地?zé)豳Y源特性論述與可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用模式解析

摘要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，地?zé)豳Y源為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要支持作用，地?zé)豳Y源來(lái)自于地球內(nèi)部，其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)成為一種重要的生態(tài)型能源。對(duì)地?zé)崮茉吹奶匦约捌淇沙掷m(xù)開(kāi)發(fā)利用模式進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)，是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的熱門(mén)課題。鑒于此，本文對(duì)地?zé)豳Y源的概念及分類進(jìn)行探討，并論述了其主要特性，在此基礎(chǔ)上深入解析了地?zé)豳Y源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用模式。

關(guān)鍵詞：地?zé)豳Y源;資源特性;可持續(xù)開(kāi)發(fā);利用模式

中圖分類號(hào)：X37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）01-0-02

Abstract：In Chinas economic development，geothermal resources have played an important supporting role in the development of Chinas social economy. Geothermal resources come from within the Earth， and it has become an important ecological energy source in the industrial and agricultural fields.A comprehensive understanding of the characteristics of geothermal energy and its sustainable development and utilization model is a hot topic to promote the rapid development of Chinas economy and protect the natural ecological environment.In view of this，this paper discusses the concept and classification of geothermal resources，and discusses its main characteristics.On this basis，it deeply analyzes the sustainable development and utilization mode of geothermal resources.

Key words：Geothermal resources; Resource characteristics; Sustainable development; Utilization model

1 地?zé)豳Y源的概念及分類

1.1 概念

所謂地?zé)豳Y源，是廣泛分布于地球地殼內(nèi)部的地?zé)崃黧w、地?zé)崮芗坝杏媒M分，這些資源能夠進(jìn)行高效的開(kāi)發(fā)和利用。地?zé)豳Y源在全世界范圍內(nèi)擁有非常大的儲(chǔ)量，而且其是無(wú)污染、可再生的，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，地?zé)豳Y源在地球中的總量要比全球煤炭?jī)?chǔ)量高出1.7億倍，而能夠進(jìn)行利用的地?zé)豳Y源，按照標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可達(dá)到4948萬(wàn)億t。正是因其儲(chǔ)量龐大，而且無(wú)污染、可再生，因此具有非常巨大的開(kāi)發(fā)潛力。

1.2 分類

對(duì)于地?zé)豳Y源來(lái)說(shuō)，其種類主要是以埋藏深度和溫度來(lái)進(jìn)行劃分的。以埋藏深度來(lái)說(shuō)，依據(jù)不同的埋藏深度，可將地?zé)豳Y源劃分為三類，分別是淺層地?zé)崮堋⒊Ｒ?guī)地?zé)崮芎驮鰪?qiáng)型地?zé)崮?。其中，淺層地?zé)崮艿穆癫厣疃韧ǔＴ诰嚯x地表的200m以內(nèi)，這類地?zé)豳Y源廣泛分布于地下水和地殼的淺部巖土體，而且能夠通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)手段進(jìn)行開(kāi)發(fā)。因淺層地?zé)崮懿⒉痪哂休^高的溫度，因此其內(nèi)部的熱量無(wú)法進(jìn)行直接利用，而這就需要通過(guò)地源熱泵來(lái)對(duì)淺層地?zé)崮苓M(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能夠用于制冷與供暖。對(duì)于常規(guī)地?zé)崮軄?lái)說(shuō)，其主要是水熱型的地?zé)豳Y源，常規(guī)地?zé)崮艿穆癫厣疃仍?00～3000m之間，人們目前已廣泛采用常規(guī)地?zé)崮軄?lái)進(jìn)行日常生產(chǎn)?？梢哉f(shuō)，常規(guī)地?zé)崮艿膽?yīng)用，在很大程度上便捷了人們的生活。對(duì)于增強(qiáng)型的地?zé)崮軄?lái)說(shuō)，其英文簡(jiǎn)稱又被叫做EGS，該類地?zé)崮苁且愿蔁釒r技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行提取，主要是利用人工方法來(lái)促進(jìn)地?zé)醿?chǔ)層的形成，使其得從具有低滲透層的巖體中被提取出來(lái)。干熱巖的埋藏深度通常在3000～6000m之間，而其溫度范圍則處于150～650℃之間。歷經(jīng)多年的發(fā)展，我國(guó)已開(kāi)始規(guī)?；亻_(kāi)發(fā)淺層地?zé)崮?，而在常?guī)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)中，也已取得了許多進(jìn)展。不過(guò)因技術(shù)條件的限制以及資金的不足，使我國(guó)目前仍未能有效地開(kāi)采增強(qiáng)型地?zé)崮堋?/p>

