中国浅层地热能成因机理及其控制条件研究

研究成因机理及其控制条件,对我国大规模科学开发利用浅层地热能意义重大。研究表明:浅层地热能分级控制特征明显,大地热流和年均气温控制浅层地热能大地成因。基岩埋深、地温梯度、活动断裂和地下水条件,控制浅层地热能区域分布规律。浅层地热能可采能力,则主要由浅层地温场、地下水条件、岩土体物质成分和结构、孔隙度、含水率和回填材料制约。常温层底板埋深温度等值线可以表征区域分布规律,基底埋深控制总体分布特征,后期活动断裂是影响和控制的关键因素,地下水条件对浅层地热能迁移赋存规律影响较大。首次提出我国浅层地热能开采区规模分类方案。     

中国省会城市浅层地热能开发利用条件及潜力评价

浅层地热能资源以其高效和环保的特点,近年来在中国得到了广泛的应用。地质条件、浅层地温场特征、岩土热物性特征等参数,是影响浅层地热能开发利用的重要参数。笔者在阐述浅层地热能开发利用条件的基础上,结合全国省会城市浅层地热能调查评价成果,对浅层地热能开发利用适宜性和资源潜力进行了评价。结果表明,在我国陆区范围内,恒温带温度受太阳辐射影响最大,恒温带顶板埋深与气温变化趋势相反,岩土体导热系数受岩性影响明显。中国浅层地热能资源主要用于建筑物供暖和制冷。我国31个省会城市80%的土地面积适宜利用浅层地热能,浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤2.8亿t,可为供暖和制冷提供丰富的能源储备。按利用方式、需求程度将我国浅层地热能开发分为全年集中利用区、全年分散利用区、分散式冬季供暖区和分散式夏季制冷区4类。浅层地热能开发利用对推动中国绿色、低碳、节能型城市化发展,解决京津冀地区冬季雾霾和南方城市冬季供暖问题具有重要意义。     

我国主要农耕区水稻土有机碳含量分布及影响因素研究

水稻土是我国主要的耕作土壤之一,水稻土有机碳变化与全球气候变化息息相关,因此研究我国主要农耕区水稻土有机碳含量分布特征及影响因素具有重要的现实意义。本文基于全国多目标地球化学调查1：250000土壤数据库,以行政区划分析了水稻土有机碳分布规律,从土壤pH值、年均气温、年均降雨量、耕作方式等角度探讨了其对水稻土有机碳含量...     

常温层温度特征及浅层地温能成因机理研究

常温层温度及深度是浅层地温场的重要指标,工程实践中常用常温层温度来代表地下岩土体原始温度。研究表明常温层温度与年均气温和大地热流密度密切相关,浅层地温能是在太阳能照射和地心热产生的大地热流的综合作用下,存在于地下近表层数百米内的土壤、砂岩和地下水里的低温地热能。据常温层温度特征,将我国浅层地温能分为tH≧15℃、tH=10～15℃和tH≦10℃3种类型。     

气候变化与人类活动对渭河源区近30年径流量影响研究

利用渭河源区渭源水文站和气象站1981—2010年气温、降水、蒸发以及径流实测资料,运用坎德尔秩次相关、斯波曼秩次相关、线性趋势回归检验法对水文气象要素变化趋势进行检验,利用双累积曲线以及累积距平曲线找出年径流量突变年份,运用定量分析法计算气候变化与人类活动对径流量变异的贡献程度。结果显示:渭河源区年均降水量与年径流量均呈减少趋势,年均气温与年蒸发量呈显著上升趋势;渭河源区年均气温、年均降水量、年蒸发量、年径流量均发生显著性突变;年均降水量与年径流量相关性最高,降水量是影响渭河源区年径流量衰减主要气象因素;气候变化与人类活动对径流量变化的贡献率分别为23.2%和76.8%。人类活动是渭河源区流域径流量变异的关键驱动因素,对径流量变化的影响远大于气候变化影响程度。     

基于CMIP6模式数据的1961—2100年青藏高原地表气温时空变化分析

基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的22个地球气候/系统模式模拟数据,分析了1961—2100年期间青藏高原年均地表气温在不同情景下的时空变化。结果表明,多模式集合平均的模拟结果优于大多数单个模式。由于共享社会经济路径（SSP）和辐射强迫的不同,在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5四种情景下,2015—2100年间青藏高原年均地表气温的增温趋势分别为0.10 ℃·（10a）^-1、0.29 ℃·（10a）^-1、0.53 ℃·（10a）^-1和0.69 ℃·（10a）^-1,帕米尔高原、藏北高原中西部和巴颜喀拉山区为三个升温中心。相对于1995—2014年参考时段,到本世纪中期（2041—2060年）,青藏高原区域年均地表气温将分别增加1.37 ℃、1.72 ℃、1.98 ℃和2.30 ℃,而到本世纪末期（2081—2100年）,年均地表气温将分别增加1.42 ℃、2.65 ℃、4.28 ℃和5.38 ℃。与《巴黎协定》提出的到本世纪末全球平均气温升高不超过2 ℃目标相比,无论在哪种情景下,到本世纪中期时青藏高原年均地表气温相对于工业革命前均升高超过2 ℃,这会造成极大的气候生态环境问题。     

