浅层地温能开发对环境地质影响的探讨

浅层地温能开发对环境地质影响的探讨浅层地温能开发对环境地质影响的探讨 2018/09/25 摘要：进行浅层地温能开发，会对周围的环境地质产生一定影响。本文先对浅层地温能开发的意义进行阐述，然后在水质影响和水位影响等相关基础上，对浅层地温能开发对桓台县环境地质的实际影响进行了详细阐述，以供相关研究人员参考。关键词：浅层地温能；能源开发；桓台县；环境地质桓台县处于我国山东省地区，是北方集中供暖的地区。在集中供暖的过程中，会使用到大量的煤炭作为主要的燃料，在此过程中会消耗大量的能源，并且会对环境造成污染。为减轻冬季采暖期大气污染，我国北方许多城市近年大力推行了一些清洁能源的使用，而浅层地温能就是其中的一种。通过对浅层地温能的开发，能够为供暖提供新的清洁能源。但是由于其是在地表下进行开发，所以会对当地的环境地质产生一定的影响。1浅层地温能开发的意义所谓浅层地温能，是指在地面以下200m左右，温度在25以下的岩土体与地下水中具有开发再利用价值的热能，也就是使用地温场中的位能。将这种能源使用在建筑空调领域中的技术，即为地温技术。地温能是属于地热资源的一种能源，浅层地温能开发始于20世纪70年代欧美国家，到2015年，全球四十多个国家都在利用地源热泵开发浅层地温能。我国的浅层地温能开发起步于20世纪末期，其中地源热泵年利用能量居世界第一，大部分处于华北和东北南部地区。使用浅层地温能对城市供热采暖提供清洁能源，这让浅层地温有着很大的开发潜力。在对地温进行利用的时候，其关键在于资源的转换技术。地温热交换技术能够广泛的使用在城镇生活小区以及办公楼写字楼等地区，为这些地区进行采暖与热供应。因此，浅层地温能的开发有着以下几方面的意义：其一是可以对能源生产消费结构进行优化，加强城市能源供应的保障能力。最近几年，我国通过对浅层地温的使用，节省了大量的燃煤，同时也减少了煤炭在使用过程中必须要进行的远距离调运。这样不仅降低了运输成本，同时也加强了城市清洁能源的自我供给能力；其二是提高城市能源综合利用率。通过用地温能来供热采暖，能够对城市能源进行分质量利用，这样也降低了天然气等相关的高品质能源的利用率。因为地温能是一种可再生的资源，对其进行开发和利用有着很高的经济效益；其三是对大气环境进行改善，降低供暖时对环境形成的污染程度。通过对地温能的运用，能够让供暖不会产生燃煤和燃气二造成的大气污染问题。和燃煤供暖的方式相比，利用浅层地温能供热能够减少二氧化碳的排放量。尤其是像桓台县这种北方城市，其每年冬天需要的暖气量很高。通过对地温能的开发，能够有效地节省资源，减少排放，有着巨大的经济效益、社会效益以及环境效益。2浅层地温能开发对桓台县环境地质的实际影响上文对浅层地温能开发的意义和优势进行了分析，但是在一样的地质和水文地质条件下，若是开发利用技术的不同，则就会让浅层地温能在开发过程中对当地的地质环境造成不一样的影响。环境地质是一个较为广泛的概念，是对人类生存、发展环境形成影响的地质1。2.1对水质形成的影响在地温能的开发过程中，对当地环境地质的影响有水质方面，其具体的影响有以下几方面：其一是氧化还原。深层次地下水处在还原环境中，而地温能开发会对地下水进行采灌，若是在此过程中回灌系统的密封性较差，则地下水就会和大气接触，这样就导致了水中溶解氧的增加，进而对还原成分进行了氧化作用，这样就会对地下水的水质造成一定的影响；其二是混合作用。当水源热泵在运行时，不同水质之间进行的混合作用会对地下水质形成很大的影响。在同一个工程场地中，不同含水组之间存在着很大的水质差异，这样就会对地下水质形成一定的影响。