中国地源热泵技术应用及进展

地源热泵技术在中国应用时间不长,但推广应用速度非常快,几乎以每年20%以上的速度增长,尤其在上海世博场馆中大面积推广,取得了很好的节能效果。随着该技术的推广应用和深入研究,我国已掌握了地源热泵的全套技术,并在浅层地热能勘查评价规范、钻孔热反应测试技术、高效地下热交换井以及太阳能与地源热泵技术的联合应用等方面都取得了一些新进展,这些成果的取得将为实现我国2050年的节能减排目标提供技术保障。     

城市表面反射率变化对室外热环境的影响研究

城市建筑持续扩展加剧了城市热环境的恶化,新型冷材料作为缓解热环境的新技术具有其独特的优势。为定量分析建筑物表面材料反射率变化对室外热环境的影响,本文利用无人机倾斜摄影数据和实测气象数据,基于ENVI-met模拟分析反射率变化对室外热环境的影响。结果表明,无人机倾斜摄影数据能够满足ENVI-met建模的精度要求,且获取方式灵活、方便;ENVI-met能够较准确地模拟城市热环境的分布。     

东南极晚新元古—早古生代构造热事件及其在冈瓦纳超大陆重建中的意义

在东南极大陆内部及边缘发育3条晚新元古代—早古生代造山带,即东非造山带（南延部分）、普里兹造山带和罗斯造山带。东非造山带的南延部分主要出露于吕措—霍尔姆湾—毛德王后地—沙克尔顿岭地区,其内发育蛇绿岩、榴辉岩相超镁铁岩及逆冲—推覆构造,因而被解释为东、西冈瓦纳陆块拼合的缝合线。罗斯造山带主要出露于横贯南极山脉地区,其内保存有大陆裂解、洋壳俯冲和地体增生的地质纪录,代表冈瓦纳超大陆的活动大陆边缘。普里兹造山带主要出露于普里兹湾和登曼冰川,因其位于从前假设的统一东冈瓦纳陆块的内部,加之缺少蛇绿混杂岩、岛弧增生杂岩和高压变质岩（如蓝片岩或榴辉岩）等与大洋板块俯冲作用密切相关的岩石,所以当前存在着碰撞造山成因和板内改造成因两种不同的认识。普里兹造山带构造性质的确定不仅决定了冈瓦纳超大陆的汇聚过程和方式,也制约了罗迪尼亚超大陆的形成和演化过程。因此,开展普里兹造山带的研究对于揭示新元古代—早古生代的全球构造演化具有重要的科学意义。     

一维热扩散湖模式在太湖的应用研究

太湖微气候条件及局地热环境的研究对于太湖周边城市地区可持续发展以及大气宏观调控具有重要意义。为了更准确模拟太湖湖-气交换,将CLM4-LISSS浅水湖泊陆面过程参数化方案耦合进入WRF中的Noah陆面过程模型。采用太湖湖上平台及岸边陆上测站观测的数据,评估了CLM4-LISSS浅水湖泊过程方案对太湖区域近地层气象条件的模拟性能。并基于耦合模型模拟研究了太湖对周边城市区域热环境的影响。结果表明,CLM4-LISSS湖泊陆面过程方案模拟的湖表面温度能反映真实温度的变化趋势。两种陆面过程方案在2 m气温的模拟值也存在一定的差异。CLM4-LISSS与Noah方案计算所得湖上2 m气温的模拟值与观测值的平均均方根误差分别为1.77和2.22℃,平均相关系数分别为0.88和0.84;模拟10 m风速的平均均方根误差分别为1.93和2.78 m/s,平均相关系数为0.72和0.68。太湖对周边城市热环境存在明显的影响。8月太湖对周边地区15时（北京时）近地层平均降温0.5-0.7℃,影响范围达60 km。06时太湖导致周边近地层平均升温达0.7-1℃,影响范围达50 km。湖风带来的冷空气抑制了城市热岛的垂直运动,在高温天气下使得苏州、无锡和常州城市地区昼间边界层下降高度可达300、400和100 m。无锡地区边界层内气温最高降幅可达0.5-0.7℃。通过选取无锡地区2015年8月28日高温小风天气作为背景条件,分析该地区湖风对城市热岛环流的影响机制。结果表明湖风能够破坏无锡地区的热岛环流结构,改变近地面热量和水汽的分布,抑制城市热岛的垂直发展,并影响至整个无锡地区。局地热力环流的变化对于局地气候以及污染物质的输送与扩散有可能产生重要影响,准确的湖泊陆面过程参数化方案对于天气预报、空气污染模拟,以及气候模拟研究等均具有重要意义。     