基于GIS空间分析模型的祁连山多年冻土研究

依据祁连山和青藏高原气温、地温、冻土厚度与经纬度以及海拔的经验公式, 通过ArcGIS空间分析, 获得了祁连山地区年均气温、年均地温和冻土厚度的空间分布规律。祁连山多年冻土区年均气温和年均地温分别为-12~-6 ℃和-4~-2 ℃, 多年冻土厚度变化于90~140 m之间。其中, 哈拉湖地区海拔4300 m以上的高山区温度最低、冻土最厚, 年均气温和年均地温分别低于-10 ℃和-4 ℃, 多年冻土厚度大于140 m。结合祁连山烃源岩区域分布特征和木里天然气水合物钻孔的冻土厚度资料, 认为中祁连盆-山构造地貌发育区为天然气水合物成藏最有利区域。      

重庆岩溶区气候变化对水文水资源的影响

本文以重庆岩溶区为研究对象,从水文水资源方面分析了气候变化对岩溶生态系统的影响。结合水文数据与气象数据,运用数学分析的方法主要研究了气温和降水对水文水资源要素的影响。从研究中可知道,岩溶区降水变化对径流量影响显著,呈显著正相关,并且年均降水量与年均径流量存在指数增长关系。同时由于降水的变化,导致重庆岩溶区干旱、洪涝和正常年交替出现,且旱涝持续时间长。气温是影响蒸发的重要因子,可能蒸散量随着气温的变化呈现出明显的季节变化和年际变化,气温升高,则蒸发量增加,反之则减少。从空间上,可能蒸散量大体上西部大于东部,北部大于南部。     

安徽蚌埠城市规划区浅层地热能研究

对安徽省蚌埠市城市规划区进行了区域浅层地热能研究。阐述了浅层地热能地质背景,分析了地温场自然特征、换热规律及影响因素,主要采用层次分析法进行浅层地热能开发利用适宜性分区、浅层地热能资源计算及开发利用潜力评价,提出了合理开发利用浅层地热能资源的意见及建议。     

华北地区人类文化遗址的地球化学环境演变

在地球演化历史上,第四纪是人类诞生、发展和壮大的时代,它所形成的地质产物中记录了丰富的生态环境信息。河北省境内第四纪岩石地层(泥河湾组、赤城组、马兰组、迁安组)的风化指数CIA,Fe2O3/FeO,Fe/Mn等地球化学参数可作为年均气温、年均降雨量等气候因子的近似代用指标;华北地区人类文化遗址所在地水系沉积物中Hg,Sn和Au等元素含量随人类文明的演进而阶段性增高。这一结果表明,人类为了适应不断变化的自然地理环境(寒冷、干旱),不得不进行技术创新,从而产生了农业耕作、工业革命及现代信息产业等文明进步成果,但与此同时,却也导致了地质环境的人为污染,甚至可能引发全球温室效应。     

大连市小平岛地热资源潜力研究

在明确小平岛地质背景的基础上,分析地热地质条件并判断地热资源类型,结合已有两眼井S1、S2数据资料,采用热储法对其地热资源进行潜力评估。结果表明,大连市小平岛地区为深层传导型地热资源,该区桥头组及长岭子组上部为良好地热盖层,长岭子组下部及南关岭组上部(2 100~3 300 m)为该区热储层,热储体面积为7.3 km2。单井涌水量可达600~800 m3/d,水温可达50℃~60℃,地热资源量约为4.88×1011kcal,折合标准煤为6.97×107t,可开采的地热资源量约为7.32×1010kcal。     

基于示踪试验及动态数据的北京小汤山地区地热资源量评价

北京市地热资源丰富,开发历史悠久,用户众多。为科学合理评价地热资源潜力,更好地可持续开发利用地热资源。结合实际开采利用情况,充分考虑了回灌的影响,并以小汤山热田详细勘察资料和长序列的监测数据为基础,采用示踪试验和数值计算方法,给出了典型地热井要保持100 a温度不下降可持续开发利用的地热流体资源量为340 m3/h;结合地热流体温度监测数据,发现年均净开采量与年均水位下降成对数相关性,且在保持地热流体温度不发生显著变化的前提下,年均水位下降2.0 m,可以保障的最少年均可开采量为365.1×104m3。结合小汤山热田多年的开发利用资料和经验,提出合理科学可持续的开发利用地热资源,必须坚持“以热定采,以灌定采”模式。     

