江苏淮安浅层地温能资源开发利用条件分析

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1、地质学刊第38卷第2期doi：lO．3969／j，issn．1674—3636．2014，02．343江苏淮安浅层地温能资源开发利用条件分析周绍荣1，吴进飞1，曹军2(1．淮安市地质矿产勘查院，江苏淮安223001；2．江苏省环境监测中心，江苏南京210036)摘要：通过对淮安市太阳能照射条件、气候条件、地形地貌等自然因素及构造、岩土体热物理特征、水文地质条件等地质因素的介绍，阐述了浅层地温能贼存条件、分布特点；结合不周地热泵系统应用条件，初步评价其适宜性。淮安市浅层地温能资源赋存条件优越，开发潜力巨大，地源热泵系统应用前景广阔，但在开发利用

2、浅层地热能资源时，从保护地质环境、预防地质灾害的角度出发，不适宜采用地下水热泵系统，推荐选用垂直地埋热泵系统。关键词：浅层地温能；赋存条件；适宜性；地源热泵系统；江苏淮安中图分类号：TK521．33；TEl32．9文献标识码：A文章编号：1674—3636(2014)02—0343—04O引言浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度(一般小于200m)范围内岩土体、地下水和地表水中，具有开发利用价值的、低于25℃的热能(卫万顺等，2010)。也可以理解为赋存于地表以下200m以内岩土体和地下水中，因该范围内温度与地表气温存在常年温差而形成的能量，

3、可以理解为一种势能或位能。正是由于这一温差的存在，才能把它变成供暖、制冷的热冷源(王莹，2012)。开发利用浅层地温能资源，既符合国家节能减排政策，又经济实惠。我国中北部的一些省市(如天津、北京、沈阳、成都等)浅层地温能资源开发利用成效显著。据公开的调查数据，我国应用浅层地热能进行供暖和制冷的地源热泵项目已超过2500个，建筑面积达l亿m2以上。淮安市地处亚热带与暖温带过渡区，夏热冬冷，制冷、供暖需求较大。大力开发利用新型、清洁、可再生能源——浅层地温能潜力巨大，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。1浅层地温能赋存条件浅层地温能资源主要赋

4、存在地表下15～200m内的岩土休和地下水中，其赋存条件包括多种因素，有太阳能照射条件、气候条件、地形地貌等自然因素和不同地质单元的地质条件。这些因素总的可分为自然地理条件和地质条件2类，对浅层地温场都有控制作用。浅层地温能赋存条件评价是浅层地温能总体评价的基础(韩再生等，2007)。1．1自然地理条件淮安市地势较为平坦，由西北向东南微倾斜，西部高程约15m，东部高程约5m，地貌单元属黄泛}申积平原。气候条件属暖温带季风区暖湿气候，冬季寒冷干燥，春季多晴少雨，夏季雨量集巾高潮湿，秋季天高气爽，具四季分明的特点，属较典型的“夏热冬冷”地区。年平

5、均气温14．4℃，年平均降水量931．24mm，年平均蒸发量1435．60mm，最大冻土深度23cm，最大积雪厚度26cm，年平均日照射时数为2233．4h。1．2地质条件大地热流的分布，同大地构造密切相关，大地构造格局在一定程度上影响着浅层地温能资源的储集和开发利用方式。在大型盆地中，大地热流值分布同基底的构造形态直接相关，一般而言，隆起区为相对高热流区，坳陷区为相对低热流区(卫万顺，2008)。淮安市地处苏北坳陷次一级构造单元——淮安凸起(图1)，大地热流值相对较高，浅层地温能集储条件较好。收稿日期：2013～06一09：修回日期：201

6、3一08一15编辑：蒋艳作者简介：周绍荣(1974一)，男，工程师，主要从事地质矿产勘查工作，E—mail：zhousr99@sina．com地质学刊2014年6月图l淮安市大地构造位置略图区内埋深200m以内的岩土层主要为第四系及新近系松散沉积物，岩性以粉土、黏土、粉质黏土、中粗砂为主，少见砾石层(图2)。西北部杨庄一棉花庄北东向条带内松散层厚度为80—185m，下伏灰岩及白云质灰岩。松散岩土热物理性质良好，易于施工，是浅层地温能开发的有利层位。松散层岩土体特征及热物理参数见表1(汪名鹏，2012)。(a)第四纪地质图及Q+N等厚线图圆圈砂

7、性土匠盈亚砂土匡虽黏土豳羽亚黏土Ⅱ!盈玄武岩团Q+N等厚线表1松散层岩土体特征及热物理参数图2第四系地质图松散层中富集孔隙型地下水。根据地下水赋存条件，水理性质及水动力特征，划分为3个含水岩组。第1含水岩组为潜水一微承压水含水岩组，岩性主要为第四系上更新统亚砂土及粉砂；第Ⅱ含水岩组为承压水含水岩组，含水介质为第四系中、下更新统河湖相粗中砂、中细砂；第Ⅲ含水岩组为承压水含水岩组，含水介质为新近系上新统河湖相中粗砂、含砾粗砂。第1含水层埋藏浅，上覆隔水层薄，易于接受大气降水、地表水补给，雨期水位明显上升，干旱期水位下降，反应敏感，水位变幅1．0—

8、2．5m；第Ⅱ、Ⅲ含水层，主要靠地下水径流补给，水位变化极其缓慢，无暴起暴落现象，水位升降与降水量的变化关系不密切，并有明显地时间滞后效应。各含水岩组分布广泛，水量