地热资源开发利用过程中的主要环境问题_尤伟静
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烈运动,直接影响水系统上部的大气环境,导致水分
长时间大量抽取地热水,而无回灌,就会减小孔隙的水压力,导致地下水位持续下降,引起地面沉降,造成盖层破裂或土层压密。
地热资源通常分布于近代地壳构造运动活跃的地区,如火山带、地震带,但是大量开采地热资源容易诱发地震,改变地下应力场。
目前,许多地热田附近已经出现低于里氏
轻微地震,地热资源开采短期内不会诱发强烈地震,但尚不确定长期开采能否引发较大地震。
在对浅层地热能进行开发时,在高温水热区,压力突降会诱发水
作为一种污染较低的新型资源,地热资源开发
可用于灌溉农田。
如温室种植、洗浴、养殖等。
最后,可采用燃烧法、蒸汽转化法等去除对环境影响较大的
4 结语
经广泛应用于人们的生活与生产中。
与传统的化石能源相比,地热资源污染较低,可以再生。
但是,过度开发地热资源依然会导致部分环境问题,如水环境污染、热污染、地面沉降、大气污染、土壤污染等。
因此,人们必须对这些问题进行深入分析,然后采取科学合理的措施,加大对地热资源开发的监管力度,为我国经济的可持续发展贡献力量。
前言地热作为一种新能源,具有投资少、见效快的特点,尤其在冬季供暖方面有着锅炉无法拟的优越性,地热又属于洁净能源,不污染环境,能改善人们的生活质量,开发利用地热能有着良好的社会效益和经济效益。
肃宁县是河北省皮毛加工地,是朔黄、京九铁路的交汇处,随着朔黄、京九铁路的相继开通,区位优势越来越明显。
当地经济的不断发展,特别是当地皮毛企业及朔黄铁路公司等相继建设与发展,将对当地经济进一步发展产生更大的活力。
同时,对于能源的需求量将不断增加,随着社会经济发展逐步加快,对地热资源的需求更加迫切。
本区地处冀中拗陷区,地热地质条件良好,地热资源丰富,然而肃宁地热田的地热开发尚处在起步阶段,地热开发利用层次较低,管理粗放,影响了肃宁县县城地热资源的科学、经济、合理、有序的开发与保护。
为避免盲目开采造成的失误和浪费,为科学合理开发肃宁县城区地热资源提供科学依据,本研究小组在河北省地勘局第四水文工程地质大队与肃宁县华硕地热开发有限公司有关人员的帮助下,开展了对肃宁县城区地热资源研究工作。
(一)所做的工作:1.收集了肃宁地区地热资源方面资料,取得河北省地勘局水文四队及当地有关单位的支持,并提供技术指导。
2.到肃宁地区进行实地勘察,对肃宁地区地质构造和地热层进行了解,到现有地热井处提取水样进行化验,并作不同用途的水质评价,为地热资源评价,合理开发肃宁县县城地热资源提供科学依据。
3.了解了肃宁地区经济发展情况,通过对已有地热开发井进行调查研究获得地热发展与利用的相关资料与问题。
4.搜集到各地区地热开发与利用的经验,并结合肃宁地区实地情况提出地热利用可行性方案。
5.在指导老师的帮助下对资料进行了整理,对现存地热开发对环境所产生的问题进行统计,并提出地热资源可持续利用方案为此,我们课题组全面收集了该区的物探、石油探井、水文地质、地热等相关资料,进行了实地勘查,,在综合研究基础上编写了肃宁县地热资源开发与可持续利用报告。
在项目研究过程中得到了河北省地勘局第四水文工程地质大队与肃宁县华硕地热开发有限公司有关人员的大力支持和帮助,并得到了指导老师的大力帮助和精心指导,在此一并表示衷心的感谢。
关于地热资源的开发利用及可持续发展研究发表时间:2017-12-15T10:00:36.940Z 来源:《基层建设》2017年第26期作者:王伟[导读] 摘要:近年来,随着煤炭、石油、天然气等常规能源日渐短缺,地热资源作为一种能够替代常规能源的可再生新型能源,其环保性、安全性、稳定性和用途多样性备受关注,因此进一步加强对其的利用非常重要,从而有效改善能源结构,优化全球环境问题,实现经济、社会与环境的可持续发展。
