貴州省安順地區(qū)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展模式探究

［關(guān)鍵詞］安順地區(qū)；淺層地?zé)崮埽毁Y源；開發(fā)利用

淺層地?zé)崮埽柑N(yùn)藏在地表以下一定深度范圍內(nèi)巖土體、地下水和地表水中具有開發(fā)利用價(jià)值的熱能，即地源熱泵換熱技術(shù)可利用的蘊(yùn)藏在地表以下200m以淺，溫度低于25℃的熱能[2]。其能量主要來源于太陽(yáng)輻射與地球梯度增溫。淺層地?zé)崮芡ㄟ^熱泵技術(shù)采集利用后，可以為建筑物供暖，較常規(guī)供暖技術(shù)節(jié)能50%—60%，運(yùn)行費(fèi)用降低30%—40%。淺層地?zé)崮芊植紡V，儲(chǔ)量大，再生迅速，利用價(jià)值大。中國(guó)淺層地?zé)崮苤饕ㄟ^地源熱泵技術(shù)加以采集利用。不但可以滿足供暖需求，也降低了排放的污染量，有利于保護(hù)環(huán)境。該能源開發(fā)利用的原理是以地源熱泵利用溫度恒定的地質(zhì)體或水體與外界的溫差，以淺層地?zé)崮茏鳛槔洹嵩?，通過地源熱泵系統(tǒng)消耗少量的機(jī)械能，為人類供暖、制冷。常規(guī)地源熱泵系統(tǒng)有地下水地源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng)。圖1為淺層地?zé)崮苓\(yùn)作原理圖。

“熱泵”一詞，1912年由瑞士人提出，1946年第一個(gè)熱泵系統(tǒng)在美國(guó)誕生。1974年起，瑞士、荷蘭和瑞典等歐洲國(guó)家政府逐步資助建立示范工程。

我國(guó)熱泵的研究時(shí)間始于20世紀(jì)50年代，由天津大學(xué)熱能研究所的呂燦仁教授在1954年開展了我國(guó)熱泵的研究工作，在1965年研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)水冷式熱泵機(jī)組，但發(fā)展緩慢，直到80—90 年代，興起了新一輪的研究[3]。1994年3月，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《中國(guó)21世紀(jì)議程下的可持續(xù)能源計(jì)劃》。1999年，正式啟動(dòng)了北京嘉和園國(guó)際公寓、寧波服裝廠廠房樓、廣州松田學(xué)院教學(xué)主樓三處示范性工程，建筑總面積13.238×104m³。

隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)政策的調(diào)整，以燃煤和耗電為主的鍋爐采暖、空氣源熱泵供冷的傳統(tǒng)方式會(huì)被更加高效的以淺層地?zé)崮転闊嵩吹牡卦礋岜霉┡蚬├浞绞饺〈ｋS著地源熱泵技術(shù)的逐步完善，淺層地?zé)崮芤踩諠u成為我國(guó)今后一段時(shí)間內(nèi)地?zé)崮荛_發(fā)利用中最普遍最主要的能源。在我國(guó)建筑物供暖或制冷中，淺層地?zé)崮芩嫉谋戎貙⒃絹碓礁?。?為我國(guó)2011年與2021年新型能源應(yīng)用面積對(duì)比，淺層地?zé)崮軕?yīng)用面積增加倍數(shù)最大，由此看出淺層地?zé)崮茉匆阎饾u成為普遍應(yīng)用的能源之一。

現(xiàn)階段，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，隨著人們生活水平的不斷提高，社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求量越來越大。安順地處黔中腹地，屬高原型濕潤(rùn)亞熱帶季風(fēng)氣候，冬季最低氣溫-7.6℃，相對(duì)寒冷，取暖消耗大量電能（電煤轉(zhuǎn)化）、燃?xì)?，產(chǎn)生的二氧化碳等污染物對(duì)空氣造成了一定影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度分析，淺層地?zé)崮苁前岔樀貐^(qū)最具有開發(fā)利用潛力的清潔環(huán)保能源。

