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(二十七)开采地层深处水源真的会使地下水源枯竭吗?

已有 2513 次阅读2010-10-10 13:02 |个人分类:学术探讨|系统分类:科技教育分享到微信

近年,我们有很多城市兴起打深井开采地热水,用于饮用、洗浴或用于取暖,即提高了人们的生活质量,节省了煤炭等能源,又减少碳排放,可谓是项利国利民更有利于全球气候大环境的好事。

可是,不知某些拥有行政权力的人是处于意在从中攫取打井取水人的钱财还是真的无知,便以保护资源避免枯竭为名,从中横000敛,设立障碍。并且,还有“专家”摇旗呐喊,横加指责:“那是子00水,不能让随意打井取水,要严格监管起来。”“要严格控制审批,不然地面就要下沉啦。”“整个华北平原都快成漏斗状啦。”“豫东地热水属济源水脉,资源极为有限,再让打井就要枯竭啦。”“若不保护地下水资源,我们城市的大楼就要倾斜啦。”……

这些所谓“专家”说的对吗?我们先来分析一下地下水源究竟是怎么一回事,然后再来评说他们说的对与不对。

前一话题已解说过地壳岩层的形成和构造,了解到了我们的地下岩石如同“千层饼”一样,有着重重叠叠、许许多多层岩层。岩层之间会有着厚薄不均的空隙,甚至还有着很多很大的空穴。在从地表至约二十公里的深处,那些空隙和空穴都充满着淡水。可以说,地上有河流、湖泊,地下也有,并且还有着河下河、湖下湖,相互交错,互为相通,其中淡水蕴藏量应是地上河流湖泊总量的许多倍。除了由地壳底部产生的岩层能够蕴藏丰富的淡水以外,地表深处由远古湖泊淤泥和河流带来的泥沙淤积而形成的沉积岩层、页岩层的岩层中也会蕴涵着很多淡水。有人估算的并没浮夸,地下蕴藏的淡水总量不会低于1.7亿立方公里。

为什么凡岩层中的水几乎全都为洁净的淡水?甚至海底下边深处岩层中的水也为淡水?

我们早已知道,水的分子很小,在施以压力的状态下,哪怕是肉眼难以观察到的微孔,它都可以渗透穿过。如,我们喝的纯净水。这种饮用水就是利用高压使其透过分子筛(塑料膜)而生产出来的。同时我们还知道,淡水每深10.336米其压强即增加一公斤,千米深处每平方毫米的压力就可达近百公斤。无论是地表不洁净的水或海洋咸水,在其自身的渗透特性和地核引力源引力高压下,它都会像穿透分子筛一样穿透层层岩层,过滤掉杂质,储藏于岩层空隙和空穴之中。因而,地下深处的水几乎都为洁净的淡水。地矿水大多为弱碱性,长期饮用会有益于健康。

地下淡水从何而来?

陆地地下水几乎全都来自于雨雪。即降水通过土壤、江河湖泊、湿地等渗透而进入地下,储之于土壤和岩层之中。若某年降水充沛,地下水位就会自然升高;反之其水位就会下降。我国东部平原地下水位无论如何下降,其降幅至多也仅在两三百米以内,绝对不会降到千米以下。如此丰富的地热水资源若不开采利用,它也会如同河溪、湖泊、大江大河中的淡水没被水利利用一样,都将白白地流进了海洋。

中东部地下深处岩层中的淡水除了一部分属于当地降水下渗的以外,大多为来自于青藏高原和大漠戈壁。那里虽然降水偏少,属于干旱少雨地区,但偌大的区域总还会有着些许的降水。若一点儿降水也没有,那些雪山上的雪、冰川堆积的冰是从何而来?冰雪融化、多雨季节的降水进入沙漠迅速不见了踪影,并非是全都被蒸发掉了。而应为,大多透过沙层渗透进了岩层,再向远方流去。地下水与地表水系一样,于岩层中也会以涓涓细流汇入暗河,再流入湖泊(较大的空穴),最终流进海洋深处。潜艇就最怕闯入深海暗河出海口。那里的水会比海水比重轻了许多,潜艇乍一闯进两种水的临界线,它就会突然失控,向海底扎去,撞上礁石,造成艇毁人亡。

大西北的自然降水为什么会流入中东部地下深处岩层?

