浅层地温能赋存条件及勘查评价方法.ppt

浅层地温能赋存条件及勘查评价方法;目　　录;一、地质基础知识　;　　　　砂土：粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土。砂土透水性好。 ;;3—分选不良的，含泥、砂的砾石； 4—经过部分胶结的砂岩； 　　　　　　　　（孔隙水）;2、地下水分类 　　　地壳表层十余公里范围内，都或多或少存在着空隙，这就为地下水的赋存提供了必要的空间条件。按维尔纳茨基（В．И．Вернадский）的形象说法，“地壳表层就好象是饱含着水的海绵”。 　　　将岩石空隙作为地下水储存场所和运动通道研究时，可分为三类，即： 　　　　　　　　　松散岩石中的孔隙 　　　　　　　　　坚硬岩石中的裂隙 　　　　　　　　　可溶岩石中的溶穴 　　　 　　　;;;地下水分类表;; 温度 ;地温场的分布;地温场特点;恒温(垂向增温)带;北京地区浅层地热不同深度变化曲线;　　岩土体正因存在于地球表层，受大气温度和地球热传导多重影响，在一定深度内处于动态的热量平衡，地温接近年平均气温，其季节性温差形成自然资源。　 　　浅层地温能开发利用会暂时打破岩土体原来的热平衡，形成温度异常，导致地下水的循环及热量的传递的加快，一段时期后一定深度温度场将得到恢复或形成新的平衡。;地埋管换热系统（热传导） ; 目前常见的岩土体热物性参数测试方法： 　　　　　　 　　　　　　录井查表法 　　　　　　取样测试法 　　　　　　现场热响应法 其中取样法测试法常用于区域勘查和资源评价；现场热响应法是现阶段工程上广泛采用的测试方法。 　　;;　 热响应法即是给受测物体已知的热负荷，观测其温度变化（响应）的方法。分为实验室标本测试和现场热响应测试。测试结果是加热量与温度响应的函数关系（可以类比其它响应试验方法），也可以通过模型计算得到热物性参数。 　;1、实验室测试： 　　（1）取样：样品可通过钻孔取芯，也可野外露头取样，岩石样品需要做成规划形状，土壤样品要求取非扰动原状样（密度、含水率不变） 　 （2）常用室内测试方法： 　　 探针法－适合测松散和塑性样品 　　　　 热盘法－适用规则固体和颗粒样品 　　　　 红外扫描法－对样品形状、硬度没要求 　　（3）测试结果： 　　　如果取样位置分布合理、有足够的样品数量，样品具有代表性。样品测试结果通过分类统计可以做为区域内某种岩石的特征值，这是现场热响应测试得不到的，在区域勘查中是不可取代的。;2、现场热响应测试： 　　　（1）方法： 　　　 采用人工热（冷）源向岩土体中连续加热（冷）并记录传热介质的温度变化和循环量来测定岩土体热传导性能的试验。现场热响应测试需要在加热过程中记录一组地埋管换热器进出水温度平均值随时间变化的数据。　　　 　　　（2）测试结果： 　　　①记录的数据通过与传热模型的计算结果相拟合，可得到孔周围岩土体的热导率等相关物性参数，可利用各种传热分析方法进行地埋管换热器设计。现场测试结果是一个包含着多种岩土体的热传导和热对流的综合参数。是特定地质条件下，多种岩土体的平均值。 　　　②可通过多级试验得到不同工况下的单孔换热能力或者求出传热系数，也可以在一个单一岩石的露头上用小装置测量得到单一岩性的热物性。 　　　　　　 　　　 ;　　　名称 参数;岩性;地点;;由上式可得：;北京立水桥试验孔;从长时间换热试验所得的几点启发： 　　　（1）用长时间空载的方法，可以得到地层的平均温度。温度稍有下降，说明在空循环的过程中，地面上的管保温不好，把空气中的冷负荷带到了试验中了，但影响非常小。水泵的功耗产生的热负荷并没有给循环水起到加热作用。 　　　（2）在长达9天的近220个小时的加热过程中，在加热功率不变的情况下，末期管内循环水的温度略有上升，平均每天上升0.2～0.3 ℃。说明孔外热影响半径加大引起的热阻在逐渐增加。 　　　（3）停止加热后，管内温度迅速下降，48小时内下降了12℃（70%）。6天下降了16 ℃ （94%）。说明停止加热10天左右（加热时间为9天）是可以完全恢复到地层原始温度。说明该地区这种颗粒细地下水径流不是很强的地层条件下，地层也没有明显储能。 　　（4）距离U型管转折端下方2米处的传感器反映出，该处的地温没有受到换热孔加热和恢复的影响，始终稳定在18.1℃。说明热量向下传递速度很慢。从加热到停止加热46天后还没有传递到下方2米处。也许加热的试验热流主要是向水平或向上传递。;引申的几点思考;三、开发利用适宜区划分;;;四、浅层地温能资源量计算;资源计算;地下热容量(体积×比热容) 区域评价计算体积： 　为适宜和可能开发利用浅层地温能的土地面积(主要为城镇规划用地等), 评价区面积乘土地利用系数。深度：特定的评价深度。 场地评价计算体积：