浅层地热能开发利用适宜性分区方法研究--以安徽省浅层地热能调查评价为例

通过对安徽省浅层地热能开发利用适宜性分区方法进行研究,提出以浅层地热能资源赋存及技术经济、环境条件为评价因子,以关键因子为必要条件,采用关键因子法、层次分析法及综合指数法进行适宜性分区的方法;该综合评价方法能客观反映评价区开发利用适宜性特征。适宜性分区是贯穿于浅层地热能调查评价工作全过程并指导合理开发利用的重要基础性工作,其分区方法及评价因子选取需要紧密结合实际、因地制宜。     

山东省鲁北地区浅层地热能资源评价

鲁北地区于2001年已陆续开始应用热泵技术开发浅层地热能,但区内的浅层地热能资源评价工作却严重滞后,制约了区内浅层地热能资源的开发和合理利用。为促进鲁北地区浅层地热能的开发利用,省政府拿出专项资金,开展了鲁北地区浅层地热能的资源评价工作,前期在调查区域内开发利用现状和摸清地质条件的基础上,采用层次分析法,分别对地下水换热方式和地埋管换热方式进行了开发利用适宜性分区,采用热储体积法对该区的浅层地热容量进行了计算,得出鲁北地区浅层地热容量为29．386×10^15 kJ/℃;并根据适宜性分区结果,分别对地下水式和地埋管式地源热泵适宜区、较适宜区可利用换热量也进行了计算,得出地下水式地源热泵200 m以浅可利用换热量为0．8489×10^10kW·h,地埋管式地源热泵200m以浅可利用换热量为6．5261×10^12kW·h。     

层次分析法在浅层地热能适宜性评价中的应用

层次分析法是一种能将定性分析与定量分析相结合的系统分析方法,其在浅层地热能开发利用评价中具有良好的效果。本文通过层次分析法得出,张掖市甘州区浅层地热能可开发利用前景广阔。     

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。     

浅层地热能勘查评价

利用热泵技术开发利用浅层地热能正在快速发展,为了保证浅层地热能的合理开发和可持续发展,必须进行勘查评价。区域浅层地热能调查查明区域浅层地热能资源数量、质量以及分布规律,进行开发利用区划,为浅层地热能可持续利用提供依据。地源热泵工程浅层地热能勘查为地下换热系统提供可靠的利用浅层地热能的依据。浅层地热能利用环境评价和经济评价是勘查中的必要内容。浅层地热能资源计算评价方法是本文首次系统提出的。     

许昌市浅层地热能评价

以线热源理论为基础,通过对许昌市城区不同区域岩土体进行垂直埋管试验,测试获取各岩土层热物性参数,计算浅层地热能可利用量和地热能储存量,为许昌市推广和发展土壤源热泵这一极具节能与环保潜力的浅层地热能应用提供理论基础和技术支撑。同时,通过对许昌市浅层地热能评价方法的介绍,为同类城市浅层地热能评价提供可借鉴的方法。     

江苏高邮地埋管热响应试验及浅层地热能资源评价

为研究江苏高邮浅层地热能资源储量,选取2个典型区块开展现场热响应试验,以线热源理论为建模基础,结合地埋管进出水温度试验数据,建立了典型区块内地埋管热传导模型,采用体积法对研究区浅层地热能资源作出定量评价。数据分析表明：在G001孔处,初始地层温度为17.69 ℃,导热系数为1.389 W/(m·K),钻孔内传热热阻为0.111 K/W,热扩散系数为0.921×10-6 m2/s,热容量为1.508×106J/K,单位延米换热量为104.98 W/m;在G002孔处,初始地层温度为18.58 ℃,导热系数为2.340 W/(m·K),钻孔内传热热阻为0.110 K/W,热扩散系数为0.229×10-6m2/s,热容量为10.200×106J/K,单位延米换热量为163.34 W/m。综上试验参数计算结果可知,区内每年可开发浅层地热能储量至少为6.47×1013kJ。试验设计合理,所得参数真实可靠,可为高邮浅层地埋管地源热泵工程后续设计工作提供基础数据与技术支撑。     

