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增強型地?zé)嵯到y(tǒng)與防震減災(zāi)的研究與探索

文檔作者：莊慶祥文檔來源：福建省能源研究會		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月01日
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增強型地?zé)嵯到y(tǒng)與防震減災(zāi)的研究與探嚎
莊慶祥
(福建省能源研究會福建福州350001)
摘要闡述中國干熱巖分布特征．研究開發(fā)利用干熱巖的途徑、社會與經(jīng)濟效益；探索增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程結(jié)合防震減
災(zāi)重大科技攻關(guān)項目實踐方案．以破解防震減災(zāi)這個世紀(jì)大難題。
關(guān)鍵詞干熱巖增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程地震防震減災(zāi)
中圖分類號：TK529 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2012)01—004—03
1 中國地殼內(nèi)能量釋放特征
中國地殼內(nèi)能量釋放方式主要是地震能釋放、地?zé)崮茚?
放這兩種類型：板塊運動引發(fā)的地殼形變與斷裂麗盤蠕動位
移不明顯：火山噴發(fā)能量釋放近代以來沒有發(fā)生。地震、地?zé)?
能量釋放同存于歐亞大陸板塊分別與印度洋板塊、太平洋板
塊結(jié)合部及其附近。這2種類型的能量釋放方式的相同之處
充分體現(xiàn)在溫泉密集分布區(qū)與多震帶的吻合一致上。2者的
差別則是地殼內(nèi)地?zé)崮茚尫艦橹鞯牡貐^(qū)．3km深度以上地?zé)?
能以對流水熱型出現(xiàn)．地表往往有眾多溫泉出露．超過3km
深度以熱傳導(dǎo)型的干熱巖出現(xiàn)．這一類型地震能量釋放居次
要地位．不會形成大地震震源與發(fā)生大地震．但微小地震頻
繁不斷．如中國西藏羊八井地?zé)崽?、云南騰沖地?zé)崽?、臺灣花
蓮地?zé)崽?、福建漳州地?zé)崽铩⑷A北平原眾多地?zé)崽?包括已開
發(fā)利用的隱伏地?zé)崽?、東北3省地?zé)崽锏?，以地震能量釋?
為主的地區(qū)主要表現(xiàn)在沒有天然溫泉露頭．也尚沒有開發(fā)利
用地?zé)崮苜Y源．地?zé)崮軆Υ嬗跓醾鲗?dǎo)型的干熱巖體中，大多
轉(zhuǎn)化為地震能量、易形成大地震震源發(fā)生大地震災(zāi)害，如泉
州灣外海1604年發(fā)生的8級大地震：泉州市沿海地區(qū)歷史
上發(fā)生多次6～7級大地震。近幾年內(nèi)發(fā)生5級左右較大地震
10余次．微小地震屢見不鮮，華北平原大油田開采之前的20
世紀(jì)60年代邢臺6_4級大地震與20世紀(jì)70年代的唐山
7．8級大地震．2008—5一12四川省汶川8級大地震，2010-4一
14日青海玉樹7．1級大地震．臺灣南投縣1999—9—21日發(fā)生
的7．6級大地震??不勝枚舉．均屬此類型．并與全球眾多
聞名的大地震類型吻合一致。以上2種類型又可以互相轉(zhuǎn)化
替代．如多發(fā)大震的河北平原自從20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)并全
面開發(fā)眾多大油田后．大量廢棄的石油開采深井轉(zhuǎn)化為地?zé)?
水開采井。接著北京、天津、河北、山東等省市掀起開發(fā)地?zé)?
利用的熱潮．華北平原已由地殼內(nèi)能量釋放以地震為主轉(zhuǎn)變
為以地?zé)衢_采消耗為主．至今40多年過去了，華北平原沒有
形成大地震震源與發(fā)生大地震．與世界上100多個正在運行
的地?zé)犭娬?、眾多增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程地區(qū)情況吻合一致。
這充分說明增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程可以讓地殼內(nèi)以地震能量
釋放為主方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘責(zé)崮茚尫艦橹鞯姆绞健?
