陜西省淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀及對策探析

金 光

(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068)

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陜西省淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀及對策探析

金 光

(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068)

淺層地?zé)崮苤柑N藏在地表水以下范圍內(nèi)的地質(zhì)體內(nèi)具有開發(fā)利用價值的熱能。屬于清潔可再生的能源，利用前景廣闊，是國家要求大力探索和發(fā)展的新能源。陜西省具有豐富的淺層地?zé)崮苜Y源，在地下水源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng)利用方面具有優(yōu)勢，地?zé)崮艿拈_發(fā)利用面積已達11.53×106m2，開發(fā)速度迅速，通過對該省開發(fā)利用現(xiàn)狀及開發(fā)利用中存在問題進行分析研究，發(fā)現(xiàn)開發(fā)過程中存在盲目開發(fā)，缺乏政府指導(dǎo)造成地下水回灌困難，缺乏對開發(fā)利用過程進行專門評價等一系列問題，同時提出了保證淺層地?zé)崮苜Y源長期有序開發(fā)的對策建議，為該省地?zé)崮苜Y源的合理開發(fā)利用提供依據(jù)。

淺層地?zé)崮埽坏叵滤礋岜?；地埋管地源熱?/p>

淺層地?zé)崮苁侵柑N藏在地表以下范圍內(nèi)的地質(zhì)體中具有開發(fā)利用價值(一般是指能通過地源熱泵技術(shù)利用的蘊藏在地表以下200 m以內(nèi)，溫度低于25℃)的熱能。淺層地?zé)崮苁堑責(zé)豳Y源的一部分，屬于清潔可再生的新型能源，利用前景廣闊。開發(fā)淺層地?zé)崮芸梢怨?jié)約不可再生的能源礦產(chǎn)，減少常規(guī)能源開發(fā)對環(huán)境造成的污染，對當前緩解我省冬季由于供暖燃煤、燃氣等造成的霧霾天氣具有重大意義。目前陜西省已進入淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用快速開發(fā)階段，開發(fā)面積達11.53×106m2，成績巨大，但是也存在很多嘔待解決的問題。

1 陜西省淺層地?zé)崮艿責(zé)岬刭|(zhì)背景

1.1 氣象背景

陜西地處內(nèi)陸，屬典型的大陸性季風(fēng)氣候，降水量分配不均。冬季受西北季風(fēng)影響，氣候寒冷干燥，降水稀少；夏季溫暖潮濕，降水量較大，主要集中在6-9月。全省南北狹長，跨緯度近8度，由南而北隨緯度增加分為三個氣候帶：陜南亞熱帶濕潤、半濕潤，關(guān)中暖溫帶半干旱、半濕潤，陜北暖溫帶干旱、半干旱，氣候條件非常有利于開發(fā)淺層地?zé)崮堋?/p>

1.2 社會經(jīng)濟背景

陜西省是農(nóng)業(yè)大省，也是新興的工業(yè)大省、礦業(yè)大省和煤炭資源大省，能源消費中煤炭占據(jù)了過大比重，環(huán)境污染未得到根本遏制，節(jié)能減排任務(wù)繁重(陜西省關(guān)中盆地的寶雞市、咸陽市、西安市和渭南市近年來多次位列全國空氣質(zhì)量污染嚴重城市前列)，發(fā)展低碳型經(jīng)濟勢在必行，因此屬于可再生的新型環(huán)保能源的淺層地?zé)崮埽斎怀蔀樾履茉磳檭骸?/p>

1.3 水文地質(zhì)背景

淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用方式主要為地下水換熱方式和地埋管換熱方式兩種，其主要受第四系松散層厚度、富水性條件，回灌條件、卵石層厚度、含水層厚度等水文地質(zhì)調(diào)件控制。陜西省屬于內(nèi)陸多山地地區(qū)，主要城市基本上都位于大河附近地勢開闊的河谷階地地區(qū)，受自然降雨和地形因素控制，階地發(fā)育程度不一。

