基于GIS和AHP的南通市主城区地下水地源热泵适宜性评价

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1、第40卷第1期2016年3月地质学刊JournalofGeologyV01．40No．1M82"．．2016doi：10．3969／j．issn．1674—3636．2016．01．178基于GIS和AHP的南通市主城区地下水地源热泵适宜性评价周红卫，王琦，张沙莎，杨仪，郭华(江苏省地质环境勘查院，江苏南京210002)摘要：将南通市主城区的地质和水文地质条件、地下水动力场、温度场与热物性、地下水化学场和环境地质等自然因素作为层次分析法(AHP)模型的评价因子，应用AHP获得各影响因子的权重值，并结合GIS的空间分析技术，将研究

2、区地下水地源热泵适宜性分为适宜、较适宜和不适宜3个大区，其中适宜区和较适宜区占总调查区的97．78％。经检验，评价方法适合该研究区。关键词：层次分析法(AHP)；地下水地源热泵；MapGIS空间分析；适宜性分区；江苏南通中图分类号：P314．9文献标识码：A文章编号：1674-3636(2016)01—0178—05O引言浅层地温能开发利用方式主要为地埋管式和地下水式地源热泵。对于地埋管地源热泵方式，适宜性分区主要考虑岩土体特性、地下水分布和渗流情况等因素；对于地下水地源热泵方式，则主要考虑含水层岩性、分布、埋深、厚度、富水性、

3、渗透性、地下水动态变化、地质灾害等因素(王贵玲等，2012)。结合GIS的空间分析技术，按照层次分析法计算所得的分区标准，可将多个评价因子间交互计算后的属性结果在GIS图件上直观表达。层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，AHP)(Saaty，1986)是一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法，适合于针对浅层地温能开发利用适宜性评价(董殿伟等，2010；苑雷等，2013；杨泽等，2013；Chandioeta1．，2013)。南通市主城区地下水地源热泵适宜性的分区工作，可为浅层地温能资源量评价、开发利用规

4、划及政府管理提供可靠依据。1分区模型的构建与评价1．1研究区概况南通市位于江苏省东南隅、长江三角洲前缘，东临黄海，南靠长江，濒江l临海。研究区为南通市主城区，包括崇川区、港闸区、经济技术开发区3个区，面积约470．0km2，其中陆域面积约410．0km2，水域面积约60．0km2(图1)。图1研究区交通位置图Fig．1Mapshowingtrafficlocationofthestudyarea中国广大平原松散地层分布区，或具备地下换热条件的基岩出露区，都具有开发利用浅层地温能的条件(韩再生等，2007)。南通市位于长江三角洲平

5、原，成陆时间不长，区内地形平坦，河渠纵横，水网密布，长江沿岸屹立有5个规模较小的孤丘，高程约30—110m。该区地下水水源充足，富水性分区明收稿日期：2015-03-09；修回日期：2015—05—18；编辑：陆李萍基金项目：江苏省地质勘查基金项目(苏国土资[2012]999号)作者简介：周红卫(197卜)，男，高级工程师，地下水科学与工程专业，长期从事工程地质、水文地质、环境地质及地热地质研究工作，E·mail：zsscug@163．corn第40卷第1期周红卫等：基于GIS和AHP的南通市主城区地下水地源热泵适宜性评价179

6、显，为浅层地温能的开发利用提供了天然地质条件。本次浅层地温能调查研究的含水层自上而下为潜水层、第1承压含水层、第1I承压含水层、第Ⅲ承压含水层。区内各含水层均通过黏性土弱透水含水层发生水力联系，其中第1承压水含水层(组)由上更新统冲积、冲海积松散地层组成，分布广泛，含水层顶板埋深40～60m，富水性较好，单井涌水量1000—5000m3／d。水质较复杂，受海水及后期地表水的补给淡化所影响，具有明显的分带性，其一般规律为由西向东，矿化度增加，水质变差。第Ⅲ承压水含水层为南通市地下水主采层，经过数十年的大量或过量开采，主采层水位持续

7、下降，改变了含水层组内部和含(隔)水层组间的原始相平衡状况，水质呈咸化趋势(单卫华等，2008)。结合南通市主城区特有的地质、水文地质条件和地源热泵资源潜力评价要求，优先选择富水性较好的第1承压含水层作为评价含水层，第1承压含水层各要素分区图和等值线图作为参与适宜性分区计算的各评价因子的重要属性。1．2AHP模型建立——评价因子的选择为了突出影响地源热泵适宜性的主导因子，参考了国内外较为普遍适用的评价指标，主要有地质、水文地质条件，地下水动力场，地质体的温度场、热物性，地下水化学特征以及施工条件等(董殿伟等，2010；苑雷等，2

8、013；杨泽等，2013)。在前人研究的基础上，通过物探测井，抽水回灌试验等勘察手段，确定研究区地源热泵适宜性分区主要受5个条件控制：地质与水文地质条件，地下水动力场，温度场与热物性，地下水化学场和环境地质。评价因子分列如下。1．2．1地质、水文地质条件(1)富