有關(guān)地震與地?zé)岬年P(guān)系．作者已在《福建地?zé)嵫芯颗c實
踐”】一書內(nèi)的第l部分5關(guān)于“遏制、預(yù)防地震與開發(fā)利用
地?zé)彡P(guān)系的研究與探討”和“遏制與預(yù)防地震災(zāi)害之道的探
討”㈨(能源與環(huán)境、增刊20lO)中進行了詳細(xì)的定性闡述，從
而得出增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程可以防震減災(zāi)的結(jié)論：作者還在
“探索地震能量與地?zé)崮芰哭D(zhuǎn)化的定量關(guān)系”【6】等發(fā)表的論
文中定量闡述增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程可以防震減災(zāi)．進行了全
面深刻客觀系統(tǒng)地論述．指出這一理論依據(jù)是地?zé)崤c地震同
源孿生，2者可以互相轉(zhuǎn)換與代替，并遵循能量守恒定律與
能量平衡原理。它告訴全世界，由于增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程是
新生事物，處于起步階段，全球地殼內(nèi)以地震能釋放為主地
區(qū)廣泛分布，占主導(dǎo)地位．地震災(zāi)害已成為全人類的最大隱
患與威脅．?dāng)[在人民面前的任務(wù)就是要通過普及增強型地?zé)?
系統(tǒng)工程．讓地震危險帶地?zé)崮茚尫欧绞饺〈卣鹉芰酷尫?
方式，達(dá)到轉(zhuǎn)危為安、防震減災(zāi)的目的。
中國地?zé)豳Y源非常豐富．已查明溫泉3000多處．是地?zé)?
能大國．地?zé)崴闹苯永媚芰课痪尤蛑?，但干熱巖開
發(fā)利用處于起始階段．是新生事物，中國要力爭用幾十年時
間向地球熱庫挺進、在挖掘地殼深部高溫地?zé)崮荛_展高端高
能位地?zé)岚l(fā)電上取得突破與顯著成效。達(dá)到世界先進水平， 成為地?zé)崮軓妵Ｒ愿＝ㄊ槔?‰深度以內(nèi)有可
再生地?zé)崮軆α考s相當(dāng)5萬億t標(biāo)煤．有19個熱汽相過熱高(>300℃)、中(150一300℃)溫地?zé)崽?3‰以上為對流或
火山水熱型地?zé)崮堋?‰以下為傳導(dǎo)熱型干熱巖地?zé)崮?，
高端高能位地?zé)岚l(fā)電能力相當(dāng)約100萬kW：全省地震危險
帶上約有2萬多km：熱汽相過熱中溫傳導(dǎo)熱型干熱巖分布，
約相當(dāng)20個晉江市的面積．初步測算地?zé)岚l(fā)電能力相當(dāng)300萬kW，目前開采利用條件下(開采深度5‰)．全省高
端高能位地?zé)岚l(fā)電裝機容量約400萬kW．幾十年內(nèi)達(dá)到這
一目標(biāo)是可能的．可見中國增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程的發(fā)展?jié)摿?
之一斑．中國完成由地?zé)崮艽髧虻責(zé)崮軓妵哪繕?biāo)是完全
可以實現(xiàn)的。中國溫泉多集中于歐亞大陸板塊與印度洋板塊
結(jié)合部及其附近的云南、西藏、四川、等省的巖漿隆起帶，歐
亞大陸板塊與太平洋板塊結(jié)合部位及其附近的臺灣、廣東、
作者簡介：莊慶祥，國務(wù)院政府特殊津貼專家(1993年)、教授級高氧工程師、福建省能海研究會常務(wù)理事。
2叫2．No。1。o
萬方數(shù)據(jù)
福建、海南等巖漿隆起帶，溫泉溫度高、地?zé)崴看?。而?
