某地熱項目取水對水資源的影響論證

耿華 張霞 王亞娟

（1.濟源市水土保持監測站，河南 濟源 459000；2.駐馬店市楊莊滯洪區水務中心，河南 駐馬店 463000；3.新蔡縣水利建設工程質量監督站，河南 新蔡 463500）

0 概況

該地產地熱供暖項目位于某縣西城區紫氣大道與志元路東北角，主要用于解決小區住戶冬季取暖問題，完善城區供熱基礎配套設施建設。項目建成使用后，將會極大地改善當地居民的取暖需求，提高居民生活品質。小區共建有15棟住宅樓，建筑面積115 188 m2，設計供暖面積80 632 m2，小區容積率2.40，綠化率40%，設計入住996戶。

該小區于2016年3月打好1號地熱井，井深1 700 m，出水溫度58.50℃，抽水量95 m3/h。該井主要為了探明新近系熱儲層位和熱儲資源量。2016 年10 月打好2、3 號地熱井，井深分別為1 288.97 m、1 399.30 m，出水溫度44.68℃、53℃，水量88 m3/h、85 m3/h。該小區供熱站房建成后，為了解決用戶集中供暖需求，于2016 年11 月15 日開始對該小區集中供暖。由于前期小區入住率較低，入住戶數不到100戶，本著節約能源可持續利用地熱資源的目的，前期分別采用（開采層位1 113.20～1 369.25 m）、2號地熱井作為回灌井（回灌層1 128.26～1 288.97 m）。入戶溫度可達到20℃，供暖效果明顯。

1 工作等級與水平年

1.1 工作等級

1.1.1 地下取水分類等級的確定

①開發利用程度：根據《河南省水利廳關于公布河南省地下水超采區范圍的通知》，該縣除鄉鎮外全部鄉鎮屬于深層承壓水一般超采區，分類等級為一級；②地下水取水量：項目設計取用深層新近系館陶組熱儲層地熱水量為0.17 萬m3/d，用于小區地熱生活供暖。項目取用深層地熱水僅提取熱水中的熱能后全部回灌到同層，不減少深層承壓水的水量，符合《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》要求。項目分類等級三級；③水文地質條件：項目取用新近系館陶組熱儲，取熱不取水。項目位于某凹陷區內，區內熱儲屬于沉降盆地傳導型，熱儲地質條件中等，分類等級為二級。

綜合確定地下水取水分類等級為一級。

1.1.2 用水合理性分類等級的確定

①用水系統：項目用水系統為地熱供暖工藝用水，分類等級為三級；②生產用水比例：項目地熱水全部用于地熱供暖系統交換提取熱能，用于小區住戶生活供暖使用，分類等級為三級。綜合確定用水合理性分類等級為三級。

1.1.3 取水影響分類等級的確定

項目取用熱儲層位為深層熱儲1 100～1 700 m，系統取熱不取水。對第三者取用水影響輕微，取水不涉及水功能區，論證級別為三級。

1.1.4 退水影響分類等級的確定

項目退水主要為用戶終端系統地暖管放水損失量，年退水量約144 m3（0.05 m3/h，1.20 m3/d），主要污染物為SS。全部退入污水處理廠進行處理。項目退水對水生態影響輕微。分類等級定為三級。地熱水經過供熱系統被提取熱能后全部又通過回灌井回灌，整個過程中不存在水量消耗，設計回水量與設計取水量一致70 m3/h，年回水量為20.16萬m3。

綜合以上分析，確定本工程水資源論證工作等級為一級。

1.2 水平年

論證現狀水平年一般選取與進行水資源論證時較接近的年份，并避免特枯或特豐水年。該縣2015年降水量680.10 mm與多年平均降水量715.80 mm 較接近，且最接近建設項目建設時間，故論證選取2015年為現狀水平年。

2 取水對區域水資源影響分析

2.1 水資源分析論證范圍及影響

2.1.1 分析范圍

以建設項目取用水有直接影響關系的區域為基準，結合取用水總量控制和水功能區限制納污控制要求，統籌考慮流域與行政區域水資源管理要求，確定分析范圍。綜合確定分析范圍為縣域全境，面積約為1 248 km2。