1)陜南地區(qū)的漢中市和安康市受漢江控制階地發(fā)育，漫灘及階地區(qū)松散層厚度120～200 m，富水性多為1～30 m3/h·m，含水層主要為第四系中粗砂，回灌能力多大于50%，商洛市受丹江水系發(fā)育控制，沿岸兩側(cè)漫灘及階地區(qū)松散層厚度0～30 m，富水性多為5～30 m3/h·m，漢中市城市供水多為漢江沿岸漫灘區(qū)地下水水源地供給，安康、商洛市城市供水為丹江水庫地表水供給，多年地下水位年下降量均小于0.8 m；

2)關(guān)中地區(qū)的寶雞市、楊凌區(qū)、咸陽市、西安市和渭南市都位于渭河的河谷地區(qū)，渭河兩岸的漫灘及階地區(qū)松散層厚度遠大于200 m，富水性多為5～30 m3/h·m，含水層主要為第四系中粗砂，回灌能力多大于80%，城市供水現(xiàn)在多為地表水供給，近年來地下水位呈逐年緩慢恢復(fù)狀態(tài)，原來來規(guī)劃的地下水水源地現(xiàn)已停止使用僅作為后背水源地；

3)陜北地區(qū)整體處于地下水缺水地區(qū)，榆林市、延安市和銅川市附近水系受當?shù)亟邓俚囊蛩赜绊?，其漫灘階地發(fā)育較弱，階地松散層厚度較小多為0～20 m，地下水富水性多為弱1～5 m3/h·m，含水層主要為第四系中粗砂，回灌能力多80%～50%，城市供水主要由旁河地下水水源地供給，地下水位受河流豐枯影響大，年下降量0.8～1.5 m。

綜上，陜西省陜南和關(guān)中地區(qū)的漫灘及一級階地地區(qū)除地下水水源保護區(qū)外皆為地下水換熱方式的適宜及較適宜區(qū)，全區(qū)都為地埋管換熱方式適宜及較適宜區(qū)；陜北地區(qū)的銅川新區(qū)和榆林市為地埋管換熱方式的較適宜區(qū)，全省淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用水文地質(zhì)調(diào)件好。

2 陜西省淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀

從全國范圍來看，陜西省開發(fā)利用淺層地?zé)崮苜Y源起步較晚，最早始于2000年前后西安市高新開發(fā)區(qū)新建的企事業(yè)單位，但僅止于前期論證階段，并未實施。2005年底，陜西賓館經(jīng)調(diào)研考察，開展了淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的前期勘查及試驗，2006年底完成了地下水水源熱泵全部配套工程，并在當年進行的實際運行中顯現(xiàn)出較好的經(jīng)濟和社會效益。

自2006年以來先后在關(guān)中、陜南和陜北地區(qū)開發(fā)利用淺層地?zé)崮艿膯挝灰呀?jīng)有150余家，其中(見表1)西安市有74處，漢中市29處，寶雞市14處，咸陽市12處，其余20多處零散分布在其他各市。開發(fā)的深度一般80～150 m，個別達到200 m以上。開發(fā)利用的方式以地下水換熱系統(tǒng)為主，地埋管換熱系統(tǒng)為輔助，僅有少量存在其他利用形式。通過了解近幾年使用情況，總體效果良好。

3 開發(fā)利用中存在問題

(1)開發(fā)盲目性較大，政府沒有宏觀的開發(fā)利用規(guī)劃指導(dǎo)，主要是自發(fā)的開發(fā)商與業(yè)主結(jié)合的市場商業(yè)行為，開發(fā)風(fēng)險大，由于多是企業(yè)自發(fā)商業(yè)行為，前期的地?zé)崮芷胶?、水量均衡研究欠缺，部分項目已?jīng)造成地下水回灌困難，或者系統(tǒng)總體效率降低等問題。

(2)現(xiàn)有工程多未進行場地前期專門的淺層地?zé)崮艿刭|(zhì)勘查，所取得水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查報告，缺乏對巖土體熱物性、地下水水質(zhì)腐蝕性評價、結(jié)垢性評價和地下水污染性評價的了解和缺乏對淺層地?zé)崮芾玫牡叵滤_發(fā)利用方式和地埋管開發(fā)利用方式的建設(shè)投資、能耗、運行成本評價等專門性的評價。

