地熱資源開發利用

區域淺層地熱資源調查內容與方法

  (—)調查內容
  區域淺層地熱資源調查的目的是查明其數量、質量以及分布規律,進行開發利用區劃,為淺層地熱能可持續利用提供依據。區域淺層地熱資源調查要求基本查明以下內容:
  1)區域地熱地質、水文地質、工程地質條件。
  2)含水層結構、厚度、埋藏條件、地下水水位、水量、水質情況及其動態變化等。
  3)地溫分布、水溫分布及其動態,確定恒溫帶的溫度和深度、大地熱流值;在凍土地區,確定凍土層厚度。
  4)巖土體的熱導率、比熱容等熱物理參數。
  5)包氣帶巖土體結構、巖土體的孔隙率(裂隙率)、含水量、密度等物理力學參數。
  6)未進行回灌試驗的空白地區,應選擇代表性地段進行回灌試驗,初步評價含水層的回灌能力并求取滲透系數。
  7)淺層地熱能的熱來源和熱成因機制,地下水水熱的補給、運移、排泄條件,包氣帶地熱能的補給、運移和排泄條件。

  (二)調查方法
  1.地溫調查與試驗
  1)地溫調查采用槽探、坑探或鉆探等手段進行,應邊施工邊測量地溫,并按相關標準布點進行巖土體描述與取樣測試,并同時測試巖土體的熱物理參數。在巖土體取樣位置必須測量地溫,其他位置可視情況加密測點,使測量間距大致均勻。
  2)地溫試驗點應選擇在原有的包氣帶水分運移試驗場,巖性及結構在區域上應具代表性和完備性;地溫監測頻率應與土壤含水量、土壤水勢、氣溫等項目的一致。并堅持長期監測。
  3)如果沒有合適的包氣帶水分運移試驗場,則應選擇若干代表性地段建立簡易的地溫試驗點。試驗項目應包括地溫、土壤含水量、土壤水勢和氣溫等,監測時間應在一個水文年以上。
  2.回灌試驗
  1)回灌試驗應準確測定回灌井的回灌量、壓力(水位)隨時間的變化、回灌影響范圍及影響區內地下水溫度、壓力(水位)和化學組分變化等,為確定合理回灌方案提供依據。
  2)淺層地熱能的回灌應為同層回灌,回灌試驗分為單井回灌試驗、對井回灌試驗和群井生產性回灌試驗。一般宜采用單井回灌試驗,有條件的地區,也可進行對井回灌試驗?;毓鄷r間不少于4個月(不含恢復觀測時間)。
  3)按回灌方式可分為真空回灌、自流回灌和加壓回灌3種類型。一般采用自流回灌方式進行。
  4)回灌試驗應布設一定數量的觀測井,試驗前應實測回灌井和觀測井地下水溫度、壓力(水位)及化學組分。試驗期間(包括回灌期間及恢復期間)應定期監測其變化,并分析這些變化與灌(采)量變化的關系,直至相對穩定。
  3.原位熱傳導試驗
  1)是指采用人工冷(熱)源對巖土體的熱傳導性能進行探測的一種試驗。
  2)其分為單孔熱傳導試驗和群孔熱傳導試驗。群孔熱傳導試驗一般由一個主孔和一個以上的觀測孔組成的。
  3)試驗應實測冷(熱)源和觀測孑L的溫度、壓力(水位)或流量等變化,確定不同溫度不同壓力(或流量)的冷(熱)源的影響范圍及影響區內的溫度、壓力(水位)或流量的變化。
  4)輸入的冷(熱)量應大到足以在觀測孔中觀測到溫度、壓力(水位)或流量等的變化,且試驗時間不少于30日或直至溫度、壓力(水位)變化相對穩定。
  5)探求冷(熱)源的溫度、冷(熱)量與影響范圍,以及影響區內的溫度、壓力(水位)或流量變化的關系,并采用數值法或解析法計算熱導率或熱擴散率。推薦采用數值法再現原位熱傳導試驗過程。