張亞鴿，王磊，高海峰，許澤潤(rùn)

(1陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710060;2陜西松毅軟件開(kāi)發(fā)公司，陜西 西安710064)

淺層地?zé)崮苁且环N可再生的新型環(huán)保能源，也是一種特殊礦產(chǎn)資源［1］。蘊(yùn)藏于土壤和地下水中，采用熱泵技術(shù)進(jìn)行采集利用后，不但可以滿足供暖(冷)的需求，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)供暖(冷)區(qū)域的零污染排放，直接改善區(qū)域大氣質(zhì)量。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。在節(jié)能減排呼聲日益高漲的今天，開(kāi)發(fā)利用淺層地?zé)崮軐?duì)于緩解能源供應(yīng)壓力，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，對(duì)于改善我國(guó)現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

1 楊凌示范區(qū)淺層地溫能賦存條件

楊凌是國(guó)家級(jí)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范區(qū)，總面積135.08 km2，示范區(qū)規(guī)劃面積22.12 km2。位于渭河盆地中部，北靠黃土塬，南依渭河，地質(zhì)構(gòu)造屬于鄂爾多斯地臺(tái)南緣的渭河地塹，南側(cè)為我國(guó)南北方地理分界秦嶺山脈，北側(cè)為橫貫陜西中部的渭北黃土塬。地形以渭河沖積平原為主體，由渭河各級(jí)階地組成。在大地構(gòu)造單元上屬于關(guān)中盆地咸禮凸起。楊凌示范區(qū)地下水分布廣泛，區(qū)內(nèi)松散層地下水按照賦存空間可劃分為黃土孔隙裂隙水和沖積、湖積層孔隙水，按埋藏條件、水力特征可劃分為潛水和承壓水，其中黃土臺(tái)塬區(qū)主要開(kāi)采潛水、淺層承壓水的混合水，且以淺層承壓水為主;河谷以及階地區(qū)主要開(kāi)采潛水［3］。地貌類型主要為黃土塬、河谷階地兩大地貌單元，其主要巖性有黃土、粉土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、中細(xì)砂、中砂、中粗砂、粗砂、砂礫卵石，其地層成因?yàn)轱L(fēng)積、沖積和沖湖積形成。

淺層地?zé)崮苜x存不僅受地質(zhì)構(gòu)造的影響，而且受地層結(jié)構(gòu)、巖性及水文地質(zhì)特征制約。楊凌區(qū)淺層地?zé)崮苜x存條件受地質(zhì)構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、巖性、巖相、時(shí)代、沉積環(huán)境、水文地質(zhì)特征、巖土體熱物理性質(zhì)及淺層地溫場(chǎng)特征、環(huán)境地質(zhì)條件的控制。經(jīng)資料研究分析，楊凌示范區(qū)淺層地?zé)崮苜x存條件良好，具有較好的開(kāi)發(fā)利用優(yōu)勢(shì)。

2 開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

楊凌示范區(qū)淺層地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用開(kāi)始于2009年，與國(guó)內(nèi)其它地區(qū)相比雖然稍有滯后但發(fā)展迅速。截止2014年底示范區(qū)有4家開(kāi)發(fā)利用淺層地?zé)崮?，均為地下水式地源熱泵系統(tǒng)，主要開(kāi)采利用的為沖洪湖積和沖洪積含水巖組。供暖(制冷)面積分別為11 ×104m2、10.6 ×104m2、9 ×104m2、10×104m2。書(shū)香名邸小區(qū)分布在區(qū)內(nèi)三級(jí)階地上，華建小區(qū)分布在區(qū)內(nèi)二級(jí)階地上，永豐嘉苑、田園新都市分布在區(qū)內(nèi)一級(jí)階地上，開(kāi)采深度80～150 m，以淺層潛水、承壓水混合開(kāi)采為主。經(jīng)調(diào)查，區(qū)內(nèi)四家供暖小區(qū)供暖期均為120天(11.15～次年3.15)，采暖期進(jìn)口平均溫度為 17～19℃，出口平均溫度10～13℃;制冷期 90天(6.15～9.15)，進(jìn)口平均溫度16～19℃，出水口平均溫度24～27℃。各小區(qū)利用地源熱泵系統(tǒng)情況如表1所示:

3 存在問(wèn)題及應(yīng)對(duì)建議

3.1 存在問(wèn)題

(1)已建淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用工程主要為建設(shè)廳推廣實(shí)施的示范工程和當(dāng)?shù)刈≌^(qū)自發(fā)建設(shè)的項(xiàng)目，已建淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用工程部分缺乏對(duì)工程場(chǎng)區(qū)淺層地?zé)峥辈煸u(píng)價(jià)工作，即使開(kāi)展過(guò)勘查評(píng)價(jià)工作的項(xiàng)目，野外測(cè)試和室內(nèi)測(cè)試及勘查評(píng)價(jià)不規(guī)范，勘查報(bào)告為簡(jiǎn)單的水文地質(zhì)勘查報(bào)告，未對(duì)淺層地?zé)豳Y源進(jìn)行評(píng)價(jià)，不能為后期工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)。使淺層地溫能的開(kāi)發(fā)利用受到明顯制約，并存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

