北京平原区浅层地温场特征及其影响因素研究

本文在大量钻孔测温资料的基础上,系统分析了平原区浅层地温场分布特征,对影响浅层地温场的多种因素进行了系统研究。该区20～300 m深度内平均地温梯度为7.2℃/100 m,高于北京深部(基岩)地温梯度2.5~3.0℃/100m,大地热流值为66.35~84.14 mW/m2,较高的热流值显示岩石圈相对较薄且存在隐伏断裂。该区现今浅层地温场与深部地温场联系密切,形态分布与平原区重要隐伏活动断裂走向基本一致,主要受新构造运动控制,地下水、岩土体岩性及结构是浅层地温场分布的重要影响因素。     

西安市浅层地温场特征及其影响因素分析

基于可靠的浅层地温测量数据,系统分析西安市浅层地温场的分布特征及其影响因素。分析得出:受区域构造的影响,位于断裂带附近的监测井地温梯度值均大于6℃/100m,其他区域监测井地温梯度值在1.5～2.0℃/100m之间,全区平均地表热流值为78.8 mw/m2,高于全球大地热流平均值(61.1mw/m2);区域地下水、岩土体岩性及结构也是浅层地温场分布的重要影响因素。     

浅层地温场温度监测设备综述

温度监测设备是浅层地温场监测系统中与地温场唯一直接接触的设备,是地温场监测系统中最基础也是最重要的设备。温度监测设备的选型以及施工情况,决定着浅层地温场监测系统能否正常运行。本文对目前主流的3种温度监测设备从探头材质、测量范围、测量进度以及造价等方面,进行详细的分析对比,结合3种监测设备的优缺点及项目施工情况,对3种设备的适用范围进行了阐述:当监测孔较少的情况下(一般少于10眼监测孔)宜采用单线单探头的测温设备;当监测孔数量较多的情况下(一般多于10眼监测孔)宜采用单总线式数字测温设备;分布式光纤测温设备,比较适合浅层地温能实验应用。     

西安市浅层地温场垂向分布特征及其影响因素分析

根据西安市内布设的12口长观孔监测的一年内的月平均地温,绘制不同时期地温随深度变化曲线,系统分析西安市浅层地温场垂向上的分布特征及其影响因素。分析得出：西安市垂向上的分布特征有两种类型：渐变升温型和升温降温交替型。影响其分布的主要因素是地质构造、地下水活动以及岩性。在开发利用过程中要针对浅层地温场不同的变化类型因地制宜地进行调查评价工作,合理开发西安市浅层地温能。     

西安城市地温与气温变化初步分析

地下浅层地温和近地表空气温度存在着必然的内在联系,地面温度变化的信息随着时间推移向下传播并叠加到稳态地温场上,因此通过对现今地温剖面的分析可以重建过去地面温度变化的历史。为了研究西安地区地下和地上的温度变化,本文在西安开展了钻孔温度测量,获得了16个钻孔的地温剖面,同时收集整理了西安气象站1951～2010年气温数据。对1951～2010年气温数据进行回归分析得到西安地区年平均气温、年平均最高气温和最低气温增温率分别为3.71 ℃/100a、2.03 ℃/100a和5.14 ℃/100a,均高于全国和全球平均水平,其中1986～2010年间平均气温增温更是显著,达到9.01 ℃/100a。从钻孔测温曲线中筛选出西安城郊6个传导型地温剖面进行分析,结果表明西安地区钻孔温度记录的地面温度变化趋势与气象台记录的气温变化趋势基本吻合。根据利用钻孔温度剖面下段回归分析得到的地表稳态温度和地温梯度以及25年间西安地区平均气温增温率推算得到钻孔理论地温剖面与实测地温数据总体上具有较好的一致性。对实测地温数据的进一步精确拟合分析显示,西安城郊6个选定的钻孔所在区域地面温度变暖分别起始于20年、24年、26年、28年、30年和30年前,对应的地表增温幅度分别为0.4 ℃、0.72 ℃、2.18 ℃、4.2 ℃、2.4 ℃和2.4 ℃。市区和周边郊区钻孔所在区域在增温幅度上存在明显的差异,市区增温强度明显高于郊区,而城郊结合部介于两者之间。     

