關(guān)中盆地東部淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀及對策研究

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(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068)

淺層地?zé)崮苁且环N新型的可再生、綠色能源，也是一種特殊的礦產(chǎn)資源，因其清潔環(huán)保、儲量巨大、穩(wěn)定可靠等特點而具備廣闊的利用前景和市場潛力[1][2]。開發(fā)利用淺層地?zé)崮軐?gòu)建環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會、保障國家能源安全、改善渭南地區(qū)現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)、促進節(jié)能減排戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)、緩解關(guān)中地區(qū)冬季霧霾問題，對大面積的推廣新型清潔可再生能源(淺層地?zé)崮?均具有重要的現(xiàn)實意義[3][4]。

1 關(guān)中盆地東部淺層地?zé)崮苜x存條件

1.1 自然地理特征

關(guān)中盆地東部行政分區(qū)為渭南市，屬渭河的下游，歐亞大陸橋的咽喉部位，緊鄰陜西省省會西安市，是關(guān)中地區(qū)一顆璀璨的明珠。盆地南北兩端分別被秦嶺和北山環(huán)繞。地形上由山巒向盆地中心呈階梯狀降低，主要發(fā)育的地貌類型有：渭河河谷階地、局部沖洪積扇和黃土臺塬以及低山丘陵、基巖山區(qū)，僅在大荔縣官池鎮(zhèn)一帶有沙丘發(fā)育。

本區(qū)屬暖溫帶半濕潤半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春季溫和，夏季炎熱，夏秋多雨，冬季寒冷，具有晝夜溫差大，寒暑變化劇烈，春秋轉(zhuǎn)瞬即逝等特點。

區(qū)內(nèi)的主要河流有黃河、渭河、洛河，其次還有石川河、石堡川、尤河、赤水河等，黃河在區(qū)內(nèi)東邊界從北向南貫通，渭河自西而東橫穿全區(qū)，區(qū)內(nèi)河流流量隨季節(jié)變化大，枯、豐水期相差懸殊，具有暴漲陡落的特點[5]。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)屬中朝地臺的陜甘寧盆緣區(qū)，南北隆起，中部斷陷，屬于典型的階梯狀地塹構(gòu)造[6]，內(nèi)有巨厚的新生代沉積。北東向、東西向和北西向的主干斷裂構(gòu)成了斷陷盆地的主要骨架。南部為秦嶺山區(qū)，山前為沖洪積扇和黃土臺塬，中部為渭河沖積平原，北部為黃土臺塬和石質(zhì)山區(qū)。

1.3 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)河流均屬黃河水系。區(qū)域上200 m以內(nèi)發(fā)育有第四紀松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶水和基巖裂隙水；基巖裂隙水主要分布在秦嶺及北山山區(qū)的基巖風(fēng)化裂隙和構(gòu)造中，一般富水性差，僅在局部構(gòu)造破碎帶形成相對富水帶。松散巖類孔隙水主要分布在秦嶺山前緩傾的平原、河谷沖洪積平原和黃土臺塬區(qū)的松散層中[7]。碳酸鹽巖巖溶水分布在雙泉-魯橋斷裂以北的黃土臺塬及北山山區(qū)。按含水介質(zhì)的埋藏條件水力特征又可劃分為潛水、承壓水兩類。潛水富水性中等到強占總面積的約70%以上，承壓水富水性中等到強占總面積的約65%以上。

淺層地?zé)崮艿馁x存條件不僅受地質(zhì)構(gòu)造的影響，而且受巖性、地層結(jié)構(gòu)以及水文地質(zhì)特征等的制約[8]。經(jīng)過對資料的研究分析，關(guān)中盆地東部淺層地?zé)崮苜x存條件良好，具有較好的開發(fā)利用優(yōu)勢(圖1)。

圖1 關(guān)中盆地東部地貌圖

2 關(guān)中盆地東部淺層地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀

關(guān)中盆地東部淺層地?zé)衢_發(fā)利用相比于國內(nèi)其它地區(qū)稍有滯后。近年來，陜西省政府為改善和優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu)，加快大氣污染治理的工作進度，加速關(guān)中地區(qū)冬季霧霾問題的解決力度。著力推廣地源熱泵工程的開發(fā)利用。

經(jīng)調(diào)查，截止到2017年7月，區(qū)內(nèi)淺層地?zé)崮軣岜孟到y(tǒng)工程共有16處，其中采用地下水地源熱泵工程5處，地埋管地源熱泵工程11處(見圖2)。其中4處為正在建設(shè)的工程。住宅7處(其中2處含小部分商業(yè))，酒店2處，辦公樓2處，學(xué)校2處，醫(yī)院1處，純商業(yè)1處,花卉養(yǎng)殖基地1處。累計供暖制冷面積可達64.65萬 m2。在調(diào)查的工程中，地下水地源熱泵工程井深在100～210 m之間，大多數(shù)為200 m；抽水、回灌井?dāng)?shù)比例在1:1～1:5之間。地埋管地源熱泵系統(tǒng)，井深在90～150 m之間，以120 m居多，孔間距一般為3×3 m、4×4 m、4.5×4.5 m，大多為4×4 m。地埋管類型以單U為主。單井供暖制冷面積在25～128.67 m2之間，平均值為71 m2。(表1，表2)

