地热系统深部热能聚敛理论及勘查实践

深部热能聚敛及富集过程研究是地热资源探测评价的重要基础。地热壳构热控理论是以地球动力学理论为基础,以构造控热作用研究为主线,通过大地构造学、构造地质学、地热地质学等学科理论和方法,研究深部热能聚敛过程及热异常分布规律,分析各种构造要素间的相互作用及控热机制,探讨地热资源靶区预测方法,从而指导地热勘查的科学。本文系统论述了地热壳构热控理论的内涵与外延,提出了我国不同类型地热资源“同源共生-壳幔生热-构造聚热”的客观自然规律,分析了我国陆区壳幔尺度热流配分格局与不同地质背景条件下影响浅地表温度场的主要控热构造,并以渤海湾盆地、青藏高原、东南沿海等我国主要地热系统为研究对象,以壳构热控理论为指导,以勘查区找热为出发点,以控热作用内生因素(壳幔生热)和外生因素(构造聚热)为切入点,通过研究影响壳幔生热、壳内传热、勘查靶区聚热这一地球物理过程,确定了不同构造背景下地热系统的主要控热构造。从传统的经验式找热到建立构造控热预测标志,再到水热型地热资源-干热型地热资源共生富集认知,理论认识的创新发展,将引领和支撑我国地热资源不断实现高效勘探和开发利用。     

国内外地热能开发利用现状及前景分析

截止1992年底 ,世界上约70个国家赋存着可供商业利用的地热资源 ,地热能发电总装机容量达6275MW ,地热能的非电利用即直接利用的总热力容量为 11385MW ,由于环境、资金及地热资源的固有特征的限制 ,1986年之后 ,世界范围内地热资源开发强度下降。     

雄安新区容城地热田碳酸盐岩热储采灌数值模拟

采灌均衡是水热型地热资源可持续开发利用的有效模式。为了模拟不同采灌情景下热储的温度与压力响应,为地热资源可持续开发提供理论支撑,本文采用数值模拟技术建立了雄安新区容城地热田蓟县系碳酸盐岩热储的数学模型。首先利用COMSOL软件对300 km²区域内已有地热井的开采数据进行了数值模拟,模拟结果与监测数据吻合较好。然后在此基础上,对单井开采模式下蓟县系热储未来50 a内温度场和压力场变化趋势进行了预测;并针对热储水位下降趋势制定了回灌方案,分析了不同井间距对热储温度场和压力场的影响程度。结果表明：无回灌开采模式下,在40 a左右,水位埋深降低至150 m,每年水位下降约1.13 m;采用“一采一灌”方案的对井系统,在井间距分别为600、800和1 000 m 3种情况下,增大井间距虽然减少了布置的对井数量,但是延长了热突破时间,增加了开采量,从而可以开采更多的热量。在实际工程中应通过数值模拟方法优化对井间距,保证开采量的增加同时延长热突破时间,以开采更多的热量。     

煤矿工业城市水环境变化及其问题

煤矿工业城市是随着煤炭的开发而形成的。煤炭资源的开发、加工和使用又对自然环境造成改变和破坏,其原因在于煤矿开采时含水层结构被破坏、水循环规律发生改变以及水化学相平衡失调,使水环境发生变化。水环境变化的结果,最重要的是引起水资源的枯竭及水体的污染,从而对煤矿工业城市的发展起到严重的阻碍作用。本文在扼要分析煤矿工业城市水环境变化及其问题基础上,深入研究了产生水环境变化和问题的原因,进而提出维护水环境平衡、解决水环境问题的对策。     

格尔木至诺木洪地区水资源开发利用及其环境效应分析

介绍青海格尔木至诺木洪地区水资源开发利用，针对以往水资源开发利用产生的环境问题，用水量平衡的方法，讨论其未来水资源开发对环境的宏观效应。     

我国北方城市地下水资源开发利用与潜力分析

地下水资源在城市供水中起着重要的作用,尤其在水资源缺乏的北方地区,地下水对城市的供水尤为重要。文中分析了我国北方城市地下水资源开发利用与潜力,及城市地下水开发利用中产生的环境地质问题。指出在城市水资源开发利用中必须加强规划,实行开源、节流、保护并重的措施,向节水型经济方向转变,提高水的综合效益。     

西藏高温地热田地球化学特征及地热温标应用

研究区位于西藏自治区中部,属高温地热显示区。为了解区内地热田的热储基本特征,通过收集的12个主要地热田的23组地热及地表水样品分析可知,研究区水化学类型较复杂,地表出露温度较低的脱玛、玉寨、果组地热田以Na-HCO₃型地热水为主,循环较快、可更新性较好,董翁、谷露、羊八井等地表出露温度较高的地热田以NaCl(NaCl·HCO₃或NaCl·SO₄)型地热水为主。地下热水中Cl与B、Li的正相关性,显示地热流体可能来源于深部岩浆;与Sr相关性较差,体现了地下热水中的盐分主要来源于深部热液而非水-岩相互作用;与SiO₂、温度的正相关性更进一步印证了研究区地热为深部热源。经阳离子地温计与二氧化硅地温计估算各地热田深部热液与热水含水层混合温度为134_~256℃。基于综合分析,推测研究区玉寨地热田较谷露地热田热水可更新性强,循环途径长或热源埋深较大,地热开发利用应综合考虑各自特点。      

利用TDR100系统原位监测深厚包气带水热动态

利用标定后的TDR100系统原位监测太行山前深厚包气带（30.3 m）的土壤水热动态,根据2011、2012年2 a的监测结果,真实准确透析全剖面土壤水热运移规律。结果表明：厚度大、非均质并受控于多重外界条件的深厚包气带的水热运移,必然是相对滞后的复杂往复运动,水分补给滞后时间为2~3个月;粗颗粒层是良好的输水通道,而细颗粒层（如黏土层）才是决定入渗能力的关键层,对土壤体积含水量变化影响可达15%;浅层水热运移取决于降水蒸发和地表温度,5.0 m以下中深层水热运移常态取决于岩性和地下水位,而强降水入渗和人类活动产生瞬态关键效应。     

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。     

矿泉水中微量元素锶富集的地球化学环境

本文通过对全国566处富含锶(Sr)矿泉水的化学测试数据、所处的地球化学环境、地质背景的分析,重点阐述了微量元素Sr的富集与含水介质岩性的关系,并概括了矿泉水中Sr富集的地球化学特征。认为富含Sr矿泉水的形成与不同含水介质岩性和Sr的丰度等地球化学环境密切相关。矿泉水中Sr富集的最有利的环境是碳酸盐岩地层,其次是碎屑岩地层。研究表明,HCO3-Ca型的矿泉水分布最广,但Sr含量普遍偏低。各种重碳酸型的矿泉水中Sr的平均含量均小于1mg,L;相反,由于Sr^2 和SO4^2-呈正相关关系,各种硫酸型的矿泉水中Sr的平均含量大于1mg/L。地下水中的pH值能影响Sr的迁移能力,含Sr的矿泉水pH值多集中在7∽8．5之间。