陽谷縣淺層地溫能開發(fā)利用分析

劉小瓊 石永建 孟錦

摘 要：本文結(jié)合陽谷縣城市總體規(guī)劃及陽谷縣淺層地溫能調(diào)查評價，從淺層地溫能開發(fā)利用原則、開發(fā)利用方向、開發(fā)利用方案、開發(fā)利用建議等方面，全面、客觀地分析了陽谷縣可適宜的地?zé)衢_發(fā)利用方式，堅定了陽谷地區(qū)利用地?zé)峁┡娲济汗┡臎Q心，為建立陽谷生態(tài)模范縣尋找到一種可利用的新能源。

關(guān)鍵詞：淺層地溫能；總體規(guī)劃；地源熱泵；地埋管熱泵；導(dǎo)熱系數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.077

1 引言

淺層地溫能屬于可再生綠色能源，具有地質(zhì)環(huán)境和地下水恢復(fù)速度快、對大氣無污染特性；能源利用率高，比傳統(tǒng)方式節(jié)能50%-75%；真正實現(xiàn)了供暖（冷）建筑使用區(qū)域的零排放零污染；一套設(shè)備，冬季供暖，夏季制冷，并提供日常生活熱水，可實現(xiàn)一機三用功能，節(jié)約總體投資，占地少等優(yōu)勢。

根據(jù)《陽谷縣城市總體規(guī)劃（2015-2030年）》，陽谷縣堅持能源開發(fā)與節(jié)約并舉，把節(jié)約放在首位，強化節(jié)能措施，合理利用能源；生產(chǎn)、生活節(jié)能與降耗并重，處理好能源消費與大氣環(huán)境保護的矛盾；優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建多元化的能源供應(yīng)體系，確保能源供應(yīng)安全；積極推進清潔能源替代煤工程，大力推廣使用清潔能源。為推進陽谷縣清潔節(jié)能型城市建設(shè)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，以淺層地溫能開發(fā)利用適宜性分區(qū)為基礎(chǔ)，結(jié)合各區(qū)規(guī)劃，提出陽谷縣城市規(guī)劃區(qū)淺層地溫能開發(fā)利用方案。

2 開發(fā)利用原則

淺層地溫能的開發(fā)利用原則上必須在適宜區(qū)或中等適宜區(qū)內(nèi)進行；地下水熱泵取水層位為第四系孔隙水，為保護重要水源地，限制在重要水源地內(nèi)建設(shè)地下水水源熱泵系統(tǒng)；地下水熱泵開發(fā)采取以灌定采的原則；為保護重要基礎(chǔ)設(shè)施和重要建筑物，如高速鐵路、重要文物等沿線及附近一定范圍內(nèi)，限制開發(fā)地下水熱泵系統(tǒng)。

3 開發(fā)利用方向

根據(jù)城市規(guī)劃，一城是指陽谷縣規(guī)劃中心城區(qū)，西至S333、北至S324、南至S333、東至S254。陽谷縣城規(guī)劃包括北部規(guī)劃新城區(qū)、西部工業(yè)區(qū)、中心生活服務(wù)區(qū)、東部工業(yè)區(qū)和南部居民區(qū)。

北部規(guī)劃新城區(qū)：黃河西路至S324一帶回灌率在50～80%之間，富水性較好，水源熱泵適宜性中等。該區(qū)第四系厚度大于130m，含水層厚度45m左右，導(dǎo)熱系數(shù)普遍大于1.5w/m·k，適宜地埋管熱泵。

西部工業(yè)區(qū)：該區(qū)西北部楊園、鋼鐵市場、森泉熱點區(qū)域一帶地下水位較高，水位埋深一般小于5m，回灌率普遍低于50%，水源熱泵的適宜性較差，限制水源熱泵的開發(fā)利用，國莊、鐘海村和崔王莊附近含水層厚度30m左右，導(dǎo)熱系數(shù)0.9～1.5w/m·k，地埋管適宜性中等，其余地區(qū)地埋管熱泵適宜性好。