3 存在問題

3.1 盲目性

關(guān)中盆地東部淺層地?zé)崮芸辈楣ぷ鬟h落后于開發(fā)利用，前期的利用工程對區(qū)域地質(zhì)條件認識不到位，導(dǎo)致在利用形式的選擇上存在隨意性、盲目性等現(xiàn)象，缺乏相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)，加之對場地地質(zhì)、水文地質(zhì)條件重視程度不夠，地下?lián)Q熱系統(tǒng)的設(shè)計存在一定的缺陷，導(dǎo)致在實際運行過程中，部分工程達不到預(yù)期的節(jié)能效果，出現(xiàn)了個別的失敗工程，造成了資源浪費，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來一定的負面影響。

圖2 關(guān)中東部淺層地?zé)峁こ虒嵗c分布圖

3.2 認知度低

淺層地?zé)崮茉趪鴥?nèi)來說作為一種相對較新的技術(shù)，僅專業(yè)人員及部分管理人員對其有一定的了解。居民小區(qū)內(nèi)使用地源熱能供暖/制冷的業(yè)主，認為小區(qū)采用的是傳統(tǒng)的中央空調(diào)供暖/制冷模式，對淺層地?zé)崮苋狈φJ知。社會對整個淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的認知度低，普通群眾、大多數(shù)管理層對淺層地?zé)崮苤跎?，認為是一種新生事物，導(dǎo)致淺層地?zé)崮艿耐七M積極性不高，整體發(fā)展相對較緩慢。

3.3 開發(fā)利用程度低

區(qū)內(nèi)能源消費結(jié)構(gòu)仍然以煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源消費為主，淺層地?zé)崮茉谄渲械恼急群苄　?/p>

3.4 管理職責(zé)不明確

現(xiàn)階段只有關(guān)中盆地東部的寶雞市在2016年出臺了暫行管理辦法，全省目前尚未出臺淺層地?zé)崮芄芾磙k法，未明確具體的牽頭管理部門，各市存在多部門管理現(xiàn)象。淺層地?zé)崮苡捎谟械叵滤卦礋岜?、地埋管地源熱泵等多種開發(fā)利用形式，同時淺層地?zé)衢_發(fā)涉及到地下水、地面系統(tǒng)、節(jié)能等多個行業(yè)，各市對該方面的監(jiān)管存在水務(wù)局、城建局節(jié)能辦(或墻改辦)等多部門共同管理。

4 對策研究

(1)大力推廣，切實提高地?zé)嵩谀茉唇Y(jié)構(gòu)中的地位。省委、省政府著眼綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，已將推廣清潔能源列入省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要，建議各級、各有關(guān)部門應(yīng)將地?zé)豳Y源尤其是淺層地?zé)崮茏鳛榍鍧嵞茉吹闹饕M成部分，從城鄉(xiāng)規(guī)劃、年度發(fā)展計劃等多方面加以推廣，切實提高地?zé)嵩谀茉唇Y(jié)構(gòu)中的比例[9,10]。

表1 地下水地源熱泵系統(tǒng)工程

表2 地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程

(2)完善相關(guān)制度及技術(shù)流程。完善勘查、設(shè)計、施工、運行等地方性技術(shù)規(guī)程，對大型和重點工程進行全方位監(jiān)測，客觀、公正地評價淺層地?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)建立監(jiān)測、示范研究，做好技術(shù)引領(lǐng)工作。關(guān)中地區(qū)地?zé)豳Y源豐富，發(fā)展?jié)摿Υ螅煌拈_發(fā)利用方式取決于不同的地質(zhì)條件，建議相關(guān)企事業(yè)單位，在前期工作基礎(chǔ)上，持續(xù)做好調(diào)查評價、綜合研究、標準制定、動態(tài)監(jiān)測等技術(shù)研究工作，為推進全省淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用提供技術(shù)支撐和示范引領(lǐng)。

(4)規(guī)范管理，建立政府部門協(xié)調(diào)機制[11]，鼓勵社會力量參與開發(fā)利用。淺層地?zé)崮茏鳛榈責(zé)豳Y源的重要類型，是一種特殊礦產(chǎn)資源，建議由國土資源部門牽頭并聯(lián)合發(fā)改、住建、水務(wù)、環(huán)保等部門調(diào)研并制定相關(guān)的勘查及開發(fā)利用規(guī)劃、管理辦法、行業(yè)規(guī)范及標準等，在技術(shù)研發(fā)、資金補助、稅收減免等方面出臺配套政策扶持措施，降低建設(shè)成本，簡化相關(guān)審批手續(xù)，規(guī)范并促進淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用推廣。

(5)加強宣傳，提高社會認知度[12]。由省國土資源廳及相關(guān)單位通過省級新聞發(fā)布平臺將全省淺層地?zé)崮苷{(diào)查成果向社會公布，提高社會各界對淺層地?zé)崮芸茖W(xué)開發(fā)利用的認知。

5 結(jié)語

為了改善和優(yōu)化關(guān)中盆地建筑用能結(jié)構(gòu)，加快大氣污染治理工作進度，實現(xiàn)能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，社會各界應(yīng)該積極行動起來，讓具有節(jié)能環(huán)保、舒適穩(wěn)定、清潔、可就地利用等優(yōu)點的淺層地?zé)岬玫礁蠓秶耐茝V使用。