北京市浅层地温能资源评价及开发利用前景分析

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1、北京市浅层地温能资源评价及开发利用前景分析王立发江剑董殿伟北京市地质矿产勘查开发局北京市地质工程勘察院北京市水文地质工程地质大队2009.10主要内容一、“北京市平原区浅层地温能资源地质勘查”项目概况二、北京市平原区区域特征三、浅层地温能评价四、热泵的适宜性条件区划五、浅层地温能开发利用现状及特点六、北京市开发利用浅层地温能的优势及前景北京平原区浅层地温能资源地质勘查项目北京市地质矿产勘查开发局2006－2008年实施完成的“北京平原区浅层地温能资源地质勘查项目”共设置了“北京地区浅层地温能资源开发利用现状调查”、“典型地区浅层地温能资源

2、开发利用相关参数研究”、“北京平原区浅层地温能资源专项地质勘查”、“北京平原区浅层地温能开发利用监测站网建设及环境影响评估”和“浅层地温能资源开发利用经济效益分析研究”五个专题，首次对北京平原区浅层地温能资源赋存、开发利用条件和资源量等内容进行了系统调查评价，建立了浅层地温能资源调查评价方法体系，初步分析了北京平原区浅层地温能资源潜力，对北京平原区浅层地温能的开发利用方式适宜性进行了分区，详细分析了浅层地温能资源开发利用的能耗等。地理概况北京市地处华北平原的西北边缘，全市土地面积16410.54km2。地势西北高、东南低，西、北、东三面环

3、山，西部山区统称为西山，属太行山脉；北部山区统称军都山，属燕山山脉；东南部是一片缓缓向渤海倾斜的平原。北京平原区面积6400km2，海拔高度10～55m，西北部地势高，东南部地势低，平均坡度1-2‰，是典型的山前倾斜平原地形。水文北京市有五大水系分别是：大清河水系、永定河水系、北运河水系、潮白河水系、蓟运河水系气候条件北京气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均气温10～12℃，1月气温最低，月平均-7～-4℃，7月气温最高，月平均25～26℃。极端最低-27.4℃，极端最高42℃以上。200

4、5年平均气温为13.2℃，二月份最冷，平均气温-2.9℃，七月份最热，平均气温27.9℃。高温，低温度可分别超过40℃和-20℃以下。水文地质条件水文地质条件地下水系统划分1）拒马河冲洪积扇孔隙水系统；2）永定河冲洪积扇孔隙水系统；3）潮白河-蓟运河冲洪积扇孔隙水系统(Ⅲ区)：3.1）南口冲洪积扇及山前河流洪冲积平原孔隙水子系统（Ⅲ1区）3.2）潮白河冲洪积扇子系统（Ⅲ2区）3.3）蓟运河冲洪积扇子系统（Ⅲ3区）由此可见，北京市平原区具有良好的地温背景条件和水文地质条件，为浅层地温能的利用提供了条件。北京市平源区浅层地温能评价选用静态储量

5、法对北京平原区浅层地温能进行了计算，首先确定潜水水位，再确定主要地层厚度、物性参数。在潜水位以上为包气带，其下为含水层和相对隔水层，热量储存于岩土体颗粒、包气带的空气及岩土体含的水中，热储法分别计算储热量，并进行累加。参数确定可以确定主要参数分为评价范围参数和岩土体物性参数两个方面，分别如下：1）选定的评价区范围为北京平原区6400km2；2）主要计算适宜区的浅层地温能资源，岩土体底面埋深分地下水式和地埋管式分别确定：地下水式地源热泵适宜区为100m，第四系厚度小于此值时按照实际深度选取；地埋管式地源热泵适宜区为150m，第四系厚度小于此

6、值时按照实际深度选取；3）岩土体孔隙率、岩土体天然含水率等参数是通过取样、土样分析测试获得；4）岩土体比热容选取经验数据进行计算评价；5）本次计算静态储量选择温差1℃。评价结果区县资源量（kJ）区县资源量区县资源量昌平2.198×1013密云3.128×1013海淀1.355×1014朝阳1.966×1014平谷9.4×1013怀柔5.642×1013大兴3.372×1013石景山1.55×1014门头沟8.01×1012房山9.65×1013市区1.482×1014通州3.546×1014丰台5.402×1013顺义3.256×1014

7、合计1.9×1015经计算，北京平原区浅层地温能静态储量为1.9×1015kJ，即5.39×1011kwh,折合标准煤6620万t。热泵的适宜性条件区划只有在浅层地热能资源开发利用规划和地下水式地源热泵项目适宜区划分、地埋管系统经济性分区的基础上，才能正确选择开发利用方式，进一步进行工程勘查。因此，开发分区是浅层地热能工程勘查评价的前提、勘查评价方法选择的依据、应用系统方式初步选择的依据，依据地质条件的分区，可以初步确定热泵系统的方式。区划原则本次进行浅层能适宜性区划的源则为地质条件为基础，水文地质条件为依托，热泵应用技术做媒介，经济与效

8、益相结合的原则，地热能开发利用与地质环境保护相结合，平面划分与垂向控制相结合。地质条件为基础：地质条件是浅层地热能资源赋存的基础条件，岩土体的结构、物质组成、颗粒度和热导率等物理性质因素制约着