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城鎮(zhèn)地?zé)豳Y源供暖存在問題及其對策討論

2018-05-14 07:38韓碩
科技風(fēng) 2018年15期
關(guān)鍵詞:城區(qū)水位利用

摘 要:地?zé)豳Y源作為一種具有巨大開發(fā)利用價值的清潔能源,對改善我國能源結(jié)構(gòu)、緩解能源短缺和環(huán)境污染都有重大作用。近年來,部分地區(qū)市鎮(zhèn)已經(jīng)較大規(guī)模地利用地?zé)豳Y源開展供暖,但不合理的開發(fā)利用與粗放的管理引發(fā)了一系列資源環(huán)境問題。本文以衡水市某地為例,介紹了該地區(qū)利用地?zé)豳Y源供暖過程中產(chǎn)生的資源環(huán)境問題,并有針對性地提出了相應(yīng)解決思路與技術(shù)、政策建議。

關(guān)鍵詞:地?zé)峁┡晃菜毓?/p>

1 概述

地?zé)豳Y源可以劃分為淺層地溫能、中深層地?zé)崮芎透蔁釒r三大類,其中地下熱水資源是目前被利用最為廣泛和成熟的。我國地下熱水資源每年可采資源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤19億噸[1],被廣泛應(yīng)用在城鎮(zhèn)供暖、特種種植、特種養(yǎng)殖、醫(yī)療洗浴、旅游開發(fā)等產(chǎn)業(yè)中,但在部分地區(qū)對地下熱水資源不合理的開發(fā)利用、粗放的監(jiān)督管理反而引起了新的資源環(huán)境問題。

本文以河北省衡水市某地地下熱水資源供暖過程中存在的問題為例,結(jié)合相關(guān)專業(yè)知識,提出了若干解決此類問題的思路和對策,希望能夠為相關(guān)主管部門和開發(fā)單位提供參考。

2 衡水市某地主要利用熱儲概況

該地市位于饒陽斷凹之上,屬沉積盆地傳導(dǎo)型地?zé)崽?,新生界地溫梯度?.0~3.25℃/100m。城區(qū)地?zé)峋嘣?000m以淺,開發(fā)利用的熱儲層有新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組,其中館陶組孔隙熱儲為城鎮(zhèn)供暖主要利用熱儲層。

明化鎮(zhèn)組孔隙熱儲(Nm),巖性以中砂巖、細砂巖為主,涌水量20m3/h左右,出水溫度52.5℃左右,礦化度1.0g/L左右,水質(zhì)類型主要為HCO3-Na型。館陶組孔隙熱儲(Ng),巖性以砂巖、含礫砂巖、砂礫巖、礫巖為主,涌水量約40~102m3/h,出水溫度74~83℃,礦化度1.0~3.0g/L,水質(zhì)類型主要為HCO3-Na、HCO3·Cl-Na型[2]。多年觀測數(shù)據(jù)顯示,該地市地下熱水水位埋深呈鋸齒狀逐年下降趨勢。

3 地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀

截至2016年7月,該地城區(qū)范圍內(nèi)已開發(fā)利用的地?zé)峋?4眼。其中1眼僅利用明化鎮(zhèn)組熱儲洗浴和供暖;其余全部主要利用館陶組熱儲供暖。2015-2016年供暖期內(nèi)單井開采水量在20~100m3/h之間不等,地下熱水資源開采總量約352萬m3,單井供暖面積約1.7~29萬m2不等,地?zé)峋┡偯娣e約234萬m2。所有供暖地?zé)衢_采井中,僅有1眼采取了熱交換措施,其余均為地?zé)崴苯庸┡J?。所有供暖尾水的余熱幾乎都未利用,僅有2眼井利用附近廢棄地?zé)峋畬崿F(xiàn)了部分尾水回灌。另外,城區(qū)所有供暖開采井分屬17個地?zé)峁┡净蜷_發(fā)商,各供暖公司管網(wǎng)相對獨立,供暖流程和供暖設(shè)備各不相同。

4 地?zé)峁┡_發(fā)過程中存在的主要問題

地?zé)峁┡菜迸艊?yán)重浪費資源、污染環(huán)境。城區(qū)地?zé)峁┡菜欧欧绞蕉酁橹苯优湃胧姓鬯芫W(wǎng),排放溫度在25~30℃,礦化度約1~3g/L。供暖期內(nèi),城區(qū)約有300多萬m3地?zé)峁┡菜苯优欧?,尾水中的熱能未能夠再利用,能量流失?yán)重。與此同時,地?zé)嵛菜V化度普遍偏高,易造成水土環(huán)境污染。

