地下水源热泵若不能100%的回灌将是灾难

    引言

    热泵技术在暖通空调领域中构成的热泵供暖方式不仅避免了“高位能源—供暖—废弃物”的单向性传统供暖方式,而且跳过“过程末端治理”的第二种模式,直接走“再生能源+高位能—供暖—废弃物与再生能源的”部分能量循环使用的闭环式循环过程的第三种模式。因此,近年来热泵供暖(冷)在我国应用十分广泛[1]。但是,纵观世界各国热泵的发展态势,我们明显地看到,在世界各国热泵发展过程中曾多次出现热泵发展停滞、热泵市场下跌等问题。我们应很好地吸取各国发展热泵的经验和教训,以便避免在今后我国热泵快速发展中出现类似的发展停滞现象。为此,撰写本文,以发出科学的善良警告———地下水源热泵若不100%回灌地下水将是子孙后代的灾难。其理由十分简单,即:

    ·我国地下水资源十分短缺;

    ·我国地下水超采现象严重,已引起一些地质灾害问题,亟待解决;

    ·目前,国内运行的地下水源热泵系统的回灌尚存在许多问题,又未引起有关部门的高度关注;

    ·国内有关部门与业主对地下水源热泵系统的回灌缺乏有效的管理与监测。

    1、我国地下水资源十分短缺

    全球地下水水量为0.237×108km3,仅占全球水总量的1.71%,而其中咸水为0.1287×108km3,淡水为0.1083×108km3[2]。而我国地下淡水资源量为694km3[3],仅占世界地下淡水资源的0.6/10000,可见我国地下水总量贫乏。同时,由于我国地形、降水分布的地域性差异,使我国地下水资源具有南方丰富、北方贫乏的特征。占全国总面积的60%的北方地区地下水天然资源量约260km3/a,约占全国地下水天然资源量的30%,不足南方的1/2。占全国总面积约1/3的西北地区地下水天然资源量约110km3/a,约占全国地下水天然资源量的13%;而东南及中南地区,面积仅占全国的13%,但地下水天然资源量约为260km3/a,约占全国地下水天然资源量的30%[2]。我国地下水分布的不均匀性,为普遍地推广与应用地下水源热泵带来地域的局限性。

    我国人口众多,淡水资源人均占有量为900m3,低于世界平均水平的1/4,居世界第110位,被联合国列为13个典型贫水国之一[4]。再加上水质污染状况严重,导致我国600多个城市有300多个城市缺水[5],根据1988年统计,在300多个缺水城市中,其中100多个是严重缺水城市,主要集中在北方,高峰季节只能满足65%的用水量,全国城市日缺水量达到1600万m3。特别是北方地区,由于地表水资源缺乏,主要依靠开采地下水来弥补用水量的不足。

    根据《2000年中国水资源公报》记载,2000年全国总供水量5531亿m3,其中地下水开采量达1060亿m3。北方松辽河、海河、黄河、淮河四大流域片,地下水开采量达845亿m3,占全国地下水开采量的79%。北方地区地下水供水量在总供水量中占有较大比例。其中海河流域占66%,黄河中下游占60%,辽河流域占59%。南方各流域片地下水占总供水量的比例都在5%以下,但集中在都市化区域。

    基于这种现状,决定了地下水源热泵只能通过地下水来采集浅层地能(热),而不得再对地下水资源造成浪费和污染。

    2、地下水超采面临的问题与教训

    地下水超采是指两部分:一是浅层地下水超采,即地下水多年平均开采量超过相应的总补给量,并造成地下水位持续下降的现象;二是深层承压水超采,由于补给十分困难,其大规模开采即可视为超采量。

    由于地下水开采过于集中,在城市地区引起地下水位持续下降、地面下沉、海水入侵等环境地质问题。

    2·1区域地下水位持续下降,降落漏斗面积不断扩大

    例如:

    ·目前北京超采区形成1000km2的下降漏斗,漏斗区平均水位下降4m多,中心水位下降20-30m,严重的地区达40m[5]。