安順區(qū)內(nèi)三疊系安順組、關(guān)嶺組白云巖廣泛出露，厚度300～500m[1]，水文地質(zhì)條件優(yōu)越，白云巖熱導(dǎo)率系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)等熱物性參數(shù)高，蘊(yùn)藏著豐富的淺層地?zé)崮苜Y源。目前，安順地區(qū)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用方面處于空白，尚無已建成、在建、擬建利用淺層地?zé)崮苜Y源的工程，發(fā)展較為滯后，造成了大量資源浪費(fèi)、閑置。

1. 自然地理

安順地處黔中腹地，地理位置東經(jīng)105°13'～106°34'，北緯25°21'～26°38'，南臨北盤江與黔西南州相望，西與六盤水相連，北與畢節(jié)市接壤，東與貴陽(yáng)、黔南相鄰，總面積9187.23 km²。滬昆鐵路和黃織鐵路境內(nèi)交錯(cuò)，滬昆、花安、赤望、都香高速公路貫穿全境，交通便利。在南部和西南河谷區(qū)具有亞熱帶季風(fēng)溫暖春干氣候特點(diǎn)。

研究區(qū)地處云貴高原東部斜坡地帶二級(jí)臺(tái)階之上，苗嶺山脈西段南北兩側(cè)，地勢(shì)總體中北部高，北部-東北部-西南部-東南部低，境內(nèi)碳酸鹽巖廣布，巖溶發(fā)育，河流多發(fā)源于西部高山區(qū)和中部山區(qū)，處于長(zhǎng)江流域?yàn)踅岛椭榻饔虮北P江水系的分水嶺地帶，主要徑流受地形與地質(zhì)構(gòu)造條件制約，由西部和中部分別向東及南、北方向呈扇形展布，以東南流向?yàn)橹鳎苜Y源豐富。

安順屬于國(guó)家區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)，總?cè)丝?90余萬人，旅游資源豐富，是發(fā)展?jié)摿^大的新興城市。

2. 地?zé)岬刭|(zhì)條件

研究區(qū)處于上揚(yáng)子地塊與江南復(fù)合造山帶交匯區(qū)，大地構(gòu)造橫跨威寧隆起區(qū)、六盤水裂陷槽、織金穹盆構(gòu)造變形區(qū)、興義隆起區(qū)、冊(cè)亨東西向緊閉褶皺變形區(qū)、望謨北西向褶皺帶、都勻南北向隔槽式褶皺變形區(qū)[1]。其具體劃分為：（1）北西向構(gòu)造帶：展布于關(guān)嶺縣、鎮(zhèn)寧縣西部及紫云縣西南部；（2）北東向構(gòu)造帶：分布于轄區(qū)中部及北部的西秀區(qū)、普定縣及平壩區(qū)的中西部和北部；（3）南北向構(gòu)造帶：發(fā)育于平壩區(qū)東部、西秀區(qū)東部及紫云縣東部及南東部；（4）斷裂構(gòu)造：木崗-鎮(zhèn)寧-紫云一線北東部斷裂主要呈北東向，南西部以北西向?yàn)橹?，樂平官屯、七眼橋和雞場(chǎng)-雙堡挽近期活動(dòng)斷裂呈北東向；永寧-花江、關(guān)嶺-打邦挽近期活動(dòng)斷裂和安莊坡-武勝堡深大斷裂呈北西向。

研究區(qū)范圍內(nèi)出露地層自寒武系中下牛蹄塘組（∈_1-2n）至第四系（Q）沉積序列中，除缺失志留系（S）外，其余地層均有出露，尤以三疊系地層發(fā)育最全，分布面積最廣，二疊系玄武巖在北部轎子山地區(qū)有零星分布。地層巖性以碳酸鹽巖系為主，主要為灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等，約占轄區(qū)國(guó)土總面積的75%；其次為碎屑巖，包括砂巖、泥巖、頁(yè)巖、玄武巖、第四系。

