地热资源开发利用中的主要环境问题分析
摘要：在目前这个能源紧缺的时代，地热资源作为一种可再生的清洁能源，逐渐成为人们所关注的热点。虽然地热资源在一定程度上能够很好地解决目前存在的能源问题，但是在其开发利用过程中，由于地下深处成分复杂的物质伴随地热水被带到地表，对地表环境及地下环境极易造成严重的危害，进而引发一系列环境问题。基于此，本文主要针对地热资源开发利用中的主要环境问题进行分析，提出当前地热资源开发过程中遇到的问题，并提出针对性的地应对解决措施。
关键词：地热资源；开发利用；主要环境问题；研究分析
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0206-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.123
Abstract： With the rapid development of the economy， the problem of energy consumption and the pollution of natural environment is extremely serious. As a renewable clean energy， geothermal resources can solve the energy problems in the present stage， but in the process of exploitation and utilization， the complex material in the deep underground is accompanied by geothermal water. The surface is causing serious damage to the surface environment and underground environment， which leads to a series of environmental problems. Based on this， this paper mainly analyzes the main environmental problems in the development and utilization of geothermal resources， puts forward the problems caused by the development of geothermal resources at the present stage， and puts forward the corresponding improvement measures.
Key words： Geothermal resources； Development and utilization； Main environmental problems； Research and analysis
地熱资源作为一种运用广泛、低碳节能、环境友好的新型绿色可再生能源，可应用于供暖、发电、洗浴、医疗、养殖等多个领域。地热资源很好地代替一些不可再生的能源，对我国经济的发展有着至关重要的影响。虽然地热资源的开发对缓解当今社会能源紧张状况具有重要意义，但是在地热资源开发利用的过程也带来一些负面的影响，如地温的变化、地面沉降、热污染等，这些问题都会对地热产业的可持续发展造成不利影响。对此，在其开发过程中，相关管理部门需将地热资源与其他矿产资源一样进行珍惜和保护，做到可持续开发。因此，相关管理部门必须加大对其重视程度，采取合理的措施解决上述问题。
1 地热资源的开发利用过程
1.1 浅层地温能的开发利用过程
浅层地温能的开发利用是指地下水源热泵以及土壤源热泵两种方式。热泵机组是一种利用高位能（电能）使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。地下水源热泵系统的热源主体为地下热水，在冬季，热泵机组通过从地下热水中吸收热量，对建筑进行供暖；在夏季生产井与回灌井交换，将室内热量转移到低位热源中，进而达到降温的目的。土壤源热泵系统无需利用地下水，其利用的是地表下一定深度（一般小于200m）范围内岩土体的热能，是由地球内部能量传导和太阳辐射共同作用而产生，且其随季节变化很小，故温度多年几乎无变化，一般低于25℃。
1.2 深层地热能的开发利用过程
深层地热能有直接利用和间接利用两种方式。间接利用是发电的形式对相关的地热能进行利用，一般情况下，地热流体的温度要在180℃以上才能用于发电；直接利用则没有那么多的要求，其主要利用方式就是供暖、洗浴和养殖等等。
2 地热资源开发过程中引发的问题
2.1 地热资源开发过程中引发的热污染问题
当前阶段，人们对于地热资源的开发利用程度还比较低，开发方式单一，未能形成梯级利用，且尾水的温度较高。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℃，这样一来很容易就会造成热污染问题。热污染问题往往会造成水体更易发生富营养化，水生生物大量繁殖进而对自然环境造成极大的危害[1-2]。
2.2 地热资源开发过程中引发的地温问题
