李沿英

（山西雙良再生能源產(chǎn)業(yè)集團有限公司 山西太原 030032）

引言

在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展下，環(huán)境污染問題和能源問題愈發(fā)嚴重。而作為新興的清潔能源，地?zé)崮芫哂芯偷厝∮玫膬?yōu)勢，環(huán)保性強，可對當(dāng)前能源緊缺問題進行有效改善，促進節(jié)能減排工作的落實。但使用地?zé)崮茉吹倪^程中，也會造成一系列的地質(zhì)環(huán)境問題，因此需要加強對地質(zhì)環(huán)境問題的防范、治理，規(guī)避地質(zhì)環(huán)境的危害事件。

1 地?zé)豳Y源開發(fā)利用的方式

地?zé)豳Y源指的是地底巖石熱能及其伴生的可用物質(zhì)，地?zé)崃黧w的熱能以及有關(guān)的伴生物可用物質(zhì)。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)對地?zé)豳Y源進行分類時，溫度指標(biāo)下，可以將地?zé)豳Y源劃分成低溫地?zé)崮?、中溫地?zé)崮堋⒏邷氐責(zé)崮?，其中低溫地?zé)崮艿臏囟炔怀^90℃，中溫地?zé)崮艿臏囟忍幱?0 ～150℃之間，高溫地?zé)崮艿臏囟瘸^150℃；按照儲存狀態(tài)的不同，可以將地?zé)豳Y源分為干熱巖地?zé)崮苄唾Y源、水熱型地?zé)崮苜Y源、地壓型地?zé)崮苜Y源；以地區(qū)熱和地?zé)崽镄纬梢刈鳛橐罁?jù)對地?zé)豳Y源進行分類，可以將地?zé)豳Y源分為沉降地形資源、巖漿盆地地?zé)豳Y源、隆起斷裂性資源。因此，地?zé)豳Y源類型各有不同，提供的能量大小之間具有差異性，獲取熱能的方式差別大，在地?zé)崮茉吹睦弥?，針對地?zé)豳Y源進行開發(fā)和使用，需要采取不同的方法，如利用熱泵技術(shù)開發(fā)地?zé)崮茉?、地下水地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)和中低溫地?zé)崴苯永眉夹g(shù)等。

1.1 熱泵技術(shù)

利用熱泵技術(shù)開發(fā)和使用地?zé)豳Y源，其原理是借助高低位能將熱量從低位熱源傳遞到高位熱源中，實現(xiàn)熱力循環(huán)，再從高溫介質(zhì)，將熱能傳遞到低溫介質(zhì)中。按熱源形式對熱泵進行區(qū)分，可以將其劃分為水源熱泵、空氣源熱泵和地源熱泵，其中地源熱泵在國內(nèi)的應(yīng)用率逐年增長。地源熱泵使用地源熱能，在家庭日常的取暖和制冷中適用性廣。地源熱能來源于土壤或地下水儲熱性能、低位熱能，對地源熱能進行大規(guī)模的合理開發(fā)和運用，可有效減少二氧化碳的排放量，改善其他類型能源消耗過程中形成的二氧化碳排放問題。

1.2 地下水地源熱泵系統(tǒng)

地下水地源熱泵系統(tǒng)中，熱源端由回灌水井和抽水水井2 部分共同構(gòu)成，在抽水泵的作用下，利用抽水井中的水資源，結(jié)合實際的生產(chǎn)需求，調(diào)整熱泵裝置溫度，對運輸裝置進行調(diào)整之后，將水源輸送到用戶端，達到預(yù)期的制冷或供暖目標(biāo)。而在地下水后期的處理中，需將作用后的地下水回灌至水井當(dāng)中，保證地下水資源的總量穩(wěn)定性，同時對地下水環(huán)境加強保護，達到理想的制冷和供熱效果。但由于地下水地源熱泵系統(tǒng)在運行中采用地下水回轉(zhuǎn)的方式采集淺層地下水能源，因此受地下水成分較高的復(fù)雜度影響，容易出現(xiàn)管道受損、管道被腐蝕的情況。這就要求在利用地下水地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)進行地?zé)豳Y源的開發(fā)和利用時，需采取有效防腐蝕措施，保證管道性能安全，提高地?zé)豳Y源的利用和開發(fā)效益。