地?zé)崴幌陆登闆r嚴(yán)重,資源枯竭狀況加劇。城區(qū)內(nèi)某利用館陶組熱儲的地?zé)峋?996年成井時靜水位埋深4.54m,2008年11月(供暖開始前)水位埋深降至32.56m,年均下降速率2.34m/a,隨著近年開采井?dāng)?shù)量快速增加,水位下降趨勢加劇,2016年8月實測該井靜水位埋深95.50m,近8年水位下降速率達7.87m/a。以目前水位降速預(yù)測,13年后利用城區(qū)內(nèi)館陶組熱儲的地?zé)衢_采井靜水位埋深將超過200m,存在現(xiàn)有地?zé)峋畧髲U、地?zé)豳Y源枯竭的可能。個別井距離過近,供暖期相互干擾嚴(yán)重,也加劇了水位下降。

地?zé)豳Y源調(diào)配不合理,熱能利用效率低下。如城西某地?zé)峋畣尉考s60m3/h,出口水溫82℃,推算可解決供暖面積約6萬m2(無梯級利用前提下),現(xiàn)狀供暖面積多達29萬m2,嚴(yán)重超負荷運轉(zhuǎn),供暖效果不佳;而城西北某地?zé)峋_采能力可達60m3/h,出口水溫86℃,前供暖面積僅約1.7萬m2,地?zé)崮芾眯蕠?yán)重不足。

5 解決以上環(huán)境、社會問題的思路與對策

(1)地?zé)嵛菜毓嗍亲顬橹苯佑行У谋3譄醿毫?,充分利用能源的方式。該地區(qū)館陶組熱儲按照100年開采年限、允許下降水位150m計,年可開采量約77萬m3,若能實現(xiàn)現(xiàn)狀開采量下85%的尾水回灌,實際開采量可降至59.30萬m3,預(yù)計城區(qū)館陶組地?zé)崴宦裆钅晗陆邓俾士山档椭连F(xiàn)狀下降速率的17%,約1.16m/年(不考慮自然狀態(tài)地?zé)崴袎核^下降),由此可大大延長地?zé)豳Y源的使用壽命。

(2)建議由政府或職能部門牽頭,將市區(qū)內(nèi)供暖進行統(tǒng)一管理和服務(wù),改變地?zé)崴惫┑拈_發(fā)利用模式,增加換熱器、熱泵等設(shè)備設(shè)施,實現(xiàn)地?zé)崴奶菁壚谩?/p>

(3)根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)劃與供暖需要,充分論證與整合現(xiàn)有供暖管網(wǎng),合理調(diào)配熱能資源。在地?zé)峋芗_采區(qū)域,新增或改造現(xiàn)有供暖泵站,采用“分配站供暖模式”,實現(xiàn)供暖水源的互聯(lián)互通,以達到充分利用熱能目的。對不能覆蓋地?zé)豳Y源供暖的區(qū)域采用太陽能、空氣能、淺層地?zé)崮艿确绞綕M足市鎮(zhèn)供暖需求。

(4)建立區(qū)域性地?zé)豳Y源監(jiān)測監(jiān)控體系,對所有地?zé)衢_采井、回灌井配套自動監(jiān)測設(shè)備,實現(xiàn)地?zé)豳Y源開發(fā)利用數(shù)字化、可視化的動態(tài)監(jiān)測。

6 結(jié)語

解決此類問題需要當(dāng)?shù)卣蚵毮懿块T充分論證,分期、分批、分步驟采取措施,切不可一蹴而就。目前全國尚無此類提升改造工程作為參考,相關(guān)部門應(yīng)對此加以重視,建立示范工程,從點到面,逐步推廣技術(shù)可行、管理有效、指導(dǎo)性強的地?zé)峁┡嵘脑炷J健?/p>

參考文獻:

[1]汪民,等.中國礦產(chǎn)資源報告[R].北京:中華人民共和國國土資源部,2016:39.

[2]張德忠,劉志剛,盧紅柳,等.河北地?zé)醄M].北京:地質(zhì)出版社,2013:204-205.

作者簡介:韓碩(1989-),男,漢族,本科,水工環(huán)助理工程師,主要從事水工環(huán)、地?zé)岬刭|(zhì)工作。

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