由于青藏高原以北广大区域,西部有着昆仑山山脉地下岩层卷曲隆起,对面西北边有天山山脉、北有祁连山山脉隆起,使得地壳岩层弯曲如箕,若水?一样于地下形成百万以上平方公里的蓄水库。这座“水库”三面高一面低,向东倾斜,其中淡水就由深处岩层空隙向东流,经过中东部地下岩层,直至流入东海深处。

中东部三千米以下的地下水源大多来自于西部,以上部分就基本上来自于本区域的自然降水和土壤下渗了。特别是华北平原、豫东平原等区域,地下中浅层水源几乎都来自于当地地表水的下渗,不存在外来的地下水脉源泉。这片广大区域于六千万年前曾为三千至四千米、甚至更深的海洋(多处油田即为佐证)。泰山及沂蒙山脉那片区域为一片岛屿。在近六千万年中,黄河等河流从西部山区和高原带过来大量的泥沙予以淤积填充,使得这片海域向东退去,变为陆地平原。这片广袤的平原地质构造,地表多为含沙松软的土壤,土壤下面就是层层疏松的沉积岩。平原上除了自然降水中的一部分汇入河流逝去以外,其余部分和农田灌溉的水大多渗入地下,只有很少部分被蒸发于大气之中。这片近百万平方公里的地下水资源若不被人们提取利用,它也会像江河中的水一样,最终还会通过岩层流入大海。

千米以下地矿水,同一个深度中的温度为什么会有差异?

1、岩层的棚架作用使得压强不均衡,受力大的位置其温度会偏高,受力小的区域其温度就会偏低许多。

2、有些区域岩层存在着U形弯曲,来自于远处山脉或高原的地矿水经过U形岩层深处,受到深处较高温度加热后再返升到高处岩层,其温度就会比附近相同深处的水温高出很多。

我们大体认识了地下水资源的来龙去脉,再来分析所谓“专家”们前面那些耸人听闻的理论正确与否吧:

1、他们说的千米以下的地矿热水为“子00水”,对吗?

从土壤、岩层构造以及水的下渗自然特性即可认识到:“地矿水”与煤矿中的煤炭、油气田矿中的油气并非一样。煤炭、油气再生需千万年以上漫长的碳循环和蓄积演化过程;而“地矿水”的循环蓄积就无须那么漫长。在降水充沛状况下,三五年就可循环一次。可见,我们今天的地矿水并非是未来的子孙的,也不是从前的爷爷们的,它就是属于当代的大自然赐予今天人们的生活资源。不让开发利用,即为愚昧。

2、提取地矿水,地面是否会沉降?

提取浅层水,的确会使地面沉降,但下沉幅度微乎其微,绝对不会造成房倒屋塌现象。尤其是平原区域。因为,地下水的开采引起地面沉降与煤矿采煤区地面塌陷并非一样。煤矿采煤区地面塌陷为浅层空穴坍塌,是局部的、不均衡的沉降,易于导致房倒屋塌;而提取地下浅层水源引起的地面下沉是较大面积的、均衡的沉降,大多城市都是在较为平坦区域,因而不会造成楼房倾斜,更不可能沉降为“漏斗”。

那么,大量开采深层的地矿水会使地面下沉吗?可以说,抽取千米以下的深处地矿水根本就不存在地面沉降问题。因为,千米以下的深井要钻透很多层岩层,岩层具有棚架载荷力,并且那些含水层延伸范围很广,一处被抽取,八方来补充,很少会形成无水空穴,因而就不会造成地面轻易下沉。

3、华北平原真的已经形成漏斗状了吗?

可以说,这种现象为子虚乌有。我们用脚趾头去想一下恐怕都会弄明白:整个华北平原有多大?从东至西、从南到北都会有着数百公里。而地壳的厚度才多少?仅三十多公里。假如华北平原连同地壳全都塌陷了,其深度也不会超出三十多公里。直径数百公里,深度只有三十来公里,其形状能够像个漏斗吗?况且,华北平原此前打井提水大多用于农业灌溉,井的深度至多两三百米,任其地面沉降也不过两三米而已。深度仅两三米,面积直径为几十万米,如何能够看出像个漏斗?

从上述分析中不难看出,我们某些“专家”对于地下水资源的“科学论著”显然不科学,甚至几乎为谬误。

“科学技术为第一生产力”已经成为今天人们的共识,但打着科学旗号而枉为科学的谬误结论往往会成为生产力发展的障碍。我们的科学家们如果能够真正掌握了地下水源以及地热的来龙去脉的话,就应该积极地向政府有关部门建议,促进对于地下水源和地热的开发利用,加快利用自然资源的步伐,造福于人类;而决不应该趋炎附势迎合部分人的私欲去制造借口,去阻挠对于自然资源的开发利用,让自然资源白白地流失掉。

试想,如果能够充分合理地利用地下洁净的水源,就可以更好地保护人们的健康,又保障了城镇的供水需求,并且还降低了供水成本。若能再提倡打深井利用地热,甚至利用地热供暖、地热发电,将会减少多少亿吨煤炭消耗,减少多少碳排放,其贡献会是多么巨大!假如不是为满足某些特权者私欲的话,又何劳打着科学的旗号去阻挠开发利用自然资源呢?

下一话题,地热可以代替煤炭去发电吗?


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