2.2地下水位的影响地下水地源热泵系统在运行过程中，如果采和灌相对平稳，那么地下水动力场地就不会有明显的变化。如果采灌不平衡或者是出现异层采灌，就会对部分地下水动力场形成一定的影响，而消耗的地下水量就代表了实际的影响强度。地下水地源热泵的运行会在地下水下降漏斗基础上，将开采井作为中心，然后以此形成一个小范围的地下水位下降漏斗。而地下水开采强度和地层条件会决定下降漏斗的大小范围。在通常情况下，在开采灌运过程中抽水井会构成一个局部水位降落漏斗。但是因为有回灌水的进入，这样就会将开采形成的降落漏斗渐渐地填平，以此来对部分水的损失进行弥补，并且也能够使含水层地下水位上升。抽水井在不同时间会引起水降升，和回灌井水位相互重叠，让含水层水位下降幅度有所减少。在井采和灌的条件之下，地下水位下降漏斗影响范围会比较小，所以，地下水地源热泵在工作过程中，含水层回灌能力对水位造成关键的影响，从而也会产生相应的环境问题。在理论和实践性的抽与灌的经验上看，这种抽灌综合的对井或者多采多灌的方式有着很好的效果，因为抽水降低了抽水井四周含水层的动水压力。而回灌提升了注水井井口压力，进而加强回灌井四周含水层动水压力，让抽灌井之间的水力坡度有所加大，同时也让回灌过程更加顺利2。2.3对温度场形成的影响为了能让室内的温度保持在一个较为舒适的状态下，人类把建筑内高温或者是地温环境热量转移到了地下。若是规模比较小，局部短期的热点并不会导致热冷岛的问题出现。但是规模较大，时间比较长，则就很有可能出现地下热冷岛效应。在通常情况下，若是热泵在夏季输入到地下的热量与冬季在地下开发的热量相持平，长远上看，空间热流地下热量的收支依旧平衡，只是会因为季节的变化而出现冷热岛现象。但是在实际情况中，部分地区的建筑物夏季的冷负荷与冬季的热负荷需求不平衡，这样就会形成长时间的冷热岛效应，并且也会对地质环境形成一定的影响，同时也有可能形成地下冷热污染，最终导致生态平衡出现问题。要想保持地源热泵系统的运行，抽水井四周的地下水温就需要保持一定的稳定性。井间距的合理性能够决定热堆积与冷堆积。但是地下水回灌会提升和降低回灌井四周的地下水温度，这样温度上的变化都在时间的推移之下扩散到抽水井四周，进而导致热泵运行过程中出现阻碍。所以，在对浅层地温能进行开发的时候，对地下水源热泵的设计，要在水文地质实验合理的基础上，设计出井间距，把回灌井对抽灌井温形成的温度影响降到最低，以免有热短路的问题出现。地下水温升会导致水中缺氧，进而加快含氮有机化合物矿化，同时也会对有机残体进行分解。在水温的升高过程中，会对部分生物的适应环境形成影响，进而对生物的正常生活和发育形成一定的干扰，这样就会对开采地区的自然结构和规律造成很大的影响。水温的升高会加快水分子热运动，进而加快液体的蒸发，并且导致局部含水体失水过多，这对一些缺水的地区而言，是十分严重的问题3-4。3结束语浅层地温能的开发有着巨大的经济效益和环境效益，但是在开采的过程中，会对当地的环境地质造成影响。因此，桓台县在开发地温能的时候，要对其中存在的问题进行了解，这样才能使用正确规范的开采技术，为当地的供暖提供更多的清洁能源。参考文献1张哲.地质环境受浅层地温能开发利用的影响分析J.工程技术(文摘版),2016(11):263-263.2邓新平.浅层地温能开发对环境地质可能产生的影响浅析J.工程技术(文摘版),2016(7):263-263.3栾英波,郑桂森,卫万顺.浅层地温能资源开发利用发展综述J.地质与勘探,2013,49(2):21-24.4林雨佳.加强山东矿山地质环境治理探究J.华北国土资源,2017(6):12-13