南方淺層地溫能開發(fā)利用影響條件淺析

【摘 要】 淺層地溫能作為一種可再生、新型的環(huán)保能源，其開發(fā)利用的前程比較廣闊。為了適應我國當前淺層地溫能開發(fā)利用的相關要求，本文筆者就南方淺層地溫能開發(fā)利用影響條件進行分析和研究，根據(jù)淺層地溫能分布的特點以及相關的勘探技術，結合南方開發(fā)利用的實際條件，提出相關的保護措施。

【關鍵詞】 淺層低溫能；南方；開發(fā)利用；影響

淺層地溫能又被叫做淺層地熱能，屬于可再生、新型的一種清潔環(huán)保能源，是一種比較特殊的礦產(chǎn)資源。近年來，我國對淺層地熱能的運用主要表現(xiàn)在為建筑制冷和供暖等方面，為了科學、合理的開發(fā)利用淺層地溫能，國土資源部頒布了關于淺層地溫能開發(fā)利用的一個通知，主要從調(diào)查評價、編制規(guī)劃以及加強監(jiān)測等三個方面來進行闡述。

一、淺層地溫能的概述

（一）淺層地溫能的含義

淺層地溫能主要是指蘊藏在地表以上的一定深度內(nèi)的地下水、地表水以及巖土體中，具有能夠開發(fā)利用價值其溫度低于25℃的熱能。也可這樣理解：在地表以下200m地下水與巖土體中，由于該范圍內(nèi)的地表氣溫和空氣存在著常年的溫差而形成的一種能量，正是由于這存在的溫度差，我們才能將其變成為制冷和供暖的熱冷源。

相對于傳統(tǒng)地熱能，淺層地溫能與其的區(qū)別主要在于空間分布、溫度和利用方式等方面的不同。因淺層地溫能的溫度比傳統(tǒng)低熱的溫度要低，因此不能夠直接利用，需要利用熱泵來提高溫度或者降溫。而傳統(tǒng)的地熱能則可以直接用于發(fā)電或者供熱等，但是傳統(tǒng)的地熱能只分布在具有特定地質(zhì)背景的地熱田中，而淺層地溫能卻分布在廣大地區(qū)。

（二）利用原理

利用淺層地溫能的實質(zhì)是冬季、夏季地層中較為恒定的溫度和外界空氣溫度存在著比較大的反向溫差。地源熱泵主要是通過地球表面淺層地溫能資源作為其冷熱源來進行能量的轉(zhuǎn)換，以此為建筑物進行制冷或者供暖的一種機械設備。

地源熱泵系統(tǒng)工作原理為通過地溫和水進行冷熱交換，在冬季時將地溫能的熱量取出，供于室內(nèi)采暖，此時的地溫能為熱源。在夏季時，將室內(nèi)中的熱量取出，釋放到土壤、地表水或者地下水中，此時的低溫能為冷源。地熱泵系統(tǒng)根據(jù)其室外換熱方式的不同，其主要可以分為三類：第一，地下水源熱泵系統(tǒng)；第二，地埋管地源熱泵系統(tǒng)；第三，地表水地源熱泵系統(tǒng)。

二、淺層地溫能的評價方法和開發(fā)利用適宜性

淺層地溫能進行調(diào)查評價的目的主要是查明該區(qū)域內(nèi)淺層地溫能的分布特點、存儲條件、地層熱物理性參數(shù)、質(zhì)量、資源數(shù)量及其分布規(guī)律，進行開發(fā)利用的區(qū)劃，以此為淺層地溫能利用提供重要的依據(jù)。其主要工作為：第一，調(diào)查淺層地溫能的開發(fā)利用現(xiàn)狀；第二，淺層地溫能分布特點與賦存條件的調(diào)查評價；第三，淺層地溫能的開發(fā)利用適宜性的分區(qū)；第四，淺層地溫能的資源能力評價。本文主要就南寧市淺層地溫能資源的開發(fā)利用適應性進行研究和分析。

（一）研究區(qū)的地質(zhì)概況

研究區(qū)主要包括南寧市中心城區(qū)一帶，位于南寧斷陷盆地內(nèi)，其區(qū)內(nèi)的地勢主要為北西、南西、南東高，中間低，根據(jù)其地貌的成因及其形態(tài)特征，把研究區(qū)地貌劃分成為構造侵蝕低山區(qū)丘陵區(qū)、邕江侵蝕堆積階地區(qū)、溶蝕殘丘坡地區(qū)以及侵蝕剝蝕丘陵區(qū)等四個區(qū)域。

（二）地下水類型及其富水性

該研究區(qū)的地下水類型主要分為四種，即基巖裂隙水、松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水和碎屑巖類孔隙裂隙水等。地下水的逕流、排泄和補給特征，該研究區(qū)域的地下水主要來自于大氣降雨的補給和滲入，其雨量比較充沛，雨季的比較長，為地下水提供了一個良好的補給水源。

（三）研究區(qū)的地熱地質(zhì)

1.據(jù)相關調(diào)查資料顯示，南寧市的地溫場從垂向上，其恒溫帶的深度為20m，其厚度在10m左右，其以上主要為氣溫影響帶，隨著其季節(jié)氣溫的變化而發(fā)生變化，其以下地下增溫帶，隨著其深度的增加而增加。