以地?zé)豳Y源的溫度來(lái)對(duì)其進(jìn)行劃分，可將其劃分為低溫地?zé)?、中溫地?zé)崤c高溫地?zé)?，其中低溫地?zé)岬臏囟仍?5～90℃之間，而中溫地?zé)岬臏囟仍?0～150℃之間，高溫地?zé)岬臏囟葎t超過(guò)150℃。對(duì)于不同溫度的地?zé)豳Y源，其用途也不一樣，低溫地?zé)峒爸袦氐責(zé)嶂饕沁M(jìn)行直接利用，用途主要包括醫(yī)療、供暖、工業(yè)生產(chǎn)等，而高溫地?zé)岬挠猛緞t是發(fā)電。

2 地?zé)豳Y源的特性論述

相比于化石類資源，地?zé)豳Y源的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯，而且能夠滿足我國(guó)在社會(huì)發(fā)展中所提倡的綠色低碳環(huán)保理念，究其原因在于地?zé)豳Y源是一種清潔且可再生的能源。地?zé)豳Y源的主要特性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一是無(wú)污染。對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用，并不會(huì)給環(huán)境造成污染，其可對(duì)天然氣、煤炭等石化能源進(jìn)行有效代替，從而使原有的能源結(jié)構(gòu)得到有效改善，使廢氣排放、環(huán)境污染、粉塵污染等問(wèn)題得到有效避免。其二是持續(xù)性。對(duì)于石化能源來(lái)說(shuō)，其往往有著很長(zhǎng)的再生周期，因此這類能源是不可再生的資源，一旦石化能源被消耗殆盡，勢(shì)必會(huì)使人類社會(huì)的發(fā)展陷入停滯狀態(tài);而對(duì)于地?zé)豳Y源來(lái)說(shuō)，其主要載體是地?zé)崴?，通過(guò)對(duì)地?zé)崴M(jìn)行運(yùn)移與流轉(zhuǎn)，可有效補(bǔ)充資源損耗，進(jìn)而使資源的利用變得可持續(xù)化。其三是穩(wěn)定性。由于地?zé)豳Y源所蘊(yùn)含的熱量都是地球內(nèi)部在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的，因此對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行運(yùn)移和使用時(shí)并不會(huì)和外部環(huán)境產(chǎn)生較多的聯(lián)系，也不會(huì)受到外部氣候條件的影響，這使其在穩(wěn)定性上有著非常明顯的表現(xiàn)，從而在一定程度上保障了相關(guān)領(lǐng)域的穩(wěn)定發(fā)展。

3 地?zé)豳Y源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用模式

自20世紀(jì)70年代起，我國(guó)便致力研究地?zé)豳Y源，以此探尋更加先進(jìn)、科學(xué)的開(kāi)發(fā)與利用模式。長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)诠芾淼責(zé)豳Y源過(guò)程中處于無(wú)序狀態(tài)，采取的管理模式也過(guò)于粗放化，這也使地?zé)豳Y源在管理過(guò)程中存在很大浪費(fèi)。為了對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行有效保護(hù)，使其能夠得到可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，需要做好以下幾個(gè)方面的工作，以此平衡地?zé)豳Y源的保護(hù)與開(kāi)發(fā)，從而使其能夠真正得到科學(xué)的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用。