身份证号码:1406221989****0015 天津 300000摘要:近年来,随着煤炭、石油、天然气等常规能源日渐短缺,地热资源作为一种能够替代常规能源的可再生新型能源,其环保性、安全性、稳定性和用途多样性备受关注,因此进一步加强对其的利用非常重要,从而有效改善能源结构,优化全球环境问题,实现经济、社会与环境的可持续发展。
基于此本文分析了地热资源的开发利用及可持续发展。
关键词:地热资源;开发利用;可持续发展1 我国地热资源分布规律及特征我国地热资源分布具有明显的规律性和地带性。
地热资源主要分布于我国的东部地区、东南沿海、台湾、环鄂尔多斯断陷盆地、藏南、川西和滇西等地区。
大地热流值的分布具有明显的规律性。
西南地区沿雅鲁藏布江缝合带,热流值较高(91~364MW/m2),向北随构造阶梯下降,到准噶尔盆地只有 33~44MW/m2。
东部台湾板块地缘带,热流值较高,为 80~120MW/m2,越过台湾海峡到东南沿海燕山期造山带,降为 60~100MW/m2,到江汉盆地热流值只有 57~69MW/m2。
沉积盆地传导型地热资源主要分布于我国的东部地区、琼雷盆地、松辽盆地和环鄂尔多斯断陷盆地等地区,均为中低温地热资源。
隆起山地对流型地热资源主要分布于我国的东南沿海、台湾、藏南、川西、滇西和胶辽半岛等地区,其中,高温地热资源主要分布于我国的藏南、滇西、川西和台湾地区,其余地区主要分布着中低温地热资源。
地热水资源开发引起的环境问题分析摘要:近年来,我国的地下水资源有了很大进展。
地热水资源的开发利用,一定程度上促进了我国经济的发展。
但是在实际的地热水资源开发过程中,还存在一定的缺陷和不足,给当地的自然环境带来了不利的影响,例如地面塌陷、沉降以及热污染等问题。
本文将简单介绍当前地热水资源开发利用过程中存在的环境问题,并提出相对应的措施,为相关工作者提供参考借鉴。
关键词:地热水资源;开发利用;问题;对策引言地热资源是通过漫长的地质作用形成的集热、矿、水为一体的矿产资源,因其洁净、污染少,被称为“绿色能源”。
地热资源的开发对充分利用清洁能源、缓解当今社会能源紧张状况、开展循环经济都具有重要意义。
1地热水资源的特征分析地热水在实际循环过程中所产生的温度是很高的,而且在地热水的深层次循环中有从水到地壳岩石的作用过程,而且在这个作用过程中,往往会产生较为特殊并且价值较高的化学成分,比如可以利用在中大型实验设备的防腐施工中的硫化氢气体,人体微量元素氟和一些重金属等。
在地热水资源开发的过程中,一定要注意安置有效的防护措施。
在开发中,对于地热水资源的尾水排放更应该采取适当的措施来治理,因为尾水的排放必定会对生态环境造成不利影响,而且对大气污染和土质污染的程度是非常大的,在一定程度上破坏了人类的生存环境。
地热水资源开发的同时,相关技术人员要对水质进行检测分析,在过去的检测结果中显示,地热水的主要成分是无机盐的水溶液,在这个溶液中只有二氧化硅不可以进行离解,其他大多数盐都可以进行离解并形成具有非常高的电导率的水溶液。
由于一价的化合物通常是很容易进行溶解的,这就使得地热水成分中一价化合物的离子成分含量很高,从而导致地热水的矿化程度高出其他资源。
2地热水资源开发引起的环境问题分析2.1地震灾害大多地热水资源都分布在现代火山、岩浆以及地壳活动区域。
在进行地热水资源开发利用过程中,都是在一些地震活动较活跃的区域。
而地热水资源在该地区,扮演着缓冲地基岩石板块应力的重要角色,可以有效的对地表产生的压力进行承载和分散。
地热能的开发与利用对环境的影响分析地热能是指地球内部储存的热能,是一种清洁、可再生的能源资源。
地热能的开发和利用对环境有着积极的影响,并且在全球范围内被广泛应用。
本文将从减少碳排放、保护生态环境、可持续发展等方面对地热能的环境影响进行分析。
1. 减少碳排放地热能的开发和利用可以有效减少碳排放。
传统能源使用导致了大量的温室气体排放,而地热能是一种零排放的能源。
地热能的开采过程中不需要燃烧化石燃料,因此不会产生二氧化碳等温室气体的排放。
相比之下,地热能是一种更加环保的能源选择。
2. 保护生态环境地热能的开发和利用对生态环境有着积极的影响。
