地下热水开采引发的环境问题及防治措施分析
刘永康
云南省保山市施甸县甸阳水利工作站 云南 保山 678200
摘 要 地下热水是一种矿产资源，具有较高温度并含有特殊的矿物质成分和气体成分而具有一定医疗价值。近年来，随着经济利益巨大化，地产商以赢利为目的，开采利用地下热水，南方某一地区深层地下热水的开采已呈盲目之势。众所周知，地下热水同一般地下水一样，并非取之不竭。过量开采、盲目使用必然造成灾害。本文就过量开采地下热水对人类生活环境，社会环境造成的灾害，并就如何防治这一灾害提出了改进措施。
关键词 地热资源；环境影响；建议和防治措施
地下热水是一种能源，即地热资源，是在长期的地质作用下而形成的矿产资源，2014 年至2018年间，在南方某一地区面积不足1km2的地方就打出了4口深层自流热水井，2口正常经营使用，一口，深度大约1800多米、另一口深度大约1700多米、1口正常无经营使用，深度大约1600多米、另1口尚未使用深度大约2200多米。可以说，地下热水可以得到很好的应用，但是也应该认识到地热资源的开采也造成了很大的危害。
1 对环境的影响
（1）空气污染。空气污染是地下热水过度开采造成的非常严重的污染问题，在此过程中，地下热水被从很深的地底抽取上来，进而面对了更小的地表压力，进而产生出一些气体和悬浮物被排放到大气中，造成较为严重的空气污染问题。其中浓度较高、危害较大的主要有硫化氢（H2S）、二氧化碳（C02）等不凝气体[1]。
（2）化学污染。地热水形成于高温、深循环的深部岩层中，由于地底环境特殊，封闭性强，使得地热水中富含大量的化学成分，同时也具备高矿化度的特点，其含量超过饮用水水质标准或灌溉水质标准，如果没有加以有效处理且长期排放的话，将给生态环境带来污染，一是引起土壤盐渍化和土壤板结，从而影响农作物的正常生长。二是有害元素的污染，地下热水中的有害元素主要有氟（F）、硼（B）、砷（AS）、汞（Hg）和氡（Rn222）等。对人体健康的影响，通过食物链富集在动植物体中的有毒物质直接或间接地危害人体健康。
（3）热污染。地热水具有较高的温度， 地热尾水未经处理长期排放， 其就会释放掉较大的热量，使周围的空气、地面、水体温度上升，改善生态环境，而生态环境的巨大变化，也会对周边的生物正常生存产生巨大的破坏，改变现有生态的平衡。
（4）诱发地震。从客观表现而言，在诸如有火山的地区以及岩浆活动区域，非常容易出现地热异常问题，这是因为这些地区是地壳构造十分活跃的区域。而地热资源大部分时候是发生于自然断裂通道和活断层上的，在地震活动十分频繁的地区，地热资源可以更好地被集聚。而对于地下热水而言，其更多地聚集于地层的深处，形成过程十分漫长，复杂程度也非常高，因此在对其进行开采后，很多时候并不能够借助天然降水加以有效补给。因此，如果盲目开采，自然会让其出现枯竭的威胁，使得水位严重下降。事实上，地热水属于地球壳体非常重要的一部分，能够有效帮助地壳缓冲地基岩石板块应力，进而有效缓解地表压力。而一旦地下热水枯竭或者大量减少的话，岩层内部以及岩层下部的水体就会严重空缺，进而造成大地的稳定性受到冲击[2]。
（5）地面沉降。长期过度开采地下热水，使得热水短时间内无法及时恢复，就会造成水位出现严重下降的情况，在这种情况下，地层内部的应力平衡就会遭到极大的破坏，进而造成地层内部孔隙内的水压力也下降，有效应力增加，在这种情况下，地层内部的热储层就会出现压缩变形的影响，进而引发地面出现沉降问题，具有最佳地面沉降记录材料的一例是新西兰的怀拉基地热区，这个地区在1956年井孔试验开展以后就开始了地面沉降的测量工作，1964～1974年期间的地面沉降量最大，达到45m左右，发生在井东的1500m处。其影响范围达65km2，最大水平移动达0.4m，坡向沉降中心。同时由我国天津市根据市区沉降测量表明，开采300 m深度以下地下水，对地面沉降影响约占总沉降量的35%～50%。
（6）地热水资源衰减。客观而言，当前我国很多地区的地热能源是基于水为载体发挥作用的。在运行过程中，这些地热资源是在地质活动下产生的能量，且能量的储存量较大。然而，我们也应该认识到，水资源并不是无限的。水资源的循环是一个复杂的过程，需要首先进行渗透和汇集，然后再通过吸纳热能等复杂的过程进行补给，在此过程中，也会受到地质构造的极大影响。这也决定了水资源并不具备非常强的再生能力。在这种影响下，地热水自然也无法长期得到稳定的补给。据同位素鉴定结果来看，一般地热水的年龄大多至少一万年以上。由此可见，地热水的生成是十分困难的。在这种情况下，过度浪费地热水，就会对原本平衡地下水供应状态产生极大的破坏，进而造成地热水资源遭到破坏。
水浴温度和出口NG温度控制的特点是过程的输出无法及时地反映出施加于被控对象的控制作用，也就是说被控对象具有较大的纯滞后，在滞后时间内，被控参数完全没有响应，而通过串级控制克服的一些扰动又因为滞后的因素，使得系统不能及时地跟随被控量进行调整。随着超调量(y)的增大，使得控制系统的稳定性变差。对于这种时滞系统的控制，常用的控制方法就是引入Smith预估补偿来消除传热过程时间大滞后[9]。
当前国内质量控制工具的利用尚不成熟,仍处于学习阶段。而在美国的笔译项目中,术语管理贯穿整个项目,质量控制更是一个动态过程,并紧密结合各类计算机软件技术。
2 建议和防治措施
基于以上各方面的影响，大肆对地热水资源进行盲目开采，致使空气污染、化学污染、热污染、诱发地震、地面沉降、地热水资源衰减及对野生动植物的影响等环境问题应引起高度重视。为了合理开发利用和保护地热水资源，保障地热水资源的可持续利用，可以采取如下相应的措施：
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①加强地下热水动态和地面沉降监测，建立完善区域地热水资源监测系统。保证开采量要小于其最大允许开采量，避免引起环境地质问题和地热资源的枯竭，做到可持续地利用地热资源。②建立科学、合理的尾水回灌系统。采用人工回灌技术，对尾水进行处理，使之符合回灌水的水质要求，不造成二次污染。将地热废水回灌地下，既可保护环境，又维持储层压力。这不仅使环境得到了保护，也使地热储层得到了保养[3]。地热回灌的作用：a.减缓地热尾水排放对生态环境影响，减少由于直接排放可能对环境造成的热污染和化学污染；b.改善或恢复热储产热能力；c.保持热储层压力，稳定热田开采条件，预防地面沉降。③规范和完善地热开发过程中的环境影响方面的法规，针对热能开发的环境治理和预防措施。④建立一个是谁管，并把管理落实到实处的相关机构。让自然生态环境不受到危害。
参考文献
[1]郭丽华.我国地热资源环境立法的探讨[J].中国资源综合利用,2008,(12):37-38.
[2]刘时彬.地热资源及其开发利用和保护[M].北京:化学工业出版社,2005:97.
[3]尚守忠.北京地热开发利用中环境问题及其防治的探讨[J].北京地质,1990,(2):29-37.
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