关中盆地东部浅层地热能开发利用现状及对策研究

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(陕西省地质调查中心，陕西 西安 710068)

浅层地热能是一种新型的可再生、绿色能源，也是一种特殊的矿产资源，因其清洁环保、储量巨大、稳定可靠等特点而具备广阔的利用前景和市场潜力[1][2]。开发利用浅层地热能对构建环境友好型和资源节约型社会、保障国家能源安全、改善渭南地区现有能源结构、促进节能减排战略目标的实现、缓解关中地区冬季雾霾问题，对大面积的推广新型清洁可再生能源(浅层地热能)均具有重要的现实意义[3][4]。

1 关中盆地东部浅层地热能赋存条件

1.1 自然地理特征

关中盆地东部行政分区为渭南市，属渭河的下游，欧亚大陆桥的咽喉部位，紧邻陕西省省会西安市，是关中地区一颗璀璨的明珠。盆地南北两端分别被秦岭和北山环绕。地形上由山峦向盆地中心呈阶梯状降低，主要发育的地貌类型有：渭河河谷阶地、局部冲洪积扇和黄土台塬以及低山丘陵、基岩山区，仅在大荔县官池镇一带有沙丘发育。

本区属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候，四季分明，春季温和，夏季炎热，夏秋多雨，冬季寒冷，具有昼夜温差大，寒暑变化剧烈，春秋转瞬即逝等特点。

区内的主要河流有黄河、渭河、洛河，其次还有石川河、石堡川、尤河、赤水河等，黄河在区内东边界从北向南贯通，渭河自西而东横穿全区，区内河流流量随季节变化大，枯、丰水期相差悬殊，具有暴涨陡落的特点[5]。

1.2 地质构造

研究区属中朝地台的陕甘宁盆缘区，南北隆起，中部断陷，属于典型的阶梯状地堑构造[6]，内有巨厚的新生代沉积。北东向、东西向和北西向的主干断裂构成了断陷盆地的主要骨架。南部为秦岭山区，山前为冲洪积扇和黄土台塬，中部为渭河冲积平原，北部为黄土台塬和石质山区。

1.3 水文地质条件

区内河流均属黄河水系。区域上200 m以内发育有第四纪松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶水和基岩裂隙水；基岩裂隙水主要分布在秦岭及北山山区的基岩风化裂隙和构造中，一般富水性差，仅在局部构造破碎带形成相对富水带。松散岩类孔隙水主要分布在秦岭山前缓倾的平原、河谷冲洪积平原和黄土台塬区的松散层中[7]。碳酸盐岩岩溶水分布在双泉-鲁桥断裂以北的黄土台塬及北山山区。按含水介质的埋藏条件水力特征又可划分为潜水、承压水两类。潜水富水性中等到强占总面积的约70%以上，承压水富水性中等到强占总面积的约65%以上。

浅层地热能的赋存条件不仅受地质构造的影响，而且受岩性、地层结构以及水文地质特征等的制约[8]。经过对资料的研究分析，关中盆地东部浅层地热能赋存条件良好，具有较好的开发利用优势(图1)。

图1 关中盆地东部地貌图

2 关中盆地东部浅层地热资源开发利用现状

关中盆地东部浅层地热开发利用相比于国内其它地区稍有滞后。近年来，陕西省政府为改善和优化建筑用能结构，加快大气污染治理的工作进度，加速关中地区冬季雾霾问题的解决力度。着力推广地源热泵工程的开发利用。

经调查，截止到2017年7月，区内浅层地热能热泵系统工程共有16处，其中采用地下水地源热泵工程5处，地埋管地源热泵工程11处(见图2)。其中4处为正在建设的工程。住宅7处(其中2处含小部分商业)，酒店2处，办公楼2处，学校2处，医院1处，纯商业1处,花卉养殖基地1处。累计供暖制冷面积可达64.65万 m2。在调查的工程中，地下水地源热泵工程井深在100～210 m之间，大多数为200 m；抽水、回灌井数比例在1:1～1:5之间。地埋管地源热泵系统，井深在90～150 m之间，以120 m居多，孔间距一般为3×3 m、4×4 m、4.5×4.5 m，大多为4×4 m。地埋管类型以单U为主。单井供暖制冷面积在25～128.67 m2之间，平均值为71 m2。(表1，表2)

