成都市浅层地热能资源调查与评价

在“双碳”目标背景下,浅层地热能作为节能环保能源,其勘探开发及利用力度亟须加强。基于现场热响应测试、抽水及回灌试验以及岩土体热物性测试,获取水文地质和热物性参数,采用层次分析法开展成都市浅层地热能适宜性评价,估算浅层地热能热容量、换热功率、资源潜力及环境效益。实测成都市研究区200 m以浅平均地层温度在18.59~19.76℃,地层平均导热率介于1.89~3.12 W/m·℃。成都市浅层地热能适宜采用地下水和地埋管地源热泵方式开发,地下水地源热泵方式适宜区面积占16.36%,较适宜区面积占19.72%,不适宜面积占63.92%;除原芒硝矿采空区域外,研究区均适宜及较适宜地埋管地源热泵方式开发。浅层地热能夏季制冷换热功率总量为1.19×10⁷kW,可制冷面积达1.98×10⁸m²;冬季供暖换热功率总量为1.48×10⁷kW,可供暖面积达1.57×10⁸m²。据估算,成都市开发浅层地热能每年可节省标准煤169万吨,减排各类废气污染约425万吨,节能减排效果显著。

     

贵州主要城市浅层地热能利用潜力评价

作为清洁、新型、可再生的绿色能源,浅层地热能对缓解城市节能、减排等问题有很大的帮助。为评价贵州省贵阳市、遵义市、兴义市、铜仁市、六盘水市、凯里市、都匀市、毕节市、安顺市及贵安新区10个地级市和国家级经济开发区的浅层地热能利用潜力,文章根据浅层地热能赋存环境调查、现场热响应试验及岩土体热物性测试结果等综合分析,计算出贵州主要城市地表以下100 m深度内的浅层地热能总热容量为35.20×1013kJ·℃-1,夏季换热功率为520.2×104kW,冬季换热功率为342.3×104kW;并在此基础上,评价了贵州主要城市浅层地热能的资源潜力,夏季可制冷面积为7.43×108 m2,冬季可供暖面积为6.51×108m2。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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.     

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.     

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。     

关中盆地主要城市浅层地热能资源量赋存规律研究

具有无污染、可再生、分布广、能量大以及可就近利用等诸多优势的浅层地温能是一种建筑节能的洁净能源,具有广泛的应用前景。根据关中盆地主要城市工程地质、水文地质、环境地质条件等因素,分别建立了每个城市地下水热泵和地埋管热泵系统的适宜分区评价体系,并进行了适宜性综合分区。基于适宜性分区评价结果,对主要城市进行了浅层地热能资源量评价,包括热容量计算、换热功率计算和热能潜力计算,旨在有效地丰富浅层地温能勘察评价与开发利用的理论、奠定浅层地温能广泛开发利用的基础,为改善我国现有能源结构、构建环境友好型社会和节能减排的目标服务。     

江苏淮安浅层地温能资源开发利用条件分析

通过对淮安市太阳能照射条件、气候条件、地形地貌等自然因素及构造、岩土体热物理特征、水文地质条件等地质因素的介绍,阐述了浅层地温能赋存条件、分布特点;结合不同地热泵系统应用条件,初步评价其适宜性。淮安市浅层地温能资源赋存条件优越,开发潜力巨大,地源热泵系统应用前景广阔,但在开发利用浅层地热能资源时,从保护地质环境、预防地质灾害的角度出发,不适宜采用地下水热泵系统,推荐选用垂直地埋热泵系统。     

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。     

河南省地热资源综合评价

河南省地热资源类型按照所处的大地构造环境分为沉积盆地型和隆起山地型。计算结果表明,沉积盆地区4 000 m以浅储存的地热水总量为82 063.23×10~8 m~3,储存热能总量为7 734 086.01×10~(12) kJ。不考虑回灌时,全省沉积盆地型地热可采流体量为92 223.93×10~4 m~3/a,可利用热能量196.6×10~(12) kJ/a;考虑回灌时,全省沉积盆地型地热流体可开采量5 931 841.92×10~4 m~3/a,可利用热能量为13 003.47×10~(12) kJ/a。统计分析显示,按地热流体可采量为92 223.93×10~4 m~3/a、地热流体可开采热量196.46×10~(12) kJ/a计算,即使按50%利用,其经济效益也是十分可观的。另外,地热开发可带动第三产业经济的发展,产生的间接经济效益更加巨大。     