處于板塊結(jié)合部附近的浙江、上海、江蘇閃位于巖漿凹陷帶
上。沒有或很少有天然溫泉．歷史上也沒有大地震發(fā)生．地殼
內(nèi)能量釋放以地殼形變與斷裂2盤蠕動位移為主．地?zé)豳Y源
埋藏較深，地?zé)崽荻鹊陀谡５钠骄責(zé)崽荻取?
以上各省、市兩種主要類型的能量釋放方式共存．但又
有明顯的差別。以地?zé)崮茚尫欧绞綖橹鞯貐^(qū)分布面積相對小
得多，多呈地?zé)崽镄螒B(tài)出現(xiàn)．即溫泉密集區(qū)與地?zé)崮芗虚_
發(fā)區(qū)，地?zé)崮軐賹α骰蚧鹕叫偷乃疅犷愋停练e巖分布區(qū)地
熱水呈層狀分布?；◢弾r、火山巖分布區(qū)地?zé)崴拭}狀或線
狀分布，不會形成大地震震源與發(fā)生大地震災(zāi)害．但微小地
震頻繁不斷；以地震能量釋放為主地區(qū)，目前分布面積相對
大得多(隨著增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程的普及將逐漸縮小范圍)
易形成大地震震源與發(fā)生大地震災(zāi)害，微小地震頻繁不斷．
地?zé)崮軆Υ嬗诟蔁釒r中，深埋地下．大多轉(zhuǎn)化為地震能量。
以上事例與理論已在全球現(xiàn)代與歷代發(fā)生的大地震災(zāi)
害及近代增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程區(qū)、大量大地形變測量區(qū)中得
到印證．大量鐵證如山的事實預(yù)示增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程開發(fā)
將為防震減災(zāi)打開一條可能的通道。
2誘導(dǎo)地震能轉(zhuǎn)變?yōu)榈責(zé)崮荛_發(fā)的研究嘗試
目前．中國政府已將干熱巖開發(fā)研究(增強型地?zé)嵯到y(tǒng)
工程)列入國家“十二．五”科技發(fā)展規(guī)劃中。福建省泉州晉江
地域增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程結(jié)合防震減災(zāi)科研項目也已列入
晉江市“十二·五”重點發(fā)展扶持項目．進入實施階段．得劉中
國地?zé)崧?lián)盟的大力支持．在本人向地?zé)崧?lián)盟提供大量福建地
熱資源資料后．天華公司作為該聯(lián)盟成員．產(chǎn)學(xué)研結(jié)合共同
申報國家重大科技支撐項目，該項目落戶沒有溫泉露頭、也
還沒有開發(fā)地?zé)豳Y源、處于高危地震帶的晉江市．成為國家
重大科研攻關(guān)項目的試驗與實踐基地。該市面積72lkmz．主
要分布大面積的花崗巖、頂部有幾十至百余m的第四系松
散巖層或風(fēng)化殘積層．巖性與構(gòu)造條件良好，計劃選擇lO個
鎮(zhèn)，每個鎮(zhèn)施工l。3口鉆孔．每個孔孔深5000m左右。通過
壓裂連通后，回灌地表水，將深部溫度200℃左右(巖漿房區(qū)
可達(dá)300℃以上)熱能帶出地表、產(chǎn)生孔口水溫175℃左右。
涌水量每日1萬m，的水汽混合體．進行高端高能位地?zé)岚l(fā)
電、各裝機容量1．5萬kW。將地?zé)岚l(fā)電后水溫90℃的余熱水
進行中端中能位地?zé)崴菁壘C合利用．結(jié)合低端低能位的常
溫(20．25℃)地源熱泵循環(huán)綜合利用．讓寶貴的地?zé)豳Y源得
到充分高效利用．達(dá)到防止氣候變暖、環(huán)保節(jié)能節(jié)材、實現(xiàn)綠
色低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型與防震減災(zāi)的目的。同時通過結(jié)合地震、地
