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地?zé)岢梢?/strong> 地球深部是什么樣子?凡爾納的科幻小說《地心游記》,將地球內(nèi)部描寫的光怪陸離,有波濤洶涌的大海、巨大的蘑菇林和攝人心魄的巖漿崩裂等等。自古以來地球內(nèi)部就是一個神秘的存在。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,對地球內(nèi)部的不斷深入探索,它逐漸清晰的呈現(xiàn)在人類面前。 現(xiàn)實(shí)中的地球本身就像一個大鍋爐,深部蘊(yùn)藏著巨大的熱能。在地質(zhì)因素的控制下,這些熱能會以熱蒸汽、熱水和干熱巖等形式向地殼的某一范圍聚集,如果達(dá)到可開發(fā)利用的條件。就成為了具有開發(fā)意義地?zé)豳Y源。 一般來說,越往地下溫度越高,從地球表明往下正常增溫梯度是每1000米增加25-30攝氏度,在地下約40公里處溫度可達(dá)到1200攝氏度,據(jù)科學(xué)家推測,地球中心溫度可高達(dá)6000攝氏度!地?zé)峋褪堑厍騼?nèi)部蘊(yùn)藏的能量。 地?zé)峒易?/strong> 地?zé)豳Y源包括淺層地?zé)崮?、水熱型地?zé)豳Y源和干熱巖資源,三者構(gòu)成了地?zé)岽蠹易濉?/span>其中靠近地表的是淺層地?zé)崮?,它的熱量來自地球表層、地球?nèi)部傳導(dǎo)或者對流的熱量以及太遠(yuǎn)能輻射的熱量,儲存于地下200m深度范圍內(nèi)的水體、土體和巖石中,溫度低于25℃,采用熱泵技術(shù)可提取用于建筑物供熱或制冷等;其次是家族里的中流砥柱—水熱型地?zé)豳Y源,是指賦存于天然地下水及其蒸汽中的地?zé)豳Y源,它是通過地下水在巖層空隙中吸收的熱量,儲層在深部巖層中的空隙中,溫度一般不低于25攝氏度;最后提到的必須是地?zé)峒易逯袧摿薮蟮母蔁釒r資源,主要埋藏于距地面3—10千米的高溫巖體,一般溫度大于180攝氏度,內(nèi)部含流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。三種類型從淺部到深部,共同構(gòu)成了整個地?zé)峒易濉?/span> 圖1 淺層地?zé)崮苁疽鈭D 圖2 水熱型地?zé)豳Y源成因模式 地?zé)嵊锰?/strong> 地?zé)豳Y源的用處很多,從最簡單的溫泉洗浴,到復(fù)雜的地?zé)岚l(fā)電。地?zé)豳Y源利用方式多種多樣,一般根據(jù)地?zé)崃黧w的溫度不同進(jìn)行分類,大于150攝氏度的高溫地?zé)峥梢杂脕戆l(fā)電、烘干和采暖;90攝氏度到150攝氏度的中溫地?zé)豳Y源,可以用來烘干、發(fā)電和采暖;低溫地?zé)豳Y源中,60攝氏度到90攝氏度的熱水可以用來采暖、理療、洗浴和溫室,40攝氏度到60攝氏度的溫?zé)崴梢杂脕砝懑煛⑾丛?、采暖、溫室和養(yǎng)殖,25攝氏度到40攝氏度溫水的可以用來洗浴、溫室、養(yǎng)殖和農(nóng)灌。 圖3 地?zé)豳Y源開發(fā)利用方式 在這些利用方式中,應(yīng)用最為廣泛的是“地?zé)峁┡薄?/span>地?zé)峁┡膬?yōu)勢在于綠色環(huán)保、一機(jī)兩用、安全可靠、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低。 要進(jìn)行供暖,首先需要把地底下的“熱”給取出來,地球內(nèi)部儲存熱的介質(zhì)有水和地層。在地?zé)峁┡^程中,一般利用熱儲層中的熱水。用開采井抽取地下熱水,經(jīng)過前期處理后輸送到換熱站,將熱水的熱量從換熱站提取出來。換熱后的熱水通過回灌井回灌到地下熱儲層,在儲層內(nèi)重新升溫變成熱水。也就是通過水作為載體,先開采、再回灌,取熱不取水,在開發(fā)利用的同時,保障資源的可持續(xù)性。 我國地?zé)豳Y源分布廣泛,服務(wù)國家重大建設(shè) 地?zé)豳Y源的環(huán)保可持續(xù)性,可以為節(jié)能減排、霧霾防治提供綠色清潔能源保障。我國地?zé)豳Y源分布廣泛,現(xiàn)有地?zé)衢_采井5818眼,溫泉2334處,中低溫資源年可開采量折合標(biāo)準(zhǔn)煤18.5億噸,可為11億家庭提供清潔供暖。主要用于供暖、種植、養(yǎng)殖和旅游療養(yǎng)等,發(fā)電潛力150萬千瓦。西南地區(qū)高溫地?zé)豳Y源發(fā)電潛力為712萬千瓦,夠一個家庭用電4700年。年可開采量折合標(biāo)準(zhǔn)煤1530萬噸,可供一大排量汽車?yán)@地球跑345圈。 雄安新區(qū)地?zé)豳Y源豐富,具有埋藏淺、溫度高、水質(zhì)好和易回灌等特點(diǎn),其中容東片區(qū)范圍內(nèi)深層地?zé)豳Y源豐富,年可采資源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤3.71萬噸,可以支撐300萬平方米的建筑物供暖需求。在雄安新區(qū)的規(guī)劃建設(shè)中,提出了“采灌均衡、深淺聯(lián)用、清潔高效、永續(xù)開發(fā)”的地?zé)豳Y源開發(fā)利用模式,打造地?zé)嵋?guī)?;⒖沙掷m(xù)高效利用的全球樣板,構(gòu)建藍(lán)綠交織、清新明亮、水城共融的生態(tài)城市。為京津冀協(xié)同化發(fā)展提供能源保障。
圖4 雄安新區(qū)地?zé)豳Y源綜合利用
地?zé)豳Y源是一種儲量大、分布廣和開發(fā)利用安全、穩(wěn)定清潔和高效的可再生能源。相信,未來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,地?zé)豳Y源會更加廣泛的應(yīng)用于人類生活,服務(wù)于整個社會建設(shè)。地?zé)豳Y源是地球奉獻(xiàn)給人類的又一個能量寶庫,有其不可估量的前途。
作者:李曼 張薇(中國地質(zhì)調(diào)查局中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所) |
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