1.3 中低溫地?zé)崴?/h3>

中低溫地?zé)崴眉夹g(shù)在地?zé)岬闹苯永眠^程中，不需要進行熱電能量的轉(zhuǎn)換，可實現(xiàn)對地?zé)豳Y源的直接利用。目前，我國中低溫地?zé)崴眉夹g(shù)發(fā)展快速，多行業(yè)生產(chǎn)從中獲益，如地?zé)峁┡?、醫(yī)療保健、養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)、溫室種植業(yè)、灌溉業(yè)、礦泉水生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、洗浴和旅游度假產(chǎn)業(yè)等。采用中低溫地?zé)崴眉夹g(shù)進行地暖供熱時，是先將地下熱水處理之后送入到轉(zhuǎn)換器，然后對供暖系統(tǒng)中的水流進行加熱，再通過暖氣管道或地板將熱水流入千家萬戶，實現(xiàn)供暖目標(biāo)。特別是在北方地區(qū)利用熱泵技術(shù)開發(fā)和使用中，低溫地?zé)崴Y源取得了理想的技術(shù)應(yīng)用效果。此外，地?zé)崴羞€含有豐富的礦物質(zhì)元素，醫(yī)療保健價值高，溫泉洗浴、醫(yī)療保健和地?zé)狃B(yǎng)殖對地?zé)豳Y源的開發(fā)和使用效率較高，創(chuàng)造了一定的社會經(jīng)濟產(chǎn)值[1]。

2 地?zé)豳Y源開發(fā)利用中產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 熱污染

目前，我國在開發(fā)和利用地?zé)岬倪^程中尚存不足之處。如，在地?zé)崴睦眠^程中存在著單一化的問題，沒有建立起多次利用梯級利用的良好局面，而且尾水的溫度較高，對生態(tài)平衡會產(chǎn)生影響，誘發(fā)熱污染問題。特別是利用地暖方式進行供暖，如果排放的尾水沒有進行地?zé)峄毓嗟忍幚泶胧椭苯优欧诺缴鷳B(tài)環(huán)境中，將破壞生態(tài)平衡。這是因為地暖供暖尾水的溫度在40℃左右，排放后的尾水會導(dǎo)致局部水體溫度升高，還會引起水體缺氧，造成富營養(yǎng)化的現(xiàn)象，破壞水生生物的正常生長環(huán)境，影響水生生物的生長發(fā)育，造成生態(tài)失衡。另外，熱污染還會導(dǎo)致水溫不斷升高，加快水分子的熱運動速度，改變水體環(huán)境，使水面溫度過高，誘發(fā)發(fā)熱膨脹風(fēng)險。除此之外，地暖供暖尾水還會使得垂直面上水汽的對流運動進一步加劇，加快液體蒸發(fā)的速度，導(dǎo)致陸地出現(xiàn)失水現(xiàn)象，誘發(fā)嚴重的缺水問題，增加熱污染隱患[2]。

2.2 水環(huán)境污染

地?zé)崴泻写罅康牧蚧锖吐然锏任镔|(zhì)，且地?zé)崴臏囟容^高，如果不經(jīng)處理就被抽出流入到河流中，會嚴重破壞河流的水環(huán)境，誘發(fā)水污染，威脅人們的生活用水安全。我國地域遼闊，南北方地區(qū)不僅存在著明顯的氣候差異，還存在著一定差異性的水環(huán)境污染問題。我國南方的氣候較為濕潤，降雨量大且河流多，因此在該區(qū)域內(nèi)，如果水量較小的地?zé)崴疀]有經(jīng)過處理就直接排放到生態(tài)環(huán)境中，可能會被稀釋，區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境也不會受到破壞。但我國北方地區(qū)，空氣干燥、降雨量少，地?zé)崴绻麤]有經(jīng)過處理就排放到生態(tài)環(huán)境中，會對河流、農(nóng)田、地下水環(huán)境產(chǎn)生嚴重危害。此外，對地?zé)崴M行過度開采，還會導(dǎo)致水位大幅度下降，使沿海地區(qū)出現(xiàn)海水倒灌問題，污染沿海地區(qū)水環(huán)境，給我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)和社會發(fā)展造成不利影響[3]。