(2)地下水地源熱泵工程的布井主要依據(jù)單井出水能力和單井回灌能力，不能合理確定淺層地?zé)崮軗Q熱功率及淺層地?zé)崮軣崛萘俊?dǎo)致在供暖期地下水水溫或地溫降幅較大，降低了地源熱泵系統(tǒng)能效比，增加了運(yùn)行成本。

(3)由于淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間較短，其對(duì)環(huán)境的影響及項(xiàng)目的可持續(xù)性尚不明確，因此在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中可能影響到的環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但目前我區(qū)所有淺層地溫開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目都沒(méi)有對(duì)地下?lián)Q熱系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，只是設(shè)備對(duì)進(jìn)出水溫度的一個(gè)監(jiān)測(cè)，不能掌握開(kāi)發(fā)利用后地下?lián)Q熱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息，不能對(duì)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用可持續(xù)性及效能做出判斷。

(4)由于淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間較短，淺層地溫能資源開(kāi)發(fā)利用是一項(xiàng)涉及多專業(yè)的系統(tǒng)工程，關(guān)鍵技術(shù)多而復(fù)雜，項(xiàng)目實(shí)施單位及基層管理單位對(duì)淺層地?zé)崮艿卦礋岜眉夹g(shù)尚未成熟掌握，設(shè)計(jì)施工人員素質(zhì)、技術(shù)水平良莠不齊，制約了此項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用。

(5)取水井和回灌井的施工工藝較差，洗井不徹底?；毓喙艿蓝辔挥诨毓嗑?，回灌過(guò)程中形成氣堵，回灌量減少，并加快了井管腐蝕，降低水井的使用壽命。

3.2 應(yīng)對(duì)建議

(1)盡快完成楊凌示范區(qū)淺層地?zé)崮苷{(diào)查評(píng)價(jià)工作，查明淺層地?zé)岬刭|(zhì)條件、分布規(guī)律;重點(diǎn)開(kāi)展熱泵相關(guān)土壤參數(shù)調(diào)查;研究淺層地?zé)崮苜Y源和地下水之間的相互關(guān)系;劃分不同熱泵類型(地下水、地埋管)適宜區(qū)，估算地源熱泵適宜區(qū)淺層地?zé)崮苜Y源量;制訂切合實(shí)際的淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用規(guī)劃，提出合理的開(kāi)發(fā)利用規(guī)模;并提出可能引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施。

(2)依靠科技進(jìn)步與創(chuàng)新，提高淺層地?zé)崮軕?yīng)用的技術(shù)水平。淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用不僅涉及資源勘查評(píng)價(jià)、地下?lián)Q熱、熱泵技術(shù)以及建筑物內(nèi)供熱(冷)系統(tǒng)等多方面的配套技術(shù)，更是涉及多學(xué)科關(guān)聯(lián)、借鑒的應(yīng)用技術(shù)。因此不但要有單項(xiàng)技術(shù)的提高，還要強(qiáng)化和提高相互之間的協(xié)調(diào)和配合。

(3)開(kāi)展區(qū)內(nèi)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用示范工程地下?lián)Q熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作。在已有的地源熱泵項(xiàng)目中，選擇不同類型的開(kāi)發(fā)利用典型，開(kāi)展地下?lián)Q熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。進(jìn)行地下水、熱均衡長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和研究，為地下?lián)Q熱系統(tǒng)工程的優(yōu)化和完善以及資源環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)。

(4)制定設(shè)計(jì)、施工、勘查、監(jiān)測(cè)資質(zhì)管理制度，逐步實(shí)行市場(chǎng)準(zhǔn)入制和工程監(jiān)理及技術(shù)人員的培訓(xùn)上崗制度，保證施工隊(duì)伍的技術(shù)水平和工程質(zhì)量。

(5)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用初期投資高，但運(yùn)行管理用費(fèi)低且具清潔、高效、節(jié)能的特點(diǎn)，具有很好的開(kāi)發(fā)利用前景。政府應(yīng)出臺(tái)相關(guān)優(yōu)惠政策鼓勵(lì)淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用［3］。

4 結(jié)語(yǔ)

淺層地?zé)崮芫哂泄?jié)能、經(jīng)濟(jì)、節(jié)水、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，并受到政府的大力扶持和鼓勵(lì)，應(yīng)用前景廣闊。楊凌示范區(qū)在五年時(shí)間推廣應(yīng)用里取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，但同時(shí)也存在不少問(wèn)題，比如目前亟待完成區(qū)淺層地?zé)崮茉u(píng)價(jià)，淺層地?zé)崮艿卦礋岜脫Q熱技術(shù)的完善與成熟，改善取水井和回灌井的施工工藝等。因此，在開(kāi)發(fā)利用的同時(shí)解決好出現(xiàn)的問(wèn)題才能使淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用進(jìn)入良性循環(huán)，體現(xiàn)出淺層地?zé)崮茏鳛榭稍偕滦铜h(huán)保能源的優(yōu)勢(shì)。

［1］DZ/T0225-2009.淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)規(guī)范.［S］.

［2］邢憲龍，劉文輝，田慧明，等.楊凌區(qū)水文地質(zhì)普查報(bào)告［R］陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局.2011.06.

［3］陶慶法，胡杰淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)與對(duì)策［G］.2007年全國(guó)地?zé)?淺層地?zé)崮?開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)集.北京:地質(zhì)出版社，2007.