2.1.2 取水水源論證范圍

根據Visual Modflow數值模型預測結果，某房地產在1 采2 灌模擬條件下，地熱供暖系統運行120 d開采井水位降深達到最大，降深為21 m，地熱水開采產生的影響范圍最大為800 m。按照該房地產開采井和回灌井布置點位，結合預測結果，房地產地熱開采回灌后，回灌井水位降深在最近的小區景苑名城規劃開采點位產生的水位變化值為不到1 m。其余規劃小區地熱開采井和回灌井都在項目水位影響范圍之外。

綜合確定項目論證范圍以開采井、回灌井影響半徑外擴500 m 所圈定的范圍作為論證范圍，面積4 km2。取水影響范圍與論證范圍一致，面積4 km2。

2.1.3 退水影響范圍

項目取用深層熱儲用于集中供暖，深層地熱流體經過系統循環后同層回灌。自來水退入市政管網。故地熱回水影響范圍與取水影響范圍一致，面積4 km2。自來水不考慮其退水影響范圍。

2.2 區域水資源可利用量及其配置方案的影響

房地產地熱集中供暖取用新近系館陶組地熱流體，井深1 400～1 700 m。項目取水與全封閉回灌同時進行，堅持采灌同層，用水過程中嚴格遵循取熱不取水、依灌定采原則。而某縣城區工農業和生活地下水開采層位為350 m 以淺。地熱開采井取用熱儲層位之上均采取止水措施，因此，項目取用深層地熱流體對區域水資源影響輕微。根據《中華人民共和國水法》、《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》深層承壓水原則上作為應急和戰略儲備水源。項目取用深層地熱水僅提取熱水中的熱能后全部回灌到同層，不減少深層承壓水的水量，符合最嚴格水資源管理制度的要求。

2.3 對水生態的影響

項目取水為深層地熱水，不影響某縣淺層和中深層地下水資源量，取水同時全部回灌。因此，項目取水不會導致項目區河段內魚類和水生生物群種的滅絕，對生態環境影響甚微。

2.4 對水功能區納污能力的影響

項目取水過程中，降水量和地表徑流很難通過深厚的地層對目標含水層進行垂向補給，補給比重較小，因此，項目的取水對該區河段徑流過程影響甚微。項目取水回灌全封閉進行不外排，因此不會改變河道自凈能力，不影響水功能區的水質現狀。

2.5 取水對其他用戶的影響

根據實地調查，在新城區范圍內位于新區實驗中學分布有1 眼地熱井，2005 年12 月開始抽取地熱水，開采深度1 100 m，開采熱儲層位為新近系明化鎮組，單井取水量為50 m3/d 用于學生洗浴。與項目地最小距離為1 km。該井已于2017 年6月29 日前被封停。項目取水為1 100 m～1 700m的新近系館陶組地熱水，與新區實驗中學所取熱儲不是同一層位，新區試驗中學地熱井封閉后，項目取水不存在水源襲奪問題，現狀條件下，城鄉示范區內沒有其他用水戶與項目取用熱儲同層位，因此項目的取水對于其他用水戶不會造成影響。

2.6 取水對地面沉降的影響

根據地熱研究資料，地熱長期取水可能造成地面沉降影響。埋深＜600 m 的地熱水開采會引起地面沉降，600 m 以下新近系熱儲及基巖熱儲的開采造成的地面沉降不明顯。通過加壓回灌可緩解地面沉降。根據多項國內研究結果，水源熱泵抽水回灌多年尚未出現建筑物的過大沉降和變形問題。為避免長期開采發生地質災害，確保水安全，建議建設單位實時觀測開采和回灌數據，確保回灌井100%同層回灌。縣政府應加強監管力度，對地熱開采井周邊的建筑（構）筑物進行動態沉降觀測。

3 結語

該房地產地熱供暖工程在開發利用過程中，實現全封閉同層回灌，不會對周圍取水戶及生態造成影響，不會造成地下水資源量的減少，而且項目循環用水僅發生熱交換，回灌后沒有導致地下水惡化，回灌停止后水中離子含量有逐漸恢復的趨勢，在密閉的回灌系統中，回灌水質不會對回灌井熱儲產生傷害（采灌井同層）。但系統長時間不運行其水中鐵離子、硫酸鹽濃度會升高，建議對回灌井進行周期性的再生回揚處理并定期觀測供水井、回灌井水質變化情況。