度来源、水的来源及温泉来龙去脉。在调查范围内找出地层露头,量测露头的岩层走向和倾斜,岩层的种类和各层厚度等数据,记录在地表地形图上。欲有效地使用物理探测,首先需依地层的物理特性及探测的目的以选择适当之探测方法,而物理探测方法的选择,主要视此探测方法对地层的物理特性中,那些具有较强烈的对比而定,对比愈强烈者愈有效愈准确。地球物理探测必须要有经验的探勘人员操测,同时并配合适当的仪器来探测,探测得之资料需由有经验之专业人员解析,方能发挥最大的效果。

一般而言,不同地质条件的温泉区所采用地物探测方法也不同。

作者简介
       
李文昌
    
    
中国商业联合会沐浴专业委员会 专家委员
    
中国商业联合会沐浴专业委员会 水务管理师 高级讲师
    
中国建筑设计研究院《游泳池水质标准》主要起草人
    
中国建筑设计研究院《温泉浴池水质标准》主要起草人
    
中国建筑设计研究院《温泉浴池给排水技术规程》审查组专家
    
美国国家游泳池基金会 授证讲师
    
美国专业游泳池管理人员协会 东亚地区谘询顾问
    
日本温泉施设卫生管理协会 授证讲师
    
日本中央温泉研究所 温泉管理士
    
俄罗斯《马契斯特》疗养温泉研究员

    
著作
    
游泳池管理手册(合着)
    
游泳池与按摩池水质管理
    
游泳池与按摩池水质测试
    
游泳池水质诊断专家系统
    
温泉管理实务

 

 
 
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