浅层地温场连续监测和高精度模拟时空误差研究

为探究浅层地温场的时空演化规律,综合使用多种温度传感器,获得了南京市3个钻孔0~100 m的连续高精度温度数据。采用不同精度的地层模型和上边界温度条件,开展了3个月时间尺度的地温数值模拟,分析了地温在模拟时间内时空变化规律和模拟精度。相对于平均热扩散系数,采用分层热扩散系数时提高了浅部0~4 m模拟温度的精度,降低误差为2%~4%;与高精度边界模拟结果相比,边界为日均温度时的模拟结果相差不大,而月均温度降低了0~5 m模拟温度的精度,增大误差为2%~3%,但对于均质地层影响深度较小。对于浅地表变温层处的地温模拟,在浅部0~5 m处使用分层热扩散系数,以日均温度作为边界条件能够在保证结果准确的前提下减少监测成本。文章也为南京市浅层地温长期预测和评价提供了参考。     

典型地埋管系统模拟工况地温场特征研究

地埋管热泵是开发利用浅层地温能的一种方式,土壤温度场在地源热泵运行前后的分布情况,是地埋管热泵计中考虑的重要因素。文章在南京典型地埋管热泵工程布设监测孔,分别在能源桩和距离能源桩1.2 m、2.1 m、3 m处不同层位埋设监测设备,分析地温场的时空演变规律,得到热量的传递情况和温度的变化规律,并采用多元回归分析方法拟合地温场的变化方程,得到了能源桩地温随时间和深度的变化方程以及地温随时间和距离的变化方程。结果显示,随着距能源桩水平距离的增加,温度变化减小;随着深度的增加,土壤温度的影响范围减小,热量传递速率逐渐降低。     

黔西补作勘查区现代地温场及煤层受热温度分析

基于黔西补作勘查区32口钻孔的简易测温资料,分析了勘查区浅部地温场的基本特征。研究发现,区内地温梯度在0.98～3.25℃/100m,平均2.07℃/100m,总体上属于正常地温场范畴;平面上变化较大,局部存在低温异常,在垂向上随着孔底深度增大,各钻孔地温梯度总体上趋于增高,但与埋深之间关系相对离散,钻孔温度曲线表现为两种基本形式。研究认为,断层构造控制了地温场的分布,地温异常带的展布方向反映区域构造的基本轮廓;地下水动力场微弱,对地温场影响不甚明显;地层岩性及埋深影响地温场的垂向分布。     

河南省城市浅层地温场特征及影响因素分析

本文在大量钻孔测温资料的基础上,系统分析了河南省城市浅层地温场分布特征,分析了不同地貌类型城市恒温带特征。全区地下水恒温带深度平均深度24.8m,温度一般15.5℃~17.5℃;冲积平原区松散层恒温带深度最浅、温度最高,内陆河谷盆地区松散层恒温带深度最深、温度最低。近山前地带基岩浅埋区,地温梯度低;沿深大断裂带和构造隆(凸)起区,地温梯度高;济源—商丘断裂的新乡—延津段、内黄凸起和通许凸起地温梯度高。通过分析地温增温率特征和地温恢复能力,得出颗粒越粗地温恢复能力K值较大,富水性越强、水力坡度越大K值越大。对影响浅层地温场的多种因素的系统研究表明,该区浅层地温场受城市、人类活动、地下水流场、地下水埋深、构造、地下水补给、排泄等因素影响明显。     

南京市浅层地温场研究——基于分布式光纤测温技术

浅层地热能作为新型能源受到了国际国内的广泛关注,常规的电阻式温度传感器受电磁干扰,不适合长期在野外复杂环境中使用。本文应用抗干扰能力强的分布式光纤测温技术,对南京市19个百米深钻孔进行地温测量,获得了2018年冬季与2019年春季南京市浅层地下温度分布。综合南京市水文和地质条件,得出结论:浅层地温的变化相对于气温的变化存在着滞后现象;对于同一地点的浅层地温,地下水的流动会使得地温在不同季节出现差异;构造条件显著影响着南京市浅层地温分布。本项研究结果为南京市浅层地热能的利用分区与进一步开发提供参考。     