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。     

京津冀地区地热资源成藏模式与潜力研究

京津冀地区雾霾较为严重,同时地热资源丰富,因此,充分利用地热资源是调整该地区能源结构,减缓雾霾的重要途径之一。本文在分析京津冀地区构造、大地热流、地温梯度等地质背景的基础上,分别总结了京津冀地区隆起山地对流型与沉积盆地传导型地热资源的成藏模式与赋存条件,并对两种地热资源的资源量、开发利用现状与潜力进行了分析。京津冀地区地热资源储量折合标准煤约1383亿t,年地热流体可开采热量折合标准煤1100万t,但目前地热流体年开采热量仅相当于114万t标准煤,约占总量的10%,开发利用潜力巨大。     

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。     

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。     

河南城市浅层地温能潜力及其环境经济效益分析

浅层地温能是一种新型能源,节能减排效果明显。基于河南省城市浅层地温能赋存条件,提出了浅层地温能潜力的评价方法,并结合河南省浅层地温能开发利用的情况,对河南18个省辖市和郑州航空港综合试验区进行了浅层地温能资源潜力评价,查明浅层地温能可开采资源量为1 587.54 PJ/a。在此基础上,进行了社会经济效益和环境效益分析,通过合理开发利用浅层地温能,每年可节约标煤量5 975.43 t,折算经济效益约为146.4万元,减少排放CO24 990.08 t、或SO2 35.55 t、或NxOy 12.55 t、或粉尘16.73 t,或灰渣836.55 t;减少环境治理费299.21万元和灰渣运输费33 461.7元。     

鲁北平原地下咸水浅层地热能开发利用条件研究

为了解决鲁北平原区农村冬季清洁供暖问题,扩大地下水地源热泵系统的应用规模,以区内广泛发育的咸水体为研究目标,在简述第四纪地层特征的基础上,阐明了第四纪含水砂层与咸水体的分布特征,总结了区内以往开展的4个浅层地热能勘查项目所施工的水文地质勘探孔抽水试验与回灌试验成果.结果表明:研究区咸水含水层单井涌水量320~475 m3/d,单位涌水量12.76~28.3 m3/(d·m),自然回灌条件下单井回灌量30~56 m3/d,单位回灌量5.85~17.5 m3/(d·m);单眼开采井可供暖面积为3481.02 m2,可满足约35户农村住宅的冬季供暖需求;研究区在进行浅层地热能开发时建议优先选择地下水地源热泵系统,对于供暖/制冷能耗需求较小的农村单户建筑,可选择地埋管地源热泵系统进行分散式供暖/制冷.     

Study on the development and utilization prospection of shallow geothermal energy of saline underground water in Northern Shandong Plain

In order to provide a way to expand clean heating energy and promote the utilization scale of groundwater heat pump system, the authors focused on the widespread saline water body in the study area, based on the stratigraphic characteristics of Quaternary strata. The distribution patterns of sand and saline water body of Quaternary were analyzed, and the pumping tests and reinjection hydrogeology tests from four previous shallowing geothermal energy exploration projects were summarized. The results show that the yield of a single well is 320-475 m³/d in saline water layers, with the unit yield of 12.76-28.3 m³/(d·m). And the natural reinjection rate is 30-56 m³/d, with the unit reinjection of 5.85-17.5 m³/(d·m). The total allowable heating floor area is 3 481.02 m² for one well, which could satisfy the heat load of 35 rural houses in winter. The groundwater heat pump system is preferable in the shallow geothermal development in the study area, while the scatter distributed ground-coupled heat pump system is optional for single rural building with less energy need for space heating/cooling.