浅层地质结构开发对环境效应影响分析

陈红军

（安徽地矿新能源开发有限责任公司，安徽 合肥 230000）

浅层地温能具有节能效果好、经济性好、可持续利用等特点，被广泛应用在各个领域，但是，如果开发利用不当，容易给外界环境带来负面影响，为了保证浅层地温能得到高效开发利用，本文结合某区域的水文地质条件，合理利用浅层地温能，减少生态环境污染与破坏，构建节能型社会。

1 合理开发利用浅层地温能的重要性

所谓浅层地温能，主要指的是蕴藏在地表一定深度以下的岩土体和地下水当中具备开发利用价值的热能。浅层地温能是太阳能好地热能共同作用结果，和低热资源比较来讲，浅层地热能的分布范围广泛，埋藏深度比较小，同时开发成本较低，具备较好的推广价值。

浅层地温能的核心利用技术为地源热泵技术，该技术具有环保、节能特点，通过利用此技术开发利用浅层地热能，可以显著减少能源的损耗，节能效果突出。和传统空调相比，能够节约40%的电能。通过合理开发利用浅层地温能，能够显著减少外界环境污染，保证夏季制冷与冬季供暖问题得到解决[1]。

2 环境效应分析-以某地区为例

2.1 背景分析

某地区地理条件与地层构造特殊，结合大量的地质勘察数据得知，该地区的浅层地温能可作为可再生能源利用，通过进行科学的开发与利用，该地区的能源结构会发生一定调整，开发利用前景广阔。

2.2 缓解温室气体减排压力

在工业经济高速发展的今天，各大工业企业的发展规模越来越大，工业化水平的不断提升，需要燃烧较多的化石燃料，排放大量二氧化碳气体，容易引发温室效应。结合该城市区域的工业发展现状得知，工业在城市经济中占比较大，给周围生态环境带来较大压力。与常规的地热相比较来讲，浅层地温能不会受地区限制，在很多地区均可以开发利用。

为了保证该地区的浅层地温能得到高效利用，要求相关部门根据该地区的水文地质条件，以及周围城市的开发利用资料，经过整理与分析之后，开展相关试验，进一步了解该地区的地热地质，包括含水层结构与厚度，了解浅层地温能的热成因，并对地下水的排泄条件与运移条件进行优化，构建浅层地温能概念模型，不断提升该地区的浅层地温能利用效率。

浅层地温能历经一个冬期连续开发之后，换热区域内部，出现局部地温场异常现象，容易出现热亏损，因为异常区域和四周正常地温之间会出现地温梯度，所以产生恢复性热流，该热流能够在其他季节使用，该地区的热亏损能够得到有效补充。在夏季，外界温度比较高，通过利用浅层地温能，采用反向利用技术，实施人工补给，能够保证该区域的热开采量与补充量保持平衡，减少能源的损耗[2]。

2.3 节能效果显著

节能主要指的是在满足一定需求的基础上，不断减少一次能源的损耗，提升能源利用率。由于该地区的岩土体，以及地下水温度，均高于该地区的平均温度3摄氏度到5摄氏度之间，温度较为恒定，在寒冷的冬季，外界温度比较低，通过利用浅层地温能，可以为建筑物供暖，保证建筑物内部温度适宜。在高温的夏季，热泵循环蒸发温度明显低于外界环境温度，可以显著提升冷却效果。

结合大量的研究结果得知，通过利用地下水热泵进行制冷，地下水热泵制冷系数能够超过4.0。和异常的空气源热泵相比较来讲，利用浅层地温能，其电能利用率高出40%，和电锅炉相比，地源热泵能够节省大约三分之二电能，和燃料锅炉相比，可以节省大约二分之一的电能，同时，地源热泵的运行费用较低，是中央空凋的一半左右[3]。浅层地温能分布广泛比较广泛，具备可再生特点，对能源的开发与生产起到良好改善作用，能够显著减少能源碳排放量，保护外界生态环境。

2.4 减少环境污染

由于化石能源的开发利用，给大气环境带来严重影响，提升能源开发利用的合理性，保护我们赖以生存的生态环境，已经成为全球性问题[4]。当前时期，全球各国正在积极研发节能环保技术，进而更好的保护外界环境。

因为浅层地热能具有清洁、环保特点，通过科学利用，可以减少二氧化碳与二氧化硫排放量，防止出现温室效应。在开发利用浅层地温能的过程中，运用热泵技术，采取热交换方式，在获取地下热能的同时，可以减少电能的大量消耗，将5摄氏度到25摄氏度的低质量热能，转化成35摄氏度到60摄氏度的高质量热能，不仅能够满足城市供热与供暖需求，而且可以减少电能消耗。

全面开发与利用浅层地温能，已经成为当前社会的核心发展趋势，例如，在某地区，通过运用地源热泵技术，能够节省大量煤炭资源，取得较好的节能效果，具体数据见表1。

表1 某地区运用地源热泵技术前后煤炭资源使用量

2.5 浅层地温能开发利用趋势

从微观角度来分析，浅层地温能开发与利用，会给现有的地质环境与生态环境带来负面影响，若采取科学的技术措施，并严格落实各项标准规范，负面影响是能够避免的，因此，在开发与利用浅层地温能的过程中，有关部门要引起足够的重视，认真遵守各项标准规范要求，减小浅层地温能开发与利用对周围环境产生的不利影响。从宏观角度分析得知，浅层地温能的分布范围比较广，开发难度小，同时，地源热泵技术较为成熟，能够实现大面积的开发与利用，取得突出的节能效果，减少各类能源的损耗[5]。

由于不同地区的地质环境不同，地源热泵系统对周围环境产生的负效应不同，地下水源热泵的环境负效应最显著，而土壤源热泵虽然能够对地温场产生一定影响，但是，对外界生态环境不会产生负面影响。所以，政府相关部门在制定有关政策时，要全面考虑环境效益，并制定相应的限制性方案，针对土壤源和污水源等热泵，要给与良好的鼓励，并制定相应的优惠政策。

为了保证浅层地温能开发利用效果得到进一步提升，有关部门还要加强地质环境监测力度，制定浅层地温能地质环境监测体系，针对新开发的浅层地温能项目，要同步制定相应的地质环境监测体系，对该地区的地下水源热泵系统，以及水质、水位、地面标高进行有效监测，如果发现地温场出现异常，要及时采取处理措施。

3 结束语

综上所述，通过全方位分析了浅层地温能开发利用的环境效应，例如缓解温室气体减排压力、节能效果显著、减少环境污染等，可以保证该地区的生态环境得到良好改善。为了保证经济快速发展与能源短缺之间的矛盾得到更好解决，国家相关部门要加大能源技术研发力度，并运用多种经济手段，鼓励并促进可再生能源的开发与利用。