天津滨海新区浅层地温能热红外遥感信息特征

以两期Landsat7 ETM＋为基本数据源,采用单窗算法对天津滨海新区地表温度进行了反演,得到区域地表温度场的分布规律。发现地表温度变化与浅层地温能的分布有较好的对应关系,可以利用热红外遥感技术探测浅层地温能。     

咸阳地热田钻孔温度测量及水动力系统

地热田温度场分析, 不仅为地热田类型划分和热源机理研究提供科学根据, 而且可以为确定地热田有利开采区域和深度提供直接依据。本文报道了咸阳地热田13口钻孔的系统(准)稳态测温数据, 对研究区温度的垂向分布特征做了初步分析, 并据此划分了地热田水动力系统。结果表明, 咸阳地热田属于以传导为主的沉积盆地型地热田, 地温梯度为26.2~40.1 ℃/km, 平均为32.4 ℃/km。然而, 与典型的传导型地热田相比, 咸阳地热田的地温场特征又存在特殊性, 表现为钻孔温度-深度曲线分段性明显: 浅部受地表水流动对温度场的影响, 地温曲线呈现出锯齿形波动; 钻孔中上部受地表水和深部水热活动影响较小, 温度曲线为传导性地热特征; 井孔中下部测温曲线明显"下凹", 揭示了地下水沿渭河断裂侧向补给的同时使地层温度降低; 井孔下部温度随深度异常增大, 表明存在异常压力流体封存箱。测温资料揭示了咸阳地热田水动力系统在垂向上存在多层结构: 浅部为垂向重力驱动型, 中上部为正常压实型, 中下部为侧向重力驱动型, 下部为封闭型。基于咸阳地热田水动力系统的多层结构, 建议将各系统赋存的地热资源分别进行规划和开发。     

地热田热量来源及形成主控因素

地热能越来越受到重视,但地热田的形成机制和热量的来源仍存在争议,多数学者认为岩浆囊可以为地热田直接供热.以二维热传导正演模拟为手段得出,盖层是形成地热田的必要条件;在浅部存在高热传导层时,地温剖面会出现镜像倒影形态,温度在垂向上分为高梯度段、低梯度段和低温段,侵位较浅（< 10 km）的岩浆囊散热和进入热平衡时间小于20~50万a.结合大量地热田温度资料分析认为,地热田的热量不是因为存在异常热源（如岩浆囊）,而是来源于正常的基底热流.当深部热量传递到地表时,由于近地表物质的热传导能力的差异引起温度场发生变化,即地热田之下存在高热传导层快速地将基底热量传递到浅层而形成异常高温.      

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。     

Thermal, mechanical and chemical influences on the performance of optical fibres for distributed temperature sensing in a hot geothermal well

Structural well-bore integrity is an important issue for sustainable provision of geothermal energy. Raman scattering based fibre optic distributed temperature sensing (DTS) can help to monitor the status of a well and therefore help to optimize expensive work-over activities. This study reports on the installation of a fibre-optic cable in the cemented annulus behind the anchor casing in the high temperature geothermal well HE-53, Hellisheiði geothermal field, SW Iceland. Although the cable has been damaged during the installation, temperature data could be acquired during the entire length of installation down to 261.3 m. Temperature measurements were performed during the installation in spring 2009, during the onset of a flow test in summer 2009 and after a 8.5 month shut-in period in summer 2010. During the flow test, maximum temperatures of 230 °C were measured after 2 weeks fluid production. Using optical time domain reflectometry (OTDR), attenuation measurements at 850 and 1,300 nm enabled to identify mechanical, thermal, and chemical degradation along the optical fibre. The observed degradation led to erroneous temperature readings and limits, due to the optical budget of the DTS system, the accessible length of the fibre. The characteristics and the influence of the different degradation mechanisms on the accuracy of the DTS measurements are discussed and recommendations for an optimized installation are given.     