熱、地應(yīng)力長期觀測，證實3者的對應(yīng)關(guān)系，為地震預(yù)報、防
震減災(zāi)科研探索提供大量準(zhǔn)確可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)。
該項目規(guī)劃在全市l(wèi)O個鎮(zhèn)創(chuàng)建lO個增強型地?zé)嵯到y(tǒng)
工程。平均每個鎮(zhèn)建造一座地?zé)犭娬荆b機容量1．5萬kW，
年釋放地?zé)崮芟喈?dāng)標(biāo)準(zhǔn)煤7．8214萬t標(biāo)煤．全市計劃10個
鎮(zhèn)裝機容量15萬kW．累計可年釋放地?zé)崮芟喈?dāng)標(biāo)準(zhǔn)煤
78．214萬t，相當(dāng)于545萬t TNT．接近汶川8級大地震所釋
放的能量．若釋放1．5a．其釋放轉(zhuǎn)化的地震能量相當(dāng)817．605
2012．No．，．
萬t TNT．比汶川8級大地震釋放的752．92萬t TNT能量還
多。由此可見．增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程誘導(dǎo)地震能量轉(zhuǎn)化為地
熱能可以做到防震減災(zāi)．作者己在之前發(fā)表發(fā)表的多篇文章
中列舉了大量這方面鮮活的事例，本文就不再贅述了。
3開發(fā)試驗效益估算
增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程在科研理論上是完全正確的。同
理．在實踐技術(shù)上也是可行的。隨著當(dāng)今世界科技快速進步。中國實力增強．向地球熱庫挺進，施工5‰以上深孔己再
不是大難題，地?zé)崮芾眉夹g(shù)更是日臻完善、日新月異，隨著
新材料、新設(shè)備、新技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)新與更新?lián)Q代，地?zé)崮荛_采
應(yīng)用成本將得到逐年大幅度地降低。尤其當(dāng)今世界常規(guī)能源
價格飛漲．開采利用深部地?zé)崮艿某杀緦⒉怀呻y題。地?zé)崮?
作為清潔新能源家族中一員．以其獨特的不受氣候、晝夜時
間變化約束與限制和長期可持續(xù)、可再生性、長盛不衰等特
性：不受區(qū)域限制等特點更具特殊的優(yōu)勢與不可代替的作
用。向地球熱庫挺進這一高科技、高投資、高風(fēng)險行業(yè)的時機
已成熟了。項目的幾十億元、上百億元人民幣總投資相對于
一次大地震所造成的數(shù)千億、上萬億元人民幣的巨大損失而
言．可謂用最少的代價換取最大的社會與經(jīng)濟效益。特別是
對經(jīng)濟高度發(fā)達(dá)、人口高度集中、常規(guī)能源十分緊缺、工業(yè)快
速發(fā)展帶來的嚴(yán)重環(huán)境污染壓力、生活用水資源嚴(yán)重短缺、
處于高危地震帶上的晉江市。其意義更大。以第1期投資25
億元人民幣為例。高端高能位地?zé)岚l(fā)電能力1．5萬kw。余熱
水(90℃)可用于地?zé)岬蜏囟嘈ШＫ?、殘留濃縮海水地?zé)?
脫水海鹽生產(chǎn)、城鎮(zhèn)熱水供應(yīng)與空調(diào)制冷、工業(yè)品烘干、農(nóng)副
產(chǎn)品脫水、溫室反季節(jié)種植與養(yǎng)殖、地?zé)崴a(chǎn)養(yǎng)殖、溫泉賓
館、溫泉療養(yǎng)、溫泉體育衛(wèi)生與旅游業(yè)等中端中能位地?zé)崴?
梯級綜合利用。以及常溫(20～25℃)地?zé)崮苎h(huán)利用等地?zé)?