地温会随着深度的增加而逐渐升高，但在浅层地表范围内，地下水对地温起着控制作用，尤其是在近地表的土壤层内更是如此。但由于地下水的过度开采，使得地下水位出现大幅度下降，导致上覆的松散岩土层因失去水这个冷却剂而形成采空区，因而打破了原来的水温和地温的动态平衡最终造成地温升高。
2.3 热资源开发过程中引发的地面下沉问题
地下水热资源的过度开发利用使得地面出现沉降的问题，由于地下热水资源的开采使得地下水位出现下降的现象，有效应力增加使砂粒排列紧密，孔隙度变小，含水砂岩压缩，地面相应沉降。因此相关的管理部门必须要加大对地热资源开发的管理力度，采取科学合理的施工技术解决上述问题。
3 地热资源开发利用过程中的环境保护对策
3.1 政府相关部门应加强监控与管理
导致地热资源开发过程中各种问题频发的原因除了过度开发以外，另外一个最主要的原因就是相关管理部门的监管工作不到位。要想解決地热资源开发利用过程中出现的问题，相关部门应加强监控与管理，严格地热工程的审批制度，强调地热资源开发过程中的监测网络和回灌系统建设以及综合开发利用，使地热资源能够合理有序地开发利用，减少盲目开采对地热资源造成的浪费[3-4]。
3.2 加强地热资源勘查、开发和保护
随着地热资源不断开发利用，其暴露出来的问题也越来越多。相关的管理部门如若期望对这些问题进行有效解决，就必须加强地热资源勘查、开发和保护的力度。加强对地热尾水回灌技术和地热尾水处理研究分析，进而对热能利用效率和传热管道保温措施进行强化，降低地热消耗和尾水温度，对地热资源的综合利用效率和经济环境效益进行有效地提高。
3.3 采用人工回灌技术
人工回灌技术是对地热矿水进行回灌来达到加快对地热水的补给速度和补给量，维持热储流体压力的恒定，避免尾水直接排入环境而造成污染，并能够有效地延长地热矿水的使用寿命，实现资源的可持续利用。目前阶段很多国家都是采用此种方式来对地热矿水资源开发过程中出现的问题进行解决。
4 结束语
随着时代的发展进步，地热资源在人们生活生产中的应用已越来越广泛。其作为一种新型的洁净可再生能源，与传统的化石能源相比几乎无污染，而且还具备可再生的优点。但随着人们对其开发程度不断加深也逐渐暴露出了一些问题，即，地热尾水排放造成地下水及地表水污染，钻机及其他设备在运行过程中产生噪声污染，地埋管铺设造成土壤扰动，地热水循环过程中导致局部地温升高等问题，这些随着时间的积累会引发不同程度的生态破坏和地质灾害，如地面沉降、地裂缝等。因此，相关管理部门必须加大对其开发的监管力度，采取科学合理的措施对上述问题进行解决，从而为我国经济的健康发展打下良好的基础。
参考文献
[1]邓凯文.地热资源开发利用产生的主要环境问题及保护措施[J].城市建设理论研究，2014，（14）：20.
[2]刘伟朋，郭彦威，刘永奇等.青藏铁路沿线（那曲-拉萨段）地热资源开发利用现状及存在的主要问题研究[J].环境科学与管理，2013，38（8）：141-145.
[3]胡彩萍.探析地热资源开发引起的环境地质问题[J].工程建设与设计，2017，（10）：137-138.
[4]成运利，陈尧森.地热资源开发的环境问题及对策[J].工程技术（全文版），2017，（2）：00038.
收稿日期：2018-04-09
作者简介：薛宇泽（1988-），男，助理工程师，硕士研究生，研究方向为地热能开发与利用。
关键词：地热资源；开发利用；主要环境问题；研究分析
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0206-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.123
Abstract： With the rapid development of the economy， the problem of energy consumption and the pollution of natural environment is extremely serious. As a renewable clean energy， geothermal resources can solve the energy problems in the present stage， but in the process of exploitation and utilization， the complex material in the deep underground is accompanied by geothermal water. The surface is causing serious damage to the surface environment and underground environment， which leads to a series of environmental problems. Based on this， this paper mainly analyzes the main environmental problems in the development and utilization of geothermal resources， puts forward the problems caused by the development of geothermal resources at the present stage， and puts forward the corresponding improvement measures.