地热能是影响地球年均气温的重要因素

从地热能浅层分布情况、地表上下温度变化规律、地球平均气温与太阳辐射强度的关系等几方面分析,得出地热能是全球年均气温变化的重要影响因素的结论,并讨论了地热能影响地球年均气温的方式及地球年均气温的变化趋势。     

Geothermal structure revealed by curie isothermal surface under Guangdong Province,China

Guangdong Province in Southeast China is noted for its numerous geothermal resources due to tectonic episodes, mainly occurred during the Cretaceous. The surface heat flow and geothermal gradient are the most direct ways to understand the temperature of the Earth. However, geothermal resources are poorly utilized in Guangdong Province due to limited numbers of boreholes and surficial hydrothermal fluids. To improve the understanding of underground temperature distribution in Guangdong Province, we have applied power-density spectral analysis to aeromagnetic anomaly data to calculate the depth of the Curie isothermal surface. Upward continuation is applied and tested to the magnetic data. The calculated Curie isotherm is between 18.5 km and 25 km below surface. The fluctuation in the depth range reflects lateral thermal perturbations in the Guangdong crust. In particular, the eastern, northern, western and coastline areas of the province have a relatively shallow Curie isotherm. By comparing the surface heat flow, geothermal gradient, distribution of Mesozoic granite-volcanic rocks, and natural hot springs, we conclude that during Mesozoic, magmatism exerted great influence on the deep thermal state of Guangdong Province. A shallow Curie isotherm surface, as well as numerous natural hot springs and high heat flow,show clear signatures of shallow heat sources.     

鄂尔多斯周缘地质构造对地热资源形成的控制作用

地热资源是一种宝贵的清洁矿产资源,属于新能源家族中重要成员之一。地热资源的形成严格受地质构造控制。随着我国能源勘探工作重点西移,在鄂尔多斯盆地特别是在其周缘断陷盆地中发现了储量丰富的中-低温地热资源,但是,对其形成机理与属性研究却明显不足,在一定程度上制约了该地区地热资源的广泛利用。本文在总结研究鄂尔多斯及其周缘断陷盆地地质构造特征的基础上,系统全面地总结了地质构造和地热研究成果,定性分析了大地热流、地温梯度和地温场分布与地质构造的关系。研究认为,鄂尔多斯块体是一个相对完整、断裂不发育的构造单元,块体内大地热流、地温梯度整体偏低。然而鄂尔多斯块体周缘构造边界带则呈现出环状高值异常,带内热流值、地温梯度都比块体内部高。说明鄂尔多斯周缘地质构造控制着地热资源的形成。     

关中盆地地温场划分及其地质影响因素

具有无污染、可再生、分布广、储量大以及可就近利用等诸多优势的地热能是一种洁净能源,应用前景广阔。地热能的开发利用与区域地温场划分紧密相关,关于关中盆地整体地温场划分的研究鲜有报道。根据关中盆地的工程地质、水文地质、环境地质条件等因素,总结了岩体类和砂土类的热物性质特征。通过灰色关联分析方法,分析了岩土体热物性参数的影响因素,认为干燥重度对导热系数的影响程度最大,含水率、天然重度、孔隙率三者影响程度相近;干燥重度对比热容影响程度最大,天然重度次之,含水率和孔隙率影响最弱。利用盆地内多个地温常观孔,绘制了地温变化曲线和地温梯度等值线,认为关中盆地常温带位于15~20 m埋深处,地温梯度总体呈中部高、东西低,固市凹陷、西安凹陷、蒲城凸起、断裂及断裂汇合区域地温梯度较大,宝鸡凸起、咸礼凸起以及临蓝凸起地温梯度较小,产生差异的原因包括地质构造、地下水活动、岩土体热物性参数等三方面。利用热物性参数和地温梯度值,计算了盆地内浅层和深层的大地热流值,并分析了两者差异的成因,经对比全国区域地热资料,认为关中盆地是一个复杂的坳陷型中低温地热田,地热资源潜力巨大,居全国上游。该文旨在系统地分析关中盆地地温场特征,为地热能的勘查评价提供基础数据支持,促进关中盆地地热开发利用,为构建环境友好型社会服务。