事業(yè)的發(fā)展上。第1期年節(jié)省代替常規(guī)能源相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)煤
13．03萬t。年減排有害物質(zhì)：C02 31．09萬t，S02 0．22萬t，N0x
O．078萬t。懸浮粉塵0．104萬t。煤灰渣1．303萬t。單就每年
節(jié)省的13．03萬t標(biāo)煤．價值就達(dá)1．3億元人民幣。如投資25
億元．實施梯級循環(huán)綜合利用。預(yù)計年產(chǎn)值可達(dá)10億元以
上。年利稅約5億元，項目建成達(dá)產(chǎn)后5a內(nèi)可收回全部投
資。若全市l(wèi)O個鎮(zhèn)全面投產(chǎn)。年可節(jié)省代替常規(guī)能源相當(dāng)
130．3萬t標(biāo)煤．年地?zé)岚l(fā)電能力15萬kW，年減排有害物質(zhì)：
C02 3lO．9萬t，S02 2．2萬t，NOx 0．78萬t，懸浮質(zhì)粉塵1．04
萬t．煤灰渣13．03萬t。僅這130．3萬t標(biāo)煤價值可達(dá)13．03
億元人民幣。若總投資250億元。綜合梯級循環(huán)利用．達(dá)產(chǎn)后
5a內(nèi)可收回全部投資。由此可見，該項目社會與經(jīng)濟效益皆
佳，有利于防止氣候變暖、經(jīng)濟可持續(xù)、環(huán)保、包容、安全、健
康發(fā)展，實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能節(jié)材綠色低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型．可大大提高
當(dāng)?shù)匦腋Ｖ笖?shù)．促進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)。是
一項功在當(dāng)代、利在千秋的偉業(yè)。該項目實施成功后的重大
意義．將開創(chuàng)了中國增強型地?zé)嵯到y(tǒng)與防震減災(zāi)理論和實踐
相結(jié)合的新紀(jì)元．必將對中國乃至全世界產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響與
示范作用。
在此．盡自己一點微薄之力．對天華公司泉州晉江地域
(下持第7頁)
o
萬方數(shù)據(jù)
的?，故有公式(1)和式(2)。所以，可以通過旋轉(zhuǎn)軸心調(diào)整進
口角吼，來調(diào)整到最大開度．如圖3、圖4所示。這個步驟的
實現(xiàn)，也可以采用另外一種方法．即將繪制好的三維模型．調(diào)
人裝配設(shè)計模塊，再確定旋轉(zhuǎn)軸心．直接進行進口角調(diào)整。
田3導(dǎo)葉繞麓心旋轉(zhuǎn)田4導(dǎo)葉幾何●t
進口處速度環(huán)量：rj=}ct鶻(1)
由于rj=L得：ct94j-ctg峨
即： “j_a。(2)
當(dāng)導(dǎo)葉旋轉(zhuǎn)到最大開度后，將其保存dwg文件。然后導(dǎo)
人CAllA生成三維實體模型．其過程和單個導(dǎo)葉建模過程
一致(圖5)。同理．按照上述方法可以建立導(dǎo)葉其他工況點
狀態(tài)下的三維實體模型(圖6)。
3結(jié)束語
田5導(dǎo)葉●夫開度三簟實體曩型田6耳葉全封閉柱毒三t賽體蕞型
利用CAD軟件實現(xiàn)了水輪機括動導(dǎo)葉翼型的繪制．并
且繪制了在最大開度工況點的二維平面模型．再導(dǎo)人CAllA
實現(xiàn)了活動導(dǎo)葉的三維實體建模，得到了美國AppleGale電
站水輪發(fā)電機組活動導(dǎo)葉在各個不同工況點下的三維實體
模型，為后續(xù)葉片力學(xué)特性計算和結(jié)構(gòu)分析提供了基礎(chǔ)。
參考文獻
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增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程結(jié)合防震減災(zāi)科研項目提出建議如下．