2.研究區(qū)淺層地溫能資源的賦存情況。該區(qū)域位于亞熱帶季風氣候區(qū)，其年平均氣溫為21.6℃，陽光充足，水源充足，雨水豐富，地下水和地表水較為豐富，這些豐富的水資源使得研究區(qū)的土壤屬于富水土壤，其土壤的含水率非常的高，水質(zhì)良好，為開發(fā)利用淺層地熱能創(chuàng)造了一個良好的條件。

（四）南寧市的經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展以及資源需求

南寧市處于我國西南、華南與東南亞經(jīng)濟圈的結合部，是一座面向中國和東盟合作的區(qū)域性國際城市，是西南出海大通道的綜合交通樞紐，廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)的中心城市，對于廣西沿海城市的發(fā)展有著中心城市的依托作用，區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)及其第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景非常的廣闊。但是在發(fā)展的同時也會帶來一定的影響，由于外來人口的涌入以及大量新興企業(yè)的入駐，使得能源的需求劇增，尤其是近年來全國“煤荒”、“電荒”、“油荒”現(xiàn)象特別嚴重，給南寧市的經(jīng)濟發(fā)展造成了一定的負面影響。若能開發(fā)出一種新型能源—地溫能，對于區(qū)內(nèi)的社會經(jīng)濟發(fā)炸將會起到一定的推動作用。

三、開發(fā)利用工作的主要內(nèi)容

通過對南寧市的調(diào)查研究分析，該區(qū)具備開發(fā)利用淺層地溫能的前景，因此在基礎上應抓緊開展開發(fā)利用工作，其該項工作的主要內(nèi)容有以下幾點：第一，全面收集該省現(xiàn)有的工程地質(zhì)、開發(fā)利用成果以及水文地質(zhì)等相關資料，對其進行整理和歸類，并將其建檔，在此基礎上綜合分析，從而為各項工作的開展奠定好基礎。第二，查明該地區(qū)的地熱地質(zhì)、工程地質(zhì)情況、水文地質(zhì)條件、水量以及地下水的水位分布條件等，提出關于淺層地溫能形成的理論參數(shù)模型與概念模型。第三，通過經(jīng)驗數(shù)據(jù)以及實測數(shù)據(jù)，明確該研究區(qū)內(nèi)巖土體熱物理參數(shù)，并進行相應的補充地溫調(diào)查工作，對沒有進行回灌試驗空白地區(qū)，應該利用回灌試驗來評價該含水層的回灌能力，并計算出滲透系數(shù)。

四、淺層地溫能開發(fā)利用的影響以及相關保護、政策措施

目前，地埋管地源熱泵是各地源熱泵形式中發(fā)展應用最為迅速的一種，地埋管地源熱泵系統(tǒng)因其埋管的閉式循環(huán)方式進行換熱，雖然不會對自然水源造成污染和破壞，但是較高的埋設密度與較大的換熱溫差對周圍的局部地溫場影響干擾比較大。不同于北方氣候，南方地區(qū)，夏季炎熱冬季暖和，系統(tǒng)運行時必然導致夏季排放的熱量遠大于冬季吸收的熱量。系統(tǒng)運行一定時間后積累的熱量會引起土壤溫度逐年上升，現(xiàn)成所謂的“熱島”效應，使熱泵機組制冷效率嚴重降低。因此，在開發(fā)利用淺層地溫能時，應該構建相應的淺層地溫能地質(zhì)環(huán)境影響監(jiān)測網(wǎng)，長期監(jiān)測不同深度的地下水水位、地溫、地面標高和水質(zhì)，及時地掌握該地溫的水質(zhì)、地面變形情況以及地溫變化動態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要及時地采取相應的保護措施，以此為計算資源量與評價環(huán)境影響提供可靠、準確的實驗數(shù)據(jù)。此外還應制定優(yōu)惠政策支持淺層地溫能開發(fā)利用，通過政策支持的方法來促進該區(qū)域淺層地溫能開發(fā)利用的發(fā)展；政府通過設立專門的機構來推廣該能源，提高淺層地溫能資源的社會認知程度，或者進行資源調(diào)查和評價為該市的商業(yè)化發(fā)展提供一些免費的信息服務，通過價格優(yōu)惠或者減免稅收的方式推動可再生資源的發(fā)展，從而促進該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。

參考文獻

[1] 董菲，倪龍，姚楊等.淺層巖土蓄能加淺層地溫能才是地源熱泵可持續(xù)利用的低溫熱源[J].暖通空調(diào)，2009，39（2）：70-72.

[2] 高新宇，范伯元，張宏光等.淺層地溫能開發(fā)利用對地質(zhì)環(huán)境影響程度的探索性研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23（6）：1185-1193.

[3] 關鋅.我國淺層地溫能與其他能源在供熱制冷方面的比較分析[J].中國礦業(yè)，2011，20（10）：107-108，117.

[4] 紀軼群，葉超.北京平原區(qū)淺層地溫能空間信息系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].首都師范大學學報（自然科學版），2009，30（1）：54-58.

[5] 衛(wèi)萬順，鄭桂森，欒英波等.淺層地溫能資源地質(zhì)勘查評價體系探討——以北京平原區(qū)淺層地溫能資源地質(zhì)勘查為例[J].城市地質(zhì)，2010，5（1）：1-6.

[6] 廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，廣西壯族自治區(qū)南寧市1：10萬地質(zhì)系列圖集.