區(qū)內(nèi)地下水主要賦存于碳酸鹽巖，含水巖組類型包括：純碳酸鹽巖含水巖組、碳酸鹽巖與碎屑巖互層含水巖組。東部楊武-安順城區(qū)-關(guān)嶺局部地區(qū)地下水受寬緩背斜控制賦存于背斜翼部、核部的谷地，含水巖組多為下三疊安順組、關(guān)嶺組白云巖，地下水在關(guān)嶺地區(qū)多受北西-南東向斷層、在安順-平壩地區(qū)受北東-南西向斷層阻隔富集于溝谷及斷層兩盤，地下水埋深多數(shù)處在50 m左右；南部紫云、鎮(zhèn)寧南部地下水多賦存于碳酸鹽巖與碎屑巖接觸帶，地下水多分散排泄于溝谷，少量以地下河形式集中徑流排泄于河谷，地下水埋深多為50～100 m或大于100 m。地下水系統(tǒng)類型可分為地下河系統(tǒng)、巖溶大泉系統(tǒng)以及分散排泄系統(tǒng)，其中，平壩-西秀區(qū)-鎮(zhèn)寧東部-普定南部等地區(qū)以安順組和楊柳井白云巖為主，地下水埋藏較淺，一般小于50 m，分布相對(duì)均勻，適宜機(jī)井開采，以分散排泄系統(tǒng)為主；南部打邦河、北盤江左岸的關(guān)嶺及鎮(zhèn)寧中西部、南東部紫云、北部三岔河河谷斜坡地帶的普定一帶，地形起伏較大，切割深，巖性以灰?guī)r為主，地下水系統(tǒng)以地下河系統(tǒng)及巖溶大泉系統(tǒng)為主，安順市地下水允許開采量6.27×10⁸ m³/a，水溫一般在16～17℃[4]。

3. 資源現(xiàn)狀及開發(fā)利用問題

根據(jù)查閱的資料[5]，安順地區(qū)出露的地層多為三疊系和二疊系地層，巖性主要為白云巖、泥質(zhì)白云巖及灰?guī)r等，安順地區(qū)淺層地?zé)崮軣崛萘繛?.23×10¹³kJ·℃^-1，適宜區(qū)面積為133.41km²，區(qū)域熱換功率夏季為84.7×10⁴kW，位居全省第一，可供制冷面積1.2×108m²，位居全省第一；冬季為47.7×10⁴kW，位居全省第二，可供供暖面積0.95×108m²，位居全省第二。數(shù)據(jù)顯示，安順地區(qū)淺層地?zé)崮苜Y源極為豐富，熱換功率及可供制冷、供暖面積體量大?，F(xiàn)就安順地區(qū)目前淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用存在的主要問題原因闡述如下：

3.1 社會(huì)認(rèn)知程度較低

由于淺層地?zé)崮軕?yīng)用推廣力度不足，民眾對(duì)該能源應(yīng)用認(rèn)知程度較低，而安順市作為貴州省下屬的一個(gè)地級(jí)市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相比省內(nèi)部分地（州、市）還存在差距，工作經(jīng)費(fèi)投入有限，使該資源開發(fā)利用前期工作落實(shí)形成阻礙。

3.2 淺層地?zé)崮艿刭|(zhì)基礎(chǔ)研究工作滯后

安順地區(qū)天然出露溫泉極少，也沒有進(jìn)行有效利用，轄區(qū)內(nèi)開展的地?zé)岬刭|(zhì)研究工作較少，就目前發(fā)展的形勢(shì)來看，相比省內(nèi)，安順地區(qū)較為落后。由于此類研究工作開展不足，有關(guān)部門和專家學(xué)者并沒有對(duì)其重視，且研究淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用技術(shù)人員較為缺乏，專業(yè)性不足，進(jìn)而不能對(duì)其進(jìn)行更為深入的研究，使資源開發(fā)利用一直處于停滯不前或緩慢發(fā)展的狀態(tài)[6]。

