淺層地質結構開發對環境效應影響分析

陳紅軍

（安徽地礦新能源開發有限責任公司，安徽 合肥 230000）

淺層地溫能具有節能效果好、經濟性好、可持續利用等特點，被廣泛應用在各個領域，但是，如果開發利用不當，容易給外界環境帶來負面影響，為了保證淺層地溫能得到高效開發利用，本文結合某區域的水文地質條件，合理利用淺層地溫能，減少生態環境污染與破壞，構建節能型社會。

1 合理開發利用淺層地溫能的重要性

所謂淺層地溫能，主要指的是蘊藏在地表一定深度以下的巖土體和地下水當中具備開發利用價值的熱能。淺層地溫能是太陽能好地熱能共同作用結果，和低熱資源比較來講，淺層地熱能的分布范圍廣泛，埋藏深度比較小，同時開發成本較低，具備較好的推廣價值。

淺層地溫能的核心利用技術為地源熱泵技術，該技術具有環保、節能特點，通過利用此技術開發利用淺層地熱能，可以顯著減少能源的損耗，節能效果突出。和傳統空調相比，能夠節約40%的電能。通過合理開發利用淺層地溫能，能夠顯著減少外界環境污染，保證夏季制冷與冬季供暖問題得到解決[1]。

2 環境效應分析-以某地區為例

2.1 背景分析

某地區地理條件與地層構造特殊，結合大量的地質勘察數據得知，該地區的淺層地溫能可作為可再生能源利用，通過進行科學的開發與利用，該地區的能源結構會發生一定調整，開發利用前景廣闊。

2.2 緩解溫室氣體減排壓力

在工業經濟高速發展的今天，各大工業企業的發展規模越來越大，工業化水平的不斷提升，需要燃燒較多的化石燃料，排放大量二氧化碳氣體，容易引發溫室效應。結合該城市區域的工業發展現狀得知，工業在城市經濟中占比較大，給周圍生態環境帶來較大壓力。與常規的地熱相比較來講，淺層地溫能不會受地區限制，在很多地區均可以開發利用。

為了保證該地區的淺層地溫能得到高效利用，要求相關部門根據該地區的水文地質條件，以及周圍城市的開發利用資料，經過整理與分析之后，開展相關試驗，進一步了解該地區的地熱地質，包括含水層結構與厚度，了解淺層地溫能的熱成因，并對地下水的排泄條件與運移條件進行優化，構建淺層地溫能概念模型，不斷提升該地區的淺層地溫能利用效率。

淺層地溫能歷經一個冬期連續開發之后，換熱區域內部，出現局部地溫場異常現象，容易出現熱虧損，因為異常區域和四周正常地溫之間會出現地溫梯度，所以產生恢復性熱流，該熱流能夠在其他季節使用，該地區的熱虧損能夠得到有效補充。在夏季，外界溫度比較高，通過利用淺層地溫能，采用反向利用技術，實施人工補給，能夠保證該區域的熱開采量與補充量保持平衡，減少能源的損耗[2]。

2.3 節能效果顯著

節能主要指的是在滿足一定需求的基礎上，不斷減少一次能源的損耗，提升能源利用率。由于該地區的巖土體，以及地下水溫度，均高于該地區的平均溫度3攝氏度到5攝氏度之間，溫度較為恒定，在寒冷的冬季，外界溫度比較低，通過利用淺層地溫能，可以為建筑物供暖，保證建筑物內部溫度適宜。在高溫的夏季，熱泵循環蒸發溫度明顯低于外界環境溫度，可以顯著提升冷卻效果。

結合大量的研究結果得知，通過利用地下水熱泵進行制冷，地下水熱泵制冷系數能夠超過4.0。和異常的空氣源熱泵相比較來講，利用淺層地溫能，其電能利用率高出40%，和電鍋爐相比，地源熱泵能夠節省大約三分之二電能，和燃料鍋爐相比，可以節省大約二分之一的電能，同時，地源熱泵的運行費用較低，是中央空凋的一半左右[3]。淺層地溫能分布廣泛比較廣泛，具備可再生特點，對能源的開發與生產起到良好改善作用，能夠顯著減少能源碳排放量，保護外界生態環境。

2.4 減少環境污染

由于化石能源的開發利用，給大氣環境帶來嚴重影響，提升能源開發利用的合理性，保護我們賴以生存的生態環境，已經成為全球性問題[4]。當前時期，全球各國正在積極研發節能環保技術，進而更好的保護外界環境。

因為淺層地熱能具有清潔、環保特點，通過科學利用，可以減少二氧化碳與二氧化硫排放量，防止出現溫室效應。在開發利用淺層地溫能的過程中，運用熱泵技術，采取熱交換方式，在獲取地下熱能的同時，可以減少電能的大量消耗，將5攝氏度到25攝氏度的低質量熱能，轉化成35攝氏度到60攝氏度的高質量熱能，不僅能夠滿足城市供熱與供暖需求，而且可以減少電能消耗。

全面開發與利用淺層地溫能，已經成為當前社會的核心發展趨勢，例如，在某地區，通過運用地源熱泵技術，能夠節省大量煤炭資源，取得較好的節能效果，具體數據見表1。

表1 某地區運用地源熱泵技術前后煤炭資源使用量

2.5 淺層地溫能開發利用趨勢

從微觀角度來分析，淺層地溫能開發與利用，會給現有的地質環境與生態環境帶來負面影響，若采取科學的技術措施，并嚴格落實各項標準規范，負面影響是能夠避免的，因此，在開發與利用淺層地溫能的過程中，有關部門要引起足夠的重視，認真遵守各項標準規范要求，減小淺層地溫能開發與利用對周圍環境產生的不利影響。從宏觀角度分析得知，淺層地溫能的分布范圍比較廣，開發難度小，同時，地源熱泵技術較為成熟，能夠實現大面積的開發與利用，取得突出的節能效果，減少各類能源的損耗[5]。

由于不同地區的地質環境不同，地源熱泵系統對周圍環境產生的負效應不同，地下水源熱泵的環境負效應最顯著，而土壤源熱泵雖然能夠對地溫場產生一定影響，但是，對外界生態環境不會產生負面影響。所以，政府相關部門在制定有關政策時，要全面考慮環境效益，并制定相應的限制性方案，針對土壤源和污水源等熱泵，要給與良好的鼓勵，并制定相應的優惠政策。

為了保證淺層地溫能開發利用效果得到進一步提升，有關部門還要加強地質環境監測力度，制定淺層地溫能地質環境監測體系，針對新開發的淺層地溫能項目，要同步制定相應的地質環境監測體系，對該地區的地下水源熱泵系統，以及水質、水位、地面標高進行有效監測，如果發現地溫場出現異常，要及時采取處理措施。

3 結束語

綜上所述，通過全方位分析了淺層地溫能開發利用的環境效應，例如緩解溫室氣體減排壓力、節能效果顯著、減少環境污染等，可以保證該地區的生態環境得到良好改善。為了保證經濟快速發展與能源短缺之間的矛盾得到更好解決，國家相關部門要加大能源技術研發力度，并運用多種經濟手段，鼓勵并促進可再生能源的開發與利用。