传统能源的开采和利用往往会对生态系统造成重大破坏,例如石油开采导致的水源污染、煤矿开采引发的土地退化等。
而地热能的开发基本上不会对自然环境造成直接破坏。
地热能的开采过程中不需要大规模的土地开发,也不会产生有害废物的排放,对生态环境的影响较小。
3. 可持续发展地热能是一种可持续发展的能源资源。
地球内部的热能是源源不断的,与阳光、风力等自然能源不同,地热能不会受到时空限制。
地热能的储存量巨大,可以提供长期稳定的能源供应。
这使得地热能在可持续发展战略中具有重要的地位。
在全球范围内,越来越多的国家开始重视地热能的开发和利用,以推动经济的可持续发展。
4. 经济效益地热能的开发和利用对经济具有积极效益。
地热能可以广泛应用于供暖、发电、温室农业等领域,为各个行业提供了廉价的热能来源。
相比传统能源,地热能的利用成本相对较低,且能够长期稳定供应。
这为企业和个人节约了能源成本,提高了经济效益。
总结:地热能的开发和利用对环境的影响可以说是正面而积极的。
它减少了碳排放、保护了生态环境,促进了可持续发展,并为社会带来了经济效益。
进一步推动和加强地热能的开发利用,有助于建设可持续发展的现代社会。
地热资源开发利用环境问题及保护措施摘要:地热是一种由地下产生的自然能量,同时也是一种水、矿资源。
生物质是一种可再生能源,具有使用范围广、开发容易、价格低廉等优点,在工业、农业、民生等诸多方面都有很好的应用前景。
地热能的开发与利用,是解决当前全球能源危机和发展循环经济的关键。
因此,本文通过对地热开发利用存在的环境问题进行分析,在此基础上提出了相应的保护措施,以便为我国地热资源的合理开发提供一定借鉴。
关键词:地热资源;环境问题;环境保护措施;资源开发地热资源虽然是可再生资源,但其再生能力十分有限,一旦遭到人类不合理开发或过量开采,区内的地热资源将会逐渐衰减直至消失,故在对地热资源进行开发利用的同时,应该进行长期、有效的环境保护,这是决定地热资源能否得到科学、持续利用的重要环节,所以,提出以下对地热资源进行资源环境保护的措施。
一、地热资源概述地热是一种储存在地壳中,可供人们使用的自然热能。
他是一种不受季节、气候、昼夜变化等外部环境影响的可再生清洁能源,是一种极具竞争优势的新能源。
在人类环境保护意识不断提高,但常规能源越来越少的今天,对地热能的开发和利用越发青睐[1]。
二、地热开发利用存在的环境问题目前,国内外对地热能源的研究还处于起步阶段。
因此,在地热资源的开采与利用中,不能忽略其带来的环境问题。
(一)热污染就目前而言,许多地热井的开发利用还不够完善,使用的手段比较单一,没有形成梯级多次利用的情况,尾水的温度仍然很高,特别是通过地暖进行采暖的尾水,如果没有进行地热回灌和有效的处理,一些尾水的温度在40℃左右,排放后的尾水会提高局部水体的温度,并且会影响到生态平衡,导致环境发生变化,对周边生物的生长产生不良影响。
它的危害是相当大的,经常会导致水中的氧气不足,出现富营养化,并滋生大量的水生生物。
另外,因为水温一直在升高,这对水族的正常生长和发育是不利的。
同时,随着水温的上升,还进一步加快了水体中水分子的热量迁移,引起水体升温,热量的快速膨胀,从而加剧了水体在水体中的对流,加剧了水体的蒸发,引起水体的脱水,致使其水体严重干涸。
地热资源开发利用产生的主要环境问题及保护措施摘要:地热是来自地球内部的一种自然能源,具有水资源和矿产资源双重属性,它是一种可再生资源,应用广泛、易于开发、费用低廉,可应用于工业、农业与人民生活等多个领域。
地热资源的开发对充分利用清洁能源、缓解当今世界能源紧张问题、发展循环经济有重要意义。
但随着对地热水利用范围和规模的日益扩大,开采量急剧增加,从而在利用过程中和利用后产生了诸如地面沉降、热污染、大气污染、水体污染、土壤污染等一系列主要环境问题。
本文分析了地热水开采利用、排放所产生的环境问题,并提出了防治这些问题的五项环境保护措施。
只有采取有力的保护措施,地热能才能成为真正的“清洁能源”,从而实现其可持续发展。
