淺層地溫能開發(fā)對環(huán)境地質(zhì)影響的探討范文

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摘要：進行淺層地溫能開發(fā)，會對周圍的環(huán)境地質(zhì)產(chǎn)生一定影響。本文先對淺層地溫能開發(fā)的意義進行闡述，然后在水質(zhì)影響和水位影響等相關(guān)基礎(chǔ)上，對淺層地溫能開發(fā)對桓臺縣環(huán)境地質(zhì)的實際影響進行了詳細闡述，以供相關(guān)研究人員參考。

關(guān)鍵詞：淺層地溫能；能源開發(fā)；桓臺縣；環(huán)境地質(zhì)

桓臺縣處于我國山東省地區(qū)，是北方集中供暖的地區(qū)。在集中供暖的過程中，會使用到大量的煤炭作為主要的燃料，在此過程中會消耗大量的能源，并且會對環(huán)境造成污染。為減輕冬季采暖期大氣污染，我國北方許多城市近年大力推行了一些清潔能源的使用，而淺層地溫能就是其中的一種。通過對淺層地溫能的開發(fā)，能夠為供暖提供新的清潔能源。但是由于其是在地表下進行開發(fā)，所以會對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境地質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。

1淺層地溫能開發(fā)的意義

所謂淺層地溫能，是指在地面以下200m左右，溫度在25℃以下的巖土體與地下水中具有開發(fā)再利用價值的熱能，也就是使用地溫場中的位能。將這種能源使用在建筑空調(diào)領(lǐng)域中的技術(shù)，即為地溫技術(shù)。地溫能是屬于地?zé)豳Y源的一種能源，淺層地溫能開發(fā)始于20世紀(jì)70年代歐美國家，到2015年，全球四十多個國家都在利用地源熱泵開發(fā)淺層地溫能。我國的淺層地溫能開發(fā)起步于20世紀(jì)末期，其中地源熱泵年利用能量居世界第一，大部分處于華北和東北南部地區(qū)。使用淺層地溫能對城市供熱采暖提供清潔能源，這讓淺層地溫有著很大的開發(fā)潛力。在對地溫進行利用的時候，其關(guān)鍵在于資源的轉(zhuǎn)換技術(shù)。地溫?zé)峤粨Q技術(shù)能夠廣泛的使用在城鎮(zhèn)生活小區(qū)以及辦公樓寫字樓等地區(qū)，為這些地區(qū)進行采暖與熱供應(yīng)。因此，淺層地溫能的開發(fā)有著以下幾方面的意義：其一是可以對能源生產(chǎn)消費結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，加強城市能源供應(yīng)的保障能力。最近幾年，我國通過對淺層地溫的使用，節(jié)省了大量的燃煤，同時也減少了煤炭在使用過程中必須要進行的遠距離調(diào)運。這樣不僅降低了運輸成本，同時也加強了城市清潔能源的自我供給能力；其二是提高城市能源綜合利用率。通過用地溫能來供熱采暖，能夠?qū)Τ鞘心茉催M行分質(zhì)量利用，這樣也降低了天然氣等相關(guān)的高品質(zhì)能源的利用率。因為地溫能是一種可再生的資源，對其進行開發(fā)和利用有著很高的經(jīng)濟效益；其三是對大氣環(huán)境進行改善，降低供暖時對環(huán)境形成的污染程度。通過對地溫能的運用，能夠讓供暖不會產(chǎn)生燃煤和燃氣二造成的大氣污染問題。和燃煤供暖的方式相比，利用淺層地溫能供熱能夠減少二氧化碳的排放量。尤其是像桓臺縣這種北方城市，其每年冬天需要的暖氣量很高。通過對地溫能的開發(fā)，能夠有效地節(jié)省資源，減少排放，有著巨大的經(jīng)濟效益、社會效益以及環(huán)境效益。

2淺層地溫能開發(fā)對桓臺縣環(huán)境地質(zhì)的實際影響

上文對淺層地溫能開發(fā)的意義和優(yōu)勢進行了分析，但是在一樣的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下，若是開發(fā)利用技術(shù)的不同，則就會讓淺層地溫能在開發(fā)過程中對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境造成不一樣的影響。環(huán)境地質(zhì)是一個較為廣泛的概念，是對人類生存、發(fā)展環(huán)境形成影響的地質(zhì)[1]。

2.1對水質(zhì)形成的影響

在地溫能的開發(fā)過程中，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境地質(zhì)的影響有水質(zhì)方面，其具體的影響有以下幾方面：其一是氧化還原。深層次地下水處在還原環(huán)境中，而地溫能開發(fā)會對地下水進行采灌，若是在此過程中回灌系統(tǒng)的密封性較差，則地下水就會和大氣接觸，這樣就導(dǎo)致了水中溶解氧的增加，進而對還原成分進行了氧化作用，這樣就會對地下水的水質(zhì)造成一定的影響；其二是混合作用。當(dāng)水源熱泵在運行時，不同水質(zhì)之間進行的混合作用會對地下水質(zhì)形成很大的影響。在同一個工程場地中，不同含水組之間存在著很大的水質(zhì)差異，這樣就會對地下水質(zhì)形成一定的影響。