3 存在问题

3.1 盲目性

关中盆地东部浅层地热能勘查工作远落后于开发利用，前期的利用工程对区域地质条件认识不到位，导致在利用形式的选择上存在随意性、盲目性等现象，缺乏相应的科学依据，加之对场地地质、水文地质条件重视程度不够，地下换热系统的设计存在一定的缺陷，导致在实际运行过程中，部分工程达不到预期的节能效果，出现了个别的失败工程，造成了资源浪费，对产业发展带来一定的负面影响。

图2 关中东部浅层地热工程实例点分布图

3.2 认知度低

浅层地热能在国内来说作为一种相对较新的技术，仅专业人员及部分管理人员对其有一定的了解。居民小区内使用地源热能供暖/制冷的业主，认为小区采用的是传统的中央空调供暖/制冷模式，对浅层地热能缺乏认知。社会对整个浅层地热能产业的认知度低，普通群众、大多数管理层对浅层地热能知之甚少，认为是一种新生事物，导致浅层地热能的推进积极性不高，整体发展相对较缓慢。

3.3 开发利用程度低

区内能源消费结构仍然以煤、石油、天然气等传统化石能源消费为主，浅层地热能在其中的占比很小。

3.4 管理职责不明确

现阶段只有关中盆地东部的宝鸡市在2016年出台了暂行管理办法，全省目前尚未出台浅层地热能管理办法，未明确具体的牵头管理部门，各市存在多部门管理现象。浅层地热能由于有地下水地源热泵、地埋管地源热泵等多种开发利用形式，同时浅层地热开发涉及到地下水、地面系统、节能等多个行业，各市对该方面的监管存在水务局、城建局节能办(或墙改办)等多部门共同管理。

4 对策研究

(1)大力推广，切实提高地热在能源结构中的地位。省委、省政府着眼绿色发展、循环发展、低碳发展，已将推广清洁能源列入省国民经济和社会发展“十三五”规划纲要，建议各级、各有关部门应将地热资源尤其是浅层地热能作为清洁能源的主要组成部分，从城乡规划、年度发展计划等多方面加以推广，切实提高地热在能源结构中的比例[9,10]。

表1 地下水地源热泵系统工程

表2 地埋管地源热泵系统工程

(2)完善相关制度及技术流程。完善勘查、设计、施工、运行等地方性技术规程，对大型和重点工程进行全方位监测，客观、公正地评价浅层地热能所带来的节能减排效益、经济效益和对地质环境的影响。

(3)建立监测、示范研究，做好技术引领工作。关中地区地热资源丰富，发展潜力大，不同的开发利用方式取决于不同的地质条件，建议相关企事业单位，在前期工作基础上，持续做好调查评价、综合研究、标准制定、动态监测等技术研究工作，为推进全省浅层地热能开发利用提供技术支撑和示范引领。

(4)规范管理，建立政府部门协调机制[11]，鼓励社会力量参与开发利用。浅层地热能作为地热资源的重要类型，是一种特殊矿产资源，建议由国土资源部门牵头并联合发改、住建、水务、环保等部门调研并制定相关的勘查及开发利用规划、管理办法、行业规范及标准等，在技术研发、资金补助、税收减免等方面出台配套政策扶持措施，降低建设成本，简化相关审批手续，规范并促进浅层地热能开发利用推广。

(5)加强宣传，提高社会认知度[12]。由省国土资源厅及相关单位通过省级新闻发布平台将全省浅层地热能调查成果向社会公布，提高社会各界对浅层地热能科学开发利用的认知。

5 结语

为了改善和优化关中盆地建筑用能结构，加快大气污染治理工作进度，实现能源与环境可持续发展，社会各界应该积极行动起来，让具有节能环保、舒适稳定、清洁、可就地利用等优点的浅层地热得到更大范围的推广使用。