基于层次分析法-模糊综合评价模型的浅层地热能适宜性评价——以山东省昌乐县为例

层次分析法-模糊综合评价模型可有效解决传统评价分析方法难以对模糊概念进行定量评价以及受主观影响较大等问题,使评价结果更加合理、精确。综合选取单一岩体厚度、地下水埋深、含水层总厚度、地层岩性、导热系数、比热容和地温等7个评价因子,运用层次分析法-模糊综合评价模型对山东省昌乐县浅层地热能适宜性进行了评价,将研究区划分为适宜性中等区和适宜性差区,适宜性中等区面积为44.71 km²,适宜性差区面积为10.29 km²。结合昌乐县城市规划,将研究区进一步划分为一般开发区、鼓励开发区、大力发展区和限制开发区。研究区浅层地热能开发利用潜力较大,合理开发利用可带来巨大的经济和社会效益。     

安徽省六安市城区浅层地热能开发利用适宜性评价

随着我国城市化进程的推进,城市建设对能源的需求与日俱增,发展城市地区浅层地热能,减少化石能源的使用,拓宽城市地区浅层地热能市场已是大势所趋。以六安市城区为例,结合区内地质/水文地质条件、地层属性、施工条件及热物性,采用层次分析的方法综合确定各评价因子的权重值,采用综合指数法进行量化分析,针对地源型（地埋管）开发利用方式,利用MapGIS软件实现六安市城区浅层地热能适宜性评价的可视化。     

敦化市玄武岩地区地下水水源热泵浅层地热能适宜性研究

通过对敦化市玄武岩地区的含水层特征进行分析,结合本次抽水试验及回灌试验结果,对研究区浅层地热地下水换热方式适应性进行分析评价,计算得出地下水换热功率。     

Evaluation of shallow geothermal energy resources in the Beijing-Tianjin-Hebei Plain based on land use

To discover the characteristics, distribution and potential of shallow geothermal energy in the Beijing-Tianjin-Hebei Plain area. This paper, based on a large amount of data collection and field investigations, evaluateed the shallow-layer geothermal energy in the study area through the analytic hierarchy process and comprehensive index method. Based on suitability zoning results superimposed with 1:100 000 land use data, the study area is divided into encouraged, controlled, restricted and prospective mining areas regarding the development of shallow geothermal energy, and the economic availability of shallow geothermal energy in the encouraged and controlled areas are evaluated. The results show that the shallow geothermal energy in the Beijing-Tianjin-Hebei Plain can meet the heating and cooling demand of 6×108 m~2 of buildings, equivalent to 1.15×10~7 t of standard coal, thus reducing carbon dioxide emissions by 2.73×10~7 t and reducing sulfur dioxide emissions by 1.95×10~5 t. According to the development and utilization mode, the energy demand level and the Beijing-Tianjin-Hebei coordinated development plan, the development and utilization of geothermal resources in the plain area has two types: Urban concentrated mining areas and rural scattered mining areas. The scale and level of intensive utilization of regional geothermal resources are of great significance.     

重庆主城区浅层地温能资源量评价研究

基于重庆地区浅层地温能的调查和主城区浅层地温能适宜性分区评价结果,结合校正后的岩土热物性数值,进行了重庆主城区浅层地温能资源量评价,包括适宜区浅层地温能热容量和可利用资源量统计,并得到了重庆市主城九区浅层地温能的资源量分布情况,从而有效评价了重庆主城区地下浅部空间热能的调蓄能力,为开发与保护浅层地温能资源提供了可靠依据.     