2.2地下水位的影響

地下水地源熱泵系統(tǒng)在運行過程中，如果采和灌相對平穩(wěn)，那么地下水動力場地就不會有明顯的變化。如果采灌不平衡或者是出現(xiàn)異層采灌，就會對部分地下水動力場形成一定的影響，而消耗的地下水量就代表了實際的影響強度。地下水地源熱泵的運行會在地下水下降漏斗基礎(chǔ)上，將開采井作為中心，然后以此形成一個小范圍的地下水位下降漏斗。而地下水開采強度和地層條件會決定下降漏斗的大小范圍。在通常情況下，在開采灌運過程中抽水井會構(gòu)成一個局部水位降落漏斗。但是因為有回灌水的進入，這樣就會將開采形成的降落漏斗漸漸地填平，以此來對部分水的損失進行彌補，并且也能夠使含水層地下水位上升。抽水井在不同時間會引起水降升，和回灌井水位相互重疊，讓含水層水位下降幅度有所減少。在井采和灌的條件之下，地下水位下降漏斗影響范圍會比較小，所以，地下水地源熱泵在工作過程中，含水層回灌能力對水位造成關(guān)鍵的影響，從而也會產(chǎn)生相應(yīng)的環(huán)境問題。在理論和實踐性的抽與灌的經(jīng)驗上看，這種抽灌綜合的對井或者多采多灌的方式有著很好的效果，因為抽水降低了抽水井四周含水層的動水壓力。而回灌提升了注水井井口壓力，進而加強回灌井四周含水層動水壓力，讓抽灌井之間的水力坡度有所加大，同時也讓回灌過程更加順利[2]。

2.3對溫度場形成的影響

為了能讓室內(nèi)的溫度保持在一個較為舒適的狀態(tài)下，人類把建筑內(nèi)高溫或者是地溫環(huán)境熱量轉(zhuǎn)移到了地下。若是規(guī)模比較小，局部短期的熱點并不會導(dǎo)致熱冷島的問題出現(xiàn)。但是規(guī)模較大，時間比較長，則就很有可能出現(xiàn)地下熱冷島效應(yīng)。在通常情況下，若是熱泵在夏季輸入到地下的熱量與冬季在地下開發(fā)的熱量相持平，長遠上看，空間熱流地下熱量的收支依舊平衡，只是會因為季節(jié)的變化而出現(xiàn)冷熱島現(xiàn)象。但是在實際情況中，部分地區(qū)的建筑物夏季的冷負荷與冬季的熱負荷需求不平衡，這樣就會形成長時間的冷熱島效應(yīng)，并且也會對地質(zhì)環(huán)境形成一定的影響，同時也有可能形成地下冷熱污染，最終導(dǎo)致生態(tài)平衡出現(xiàn)問題。要想保持地源熱泵系統(tǒng)的運行，抽水井四周的地下水溫就需要保持一定的穩(wěn)定性。井間距的合理性能夠決定熱堆積與冷堆積。但是地下水回灌會提升和降低回灌井四周的地下水溫度，這樣溫度上的變化都在時間的推移之下擴散到抽水井四周，進而導(dǎo)致熱泵運行過程中出現(xiàn)阻礙。所以，在對淺層地溫能進行開發(fā)的時候，對地下水源熱泵的設(shè)計，要在水文地質(zhì)實驗合理的基礎(chǔ)上，設(shè)計出井間距，把回灌井對抽灌井溫形成的溫度影響降到最低，以免有熱短路的問題出現(xiàn)。地下水溫升會導(dǎo)致水中缺氧，進而加快含氮有機化合物礦化，同時也會對有機殘體進行分解。在水溫的升高過程中，會對部分生物的適應(yīng)環(huán)境形成影響，進而對生物的正常生活和發(fā)育形成一定的干擾，這樣就會對開采地區(qū)的自然結(jié)構(gòu)和規(guī)律造成很大的影響。水溫的升高會加快水分子熱運動，進而加快液體的蒸發(fā)，并且導(dǎo)致局部含水體失水過多，這對一些缺水的地區(qū)而言，是十分嚴(yán)重的問題[3-4]。

3結(jié)束語

淺層地溫能的開發(fā)有著巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，但是在開采的過程中，會對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境地質(zhì)造成影響。因此，桓臺縣在開發(fā)地溫能的時候，要對其中存在的問題進行了解，這樣才能使用正確規(guī)范的開采技術(shù)，為當(dāng)?shù)氐墓┡峁└嗟那鍧嵞茉础?/p>

參考文獻

[1]張哲.地質(zhì)環(huán)境受淺層地溫能開發(fā)利用的影響分析[J].工程技術(shù)(文摘版),2016(11):263-263.

[2]鄧新平.淺層地溫能開發(fā)對環(huán)境地質(zhì)可能產(chǎn)生的影響淺析[J].工程技術(shù)(文摘版),2016(7):263-263.

[3]欒英波,鄭桂森,衛(wèi)萬順.淺層地溫能資源開發(fā)利用發(fā)展綜述[J].地質(zhì)與勘探,2013,49(2):21-24.

[4]林雨佳.加強山東礦山地質(zhì)環(huán)境治理探究[J].華北國土資源,2017(6):12-13

作者：國慶；張雯；亓希強 單位：山東省物化探勘查院