(1)開發(fā)深部地?zé)峤Y(jié)合防震減災(zāi)科研工作．應(yīng)以政府行
為為主導(dǎo)．企業(yè)是難以承擔(dān)巨大科研與科技風(fēng)險投人的．這
一點必須有足夠的認(rèn)識．充分估計到該項目的難度．各級政
府及其有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)想方設(shè)法給予資金、用地用人、稅收與
政策等方面的大力扶持：
(2)針對該項目投人資金巨大特點．應(yīng)當(dāng)拓展思路．主
動、熱情、誠懇歡迎國有大企業(yè)、民間資本摻股、控股．以國
家、民族利益為重．突出社會效益、兼顧經(jīng)濟效益．應(yīng)具備肯
于犧牲個人、小團體利益的寬廣胸懷、善于凝集與團結(jié)一切
力量擰成一股繩的大將風(fēng)格．確實認(rèn)真努力做到實現(xiàn)現(xiàn)代化
企業(yè)管理，堅持不懈奮斗將事業(yè)做大做強．要講誠信、重信
義、尊重知識、尊重人才、遵紀(jì)守法、真抓實干，才能將這一前
無古人的偉大創(chuàng)舉持續(xù)進行到底：
(3)該項目得到中國地?zé)峤绲恼J(rèn)可與支持．但至今還未
得到中國地震界權(quán)威機構(gòu)的認(rèn)可與支持．必須盡快扭轉(zhuǎn)這一
局面，只有中國地?zé)峤缗c地震界權(quán)威機構(gòu)真誠合作與投入．
才能開拓中國地震科研的新局面．盡管該創(chuàng)新科研項目的理
論體系、立論依據(jù)尚不夠全面、系統(tǒng)、完善．但在壘國全球仍
是首創(chuàng)．本人認(rèn)為具有重大科研價值．值得深人實踐驗證與
深人研究。尤其要加強增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程開發(fā)利用全過程
的地震觀測孔持續(xù)不斷觀測工作．充分利用附近的已有觀測
孔．附以必要的少量較深觀測孔的施工觀測．有關(guān)地震觀測、
設(shè)計等應(yīng)以地震系統(tǒng)為主．地?zé)崤c地震部門應(yīng)密切配合．盡
快結(jié)合．共同完成這一艱巨而神圣的歷史任務(wù)。對此．懇望中
20'2．No．’
國高層領(lǐng)導(dǎo)、尤其是國家發(fā)改委、科技部、中科院、地震總局、
國土資源部應(yīng)有足夠重視．大力創(chuàng)造條件扶持這一新生事
物，讓其茁壯成長，取得突破．向高科技登峰攀登．為人類作
出應(yīng)有的貢獻：
(4)為了節(jié)省開支。深孔布孔應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎，除了做深部物探
的可控源音頻大地電磁法外．還應(yīng)補做重力、人工地震等深
部物探工作．特別要加強地面地質(zhì)調(diào)查工作．根據(jù)漳州熱田
成功經(jīng)驗．在重視北東向大斷裂的基礎(chǔ)上。應(yīng)側(cè)重近南北、東
西向新構(gòu)造活動斷裂的調(diào)查．才能找到分布淺、施工容易、投
資省的對流型的大流量高溫?zé)崴Y源。
4結(jié)語
探索增強型地?zé)嵯到y(tǒng)工程結(jié)合防震減災(zāi)重大科技攻關(guān)
項目實踐方案．以破解防震硪災(zāi)這個世紀(jì)大難盟。本人在近
2a時間內(nèi)為該項目付出大量心血與資金。目的在于起拋磚
引玉的作用．寄希望后來人有所作為。讓來之不易的科研成
果盡快造福全人類。
●考文獻
l 汪民．關(guān)風(fēng)喧．邦克技．牛．中圈地?zé)崮埽撼删团c晨t．地質(zhì)出版杜．
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3邦其朝福建能濼省科學(xué)技術(shù)出版杜．1鉀l
4莊度樣．建地?zé)嵫袑捙c實或．地質(zhì)出版杜．2010
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6莊慶坪．等．探索地震能量與地?zé)崮芰哭D(zhuǎn)化的定量共秉能源與環(huán)
境．20ll(2)

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