□ 申先順 申 洋 王利敏 李樹(shù)杰(河南省安陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局)
地?zé)崾堑責(zé)豳Y源的簡(jiǎn)稱(chēng),常指能夠經(jīng)濟(jì)地為人類(lèi)所利用的地球內(nèi)部的熱能資源。通常所利用的地?zé)豳Y源是地表常溫層以下約15 km范圍內(nèi)的熱能資源。地?zé)豳Y源的開(kāi)采對(duì)象,主要是埋藏淺、熱儲(chǔ)量大、有流體把熱能傳引到地表的地?zé)崽铩?/p>
目前國(guó)內(nèi)外地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是“水熱型”地?zé)豳Y源,即以蒸汽和液態(tài)水為主的地?zé)豳Y源。另外地?zé)豳Y源還有地壓型、干熱巖體型和巖漿型等。安陽(yáng)區(qū)域地?zé)豳Y源是以液態(tài)水為主的“水熱型”地?zé)豳Y源,而且是出水溫度在40~60℃范圍的低溫地?zé)豳Y源。
地?zé)豳Y源是以地?zé)崮艿男问奖婚_(kāi)采和利用,在一定地質(zhì)條件下的地?zé)嵯到y(tǒng)和具有勘探開(kāi)發(fā)價(jià)值的地?zé)釁^(qū)域,地?zé)豳Y源的分布是不平衡的,也有它的發(fā)生、發(fā)展和衰亡過(guò)程,絕對(duì)不是只要往深處打鉆,到處都可發(fā)現(xiàn)地?zé)帷N覈?guó)的西藏羊八井地?zé)崽?、云南騰沖地?zé)崽飳儆诟邷氐責(zé)崽?。華北、津京地區(qū)廣泛分布的是中低溫地?zé)釁^(qū)域,其中安陽(yáng)區(qū)域?qū)儆谥械蜏氐責(zé)釁^(qū)域。
我國(guó)開(kāi)發(fā)和利用的地?zé)豳Y源是在埋藏深度2000 m左右的層狀熱儲(chǔ)和埋藏深度在1000 m左右的帶狀熱儲(chǔ)。安陽(yáng)區(qū)域地?zé)豳Y源的開(kāi)采和利用方式,一種是深層地?zé)豳Y源,另一種是淺層地溫資源。
深層地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)和利用,主要是利用完成的地?zé)崴?,安裝潛水泵抽出熱水、溫?zé)崴?,既可以直接供給采暖系統(tǒng)循環(huán)使用,也可供醫(yī)療部門(mén)、公共洗浴、溫室大棚和家庭使用,又可供農(nóng)業(yè)灌溉、養(yǎng)殖和土壤加溫使用。地?zé)峋钜话阍O(shè)計(jì)在1500~2200 m,溢流或使用水泵抽出的地?zé)峋疁囟瓤梢赃_(dá)到44~54℃范圍,是可以供采暖系統(tǒng)或公共洗浴直接利用的地?zé)豳Y源。
淺層地溫資源的開(kāi)發(fā)和利用,一是利用抽出的接近恒溫的地下水直接供給水源熱泵系統(tǒng)循環(huán)使用,廢棄水全部回灌地下;二是把熱泵系統(tǒng)的循環(huán)水用U型管道引流到地下100~200m深的土壤當(dāng)中,利用土壤溫度把系統(tǒng)用水適時(shí)升高和降低,以滿(mǎn)足熱泵系統(tǒng)的循環(huán)需要。井深在100~500 m的地溫井,抽出的地下水溫度在16~28℃之間,可以用于冬季制冷直接利用,可與水源熱泵系統(tǒng)一起配合使用。井深500 m左右的出水溫度在25℃以上,冬季可以供給工廠員工或院校學(xué)生直接洗漱使用。
安陽(yáng)區(qū)域地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀,一是深層地?zé)崴?已建成并投入使用的有10余眼,用戶(hù)單位主要是洗浴中心和少數(shù)住宅小區(qū)。二是水源熱泵系統(tǒng)使用的淺層地下水井,已超過(guò)100多眼,用戶(hù)單位主要是集中開(kāi)發(fā)住宅小區(qū)和近幾年興建的機(jī)關(guān)辦公大樓。
據(jù)統(tǒng)計(jì),投入使用的深層地?zé)崴?,利用方式?jiǎn)單,工藝落后,無(wú)任何回灌措施。利用抽出的溫?zé)崴?,直接供?yīng)公共洗浴使用,然后把還具有相當(dāng)高溫度的水,當(dāng)作廢棄的污水直接排往市政污水管道。冬季取暖時(shí),把抽出的溫?zé)崴苯庸┙o采暖系統(tǒng)循環(huán)使用,地?zé)崂寐瘦^低。由于廢棄水還具有相當(dāng)高的溫度,在大部分的廢棄水還沒(méi)有回灌相應(yīng)地層的情況下,很容易對(duì)環(huán)境和土壤造成熱污染,以及出現(xiàn)地?zé)豳Y源嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象??傊?,安陽(yáng)區(qū)域地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)和利用現(xiàn)狀,一是技術(shù)單調(diào),工藝簡(jiǎn)單,梯級(jí)利用無(wú)示范;二是資源利用不充分,可能造成熱污染和水資源的極大浪費(fèi)。
探索推廣地?zé)釓U棄水的統(tǒng)一回灌是一種新的理念,就像城市廢水、污水的集中處理一樣。地?zé)峄毓嗟闹饕獌?yōu)點(diǎn)是將地?zé)豳Y源儲(chǔ)量由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài),真正成為再生能源。同時(shí)有效地延長(zhǎng)地?zé)峋纳a(chǎn)和使用壽命,避免尾水排放造成熱污染及土壤污染。