氧化铝粉对微孔方镁石—镁铝尖晶石耐火骨料显微结构和性能的影响

以盐湖轻烧MgO粉和煅烧Al2O3粉为原料制备了4组微孔方镁石－镁铝尖晶石耐火骨料(镁铝尖晶石5 wt.%~20 wt.%),并采用XRD、SEM和压汞仪等研究了煅烧Al2O3粉添加量(3.7 wt.%,7.7 wt.%,12.1 wt.%和16.8 wt%)对其显微结构和性能的影响。煅烧Al2O3粉在骨料内部形成多孔状镁铝尖晶石颗粒,增加其添加量,可增大微孔骨料的显气孔率,降低体积密度。尽管多孔状镁铝尖晶石微颗粒与MgO微颗粒间存在微裂纹,降低了耐火骨料的抗折强度,但该多孔镁铝尖晶石微颗粒能够诱导微孔骨料中微裂纹产生偏转和裂纹分支,在经受热震冲击时,能改善微孔骨料的热震稳定性。当煅烧Al2O3粉的添加量为7.7wt.%时,微孔方镁石－镁铝尖晶石耐火骨料拥有最佳的综合性能,其体积密度为3.23 g/cm3,中位孔径为386.1 nm,抗折强度为45.2 MPa,800 °C导热系数为10.5 W/(m·K),热震后抗折强度保持率最高(97.0%)。     

广东惠州黄沙洞地区地热资源地球化学勘探方法研究

地热地球化学探查技术是地热探测技术的一种,其勘探方法包括各种土壤化学元素(Hg、As等)测量法、气体(Rn、H₂、CH4等)测量法、地温测量法等。利用热释汞、地温、氢(H₂)、氡(Rn)等方法和指标对广东惠州黄沙洞地区进行地热资源勘探,结果表明：研究区内热释汞、地温等指标的高值点具有很好叠合性,呈北西、北东向近似交叉“十”字型展布特征,它们与区域内北东向潼湖大断裂带(地热通道)中北北西向隐伏花岗闪长岩岩株(地热源)分布走势相一致,它们有效地指示了地热水沿断裂通道(断裂破碎带、大的裂缝及裂隙)向上迁移泄漏特征,地热水(地热载体)沿北东向主断裂带及大的北西向裂缝、裂隙泄漏是上述指标高值异常成因。lgH₂指标局部高值呈北西向分布于中部,它与热释汞、地温在此处有高度重叠;lgRn指标值与地热源(岩浆岩体是Rn物质源)、垂向渗漏方式、地热水携带迁移散失作用等因素相关,lgRn指标与lgH₂指标相关分析值为负值。热释汞、地温、Rn、H₂等地化指标为黄沙洞地区地热资源勘探提供了良好的地球化学...     

湖南印支期过铝质花岗岩的形成: 岩浆底侵与地壳加厚热效应的数值模拟

在合理构建华南印支期地质-物理模型的基础上, 利用FLAC软件, 模拟了该区印支期过铝质富钾花岗岩形成与基性岩浆底侵, 及陆壳变形叠置加厚两种动力学背景的可能联系. 模拟结果表明, 220 Ma±的基性岩浆底侵能导致地壳含水矿物相岩石的深熔, 但除非印支期存在大规模基性岩浆的底侵作用, 否则其热效应持续时间和热效应波及范围难以形成具大岩基规模的湖南印支期花岗岩. 在陆壳叠置加厚模型中, 地壳的叠置加厚可导致中下地壳界面温度升高到700℃以上, 引起片麻质岩石熔融, 当加厚因子达1.3, 白云母矿物脱水熔融产生的熔体达到熔体流动临界比例(≥20%), 从而形成花岗岩基; 结合印支期挤压逆冲推覆构造和同期基性火山岩极少出露的地质事实, 认为陆壳变形加厚可能是湖南印支期构造岩浆作用形成的主导因素.     