关键词:地热水;地质环境问题;环境污染问题;保护措施一、地热资源分布及利用我国蕴藏着丰富的地热资源[1] ,遍布30个省市和自治区,其中温泉出露最多的省是西藏、云南、台湾、广东和福建,约占全国的二分之一以上,其次是辽宁、山东、山西、湖南、湖北、河北和四川等省,每省温泉数都在50处以上。
地热水作为新能源中唯一的地下矿藏,它广泛应用于工业、农业与人民生活。
二、地热水利用产生的主要环境问题1、对地质环境的影响(地面沉降)近几十年来,人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等直接导致了地面沉降,其中过量开采地下水是引起地面沉降的主要原因。
如果超量开采地下热水引起水位下降[ 2 ] , 必然要引起热储层的压缩变形而导致地面沉降。
西藏羊八井地热田1983~1991年的监测结果显示, 热田南区地面沉降达276.16mm。
天津塘沽、大港的地热开采造成的地面沉降约为6~10mm/a[ 3]。
西安、昆明城区的地热开发也引起局部地区地面沉降,造成地面塌陷、房屋开裂等严重地质环境问题。
2、热污染就目前而言,大部分的地热井开发利用程度较低,多以单一利用为主,没有形成梯级的多次利用,尾水的温度仍然较高。
特别是利用地热供暖后的尾水,如果没有采取地热回灌或是相应的处理措施,尾水的温度甚至仍能达到40℃,如北京延庆和天津等地。
地热资源开发利用过程中的主要环境问题尤伟静1,刘延锋1,郭明晶2(1.中国地质大学环境学院,武汉430074;2.中国地质大学经济管理学院,武汉430074)摘 要:地热资源作为清洁可再生能源,在当今石化能源和水资源日趋紧张的形势下,已受到各国广泛的重视。
但地热资源开发利用过程中地下深处成分复杂的物质被带到地表会对地表环境及地下环境造成严重的危害,进而导致一系列的环境问题。
本文基于地热资源开发利用技术和工艺流程,对地热资源开发利用和管理的全过程中可能出现的环境问题进行了系统分析,从根源上分析了产生环境问题的原因,并提出了切实可行的防治措施,以促进地热资源开发和生态环境的协调发展。
关键词:地热资源;浅层地温能;深层地热能;环境问题;防治措施中图分类号:X37;P641.8 文献标识码:A 文章编号:1671-1556(2013)02-0024-05收稿日期:2012-05-03 修回日期:2012-09-02基金项目:国家自然科学基金项目(40802056);中国地质调查项目(1212011120064)作者简介:尤伟静(1988—),女,硕士研究生,主要研究方向为地热资源评价与环境评价。
E-mail:cug_wjyou@163.comEnvironmental Issues in the Development and Utilization ofGeothermal ResourcesYOU Wei-jing1,LIU Yan-feng1,GUO Ming-jing2(1.School of Environmental Studies,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;2.School of Economics and Management,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China)Abstract:Under the situation of fossil fuel crisis,geothermal resources that are regarded as clean and re-newable energy resources have attracted the attention in many countries.However,in the course of theirutilization,the substances with complex compositions derived from deep underground will