3.1 預(yù)先規(guī)劃

在對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用時(shí)，必須要做好地?zé)豳Y源的規(guī)劃工作。而在實(shí)施規(guī)劃過(guò)程中，需要以整個(gè)地區(qū)的發(fā)展為對(duì)象，對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行合理布局，開(kāi)展科學(xué)評(píng)價(jià)，分析特征存在不同差異下，各類地?zé)豳Y源的主要利用方向，深入研究地?zé)豳Y源的賦存規(guī)律，并以此作為開(kāi)采規(guī)劃和布井方案的制定依據(jù)，確保地?zé)豳Y源能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的規(guī)劃，提高地?zé)豳Y源的利用效率。

3.2 梯級(jí)利用

所謂地?zé)豳Y源的梯級(jí)利用，是根據(jù)各類用戶對(duì)地?zé)豳Y源的不同需求，通過(guò)采取特定技術(shù)、特定設(shè)備，使地?zé)豳Y源能夠按照不同層級(jí)來(lái)進(jìn)行科學(xué)化利用，以此最大限度地提高地?zé)豳Y源的利用效率，并確保地?zé)豳Y源的效益最大化。例如，對(duì)于溫度在150℃的地?zé)崴畞?lái)說(shuō)，應(yīng)采用渦輪發(fā)電機(jī)組來(lái)對(duì)其進(jìn)行利用，使其能夠被應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域，而發(fā)電后所排放出的溫度高達(dá)90℃的廢水，則需采用換熱設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量交換，然后將這些熱量用于供暖。當(dāng)?shù)責(zé)崴臏囟冉档偷?0～50℃之間時(shí)，可將這部分熱量用于地板輻射供暖。而對(duì)于溫度在30℃的地板輻射供暖尾水，則需要通過(guò)熱泵來(lái)對(duì)其進(jìn)行再次利用，使這部分能量能夠再次被用于供暖。

3.3 回灌

在對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用時(shí)，如果僅僅是通過(guò)單井形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，勢(shì)必會(huì)降低熱儲(chǔ)層水位，而如果尾水有著很高的溫度，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成熱污染。為了避免這些問(wèn)題，就需要采取回灌措施，在地?zé)崴械臒崮鼙焕煤螅枰獙⑵渲匦禄刈⒌降叵??？梢哉f(shuō)，回灌措施能夠使地?zé)豳Y源得到有效保護(hù)，并降低資源的不必要浪費(fèi)，同時(shí)也能避免在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中產(chǎn)生環(huán)境污染。

3.4 構(gòu)建地?zé)峋删に嚰夹g(shù)體系

我國(guó)在開(kāi)發(fā)與利用地?zé)豳Y源時(shí)，需要根據(jù)地?zé)豳Y源的埋藏深度、巖性、熱儲(chǔ)類型，構(gòu)建與之相對(duì)應(yīng)的地?zé)峋删に嚰夹g(shù)體系，通過(guò)該技術(shù)體系的構(gòu)建，可起到明顯的增產(chǎn)作用，并可使地下熱儲(chǔ)層得到切實(shí)有效的保護(hù)。

3.5 推廣換熱技術(shù)和地?zé)崴丶夹g(shù)

我國(guó)在對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行可持續(xù)開(kāi)發(fā)時(shí)，還要積極開(kāi)展關(guān)于管體無(wú)縫、保溫材料等方面的研究，這對(duì)于降低地?zé)豳Y源在輸送過(guò)程中產(chǎn)生的熱損耗具有重要意義。同時(shí)，還要根據(jù)地?zé)崴诓煌貐^(qū)中的水質(zhì)差異，設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的換熱器，選擇最合理的材質(zhì)，使地?zé)豳Y源在開(kāi)發(fā)與利用過(guò)程中能夠獲得更高的換熱效率。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，地?zé)豳Y源憑借其可再生、無(wú)污染、持續(xù)性與穩(wěn)定性強(qiáng)等特性，具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力，并受到越來(lái)越多人的關(guān)注。對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，必須要遵循環(huán)境友好、科學(xué)開(kāi)發(fā)、技術(shù)先進(jìn)以及資源節(jié)約等原則，只有這樣才能促進(jìn)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使我國(guó)得以順利實(shí)施可持續(xù)戰(zhàn)略。

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收稿日期：2019-12-07

作者簡(jiǎn)介：陳安河（1968-），男，漢族，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樗牡刭|(zhì)、工程地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害。