2.3 土地污染

在地?zé)豳Y源的開發(fā)和利用過程中，對土地的威脅也不容忽視。土地污染是地?zé)豳Y源開發(fā)利用中最常見的危害問題，在對土地資源進行開發(fā)時，人們對地?zé)豳Y源進行開采，會選擇地?zé)岵杉攸c建設(shè)采集站，并在采集站的生產(chǎn)和運行活動中構(gòu)建地?zé)崴杉瑥亩欧糯罅繌U水，而廢水中含有大量的污染物會對土地造成污染，如廢水中含有大量的化學(xué)元素，流入到土地后導(dǎo)致土地養(yǎng)分流失。另外，在開發(fā)和使用地?zé)豳Y源的過程中，構(gòu)建地?zé)崴杉畷r，還會破壞土地內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加土地結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的風(fēng)險。

在地?zé)豳Y源的開發(fā)和利用過程中，還存在著土地鹽堿化、土壤板結(jié)等地質(zhì)環(huán)境問題。其中，土地鹽堿化指的是土地中鹽堿含量升高，鹽堿排放過量導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境被破壞問題；土壤板結(jié)是指土壤表層出現(xiàn)了氧分和有機物質(zhì)缺乏的現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)不良，受到降雨、農(nóng)田澆灌等外部因素的影響，結(jié)構(gòu)被破壞，出現(xiàn)了土料分散，干燥之后，在土壤內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)聚力作用，增加土面硬度，無法再繼續(xù)進行農(nóng)作物種植。土地鹽堿化、土壤板結(jié)等地質(zhì)問題是由于地?zé)崴欧艜r沒有達到合理的排放標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致排放的廢水中含有濃度過高的金屬鹽離子和重金屬離子，無法在土壤中降解而造成的[4]。因此，如果不能及時補充腐殖質(zhì)，就難以及時降解土地當(dāng)中的金屬鹽離子和重金屬離子等有害物質(zhì)，隨著時間的推移，土地鹽堿化和土壤板結(jié)現(xiàn)象將會更加嚴重。

3 地?zé)豳Y源開發(fā)利用的地質(zhì)環(huán)境整改策略

3.1 加強勘察與管理

在地?zé)豳Y源的開發(fā)和利用過程中，針對地?zé)豳Y源開發(fā)利用存在的污染問題、地質(zhì)環(huán)境被破壞的現(xiàn)象，有必要加強勘察，了解熱源情況，提高管理水平。國家應(yīng)制定有關(guān)的法律法規(guī)，對地?zé)豳Y源開發(fā)利用進行科學(xué)地規(guī)劃，提高地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用水平，避免地?zé)豳Y源開發(fā)利用對周圍環(huán)境的影響。有關(guān)部門應(yīng)運用動態(tài)監(jiān)測的方式，對地下熱水地面沉降問題進行監(jiān)測，建立起完善的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，定期對地?zé)峋涣髁?、水質(zhì)、水溫等情況進行監(jiān)測分析，對比監(jiān)測數(shù)據(jù)，加強對該區(qū)域內(nèi)地?zé)豳Y源情況的全面了解。同時，在管理工作中，結(jié)合常見的地質(zhì)環(huán)境問題進行防治，加強對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合地?zé)豳Y源的利用情況、排放情況，制定可行的管理方案，提高對地?zé)豳Y源開發(fā)利用的合理規(guī)劃水平[5]。

3.2 引進人工回灌技術(shù)

防范地?zé)豳Y源開發(fā)利用造成的地質(zhì)問題，可利用人工回灌技術(shù)對地?zé)嵛菜M行處理。回灌處理的方法，可提升地?zé)崴难a給水平，增加地?zé)崴a給量，切實保障熱儲流體壓力，加強地?zé)峋責(zé)崴髁康姆€(wěn)定管理。而且地?zé)崴Y源還可以在人工回灌技術(shù)的應(yīng)用下，針對地?zé)嵛菜谥車h(huán)境中形成的影響，進行有效地整改，同時可加強對熱污染問題的防控，降低熱污染風(fēng)險，實現(xiàn)地?zé)豳Y源可持續(xù)的開發(fā)和利用。另外，還可用梯級多次利用熱資源的形式，對地?zé)崴Y源進行開發(fā)，提高利用率，加強對地?zé)嵛菜欧艤囟鹊目刂?，用回灌方式處理地?zé)崴菜Y源，按照排放標(biāo)準(zhǔn)要求，防范再次污染的風(fēng)險，消除安全隱患[6]。