change the envi-ronment both on the ground and underground and cause a series of environmental issues.Based on the de-velopment technology of utilizing geothermal resources,this paper makes a systematical analysis of envi-ronmental issues that may occur in the utilization and management of geothermal resources,finds out thecauses of these issues and puts forward the feasible preventive strategies to sustain the harmonious devel-opment between geothermal resources and ecological environment.Key words:geothermal resource;shallow geothermal energy;deep geothermal energy;environmental issue;preventive strategy0 引 言地热资源作为一种清洁可再生能源,已受到国内外广泛的重视。
根据地热资源所处深度,可将地热能划分为浅层地温能、深层地热能和干热岩等类型。
浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度(一般为200m)范围内的岩土体以及地下水中具有开发利用价值的地温热能[1],该热能可通过热泵技术进行开发利用,主要用于夏天制冷和冬天供暖;干热岩是一种埋藏于地面1km以下且温度大于200℃,内部不存在流体或仅有少量流体的岩体[2];深层地热能是介于浅层地温能和干热岩之间的地热能。
地热资源开发历史悠久,据统计,至2010年底,全球地热工程总装机容量为107.15×108 W,年产出能量为672.46×108 kW·h。
我国地热工程总装机容量为0.24×108 W,年产出能量为1.5×108第20卷 第2期2 0 1 3年 3月 安全与环境工程Safety and Environmental Engineering Vol.20 No.2Mar. 2013kW·h[3],根据国土资源部“十二五”地热能开发利用方案资料显示,至2011年底我国利用浅层地温能的建筑面积达到1.4×108 m2,其中80%的浅层地温能工程集中于辽宁、北京、河南、河北、山东、湖北和天津等地[4]。
干热岩开发最早于1984年在美国Fenton Hill试验成功并进入商业运行发电,随后世界许多国家相继进行了大规模工业试验与商业开发,但受技术能力和设备装置等条件限制,我国从2007年才开始相关研究,目前处于探索试验阶段,尚未进入商业运行[5~8]。
地热资源与其他常规能源相比有经济和环境方面的优势,但在开发利用过程中仍会对环境造成影响,主要包括对地下水、地表水、生态、土壤、大气以及声环境等造成的影响。
但不同地区由于地热能类型的开发利用方式不同,则对环境的影响亦不同,因此需要将地热资源开发利用过程视为一体,基于地热工程整个生命周期的观点来分析地热资源开发利用全过程中的环境问题,才能全面地评价热资源开发过程的环境影响,以为地热资源开发利用过程中的环境保护提供科学依据。
1 地热资源的开发利用过程浅层地温能和深层地热能的开发利用过程包括勘查与评价、开采利用和运营管理等阶段,其环境影响伴随整个过程[9]。
勘查与评价阶段主要通过采用航卫片图像解译、地质调查、地球物理、地球化学、地热钻井、产能测试和动态监测等技术方法进行综合性勘查,查明地热地质背景,确定地热资源可开发利用的地区及合理的开发利用深度[10];开采利用阶段主要包括地下热水的开采、传输、供热和回灌等过程;运行管理阶段主要包括动态监测、设备维护和人员管理。