可再生浅层地热能资源开发利用关键技术问题

浅层地热能开发利用是一门多学科的综合技术,涉及地质、钻探、热交换、制冷、暖通空调、建筑材料学等多学科的知识,其关键技术问题是岩土体的热性能测试、地下换热器的优化设计、地下水渗流对地下管换热性能的影响、地下热交换场特征、浅层地热能分布规律及开发利用方式。只有在解决上述关键技术问题的基础上,进行科学规划、合理开发、优化设计,才能使该行业步入健康发展的轨道。     

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。     

Study on the influencing factors of rock-soil thermophysical parameters in shallow geothermal energy

Thermophysical parameters are the main parameters affecting the utilization efficiency of shallow geothermal energy. Based on the research and evaluation data of shallow geothermal energy in capital cities of China, this paper analyzes the differences between two testing methods and finds that data measured in in-situ thermal conductivity test is closer to the actual utilization. This paper analyzes the influencing factors of thermophysical parameters from lithology, density, moisture content and porosity: The thermal conductivity coefficient of bedrock is generally higher than Quaternary system loose bed soil; as for the coefficient of bedrock, dolomite, shale and granite are higher while gabbro, sandstone and mudstone are lower; as for the coefficient of loose bed, pebble and gravel are higher while clay and silt are lower. As the particle size of sand decreases, the thermal conductivity coefficient declines accordingly. The thermal conductivity coefficient increases linearly with growing density and decreases in logarithm with growing moisture content as well as porosity; specific heat capacity decreases in logarithm with growing density, increases in power exponent with growing moisture content and decreases linearly with growing porosity. The thermal conductivity coefficient is high when hydrodynamic condition is good and vice versa. The conclusions of this paper have guiding significance for the research, evaluation and development of shallow geothermal energy in other areas.     

高阳地热田及邻区地热资源形成机制

临近雄安新区的高阳地热田处于渤海湾盆地冀中坳陷,区内发育以中元古界长城系、蓟县系及下伏的太古界为主的潜山地层,其中蓟县系雾迷山组为地热田主要热储层,地热资源丰富。以岩溶热储顶面埋深3600 m线作为高阳地热田的边界,地热田主体位于高阳低凸起、蠡县斜坡内,并涵盖保定凹陷、饶阳凹陷的少量地区。高阳地热田位于区域岩溶顶板温度较高地区,其中高阳低凸起中北部及其西侧边界、蠡县斜坡与饶阳凹陷交界处为温度最高区域,可达120 ℃左右,地热田南部、中东部属蠡县斜坡区域温度低于100 ℃。潜山热储温度等值线整体呈椭圆形态,长轴为NNE向。蓟县系雾迷山组地热水在博野地区水化学类型为Cl-Na型,溶解性总固体约5 000 mg.L-1,Cl-（约2 300 mg.L-1）含量明显高于雄县、容城等其它地区,SO42-含量（123~133 mg.L-1）高于同属冀中坳陷的雄县、容城、霸州地区,但低于天津地热田和良乡地热田,表明冀中坳陷与天津、良乡地区分属不同的地热系统。高阳地热田形成的概念模式为来自西部太行山地区的大气降水作为地下水的补给水源,太行山前断裂沟通了地表水与深部基岩地层,大气降水在基岩内经衡水断裂、安国断裂、百尺断裂、出岸断裂及不整合面向东侧渤海湾盆内运移,经断层与基岩发生热对流被加热,随着水动力条件减弱,在高阳低凸起、蠡县斜坡、深泽低凸起等区域聚集形成具有勘探开发价值的高阳地热田。     

Analysis on the law of occurrence of shallow geothermal energy in Zhoukou City of Henan Province,China

In this paper,through data collection and field investigation,the development and utilization status of shallow geothermal energy in Zhoukou urban area was discussed.Based on the analysis of hydrogeological conditions,rock and soil structure characteristics and field test research,the spatial distribution characteristics of rock and soil in the study area were summarized.The study shows that Zhoukou City is located in the alluvial plain of Huanghuai,and the loose deposits of river alluvial genesis range 0-200 m.These loose deposits and groundwater stored in their pores are the main carriers of shallow geothermal energy.In the central part of the Yinghe River in the middle of the study area,the aquifer thickness is within 200 m,the particle size is coarser,the water-bearing degree and recharge capacity is better.On this basis,the paper uses AHP to evaluate the suitability of shallow geothermal energy development and utilization to guide the rational development and utilization of shallow geothermal energy resources.