中心生活服務(wù)區(qū)：該區(qū)是聊城市的中心城區(qū)，已有建筑密度較大，從第四系厚度、導(dǎo)熱系數(shù)和含水層厚度等條件考慮，地埋管熱泵適宜性好。從水位埋深和回灌率等條件考慮，區(qū)內(nèi)老城區(qū)水源熱泵系統(tǒng)適宜中等。

東部工業(yè)區(qū)：富水性較好，水源熱泵適宜性中等。該區(qū)第四系厚度大于130m，含水層厚度45m左右，導(dǎo)熱系數(shù)普遍大于1.5w/m·k，適宜地埋管熱泵。

南部居民區(qū)：該區(qū)南湖附近由于水位埋深、地下水質(zhì)和城市規(guī)劃等因素水源熱泵系統(tǒng)適宜性差。該區(qū)第四系厚度大于130m，含水層厚度45m左右，導(dǎo)熱系數(shù)普遍大于1.5w/m·k，適宜地埋管熱泵。

4 開發(fā)利用方案

以各規(guī)劃區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、巖土體物理性質(zhì)與熱物理性質(zhì)及環(huán)境條件為基礎(chǔ)，依據(jù)適宜性分區(qū)和開發(fā)利用原則，結(jié)合城市規(guī)劃，提出初步開發(fā)利用方案。

4.1 地下水地源熱泵開發(fā)利用方式及參數(shù)確定

地下水熱泵回灌井盡量布置在開采井下游，堅持以灌定采原則，100%回灌，采灌井?dāng)?shù)量比例和采灌井間距，各工程切實做好運行過程中的各參數(shù)動態(tài)監(jiān)測工作。地下水換熱系統(tǒng)，根據(jù)建筑熱負(fù)荷、單井出水量等確定開采井?dāng)?shù)量、井深等，根據(jù)抽水回灌試驗確定采灌比。區(qū)內(nèi)采灌井淺層淡水適宜深度一般60m左右，抽灌間距離40～60m。中深層微咸水含水層區(qū)采灌井適宜深度一般150～180m，采灌井間距離40～60m，利用該層地下水時，為防止串層污染，應(yīng)做好淺層孔隙水的止水措施。

4.2 地埋管熱泵系統(tǒng)開發(fā)利用方式及參數(shù)確定

考慮規(guī)劃區(qū)所處含水層富水性、地下水埋藏深度、第四系厚度等因素地埋管換熱系統(tǒng)建議換熱孔間距和孔深。在建筑密集區(qū)，老城區(qū)，可利用空間受限制，埋管間距以4m為宜，換熱器規(guī)格首選雙U32，孔深100～120m；開發(fā)區(qū)、城市新區(qū)等埋管間距以4～5m為宜，換熱器規(guī)格首選雙U32，其次雙U25，孔深80～120m。具體換熱孔間距、深度、換熱器規(guī)格建議值及受限條件見下表。

5 關(guān)于淺層地溫能開發(fā)利用建議

地埋管和地下水換熱系統(tǒng)開發(fā)利用適宜性分區(qū)采用的評價因子、評價方法等具有一定局限性，因此，在工程開發(fā)利用時，應(yīng)充分考慮工程場地的實際地質(zhì)條件，選取與地質(zhì)條件相適應(yīng)的換熱系統(tǒng)。

工作區(qū)內(nèi)存在較為豐富的咸水或微咸水資源，在開發(fā)利用咸水資源的同時，為防止地下水串層污染，保護淡水資源，應(yīng)加強成井技術(shù)的研究。

參考文獻：

[1]山東鈺鏹地質(zhì)資源勘查開發(fā)有限責(zé)任公司.陽谷縣淺層地溫能調(diào)查評價報告[R].濟南：山東鈺鏹地質(zhì)資源勘查開發(fā)有限責(zé)任公司，2017-2018.

[2]陽谷縣人民政府.陽谷縣城市總體規(guī)劃（2015-2030年）[R].濟南：中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院，2015（12）.