3.3 缺少政策扶持

截至2021年年底，安順市職能部門尚未出臺(tái)關(guān)于淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用項(xiàng)目申報(bào)、實(shí)施、政策優(yōu)惠等規(guī)定，也沒有形成一套完整的開發(fā)利用管理體系。

4. 開發(fā)利用發(fā)展模式探討

4.1 加大宣傳力度

積極開展淺層地?zé)崮苜Y源宣傳、推廣工作。從能源屬性、環(huán)保、健康、使用成本等方面向社會(huì)公眾進(jìn)行進(jìn)行宣傳，積極開展示范工程的建設(shè)，尤其是社會(huì)公益性公共場(chǎng)所，使更多市民充分了解該資源利用的事項(xiàng)。同時(shí)啟動(dòng)打造以安順中心城區(qū)為核心的利用淺層地?zé)崮芄┡?、制冷的商業(yè)、住宅示范區(qū)以及以旅游服務(wù)為主的溫泉度假中心等示范工程，如黃果樹景區(qū)、龍宮景區(qū)等，以此帶動(dòng)安順地區(qū)淺層地?zé)崮苜Y源的開發(fā)利用。

4.2 加強(qiáng)淺層地?zé)崮芑A(chǔ)地質(zhì)研究工作

將科學(xué)發(fā)展觀落實(shí)到位，突出在保護(hù)中開發(fā)以及開發(fā)中保護(hù)的理念。根據(jù)已有的地質(zhì)資料，在擬開發(fā)的區(qū)塊，以水文地質(zhì)勘查為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)地地下水?dāng)?shù)據(jù)、信息，利用已有（如果有）的工程，查清地下水特征：包括水量、水溫、水位、排泄方式及其流向，開展獲取一定深度內(nèi)巖土體的導(dǎo)熱率、熱擴(kuò)散系數(shù)、比熱容等熱物性參數(shù)的工作，在可利用的范圍內(nèi)估算淺層地?zé)崮苜Y源量，從而為淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用制定完善的工作方案。

積極展開資源開發(fā)利用前環(huán)境影響評(píng)估工作，重點(diǎn)評(píng)估因開發(fā)淺層地?zé)崮苜Y源造成新的地質(zhì)環(huán)境問題或水質(zhì)污染等環(huán)境問題，為綜合分析評(píng)價(jià)淺層地?zé)崮苜Y源量及開發(fā)利用潛力、評(píng)估開發(fā)利用經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益、預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的環(huán)境影響、提出合理的開發(fā)建議及綜合防治措施、制定開發(fā)利用方案等提供基礎(chǔ)支撐及技術(shù)保障，同時(shí)根據(jù)調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境條件等劃分地源熱泵適宜區(qū)，以確定使用的地源熱泵類型。職能部門可根據(jù)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的實(shí)際情況將其納入近期或遠(yuǎn)期規(guī)劃，并積極申報(bào)“示范工程”，爭(zhēng)取國(guó)家專項(xiàng)資金支持。

4.3 堅(jiān)持政府引導(dǎo)、市場(chǎng)推進(jìn)

積極推動(dòng)安順地區(qū)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展，要處理好政府職能部門與市場(chǎng)的關(guān)系，使市場(chǎng)在資源配置中起決定性作用和更好地發(fā)揮政府引導(dǎo)支持作用，加大專項(xiàng)資金投入力度，引導(dǎo)指導(dǎo)試點(diǎn)示范工程項(xiàng)目落細(xì)落實(shí)落地，形成管理制度，強(qiáng)化政策傾斜，完善激勵(lì)措施，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系，優(yōu)化發(fā)展環(huán)境，培育地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展引擎。采用多元化的商業(yè)運(yùn)作模式，對(duì)招商引資的企業(yè)，按照法律法規(guī)規(guī)定，從投資補(bǔ)貼、稅收減免等方面降低供暖企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，營(yíng)造平等競(jìng)爭(zhēng)、共同發(fā)展的良好氛圍。要堅(jiān)持以企業(yè)為主體，推進(jìn)市場(chǎng)化運(yùn)作，充分發(fā)揮市場(chǎng)主體的積極性，激發(fā)市場(chǎng)主體活力，吸引更多社會(huì)力量主動(dòng)參與，引進(jìn)更多社會(huì)資本積極投入。

