羊八井地热电站排水热利用现状及改进措施研究

张艳　杨琼芬

摘要通过对羊八井地热电站的尾水排放量进行计算及分析，提出了羊八井地热电站现存的不合理排水问题，并针对该问题制定了合理的尾水排放方案。

关键词羊八井地热电站；排水；热影响；措施

中图分类号S215；X57文献标识码A文章编号0517-6611（2014）09-02717-02

作者简介张艳（1989-），女，贵州兴仁人，硕士研究生，研究方向：水环境资源开发利用与保护。

我国地热资源储量丰富，据初步估算，地表以下2 000 m范围内储存的地热能相当于2 500亿t标准煤的热量，其中在现有经济和技术条件下能被开采利用的量约为33亿t标准煤的热量。地热资源作为一种环境友好型的“清洁能源”，其本身的开发利用并不会产生污染物。若能合理地开发利用，对增加能源供应、改善能源结构、保障能源安全等方面具有重要意义。但若不注重开发过程中的环境问题，必将造成严重的资源浪费和环境问题，最终得不偿失。目前，各地的地热资源开发利用取得了一定的进展，但总体来说开发利用率仍较低，全国地热资源总开采量还未达可利用总量的1‰，因此，我国的地热资源还具有广阔的开发利用前景。2006年开始实施的《中华人民共和国可再生能源法》，把地热等可再生能源的开发利用作为能源发展的优先领域。2007年6月国务院常务会议审议并原则通过的“可再生能源中长期发展规划”提出，到2020年，地热能年利用量规划达到1 200万t标准煤[1]。

因回灌技术的复杂性以及受地质条件影响较大等原因，目前大部分地热利用项目中，尾水回灌率仍较低，大量未能回灌的尾水被直接排入周边地表水体。但是我国地热资源的开发利用方式仍相对单一，当热能利用后，弃水温度仍较高，这些含有高热量的尾水进入水体后将导致水体温度升高，进而对水体功能及生存于其中的水生生物造成影响。因此，地热资源开发利用项目中，尾水直接排放对水体造成的影响不容忽視。

1地热电站排水产生的热影响

地热电站排入河流的水体温度较高，会产生一系列的热影响，主要包括以下三个方面。其一，排水进入受纳水体后，使受纳水体温度升高，进而从降低水体溶解氧含量和加速水体富营养化两方面导致受纳水体水质变差。其二，基于温度对水生生物的生态作用，排水使受纳水体温度升高，进而对水生生物种群组成、生物数量和群落结构三方面产生影响。其三，其他方面影响主要包括使河面蒸发量增大，河流失水严重；使河岸带滩地生物多样性降低、植被退化；抬高河床，阻塞河道，增加洪水发生概率；加重水体中重金属及有毒物质的毒性；引起致病微生物孳生与繁殖等。

2羊八井地热电站概况及尾水外排状况

2.1羊八井地热电站概况西藏自治区位于中国西南边陲，是素有世界屋脊和地球第三极之称的青藏高原的主体。高原特殊的大地构造环境下形成的地热资源分布广泛、种类繁多、成因独特，具有巨大的资源开发利用潜力[2]。

羊八井地热电站位于西藏自治区当雄县羊八井镇，是我国兴建的第一座同时也是目前国内最大的地热电站，该电站的建设为西藏地区的经济发展和社会稳定发挥了非常重要的作用。但由于种种原因，羊八井地热电站尾水回灌率目前仍较低，每天有超过50%的地热尾水被直接排入藏布曲。羊八井地热电站在发电过程中产生的大量尾水，温度较高，平均达73 ℃。据估算，羊八井地热电站尾水排放，每秒内约有数千万焦耳的热量进入水体，这必将使藏布曲（堆龙河）一定区域内水温升高，水质变差，使水生生物的生存受到影响。

2.2羊八井地热电站尾水外排量该研究收集到2004～2006年羊八井地热电站的逐月发电量资料，这3年是羊八井电站运行以来连续发电量较高的3年，具有较好的代表性。对这3年的数据求平均值，可以用于反映羊八井地热电站正常发电期间的基本运行状况及规律，并据此计算正常运行条件下，羊八井电站的逐月平均尾水产生量和外排量。2004～2006年羊八井地热电站发电机组逐月发电量统计情况见图1。

2.3羊八井地热电站排水状况分析羊八井地热电站目前排水量的大小主要取决于发电量的大小，每年的11月～翌年5月，羊八井电站发电量较大，随之产生的尾水较多，排水量也较大，而这期间藏布曲的来水量却较小，电站排水导致受纳水体温度升高量较大；相反，每年的6月～10月，羊八井电站发电量相对较低，排水量较小，这期间藏布曲的来水量却较大，电站排水导致受纳水体温度升高量较小，对水体产生的影响不大。

在6月～10月期间，因来水量较大，受纳水体可接纳相对大量的排水，而不会产生明显升温。然而，羊八井地热电站目前的排水方式没有很好地利用这一资源条件，相反地在每年的11月～翌年5月期间来水量较小时，电站却排放比6月～10月期间更多的尾水，从而使藏布曲水温升高幅度较大，对受纳水体造成一系列不利影响。

3羊八井地热电站排水治理方案

羊八井地热电站目前的排水方案使排水量与受纳水体来水量之间形成“峰谷相对”的矛盾局面。为解决这一矛盾，该研究提出通过贮存池暂存，实施“枯蓄丰排”的排水方案。

《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中规定，人为造成的环境水温变化应限制在，周平均最大升温≤1 ℃，周平均最大降温≤2 ℃[3]。而实际情况中大多数温排放在排放口及其附近一定区域造成的水体温升都超过上述规定的限值，此外，该标准中没有对排放口混合区的几何尺度进行说明和限定，缺乏实用性。该研究结合羊八井地热电站所处区域的实际情况，以及经济合理性与技术可行性的考虑，计算最大升温为5 ℃条件下的各月最大允许排水量，来水条件考虑设计频率P=50%、P=75%、P=90%时的流量过程。