表1 陜西省淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用情況統(tǒng)計表

(3)對已建成的工程運行效果、熱均衡狀況及其對地質(zhì)環(huán)境的影響缺乏監(jiān)測及分析研究。

(4)未明確淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的主管部門，管理缺失或者管理混亂，如對地下水換熱系統(tǒng)的地下水回灌是否達標判定及“假回灌”怎么處理，誰來處理，對地埋管換熱系統(tǒng)運行過程中是否引起地質(zhì)環(huán)境問題的產(chǎn)生，及地埋管內(nèi)循環(huán)液的使用規(guī)范標準，若果發(fā)生循環(huán)液泄露的應(yīng)急措施的建立都沒有明確的管理部門。

(5)對開發(fā)、勘查、設(shè)計、施工企業(yè)未設(shè)置準入條件，施工質(zhì)量良莠不齊，嚴重影響淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的實際效果和對淺層地?zé)崮艿耐茝V宣傳不利。

(6)缺少優(yōu)惠鼓勵政策，導(dǎo)致淺層地?zé)崮芮捌谕度胩?，市場進入門檻增高。

4 對策建議

(1)建議政府加大對淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用推廣，根據(jù)《可再生能源法》的有關(guān)規(guī)定，研究出臺相關(guān)鼓勵政策。實行政府引導(dǎo)和財政補貼，采區(qū)有效措施降低淺層地?zé)崮荛_發(fā)的前期投入費用，普及宣傳淺層地?zé)崮?，引?dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在新建開發(fā)區(qū)供暖/制冷方式首選淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用方式。

(2)盡快建立完善的勘察、設(shè)計、施工、運行和動態(tài)監(jiān)測等方面的地方性技術(shù)規(guī)程，逐步建立市場準入制和工程監(jiān)理制及技術(shù)人員培訓(xùn)上崗制確保施工隊伍的技術(shù)水平和工程質(zhì)量；健全管理體制，明確管理主體，制定規(guī)章制度，依法實施監(jiān)管。建議對大型工程和重點工程等進行全方位監(jiān)測，以便客觀、公正地評價開發(fā)利用淺層地?zé)崮芩鶐淼墓?jié)能減排效益、經(jīng)濟效益和對地質(zhì)環(huán)境的影響。

(3)開展區(qū)域淺層地?zé)崮芸辈煸u價工作，查明淺層地?zé)崮苜x存條件、分布規(guī)律，進行適宜性分區(qū)。在勘查評價基礎(chǔ)上進行合理布局，編制淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用區(qū)劃，明確淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的地下水和地埋管兩種主要開發(fā)利用形式的適宜區(qū)范圍。

(4)地面沉降和地裂縫區(qū)進行淺層地?zé)崮荛_發(fā)必須先有專業(yè)單位進行勘察評價。

(5)深入研究水源熱泵系統(tǒng)運行是否會引起地面沉降，目前陜西省主要城市區(qū)都缺少這方面的資料，建議地下水式地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計時埋設(shè)地面沉降監(jiān)測點進行地面沉降量監(jiān)測，為地下水式地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)。

(6)建立淺層地?zé)崮芾霉こ虅討B(tài)監(jiān)測站。目前陜西省主要城市區(qū)缺乏對淺層地?zé)崮苓M行動態(tài)監(jiān)測的專業(yè)部門，建議由陜西省環(huán)境總站統(tǒng)一進行監(jiān)測。

[1]陜西省地質(zhì)調(diào)查院.陜西省主要城市淺層地溫能開發(fā)區(qū)1:5萬水文地質(zhì)調(diào)查.2015.

[2]陜西省地質(zhì)調(diào)查中心.陜西省關(guān)中盆地地下水資源調(diào)查與保護報告.2012.

[3]陜西省第二水文地質(zhì)隊.漢中盆地水文地質(zhì)勘察報告.1972.

[4]陜西省第二水文地質(zhì)隊.安康-馬池盆地水文地質(zhì)勘察報告.1981.

[5]陜西省第二水文地質(zhì)隊.陜西省商丹盆地水文地質(zhì)勘察報告.1981.

[6]陜西省第二水文地質(zhì)隊.銅川市耀縣河谷區(qū)供水水文地質(zhì)勘察報告.1985.

[7]西安地質(zhì)調(diào)查中心.陜北能源化工基地地下水勘查報告.2008.

2017-03-03

金光(1982-)，男，陜西禮泉人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)及工程地質(zhì)調(diào)查評價工作。

P314.1

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1004-1184(2017)03-0047-02