某地熱項目取水對水資源的影響論證

耿華 張霞 王亞娟

（1.濟源市水土保持監(jiān)測站，河南 濟源 459000；2.駐馬店市楊莊滯洪區(qū)水務(wù)中心，河南 駐馬店 463000；3.新蔡縣水利建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，河南 新蔡 463500）

0 概況

該地產(chǎn)地熱供暖項目位于某縣西城區(qū)紫氣大道與志元路東北角，主要用于解決小區(qū)住戶冬季取暖問題，完善城區(qū)供熱基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)。項目建成使用后，將會極大地改善當?shù)鼐用竦娜∨枨?，提高居民生活品質(zhì)。小區(qū)共建有15棟住宅樓，建筑面積115 188 m2，設(shè)計供暖面積80 632 m2，小區(qū)容積率2.40，綠化率40%，設(shè)計入住996戶。

該小區(qū)于2016年3月打好1號地熱井，井深1 700 m，出水溫度58.50℃，抽水量95 m3/h。該井主要為了探明新近系熱儲層位和熱儲資源量。2016 年10 月打好2、3 號地熱井，井深分別為1 288.97 m、1 399.30 m，出水溫度44.68℃、53℃，水量88 m3/h、85 m3/h。該小區(qū)供熱站房建成后，為了解決用戶集中供暖需求，于2016 年11 月15 日開始對該小區(qū)集中供暖。由于前期小區(qū)入住率較低，入住戶數(shù)不到100戶，本著節(jié)約能源可持續(xù)利用地熱資源的目的，前期分別采用（開采層位1 113.20～1 369.25 m）、2號地熱井作為回灌井（回灌層1 128.26～1 288.97 m）。入戶溫度可達到20℃，供暖效果明顯。

1 工作等級與水平年

1.1 工作等級

1.1.1 地下取水分類等級的確定

①開發(fā)利用程度：根據(jù)《河南省水利廳關(guān)于公布河南省地下水超采區(qū)范圍的通知》，該縣除鄉(xiāng)鎮(zhèn)外全部鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于深層承壓水一般超采區(qū)，分類等級為一級；②地下水取水量：項目設(shè)計取用深層新近系館陶組熱儲層地熱水量為0.17 萬m3/d，用于小區(qū)地熱生活供暖。項目取用深層地熱水僅提取熱水中的熱能后全部回灌到同層，不減少深層承壓水的水量，符合《國務(wù)院關(guān)于實行最嚴格水資源管理制度的意見》要求。項目分類等級三級；③水文地質(zhì)條件：項目取用新近系館陶組熱儲，取熱不取水。項目位于某凹陷區(qū)內(nèi)，區(qū)內(nèi)熱儲屬于沉降盆地傳導(dǎo)型，熱儲地質(zhì)條件中等，分類等級為二級。

綜合確定地下水取水分類等級為一級。

1.1.2 用水合理性分類等級的確定

①用水系統(tǒng)：項目用水系統(tǒng)為地熱供暖工藝用水，分類等級為三級；②生產(chǎn)用水比例：項目地熱水全部用于地熱供暖系統(tǒng)交換提取熱能，用于小區(qū)住戶生活供暖使用，分類等級為三級。綜合確定用水合理性分類等級為三級。

1.1.3 取水影響分類等級的確定

項目取用熱儲層位為深層熱儲1 100～1 700 m，系統(tǒng)取熱不取水。對第三者取用水影響輕微，取水不涉及水功能區(qū)，論證級別為三級。

1.1.4 退水影響分類等級的確定

項目退水主要為用戶終端系統(tǒng)地暖管放水損失量，年退水量約144 m3（0.05 m3/h，1.20 m3/d），主要污染物為SS。全部退入污水處理廠進行處理。項目退水對水生態(tài)影響輕微。分類等級定為三級。地熱水經(jīng)過供熱系統(tǒng)被提取熱能后全部又通過回灌井回灌，整個過程中不存在水量消耗，設(shè)計回水量與設(shè)計取水量一致70 m3/h，年回水量為20.16萬m3。

綜合以上分析，確定本工程水資源論證工作等級為一級。

1.2 水平年

論證現(xiàn)狀水平年一般選取與進行水資源論證時較接近的年份，并避免特枯或特豐水年。該縣2015年降水量680.10 mm與多年平均降水量715.80 mm 較接近，且最接近建設(shè)項目建設(shè)時間，故論證選取2015年為現(xiàn)狀水平年。

2 取水對區(qū)域水資源影響分析

2.1 水資源分析論證范圍及影響

2.1.1 分析范圍

以建設(shè)項目取用水有直接影響關(guān)系的區(qū)域為基準，結(jié)合取用水總量控制和水功能區(qū)限制納污控制要求，統(tǒng)籌考慮流域與行政區(qū)域水資源管理要求，確定分析范圍。綜合確定分析范圍為縣域全境，面積約為1 248 km2。