Key words： Geothermal resources； Development and utilization； Main environmental problems； Research and analysis
地熱资源作为一种运用广泛、低碳节能、环境友好的新型绿色可再生能源，可应用于供暖、发电、洗浴、医疗、养殖等多个领域。地热资源很好地代替一些不可再生的能源，对我国经济的发展有着至关重要的影响。虽然地热资源的开发对缓解当今社会能源紧张状况具有重要意义，但是在地热资源开发利用的过程也带来一些负面的影响，如地温的变化、地面沉降、热污染等，这些问题都会对地热产业的可持续发展造成不利影响。对此，在其开发过程中，相关管理部门需将地热资源与其他矿产资源一样进行珍惜和保护，做到可持续开发。因此，相关管理部门必须加大对其重视程度，采取合理的措施解决上述问题。
1 地热资源的开发利用过程
1.1 浅层地温能的开发利用过程
浅层地温能的开发利用是指地下水源热泵以及土壤源热泵两种方式。热泵机组是一种利用高位能（电能）使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。地下水源热泵系统的热源主体为地下热水，在冬季，热泵机组通过从地下热水中吸收热量，对建筑进行供暖；在夏季生产井与回灌井交换，将室内热量转移到低位热源中，进而达到降温的目的。土壤源热泵系统无需利用地下水，其利用的是地表下一定深度（一般小于200m）范围内岩土体的热能，是由地球内部能量传导和太阳辐射共同作用而产生，且其随季节变化很小，故温度多年几乎无变化，一般低于25℃。
1.2 深层地热能的开发利用过程
深层地热能有直接利用和间接利用两种方式。间接利用是发电的形式对相关的地热能进行利用，一般情况下，地热流体的温度要在180℃以上才能用于发电；直接利用则没有那么多的要求，其主要利用方式就是供暖、洗浴和养殖等等。
2 地热资源开发过程中引发的问题
2.1 地热资源开发过程中引发的热污染问题
当前阶段，人们对于地热资源的开发利用程度还比较低，开发方式单一，未能形成梯级利用，且尾水的温度较高。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℃，这样一来很容易就会造成热污染问题。热污染问题往往会造成水体更易发生富营养化，水生生物大量繁殖进而对自然环境造成极大的危害[1-2]。
2.2 地热资源开发过程中引发的地温问题
地温会随着深度的增加而逐渐升高，但在浅层地表范围内，地下水对地温起着控制作用，尤其是在近地表的土壤层内更是如此。但由于地下水的过度开采，使得地下水位出现大幅度下降，导致上覆的松散岩土层因失去水这个冷却剂而形成采空区，因而打破了原来的水温和地温的动态平衡最终造成地温升高。
2.3 热资源开发过程中引发的地面下沉问题
地下水热资源的过度开发利用使得地面出现沉降的问题，由于地下热水资源的开采使得地下水位出现下降的现象，有效应力增加使砂粒排列紧密，孔隙度变小，含水砂岩压缩，地面相应沉降。因此相关的管理部门必须要加大对地热资源开发的管理力度，采取科学合理的施工技术解决上述问题。
3 地热资源开发利用过程中的环境保护对策
3.1 政府相关部门应加强监控与管理
导致地热资源开发过程中各种问题频发的原因除了过度开发以外，另外一个最主要的原因就是相关管理部门的监管工作不到位。要想解決地热资源开发利用过程中出现的问题，相关部门应加强监控与管理，严格地热工程的审批制度，强调地热资源开发过程中的监测网络和回灌系统建设以及综合开发利用，使地热资源能够合理有序地开发利用，减少盲目开采对地热资源造成的浪费[3-4]。
3.2 加强地热资源勘查、开发和保护
随着地热资源不断开发利用，其暴露出来的问题也越来越多。相关的管理部门如若期望对这些问题进行有效解决，就必须加强地热资源勘查、开发和保护的力度。加强对地热尾水回灌技术和地热尾水处理研究分析，进而对热能利用效率和传热管道保温措施进行强化，降低地热消耗和尾水温度，对地热资源的综合利用效率和经济环境效益进行有效地提高。
3.3 采用人工回灌技术
人工回灌技术是对地热矿水进行回灌来达到加快对地热水的补给速度和补给量，维持热储流体压力的恒定，避免尾水直接排入环境而造成污染，并能够有效地延长地热矿水的使用寿命，实现资源的可持续利用。目前阶段很多国家都是采用此种方式来对地热矿水资源开发过程中出现的问题进行解决。
4 结束语
随着时代的发展进步，地热资源在人们生活生产中的应用已越来越广泛。其作为一种新型的洁净可再生能源，与传统的化石能源相比几乎无污染，而且还具备可再生的优点。但随着人们对其开发程度不断加深也逐渐暴露出了一些问题，即，地热尾水排放造成地下水及地表水污染，钻机及其他设备在运行过程中产生噪声污染，地埋管铺设造成土壤扰动，地热水循环过程中导致局部地温升高等问题，这些随着时间的积累会引发不同程度的生态破坏和地质灾害，如地面沉降、地裂缝等。因此，相关管理部门必须加大对其开发的监管力度，采取科学合理的措施对上述问题进行解决，从而为我国经济的健康发展打下良好的基础。
参考文献
[1]邓凯文.地热资源开发利用产生的主要环境问题及保护措施[J].城市建设理论研究，2014，（14）：20.
[2]刘伟朋，郭彦威，刘永奇等.青藏铁路沿线（那曲-拉萨段）地热资源开发利用现状及存在的主要问题研究[J].环境科学与管理，2013，38（8）：141-145.
[3]胡彩萍.探析地热资源开发引起的环境地质问题[J].工程建设与设计，2017，（10）：137-138.
[4]成运利，陈尧森.地热资源开发的环境问题及对策[J].工程技术（全文版），2017，（2）：00038.
收稿日期：2018-04-09
作者简介：薛宇泽（1988-），男，助理工程师，硕士研究生，研究方向为地热能开发与利用。