4.4 制定發(fā)展規(guī)劃、明確發(fā)展目標(biāo)

優(yōu)化地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用布局，合理劃定開發(fā)利用區(qū)，科學(xué)部署地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用工作，重點(diǎn)開發(fā)利用淺層地?zé)崮茉圏c(diǎn)多元梯級(jí)利用。根據(jù)規(guī)劃區(qū)水文地質(zhì)條件，因地制宜、科學(xué)、合理、規(guī)范地布置示范工程，明確安順地區(qū)“十四五”“十五五”推廣利用的目標(biāo)。通過示范工程建設(shè)引導(dǎo)和推動(dòng)地?zé)崮芸辈榧伴_發(fā)工程的實(shí)施，全面提升安順市地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用水平，進(jìn)一步強(qiáng)化地?zé)崮苜Y源統(tǒng)一管理和技術(shù)支撐能力建設(shè)，充分挖掘地?zé)崮艿拈_發(fā)利用潛力，大幅度提高地?zé)崮茉诎岔樖心茉蠢弥械谋戎?，達(dá)到綠色發(fā)展、節(jié)能降耗的目的，從而推動(dòng)安順地區(qū)淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)良性、健康發(fā)展。

4.5 完善管理機(jī)制

目前，淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用管理涉及多個(gè)職能部門，為提高服務(wù)質(zhì)量，建議設(shè)立專門的管理機(jī)構(gòu)，可根據(jù)需要設(shè)立專家?guī)鞂?duì)建設(shè)項(xiàng)目提供技術(shù)支持，專家?guī)旌w水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)、暖通空調(diào)、機(jī)械制造、設(shè)備調(diào)試等專業(yè)的專家學(xué)者。地源熱泵系統(tǒng)是集地質(zhì)環(huán)境、熱泵系統(tǒng)、自動(dòng)控制和暖通空調(diào)系統(tǒng)等多學(xué)科的有機(jī)結(jié)合體，需要加強(qiáng)配合，做到各分部都要與整體相協(xié)調(diào)，才能使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到經(jīng)濟(jì)、節(jié)能與環(huán)保的目的[7]。

淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用，涉及的勘查、評(píng)估、施工、運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)，須由專門的管理機(jī)構(gòu)嚴(yán)格把關(guān)，參與的技術(shù)單位、團(tuán)體必須持有相應(yīng)等級(jí)的資質(zhì)方可準(zhǔn)入。實(shí)施的項(xiàng)目應(yīng)取得專門的管理機(jī)構(gòu)的審批同意。

5. 結(jié)語(yǔ)

研究區(qū)地下水賦存條件不同，開發(fā)利用條件存在較大差異，根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水賦存條件將其開發(fā)利用條件分為三類：（1）區(qū)內(nèi)寬緩背斜形成的谷地，區(qū)域出露地層為下三疊安順組白云巖，地下水埋深多小于50 m，利于采用機(jī)井開采地下水；（2）地下河系統(tǒng)分布區(qū)，地下水多集中徑流、排泄，補(bǔ)給區(qū)多為地下水疏干區(qū)，但在地下河管道上及出口處利于采用泵提、管引方式開發(fā)利用；（3）巖溶大泉系統(tǒng)分布區(qū)，地下水集中排泄于地表，在泉口處多采用泵提、管引方式開發(fā)利用。

通過分析當(dāng)下安順地區(qū)在淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用中面臨的問題，并提出建議與對(duì)策，以此助力安順地區(qū)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用實(shí)現(xiàn)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)安順地區(qū)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，建設(shè)生態(tài)環(huán)境友好型社會(huì)，支持早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，實(shí)質(zhì)性推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)建設(shè)。