影响海相烃源岩热解生烃过程的地质条件

热解生烃实验是研究油气生成机理与定量评价烃源岩生烃潜力的重要方法.烃源岩热解生烃模拟结果不仅与温度、压力和时间等因素有关,而且与地层孔隙水及压实成岩作用等地质因素密切相关.采用高压流体和高压釜(低压水蒸气)两种生烃热模拟方法对低成熟海相二叠统大隆组(P₂d)黑色泥岩进行了热解生烃实验模拟.对比分析两组实验结果表明地层孔隙热解实验有利于液态油的生成,不利于液态油向气态烃的转化,并极大地提高了干酪根的生油气潜力,显示了高压液态水、流体压力和孔隙空间等地质因素对烃源岩中有机质热成熟生烃反应的重要影响.这种影响可能与高压液态水的近临界特性有关,近临界特性地层水的参与改变了干酪根热力生烃反应的物理化学行为.推断在实际地质温压(100~200 ℃,30~120 MPa)条件下,烃源岩孔隙中的地层水是一种相对低温高压液态水,具有水的近临界物理化学特性,因此高压流体生烃热模拟实验与实际地层情况更为接近,能更有效地评价烃源岩生烃潜力.      

松辽盆地双城——太平川地区原油地球化学特征及其成熟度差异

松辽盆地北部双城—太平川地区扶杨油层原油地球化学特征相近,正构烷烃分布完整,呈单峰型,主峰碳主要为C23,部分原油具有轻碳优势,奇偶优势不明显。三环萜烷含量较丰富,部分原油伽马蜡烷、孕甾烷和升孕甾烷含量较高,规则甾烷呈V型分布,碳同位素值偏轻,生源构成以低等水生生物和菌藻类为主,兼有高等植物生源输入,母源形成环境为微咸水还原—淡水氧化环境。本区原油的总体特征比较接近,具有相似的生源母质和有机相,但其成熟度存在着一定差异。根据生物标志物参数,原油分为三个组群,即低成熟油、低成熟—中等成熟油和中等成熟油,主要为低成熟—中等成熟原油。认为研究区具有形成低成熟油的有利烃源条件,应该加强对低成熟油的勘探开发。同时加强长春岭背斜带及其周缘构造高部位有利圈闭的勘探与评价。     

雄安新区牛东断裂带碳酸盐岩热储探测及其对地热勘探的启示

雄安新区在暂不考虑开采砂岩热储地热资源的前提下,探明碳酸盐岩热储东部边界断裂牛东断裂带的分布位置与地热资源品质,对新区地热资源开发利用规划的编制与整体能源利用布局均有着重要意义。以雄安新区高铁片区第一口碳酸盐岩热储勘探井D09孔的探测数据为依据,结合地震剖面解释成果,分析了牛东断裂带内碳酸盐岩热储的空间展布特征、储集层物理性质与单井产能参数,并简述其对地热勘探的指导意义。探测结果表明,牛东断裂带的碳酸盐岩热储主要为蓟县系雾迷山组含硅质的白云岩,分布在断裂西侧基岩宽缓背斜顶部,层状稳定,厚约2000m,顶板埋深1000~1200m,井口水温约70℃,单井水量约102m3/h。D09孔揭示,在距风化壳顶部678m的地层内共发育122个裂隙带,累计厚度达251.20m,裂隙发育率37%,平均孔隙度9.26%,裂隙发育率与平均孔隙度明显比断裂带外地热井高出50%。D09孔与牛东断裂带周缘地热井的地层地温梯度、地热水水化学特征、储集层导水系数等对比分析表明,垂直断距达7000m的牛东断裂带是一条导水导热的盆内隐伏型深断裂,其限定了雄安新区碳酸盐岩热储含水系统的东部边界,构成了西侧牛驼镇凸起的导水通道与东侧霸县凹陷油气运移的阻隔屏障,控制了牛驼镇凸起面积达1000km2的整装地热田的形成。