上海地区松散地层温度垂向分布特征分析

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1、第39卷第4期2015年12月地质学刊JournalofGeologyV01．39No．4Dec．，2015doi：10．3969／j．issn．1674·3636．2015．04．678上海地区松散地层温度垂向分布特征分析杨树彪1’2(1．同济大学土木工程学院水利系，上海200092；2．上海市地矿工程勘察院，上海200072)摘要：基于大量的实测数据，对上海地区200m以浅的松散地层温度进行了研究，认为上海地区松散层温度在垂向上分带明显、规律性好，通常可分为变温带、恒温带、增温带。变温带底面埋深一般为13．3m，其温度受气候影响明显

2、；恒温带深度范围一般为14～23m，平均温度17．9℃；200m以浅地层温度增温率一般为3．03℃。通过变温带随时间的变化规律分析了地层的导热性能，最后对影响地层温度的主要因素进行了分析。关键词：松散层；地层温度；垂向分布；变化规律；上海中图分类号：P314．3文献标识码：A文章编号：1674-3636(2015)04-0678—080引言随着我国节能减排工作的逐步推进，国家不断开发新能源市场，浅层地热能因其分布普遍、清洁、可再生等特点逐渐引起人们的重视，特别是随着地源热泵技术的发展(吕灿仁，1981a，1981b)，为浅层地热能的开发

3、利用提供了一条高效便捷的途径。近年来，地源热泵系统应用于建筑节能越来越受到重视，在国家和地方相关政策的激励下，其应用呈现快速增长趋势(曾艳，2014)。至2013年底，全国地源热泵应用建筑面积达3亿m2(图1)，年增长率达25％～50％。地源热泵设备销售额自2008年以来一直保持较高的增长态势，2011年最高达4．27亿欧元，即使在全球经济形势不乐观的2014年也保持了2．89亿欧元的销售额(张旭，2015)(图2)。上海地区浅层地热能资源赋存条件优越，近几年，地源热泵工程数量增加速度较快，呈现出应用的建筑规模扩大、建筑类型广泛、以地埋

4、管及其复合系统为主的特点。至2013年底，上海市开发利用项目超过600个，应用面积约800万m2。地下岩土体原始温度是地埋管地源热泵系统设计的关键参数，原始地层温度又受到各种因素的影19982(】0120()52006200720082009201020ll20122013年份图l中国地源热泵应用面积Fig．1ApplicationareaofGroundSourceHeatPumpinChina收稿日期：2015—03—31；修回日期：2015—05—29；编辑：侯鹏飞，陈露基金项目：中国地质调查局全国地热资源调查评价项目“上海市浅层

5、地温能调查评价”(1212011120154)作者简介：杨树彪(1979一)，男，工程师，硕士研究生，水利工程专业，主要从事浅层地热能调查及开发利用研究工作，E—mail：dogxi2005@163．tom第39卷第4期杨树彪：上海地区松散地层温度垂向分布特征分析679响，上海地区浅层地温场分布规律的研究工作始于20世纪，七八十年代进行地下含水层储能研究时对试验场地和部分回灌地进行过地温测试(刘铁铸，1987；上海市地质矿产局，1987)；地热研究工作中也对部分地区进行过地温测试(孙永福等，1986；谢建磊等，2009)。近年来，随着地

6、源热泵工程技术的兴起，上海地区相继开展了有针对性的相关研究工作，徐剑斌等(2009，2010)首次对上海市域内的浅层地温分布情况做了较全面的初步分析；高世轩(2012)、王小清等(2013)对地源热泵系统工程的运行对地层温度的影响进行了较深入的分析；瞿成松等(2013a，2013b)有针对性地在上海地区布置了几个钻孑L，取得了部分数据，并对其影响因素进行了初步分析；王万忠(2013)对上海地区有代表性的测温孔进行了长期监测，取得了相对完整的数据，并对其变化规律进行了分析，在工程实施时部分地源热泵工程场地进行了地温测试工作。但以上工作均未

7、对上海地区的地温开展系统、全面的测试和评价。2011年，上海市完成了区域浅层地热能调查评价工作，布置了84个调查孔及部分水位监测孑L进行地温测试。2010年至今，初步建成了覆盖上海全市的地源热泵跟踪监测场和地温长期监测网，同时开展了新江湾城、国际旅游度假区等重点区域的浅层地热能资源详查工作，取得了覆盖全市的完整的地温背景资料。1测试仪器及方法1．1测试仪器(1)铂热电阻温度计和0．05级数字温度仪，系统测试精度≤±0．2℃。(2)地温测量：高精度XSE6(Ptl000)测温仪。1．2测试方法测温探头自上而下缓慢平稳下放，每米1个测点，测

8、温点停顿时间>10s，待数字温度仪显示温度波动值≤±0．1℃时，采用人工读数记录。2地温垂向分布特征2．1一般特征浅层地温场的垂向分布特征受当地气候、地层结构、地层岩性、水文地质条件、第四纪覆盖层厚度、地质