1.1 浅层地温能的开发利用过程浅层地温能开发利用主要有地下水源热泵和土壤源热泵两种方式。
热泵机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、调节阀控制系统和换热器组成,在能量转换时需要消耗一定的辅助能量(一般为电能),在压缩机和机组内部制冷剂共同作用下,从环境(地下水、土壤)中吸取低品位热能,然后转换为高品位热能释放至循环介质中加以利用。
地下水源热泵系统的热源为地下热水,冬季热泵机组从生产井提供的地热水中吸收热量,提高热能品位后,对建筑物供暖,取热后的地热水回灌地下;夏季则生产井与回灌井交换,将室内余热转移到低位热源中,实现降温或制冷。
土壤源热泵系统的原理与地下水源热泵系统大体相同,区别在于前者的热源为土壤。
由于土壤源热泵系统和大部分地下水源热泵系统都为能量循环利用模式,即只取热不取水,所以浅层地温能整个开发过程中对环境的影响相对较小,主要是热泵机组运行过程中产生的噪声,以及勘查、钻井过程中占用场地造成的生态破坏和土壤扰动等环境问题(见图1)。
图1 浅层地温能开发利用技术流程及其对环境的影响Fig.1 Process of the development of shallow geothermalenergy and its impacts on environment1.2 深层地热能的开发利用过程深层地热能开发利用可分为直接利用和间接利用两种方式。
间接利用主要指发电,用于发电的地热流体一般要求在180℃甚至200℃以上才比较经济[11]。
直接利用对水温要求相对较低,包括供暖、洗浴和养殖等。
地热供暖工程包括地上部分和地下部分,地上部分主要为地热站,其中安装除砂器、除铁罐、换热板、循环泵和补水箱等配套装置,通过运输管道将热能输送给用户;地下部分包括水泵抽水和地热尾水回灌,受地质条件限制,有些地区难以回灌,尾水直接或进行多级利用后排放到城市污水管道。
地热发电工程需要安装发电机组、凝气器和工质泵等。
地热水洗浴工程比较简单,直接将地热水通过运输管道送往用户,从经济角度考虑往往与地热供暖工程共用一套生产井和部分运输管道,或者将地热尾水用于洗浴。
对深层地热能若开发利用过程中能实现完全回灌,则对环境的影响较小,主要是产生噪声和对大气环境的影响;若不能实现回灌,则对环境的影响较大,尤其是对生态环境的影响较大(见图2)。
此外,在地热工程结束时,还须对地热废井和废弃装置进行妥善处理。
52第2期 尤伟静等:地热资源开发利用过程中的主要环境问题 图2 深层地热能开发利用技术流程及其对环境的影响Fig.2 Process of the development of deep geothermalenergy and its impacts on environment2 地热资源开发利用过程中产生的环境问题2.1 地下水环境问题地热资源开发利用对地下水环境的影响主要体现在水质、水位(资源问题)和水温(热污染)三个方面。
(1)水质问题。
深层地热水水质因地而异,其成因决定了地热水矿化度较高,往往富含微量元素和重金属元素。
如图1和图2所示,随尾水排放、异层回灌或钻井阶段井壁套管破裂,高矿化地热水会进入浅部地下水并与之混合,导致浅部地下水水质改变。
已有水质监测数据表明,我国北方某些地热开发区浅部地下水中矿化度和含氟量较高[12]。
(2)资源问题。
深层地热能资源往往埋藏深,地下热水补给缓慢且补给量小,若长期无回灌的持续开采必将造成地下水位持续下降,不但会造成地热能源浪费,而且会导致地热资源枯竭,并产生地面沉降或塌陷等一系列次生地质灾害。
(3)热污染问题。
地热水经过一级或多级次利用后温度降低,但相对于地下水而言其尾水温度仍较高,如我国西藏羊八井热田尾水温度为70~80℃,华北地区的天津、河北雄县地热尾水达40℃以上[13],当地热尾水渗入地下后,由于其温度较高会打破地下水原有的温度场平衡,导致局部地下水水温升高。