具體做法是在地?zé)豳Y源用戶(hù)集中區(qū)域組織各地?zé)嵊脩?hù),集體投資興建地?zé)釓U棄水專(zhuān)用回灌水井,把各用戶(hù)的地?zé)釓U棄水,利用無(wú)壓管道集中回流到專(zhuān)用回灌水井前的儲(chǔ)水池,經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾等污水處理工序后,使用高壓裝置,把地?zé)釓U棄水回灌到相應(yīng)深度的地?zé)釋踊虻責(zé)釒е腥ァ?/p>
目前,地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用主要根據(jù)開(kāi)發(fā)利用的方式、項(xiàng)目區(qū)域用水總量、影響范圍來(lái)控制審批程序。凡是達(dá)到或符合以下條件的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目的申請(qǐng),可以批準(zhǔn)實(shí)施:
第一,系統(tǒng)采用梯級(jí)、綜合、高效利用新技術(shù),提高資源利用率,地?zé)峁犴?xiàng)目采用回灌開(kāi)發(fā)模式的新項(xiàng)目,可以批復(fù);第二,原有地?zé)峋盟偭亢艽?、不具備回灌條件的,應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)改造,地?zé)嵛菜貜?fù)利用率達(dá)到80%以上,排放溫度達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后,才可以批準(zhǔn)實(shí)施;第三,在已有的地?zé)崴脩?hù)其周?chē)? km范圍以外,才可以新建地?zé)崴拈_(kāi)發(fā)項(xiàng)目,也可限于公共建筑及高檔商品住宅小區(qū)使用,只有系統(tǒng)工藝技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的才準(zhǔn)許開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
由于地?zé)崴罅块_(kāi)采可能引起的熱儲(chǔ)層水位大幅度下降,會(huì)形成水位下降漏斗區(qū),造成地?zé)崴Y源短缺。對(duì)不同的分區(qū)分別進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)保護(hù)、深入開(kāi)發(fā)利用、勘探研究以及地?zé)豳Y源普查和地?zé)豳Y源遠(yuǎn)景調(diào)查等控制開(kāi)采地?zé)豳Y源。地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用存在的地?zé)崂寐实秃突毓嗔可俚葐?wèn)題,只有堅(jiān)持地?zé)豳Y源回灌的開(kāi)發(fā)道路,增加回灌井,提高回灌率才能實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用。
安陽(yáng)區(qū)域地?zé)崴饕糜诩泄┡凸蚕丛蓚€(gè)領(lǐng)域。為了地?zé)豳Y源的更廣泛利用,探索開(kāi)展地?zé)豳Y源的梯級(jí)開(kāi)發(fā)利用新技術(shù),既可以降低地?zé)嵛菜欧艤囟?,又可以提高資源利用率,解決環(huán)境熱污染問(wèn)題。首先將開(kāi)采出來(lái)的地?zé)崴?jīng)過(guò)換熱器換熱后供散熱器采暖用戶(hù)采暖,接下來(lái),將散熱器采暖系統(tǒng)的排水供地板輻射采暖用戶(hù)采暖,最后將采暖系統(tǒng)排出的地?zé)崴?,送入熱泵機(jī)組進(jìn)行溫度提升后再供地板輻射采暖用戶(hù)使用。
探索開(kāi)發(fā)混合水源聯(lián)動(dòng)運(yùn)行空調(diào)新技術(shù),能解決單一水源與工程建設(shè)需求不相匹配的矛盾?;驹硎且虻刂埔瞬捎玫?zé)崴⒊鞘兄兴?、湖水等多種水源分別作為同一水源熱泵系統(tǒng)的冷、熱源,從中提取冷能量和熱能量,冬季供暖,夏季制冷,同時(shí)還可以供應(yīng)生活熱水等。
地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用涉及的新技術(shù)、新工藝尚處于探索階段,在發(fā)展中非常需要示范工程的帶動(dòng)。因此,選擇不同的熱儲(chǔ)類(lèi)型擴(kuò)大利用領(lǐng)域,建立起集約化利用方式的旅游、農(nóng)業(yè)及醫(yī)療礦泉等地?zé)崾痉豆こ?,并在管理過(guò)程中以示范工程為樣板,推廣應(yīng)用示范工程技術(shù),起到以點(diǎn)帶面、全面提高的作用。結(jié)合區(qū)域發(fā)展規(guī)劃和市場(chǎng)需求,通過(guò)一些高檔次的休閑、娛樂(lè)及房地產(chǎn)項(xiàng)目和示范工程的開(kāi)發(fā),因地制宜地進(jìn)行資源勘查工作,探采結(jié)合,為地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)和大規(guī)模開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。