3.3 合理科學(xué)規(guī)劃

在對地?zé)豳Y源進行開發(fā)時，防范地質(zhì)問題、環(huán)境問題，還需從統(tǒng)籌規(guī)劃的角度進行科學(xué)、合理地設(shè)計和開發(fā)活動。對地?zé)峋M行科學(xué)地布設(shè)，結(jié)合當(dāng)?shù)責(zé)醿宇愋秃途唧w的熱能分布情況，在平面上同層熱儲井位的布設(shè)中，保持分布的均勻性；對地?zé)峋膶嶋H生產(chǎn)量加強嚴格控制，按照規(guī)范的批準(zhǔn)要求，對開采量進行調(diào)控，從宏觀控制的角度，對地?zé)崴∷康钠矫娣峙浼訌姾侠砜刂?，對不同地段地?zé)崴_采量長期存在差距過大的問題進行防治。在條件允許的情況下，應(yīng)鼓勵地?zé)衢_發(fā)企業(yè)在國家的優(yōu)惠政策支持下進行地?zé)峄毓?，對地面沉降問題進行防治，減緩地?zé)衢_發(fā)造成的地質(zhì)問題和土地污染。鋪設(shè)密封專用管道，并利用原有的小型溝渠，在已有基礎(chǔ)之上進行開挖和進一步的修繕，利用通海小型溝渠的功能，專門用于廢棄熱水的排放，防范地?zé)犸L(fēng)險，加強地?zé)峄毓嗉夹g(shù)應(yīng)用[7]。

3.4 建設(shè)地?zé)衢_發(fā)示范基地

結(jié)合各區(qū)域內(nèi)地?zé)豳Y源的特征潛力以及社會需求，對地?zé)豳Y源進行合理開發(fā)利用。建立示范區(qū)，對地?zé)豳Y源進行集中化使用，促使地?zé)衢_發(fā)利用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；建立綜合利用的開發(fā)示范基地，將大公司集中連片開發(fā)的模式引入其中，建設(shè)地?zé)豳Y源梯級開發(fā)示范基地，對地?zé)崴Y源進行循環(huán)利用；建立示范基地示范區(qū)，結(jié)合本地實際情況，構(gòu)建起適應(yīng)性較強的地?zé)豳Y源開發(fā)模式利用模式，向市場化運作的方向探究，集中地?zé)岱N植、養(yǎng)殖、休閑度假、溫泉保健、城市供暖、地?zé)岚l(fā)電、恒溫倉儲等產(chǎn)業(yè)，提高地?zé)豳Y源的開發(fā)利用率。建立起健全完善的監(jiān)測系統(tǒng)，切實降低地?zé)豳Y源開發(fā)利用中對地質(zhì)環(huán)境造成的影響，防范環(huán)境問題，掌握地?zé)崃黧w的規(guī)律，評價地?zé)豳Y源的開發(fā)和應(yīng)用情況，加強環(huán)境監(jiān)測，從統(tǒng)籌布局的角度進行規(guī)劃。站在前瞻視角，對地?zé)豳Y源勘察的方向、利用的方向進行探究，革新技術(shù)手段，預(yù)測技術(shù)成果，長期實施地下水水位檢測、水質(zhì)檢測、地面標(biāo)高監(jiān)測，掌握水溫條件的變化情況，防范環(huán)境負效應(yīng)問題。一旦出現(xiàn)了地面沉降、地下水污染的風(fēng)險，工作人員立即采取有效措施，制定可行的防治方案進行處理。而相關(guān)部門也應(yīng)加強對回灌情況、排放情況的監(jiān)測，對環(huán)境負效加強有效防范，制定回灌方案，嚴格按照技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和水質(zhì)凈化的標(biāo)準(zhǔn)要求，對地?zé)豳Y源加強合理的開發(fā)使用[8]。

結(jié)語

綜上所述，在對地?zé)崮苓M行使用的過程中，不可避免地會在一定程度上破壞地質(zhì)環(huán)境，因此在地?zé)豳Y源應(yīng)用的過程中，技術(shù)人員應(yīng)針對地?zé)豳Y源開發(fā)和利用的方式，加強對問題的總結(jié)，預(yù)防地質(zhì)環(huán)境問題的進一步發(fā)展、蔓延，并在保證環(huán)境條件不被破壞的形勢下，對地?zé)豳Y源進行利用，提高地?zé)豳Y源的開發(fā)利用率，防治環(huán)境問題，提高地質(zhì)環(huán)境的保障水平。