太湖南岸地热资源现状及资源潜力评价

根据热储埋藏条件、盖层、导热构造、地形地貌的总体特征,将太湖南岸地热资源区划分为湖州太湖南岸地热资源区、湖州小梅口地热资源区和湖州苍山地热资源区3区。通过计算区内地热流体年开采累计可利用热能量、热储中的热量、热储中岩石的热量和热储中水的热量,得出太湖南岸地热资源区热储中的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的1162倍,其中,热储中水的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的126倍,热储中岩石的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的1036倍,研究表明太湖南岸地热资源区可利用的地热资源丰富、潜力巨大。初步预测太湖南岸地热资源区东西两侧广大区域内均有可能存在丰富的地下热水资源,可作为今后地热资源勘查的重要区域。     

河间潜山地热资源开发方案数值模拟

古潜山地热资源具备岩溶孔隙发育程度高、热储面积厚度大、地热水储量大的优点。冀中坳陷内古潜山分布密集且地热资源丰富, 河间潜山位于冀中坳陷饶阳凹陷中东部, 具有良好的地热地质条件, 开发潜力巨大。本文基于河间潜山及其周缘地区测井资料、岩石热物性并进行了计算, 发现其地温梯度为29.8 ℃/km到44.5 ℃/km之间, 平均值为40.7 ℃/km。大地热流值介于64.8~80.6 mW/m2之间, 平均值为 73.4 mW/m2。通过水热耦合模拟方法模拟选定的地热资源有利区的温度变化, 结果发现河间潜山合理的开采井距为800 m, 合理开采量为60 L/s, 回灌温度为35 ℃, 总可开采量为6.32×1016 J, 单年可开采量为 6.32×1014 J, 可供暖面积为1.22×106 m2, 对于冀中坳陷潜山地热资源的开发利用具有一定的指导意义。     

中国地热研究的进展与展望(1995～2014)

地热是主要地球物理场之一,地热能是地球的本土能源。李四光在20世纪60年代开创了我国地热科学。到90年代,学科体系基本建立。在过去20年里,我国地热研究得到了进一步深化和拓展。本文从大地热流、岩石圈热结构、地热系统、油气盆地地热、矿山地热、天然气水合物以及气候变化等方面回顾地热研究代表性的创新进展,并对深层地热、海洋地热、环境地热等研究方向作了展望。本文认为,过去20年我国地热研究成果丰硕,国际影响力得到提高,未来发展势头强劲。在经历了由浅入深,从今到古的成长之后,地热研究还将不断拓展领域,为我国地球科学,特别是能源与环境安全做出更大贡献。     

郑州市东区深层地热特征及合理开发利用

介绍了郑州市东区深层地热的特征,把深层地热资源划分为三层：埋藏深度320～850 m的第一地热储层,热储岩性为新近系中细砂层,热储平均厚度1553 m。热储温度33°C,地温梯度2.5～3.5°C/100 m。埋藏深度850～1 200m的第二热储层储岩性为新近系细砂、中细砂层,热储总厚度86～187m,热储温度45°...     

青海共和盆地中低温地热流体发电

青海省是我国地热资源相对丰富的地区, 但其主要地热能开发利用方式长期以来为效率较低的直接利用.以青海东北部地热异常明显的共和盆地为典型研究区, 依据前期地热地质调查和地球物理工作成果, 在盆地北部施工了终孔深度为1 852 m的DR2井, 获取了温度达84.2 ℃的地热流体.在此基础上, 建立了青海省首个试验地热发电站, 设计年平均净发电量为114 kW.与利用高温地热流体发电的西藏羊八井地热电站不同, 青海共和试验地热电站是青藏高原利用中低温地热流体发电的典范, 有望为青海省能源结构优化做出开拓性贡献.总体来看, 共和盆地地热流体温度较高、水量丰富、具有较大的发电潜力, 但在开发利用过程中也应注意结垢问题.      

泰莱断陷盆地西部地热资源的成因

泰莱中—新生代断陷盆地及其周边地区为地热资源的形成准备了良好的储热岩层和保温盖层。通过遥感图像处理和重力、航磁数据处理以及构造岩显微构造分析、断裂新活动调查,确定了断裂的力学性质和深层构造性质以及断裂的继承性、新生性,了解了地下水深循环增温的条件,针对地热形成必须具备的“储”、“盖”、“通”、“源”四大要素进行的分析,说明泰莱断陷盆地蕴藏着丰富的地热资源,为进一步勘探开发提供了依据。