2.1.2 取水水源論證范圍

根據(jù)Visual Modflow數(shù)值模型預(yù)測結(jié)果，某房地產(chǎn)在1 采2 灌模擬條件下，地熱供暖系統(tǒng)運行120 d開采井水位降深達到最大，降深為21 m，地熱水開采產(chǎn)生的影響范圍最大為800 m。按照該房地產(chǎn)開采井和回灌井布置點位，結(jié)合預(yù)測結(jié)果，房地產(chǎn)地熱開采回灌后，回灌井水位降深在最近的小區(qū)景苑名城規(guī)劃開采點位產(chǎn)生的水位變化值為不到1 m。其余規(guī)劃小區(qū)地熱開采井和回灌井都在項目水位影響范圍之外。

綜合確定項目論證范圍以開采井、回灌井影響半徑外擴500 m 所圈定的范圍作為論證范圍，面積4 km2。取水影響范圍與論證范圍一致，面積4 km2。

2.1.3 退水影響范圍

項目取用深層熱儲用于集中供暖，深層地熱流體經(jīng)過系統(tǒng)循環(huán)后同層回灌。自來水退入市政管網(wǎng)。故地熱回水影響范圍與取水影響范圍一致，面積4 km2。自來水不考慮其退水影響范圍。

2.2 區(qū)域水資源可利用量及其配置方案的影響

房地產(chǎn)地熱集中供暖取用新近系館陶組地熱流體，井深1 400～1 700 m。項目取水與全封閉回灌同時進行，堅持采灌同層，用水過程中嚴格遵循取熱不取水、依灌定采原則。而某縣城區(qū)工農(nóng)業(yè)和生活地下水開采層位為350 m 以淺。地熱開采井取用熱儲層位之上均采取止水措施，因此，項目取用深層地熱流體對區(qū)域水資源影響輕微。根據(jù)《中華人民共和國水法》、《國務(wù)院關(guān)于實行最嚴格水資源管理制度的意見》深層承壓水原則上作為應(yīng)急和戰(zhàn)略儲備水源。項目取用深層地熱水僅提取熱水中的熱能后全部回灌到同層，不減少深層承壓水的水量，符合最嚴格水資源管理制度的要求。

2.3 對水生態(tài)的影響

項目取水為深層地熱水，不影響某縣淺層和中深層地下水資源量，取水同時全部回灌。因此，項目取水不會導(dǎo)致項目區(qū)河段內(nèi)魚類和水生生物群種的滅絕，對生態(tài)環(huán)境影響甚微。

2.4 對水功能區(qū)納污能力的影響

項目取水過程中，降水量和地表徑流很難通過深厚的地層對目標含水層進行垂向補給，補給比重較小，因此，項目的取水對該區(qū)河段徑流過程影響甚微。項目取水回灌全封閉進行不外排，因此不會改變河道自凈能力，不影響水功能區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀。

2.5 取水對其他用戶的影響

根據(jù)實地調(diào)查，在新城區(qū)范圍內(nèi)位于新區(qū)實驗中學分布有1 眼地熱井，2005 年12 月開始抽取地熱水，開采深度1 100 m，開采熱儲層位為新近系明化鎮(zhèn)組，單井取水量為50 m3/d 用于學生洗浴。與項目地最小距離為1 km。該井已于2017 年6月29 日前被封停。項目取水為1 100 m～1 700m的新近系館陶組地熱水，與新區(qū)實驗中學所取熱儲不是同一層位，新區(qū)試驗中學地熱井封閉后，項目取水不存在水源襲奪問題，現(xiàn)狀條件下，城鄉(xiāng)示范區(qū)內(nèi)沒有其他用水戶與項目取用熱儲同層位，因此項目的取水對于其他用水戶不會造成影響。

2.6 取水對地面沉降的影響

根據(jù)地熱研究資料，地熱長期取水可能造成地面沉降影響。埋深＜600 m 的地熱水開采會引起地面沉降，600 m 以下新近系熱儲及基巖熱儲的開采造成的地面沉降不明顯。通過加壓回灌可緩解地面沉降。根據(jù)多項國內(nèi)研究結(jié)果，水源熱泵抽水回灌多年尚未出現(xiàn)建筑物的過大沉降和變形問題。為避免長期開采發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，確保水安全，建議建設(shè)單位實時觀測開采和回灌數(shù)據(jù)，確?；毓嗑?00%同層回灌。縣政府應(yīng)加強監(jiān)管力度，對地熱開采井周邊的建筑（構(gòu)）筑物進行動態(tài)沉降觀測。

3 結(jié)語

該房地產(chǎn)地熱供暖工程在開發(fā)利用過程中，實現(xiàn)全封閉同層回灌，不會對周圍取水戶及生態(tài)造成影響，不會造成地下水資源量的減少，而且項目循環(huán)用水僅發(fā)生熱交換，回灌后沒有導(dǎo)致地下水惡化，回灌停止后水中離子含量有逐漸恢復(fù)的趨勢，在密閉的回灌系統(tǒng)中，回灌水質(zhì)不會對回灌井熱儲產(chǎn)生傷害（采灌井同層）。但系統(tǒng)長時間不運行其水中鐵離子、硫酸鹽濃度會升高，建議對回灌井進行周期性的再生回揚處理并定期觀測供水井、回灌井水質(zhì)變化情況。